仪表调试基础知识.pptx
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1、目录一、温度检测仪表二、压力检测仪表三、流量检测仪表四、物位检测仪表五、机械量检测仪表六、过程分析仪表七、显示仪表第1页/共72页一、温度检测仪表1.温度测量的基本概念1.1温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度的变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫做温标。它规定了温度的度数起点(即零点)和测量温度的基本单位。1.2目前国际上用的较多的温标有华氏温标(F)、摄氏温标(C)、热力学温标(K)。第2页/共72页一、温度检测仪表1.3四种国际温标的转换公式摄氏温度t和华氏温度tF有如下关系:t=5/9(tF-32)C 热力学温度(符号为T)单位为开尔文(符号为K)
2、摄氏温度(符号为t)单位为Ct/C=T/K-273.15 以下我们对工作中常见的温度仪表做一简单说明第3页/共72页一、温度检测仪表2.双金属温度计工作原理双金属温度计的测温原理是利用两种膨胀率不同的金属制成双金属片,在温度变化时发生形变,并带动相应的指示机构来实现的。假设双金属温度计的两种不用金属分别为A和B。第4页/共72页一、温度检测仪表假设金属A的膨胀率大于金属B的膨胀率,所以当温度升高时,自由端将向B侧弯曲;而温度降低时,自由端将向A侧弯曲,从而实现了温度位移的转换。第5页/共72页一、温度检测仪表3.热电偶3.1热电偶的工作原理两种不用的导体接合成一个闭合回路,由于两结合点温度t、
3、t。不同,在回路中就产生了热电势,这种现象称为热电现象。这两种不同导体的组合就称为热电偶。焊接的一端称为热电偶的工作端(又称热端)、与导体相连的一端称为自由端(又称冷端)、导体A、B称为热电极。第6页/共72页一、温度检测仪表3.2热电偶有以下几个特点:(1)不同材料制成的热电偶,在相同的温度中产生的热电势是不同的。(2)如果A、B材料相同,则热电势T=0(3)当t=t0时,尽管A、B材料不同,热电势T=0(4)在热电偶回路中,接入第三种金属导体后,只要与第三种导体接点的温度相同,则对热电偶无影响。第7页/共72页一、温度检测仪表4.热电阻工作原理:热电阻测温仪表是基于导体和半导体的电阻值随温
4、度变化的性质来测量温度的。实验证明,大多数金属,当温度高1C时,电阻值要增加0.4%0.6%,而半导体要减少3%6%。也就是说,只要测出电阻值的变化,就可以达到测量温度的目的。热电阻温度计就是基于这个原理来实现测量温度。第8页/共72页一、温度检测仪表5.一体化温度变送器的调校5.1一体化温度变送器在单体校验时,主要进行外观检查,检查其设备包装盒是否破损,检查其自身是否有缺失零件和其完成性。第9页/共72页一、温度检测仪表5.2一体化温度变送器根据0%100%,对应输出420mA电流。例如,如果某一体化温度变送器量程为0750C。也就是说0 C对应的输出电流为4mA,控制显示为0%,数值为0
5、C。当温度达到750 C时,变送器输出电流为20mA,控制室显示为100%,数值为750 C。第10页/共72页二、压力检测仪表1.压力检测仪表的常用测量方法:(1)根据流体力学原理,将被测压力转换成液柱高度进行测量。例如:U型管压力计。(2)根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成弹性元件弹性变形的位移进行测量。例如:弹簧管压力计。(3)在弹性压力仪表的基础上,将被测压力转换成各种电量,依据电量的大小而实现压力的间接测量。例如:电感式、电容式、霍尔片式、压电式、压阻式等。第11页/共72页二、压力检测仪表2.液柱式压力检测仪表液柱式压力检测仪表的工作原理是以液体静压力原理为基础的。常见的
6、U型管压力计、单管压力计等。它们一般采用水银或水为工作液,常用于测量低压、负压或压力差。第12页/共72页二、压力检测仪表3、弹性式压力检测仪表是以弹性元件受压后,产生弹性形变为测量基础。根据测压范围的不同,所用的弹性元件也不一样。常见的弹性元件有:弹簧管、弹簧片等。第13页/共72页二、压力检测仪表4.霍尔片式压力传感器在霍尔片的上、下方垂直安放两对磁极,使霍尔片处于两对磁极形成的非均匀磁场中。霍尔片的四个端面引出四根导线,其中与磁钢相平行的两根导线和直流稳压电源相连接,另两根导线来输出信号。当被测压力引入后在被测压力的作用下,单簧管自由端要产生位移,改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置,因而信
7、号输出端就产生了霍尔电动势这就完成了将机械位移量转换成电量霍尔电动势的任务。也就实现了压力信号的远传和显示。第14页/共72页二、压力检测仪表5.压阻式压力传感器压阻式压力传感器是采用无机械可动部件的扩散硅半导体传感器,当被测压力和大气压压力分别加在两个密封膜片上,通过封入液体(硅油)把压力变化传递给半导体传感器。由于压阻效应,硅半导体扩散应变电阻的阻值变化,再由电桥把变化的信号去除,通过放大器得到二线制420mADC的输出。第15页/共72页二、压力检测仪表6.其他类型的压力传感器其他类型的压力变送器包括:压电式压力传感器、应变电式压力传感器、震频式压力传感器、电容式压力传感器。第16页/共
8、72页二、压力检测仪表7.压力变送器的调校调校用主要仪表设备:压力试验台、标准压力表、数字标准压力表(F744或F718)、手压泵、压力模块、压力连接挠性管。(1)QDZ型差压变送器的调校静压误差校验:向变送器正、负压室同时输入相同的压力,变送器输出零位随着静压力的变化而变化。这种由静压而产生误差,称之为静压误差。一般规定静压误差的最大值不能大于输出范围的1.5%第17页/共72页二、压力检测仪表精度校验:1)调零点:当差压为零时,变送器输出压力最大值应是压力变送器量程的0.065%。例如当差压变送器量程为0100KPa,差压为零时,其误差的最大值,因为0.065KPa,即误差不得超过65Pa
9、即为合格。第18页/共72页二、压力检测仪表2)调量程差压变送器校验量程时,一般方法是:将差压变送器的负压侧(压力变送器标有“L”的一侧)放空,给正压侧(压力变送器标有“H”的一侧)连接打压管,给压设备,标准表,给出标准压力信号。观察标准表和变送器之间的上下行程差值,当差值在允许范围内时,被校表为合格。第19页/共72页二、压力检测仪表例如某差压变送器量程为0100KPa,用导压管连接手压泵和被测仪表,手压泵上安装适当量程的压力模块(压力模块大小为量程的1.25倍为最佳),模块的数据连接线连接在标准表F744的数字量输入口,F744电流档用表笔连接到被校表的接线端子上,打开F744电源,按HA
10、RT键,进入HART数据通讯连接功能,通讯完成后,点击屏幕左下角LOOPPOWER对应的按键,给被校表提供模拟工作电压DC24V(或者F744开机后按SETUP键,在LOOPPOWER中选择24V),此时完成校验压力表准备工作,手动按压手压泵,出入标准压力模拟信号,观察F744与被校表的示值之差,当差值在0.065KPa以内,被校表为合格。第20页/共72页二、压力检测仪表差压变送器常在工业中用于流量测量和液位的测量。在测量流量时,当差压表安装在被测管道中,关闭一次引压阀,打开正负压室开关阀,打开平衡阀,观察差压变送器显示,显示应为0。在测量液位时,压力变送器由于引压貌似管内存有硅油,硅油在重
11、力的作用下对压力表膜盒产生一定的静压力,因此在差压表测量液位时,应当进行迁移。第21页/共72页二、压力检测仪表对差压变送器进行迁移,可分为负迁移和正迁移,由于在实际工作中,正迁移的情况很少遇到,因此在这里不做详细介绍,此次着重介绍负迁移的方法。例如:新建装置某反应器装有一台差压变送器测量液位,其安装差压变送器两法兰间的距离为2米。当液位在下法兰中心处时,液位为0%,输出压力为0KPa,当液位在上法兰中心处时,液位为100%,输出压力为100KPa。由于在安装后,正压侧法兰位于下法兰连接处,负压侧法兰位于上法兰连接处。由于毛细管中硅油作用,使反应器在空置状态时,压力显示为负值。因此,该差压变送
12、器应进行负迁移。第22页/共72页二、压力检测仪表负迁移的方法:由于引压管线中存在硅油,硅油的重力作用在引压膜盒处,因此需要平衡这部分硅油的重力作用。根据物理原理,造成压力指示偏差的主要原因是两法兰间的负引压线上的硅油作用在差压变送器上,通过物理学公式P=gh可得P=硅*g*h=0.96*9.8*2=18.82KPa,因此应将这部分压力输入到差压变送器中,将压力的0点时为-18.82KPa.上限为81.18KPa。此时差压变送器满足工艺测量条件。即液位在下法兰中心处时,变送器显示为0%。在上法兰中心处时,变送器显示为100%。第23页/共72页三、流量检测仪表1.体积流量检测仪表常用的测量方法
13、有以下几种:(1)应用流体力学的原理测量流量。即以流体在管道内的流速V作为测量依据来计算流量。(2)应用容积法测量流量,即以单位时间内所排出流体的固定容积V作为测量依据来计算流量。第24页/共72页三、流量检测仪表2、质量流量检测仪表常用的检测办法有以下几种:(1)直接以被测流体的质量为依据。常见于质量流量计。(2)以体积流量计为基础,经过换算求出质量流量。常见于体积流量计。第25页/共72页三、流量检测仪表3、差压流量计是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流装置时产生的与流量有关的压力差来实现流量测量的。它是目前工业生产中使用最成熟,应用最广泛的一种流量测量手段。常用的节流装置有孔板、喷
14、嘴、文丘里管等。节流现象是指:流体在装有节流装置的管道中流动时,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异现象。第26页/共72页三、流量检测仪表连续流动着的液体在遇到安插在管道内的节流装置时,由于节流装置的截面积小,形成流体流通面积小,形成流体流通面积的突然缩小,在压力作用下,流体的流速增大,形成流束的收缩。当挤过节流孔以后,流速又由于流通面积的变化和流束的扩大而降低。与此同时,在节流装置掐后的管壁处的流体静压力就产生了差异,形成静压力差。并且节流装置后液体压力大于节流装置前液体压力。第27页/共72页三、流量检测仪表4、转子流量计的工作原理:转子流量计是以压降不变,利用节流面积的变化来反
15、映流量大小,从而实现流量测量的仪表。当被测流体由锥形管下部进入,沿着锥形管向上运动,流过转子与锥形管之间的环隙,再从锥形管上部流出。当流体流过锥形管时,位于锥形管中的转子受到一个向上的“冲力”,使转子浮起。根据流体流量的大小,转子将沿着它的刻度尺,由零刻度点到相当于最大流量数值的刻度点之间自由运动。为了使父子的工作稳定,在它的边缘上开了几条斜槽。在通过槽内的流体流束的作用下,浮子就发生了旋转运动。因此他便于在流束的中心。第28页/共72页三、流量检测仪表5、靶式流量计的工作原理靶式流量计的工作原理基本上与差压流量计及转子流量计的工作原理近似,都是采用了再管道中插入一定形式的节流元件。以靶为节流
16、元件的靶式流量计的流通面积是恒定的。它们是利用流体流量形式的转换,将流量的变化转换为流体作用在靶上的推力来作为流量测量信号,以实现流量测量的。值得说明的是,靶式流量计通常出现在粘稠度较高的液体流量测量中。第29页/共72页三、流量检测仪表6.电磁流量计的工作原理电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量检测仪表,由变送器和转换器两部分组成。它是将被测介质的流量经变送器转换成感应电势后,再经转换器把电势信号转换成统一的420mA直流电流信号作为输出,以便进行指示、记录、或与电动单元组合仪表配套使用。第30页/共72页三、流量检测仪表在一段用非导磁材料制成的管道外面,安装有一对磁极,用以产生磁场。当导
17、电液体流过管道时,流体切割磁力线便会产生感应电势,此感应电势由于磁极成垂直方向的两个电极引出。当磁感应强度不变,管道直径一定时,这个感应电势的大小仅与流体的流速有关,而与其他因素无关,且感应电势的大小与体积流量之间具有线性关系。将所得到的感应电动势经放大转换成标准420mA直流电流信号后,传送给显示仪表,就能在显示仪表上读出流量,实现控制。第31页/共72页三、流量检测仪表7.涡街流量计的工作原理在流体流动的管道内,安装一个可以自由转动的涡轮,当流体通过涡轮叶片时,流体的动能是涡轮旋转。流体的流速越高,动能就越大,涡轮转速就越高。在规定的流量范围和一定的流体粘度下,转速和流速成线性关系。因此,
18、只要测出涡轮的转速和转数,就可以测定流过管道的流体流量和总量。第32页/共72页三、流量检测仪表当流体通过涡轮的叶片与管道之间的间隙时,由于叶片前后的差压产生的力推动叶片,使涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,高导磁性的涡轮就周期性地扫过磁钢,使磁路的磁阻发生周期性的变化,线圈中的磁通量也跟着发生周期性的变化;线圈中便感应出交变电信号。交变电信号的频率与涡轮的转速成正比,即而与流量成正比。这个信号经前置放大器放大后,送往电子计数器或电子频率计,以累计或指示流量。第33页/共72页三、流量检测仪表除了上述介绍的几种流量计外,还有诸如:冲量式流量计、齿轮流量计、漩涡流量计,直接式质量流量计等,由于这里流量
19、计的结构比较复杂,而且测量精度相对较低,不经常被采用,因此,在此不做一一介绍。第34页/共72页四、物位检测仪表的工作原理1.物位检测仪表常用的测量方法:(1)利用连通器的原理。如:玻璃板液位计(2)利用液体浮力的原理。如:浮球式、浮子式、浮标式(3)利用液体内部压强的原理。如:静压式吹气式、投入式液位计等(4)利用液体的导电的性质。如:电阻式、电接点式液位计和液位控制器。第35页/共72页四、物位检测仪表的工作原理(5)利用超声波在气体、液体和固体中的衰减程度、穿透能力和辐射声阻抗等各种不同的性质。如:超声波液位计。(6)利用放射性同位素发射和吸收程度随液位高低而改变的性质。如:辐射式物位计
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