化工仪表知识培训概要.ppt
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1、仪表专业技术培训仪表基础知识一、生产过程几大参数 及常用检测仪表1、温度及常用检测仪表 温度是用来表征工艺介质、工艺设备、管线、容器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位:KA、热膨胀式温度计:玻璃棒(酒精、水银),直读式。B、双金属温度计(万向型):也是膨胀原理,直读式。C、热电阻温度计:常用的有PT100、Cu50,远传式。.即0时CU的电阻为50欧姆,铂的电阻为100欧姆。电阻随温度的升高而升高,成正比例关系。D、热电偶:西贝克电动势,远传式,输出mV信号。常用:E镍络康铜、K镍络镍硅、B铂铑铂 原理:两种不同金属材质的热电特性不同,有一 定电势差,其差值与温度成正比。双金属温度计.1.1、
2、双金属温度计 双金属温度计的测温元件由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的金属片制成的。它是一种适合中、低温现场检测的仪表。其测温范围大致为-80600,可直接测量气体或液体的温度。精度等级较低:1.0、1.5、2.5,主要用于现场指示。其中电接点双金属温度计是带有报警输出的。1.2 铂电阻温度计 铂电阻是铂丝制成的测温元件。它是利用铂金属的电阻值变化而变化的特性来测量温度的。常用的分度号为PT100。PT100即表示热电阻在0时的阻值:R为100 PT100的测量范围及精度 测量范围:-200-+850,适用于500 以内温度的测量。精度:A级 T(0.15+2.0*10-2T)B级 T(0.3+
3、5.0*10-2T)其中:T为被测量温度的绝对值 允许通过电流:5mA 绝缘电阻:电阻元件与保护管之间的绝缘电阻100M 热电阻按结构可分为:组装式和铠装式1.3 热电偶 热电偶是利用两种不同材料相接触而产生的热电势随温度变化的特性来测量温度的。由于热电偶具有结构简单、使用方便、测量范围宽、便于远距离传送和集中检测等特点,因而在工业生产中得以广泛使用。热电偶的热电特性由电极材料的化学成分和物理性能所决定,热电势的大小与组成热电偶的材料及两端温度有关,与热电偶的粗细无关。热电偶的测温范围及精度热电偶热电偶类别类别分分度度号号无差等级无差等级I III II误差值误差值测量范围测量范围误差值误差值
4、测量范围测量范围镍铬镍铬-镍硅(镍铝)镍硅(镍铝)K K1.51.5或或0.40.4T T-40-1000-40-1000 2.52.5或或0.750.75T T-40-1200-40-1200 镍铬镍铬-铜镍(康铜)铜镍(康铜)E E-40-800-40-800-40-900-40-900 铁铁-铜镍(康铜)铜镍(康铜)J J-40-750-40-750-40-750-40-750 铜铜-铜镍(康铜)铜镍(康铜)T T0.50.5或或0.40.4T T-40-350-40-350 1 1或或0.750.75T T-40-350-40-350 铂铑铂铑1010-铂铂S S1 1 或或1+0.0
5、031+0.003(T-T-10001000)0-1600 0-1600 1.51.5或或0.250.25T T0-1600 0-1600 铂铑铂铑1313-铂铂R R0-1600 0-1600 0-1600 0-1600 铂铑铂铑3030-铂铑铂铑6 6B B-600-1700 600-1700 表中T为被测温度的绝对值,测温范围是指热偶丝,不包括保护套管。绝缘电阻:热电偶与其保护套管之间的绝缘电阻应不小于5M(100V)在工业生产中利用热电偶来测量温度通常要使用到补偿导线,各种分度号的热电偶使用的补偿导线是不相同的,根据说明选用。测温元件在管道上、设备上安装时,固定方式有两种:螺纹连接、法
6、兰连接。热电偶的结构:热电偶的结构:热电阻温度计测温原理:测温原理:测温原理:测温原理:热热热热电电电电阻阻阻阻热热热热效效效效应应应应:导导导导体体体体或或或或半半半半导导导导体体体体的的的的阻阻阻阻值值值值随随随随温温温温度度度度的的的的升升升升高高高高而而而而增增增增加加加加或或或或减减减减少少少少。实实实实践践践践证证证证明明明明,大大大大多多多多数数数数金金金金属属属属在在在在温温温温度度度度每每每每升升升升高高高高1 1其其其其电电电电阻阻阻阻值值值值要要要要增增增增加加加加0.4%-0.6%0.4%-0.6%,将将将将这这这这一一一一变变变变化化化化通通通通过过过过测测测测量量量
7、量电电电电路路路路转转转转换换换换成成成成电电电电压压压压信信信信号号号号,然然然然后后后后送送送送至至至至显显显显示示示示仪仪仪仪表表表表以以以以指指指指示示示示被被被被测温度。测温度。测温度。测温度。材料要求:材料要求:材料要求:材料要求:(1 1)电阻温度系数的范围甚宽)电阻温度系数的范围甚宽)电阻温度系数的范围甚宽)电阻温度系数的范围甚宽 (2 2)材料加工容易、性能好)材料加工容易、性能好)材料加工容易、性能好)材料加工容易、性能好 (3 3)阻值在)阻值在)阻值在)阻值在1 110M10M之间可供自由选择之间可供自由选择之间可供自由选择之间可供自由选择 (4 4)稳定性好)稳定性好
8、)稳定性好)稳定性好 (5 5)原料资源丰富,价格低廉)原料资源丰富,价格低廉)原料资源丰富,价格低廉)原料资源丰富,价格低廉优点:优点:优点:优点:信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传、无需参比温度;稳定性高、互换性好、信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传、无需参比温度;稳定性高、互换性好、准确度高,可以用作基准仪表。准确度高,可以用作基准仪表。缺点:缺点:缺点:缺点:需要电源、自热现象以及测量温度不能太高。需要电源、自热现象以及测量温度不能太高。金属热电阻与热电偶的比较金属热电阻与热电偶的比较金属热电阻优缺点:金属热电阻优缺点:同样温度下输出信号大,容易测量;同样温度下输出信号大,容易测量
9、;热电阻必须借助外加电源,而热电偶直接测量。但热电偶需要冷端温度补偿,热电阻不需热电阻必须借助外加电源,而热电偶直接测量。但热电偶需要冷端温度补偿,热电阻不需要,是用电桥平衡原理自动消除导线电阻等影响。要,是用电桥平衡原理自动消除导线电阻等影响。热电阻的感温体结构复杂、体积较大,热惯性大,不适合测量体积狭小和温度变化快的温热电阻的感温体结构复杂、体积较大,热惯性大,不适合测量体积狭小和温度变化快的温度,抗冲击和振动性能较差。度,抗冲击和振动性能较差。热电阻的结构形式热电阻的结构形式热电阻的结构形式热电阻的结构形式 主要由感温体、保护套管和接线盒等部分组成 1热电阻丝;热电阻丝;2电阻体支架;电
10、阻体支架;3引线;引线;4绝缘瓷管;绝缘瓷管;5保护套管;保护套管;6连接法兰;连接法兰;7接线盒;接线盒;8引线孔。引线孔。温度变送器热电偶、热电阻都只是温度检测的一次元件,将温度信号转换电势或电阻信号。为了进行温度的显示与控制,必须将这些信号进一步的转换,然后送至其他显示单位或控制单元,这就需要有温度变送器。温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。电动温度变送器;一体化温度变送器;智能式温度变送器2、物位及常用检测仪表 用来表达容器内储存物质表面高低位置的参数。A、钢带液位计:油罐、水塔B、玻璃(管)板液位计:容器液位C、磁浮子液
11、位计:润滑油箱D、同位素液位计:高压容器E、浮球液位计:塔底液面F、浮筒液位计:容器液位G、差压式液位计:量程大于2米的容器H、磁伸缩液位计:容器液位I、超声波液位计:常温开口容器J、雷达液位计:精密测量 导波雷达:介电常数大于1.3的液位测量 是替代浮筒液位计的新型仪表K、射频导纳液位计:界面测量L、静压式液位计:开口水箱导波雷达和音叉开关3、压力及常用检测仪表3.1 压力表 实验室所使用的标准压力表精度较高,而在生产装置中管道上或容器、机泵进出口等设备上作为现场指示的压力表精度都比较低,而这类压力表根据传统习惯归工艺管理,它们包括:全不锈钢压力表、不锈钢耐震压力表、膜片耐震压力表、隔膜压力
12、表、化学密封压力表。对上述所说到的压力表应进行以下检查:A、零点示值检查(I)有零值限止钉的压力表,其指针应紧靠在限止钉上。(II)无零值限止钉的压力表,起指针须在零值分度线上。B、示值检查(I)压力表指针的移动,在全分度范围内应平稳,不得有跳动或卡住现象。(II)在轻敲表壳后,其指针值变动量不得超过最大允许基本误差的1/2。现场指示型压力表在测量稳定压力时,可在测量上限值的1/3-2/3范围内使用,在测量交变压力表,则应不大于测量上限值的1/2为宜,对于在瞬间的测量时,允许使用在测量上限值的3/4。3.2 压力表:我们常用的两种压力表1)一般压力表(弹簧管)一般压力表适用测量无爆炸,不结晶,
13、不凝固,对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。2)隔膜压力表 隔膜压力表采用间接测量结构,适用于测量粘度大、易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或颗粒状固体介质的压力。隔离膜片有多种材料,以适应各种不同腐蚀性介质。3.3 双波纹管差压计 常用于气体流量测量 一般压力表 隔膜式压力表3.4 差压变送器:电容式扩散硅压阻式单晶硅谐振硅式3.5 压力变送器:可测量表压、绝压、真空3.6 压力变送器工作原理 压力变送器是利用压力传感器将压力信号转换为频率信号,送到脉冲计数器,直接传递到CPU(微处理器)进行数据处理,经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4-20mADC 的输出信号,并在模
14、拟信号上叠加一个HART数字信号进行通信的压力检测仪表。压力变送器的工作原理如下:3.6 压力开关压力开关是一种借助弹性元件受压后产生位移以驱动微动开关工作的压力控制仪表。通常使用于报警或联锁保护系统中。压力开关的主要技术指标包括以下内容:(1)设定值控制范围(2)控制精度(3)控制方式:一位式或二位式(4)触点容量:380VAC2A或220VAC3A(6)使用环境:温度-25-70。相对湿度不大于85。3.7 差压开关差压开关是一种差压控制仪表,与压力开关类似。差压开关的主要技术指标:(1)设定值控制范围(2)控制精度(3)触点容量(4)使用环境4、流量及检测仪表流量是表征生产过程中所传送物
15、料数量的数。一般分为重量流量和体积流量KG/h、M3/hA、孔板:前后差压与流量成正比B、转子流量计(变截面积):转子的高度与流量成正比C、楔形流量计:前后差压与流量成正比。适用于介质粘度大、易结晶、易结焦、有颗粒的场合。D、靶式流量计:靶受介质冲击发生位移,其大小与流量成正比。转子流量计E、超声波流量计:F、质量流量计:克利奥里力原理,测量精度高,用于交接。G、电磁流量计:法拉第电磁感应原理H、阿牛巴流量计:差压法,主要用于测量蒸汽流量。I、托巴管流量计:差压法,主要用于大口径水、污水、蒸汽的测量电磁流量计特点 测量管无阻碍流动部件、无压损、直管段要求较低。测量不受流体密度、粘度、温度、压力
16、和电导率变化的影响。适用于导电率5us/cm的流体流量测量 量程比大,达1:20,满量程流速范围可0.5m/s-10m/s范围自由选定J、旋涡流量计:根据漩涡发生体后产生的漩涡数量,测量流量。K、腰轮流量计:根据腰轮转动的频率测量流量。对介质洁净度要求高。L、刮板流量计:根据刮板转动的频率测量流量。M、涡轮流量计:根据涡轮转动的频率测量流量。N、螺杆流量计:根据螺杆转动的频率测量流量。有单、双螺杆。涡街流量计的工作原理及其安装使用的要点 对流体的流量准确测量是工业化生产中的重要环对流体的流量准确测量是工业化生产中的重要环 节,目前虽然流量计的种类繁多,涡街流量计还是因为节,目前虽然流量计的种类
17、繁多,涡街流量计还是因为 诸多优点而得到广泛的应用。诸多优点而得到广泛的应用。1 1 涡街流量计的优点涡街流量计的优点 1.1 1.1 涡街流量计测量元件结构简单,性能可靠,使涡街流量计测量元件结构简单,性能可靠,使 用寿命长,维护量小。用寿命长,维护量小。1.2 1.2 涡街流量计测量范围宽,量程比一般能达到涡街流量计测量范围宽,量程比一般能达到1 1:1010。1.3 1.3 涡街流量计的体积流量不受被测流体压力、温涡街流量计的体积流量不受被测流体压力、温 度、密度或粘度等热工参数的影响,一般不需单独标定,度、密度或粘度等热工参数的影响,一般不需单独标定,可测量液体、气体和蒸汽的流量。可测
18、量液体、气体和蒸汽的流量。1.4 1.4 涡街流量内计无可动部件,也没有阻碍流体流动的节流部件,涡街流量内计无可动部件,也没有阻碍流体流动的节流部件,因而造成的压力损失小。因而造成的压力损失小。1.5 1.5 涡街流量计精度较高,可达涡街流量计精度较高,可达0.5%0.5%。2 2 涡街流量计工作原理涡街流量计工作原理 在流体中插入一物体时,流体流动受到影响,在障碍物的两侧就会在流体中插入一物体时,流体流动受到影响,在障碍物的两侧就会 交替地分离释放出两串旋涡,在下游形成互相平行的两个旋涡流,称为交替地分离释放出两串旋涡,在下游形成互相平行的两个旋涡流,称为 卡门涡街。障碍物就是旋涡发生体,它
19、可以是三棱柱体,或者圆柱体,卡门涡街。障碍物就是旋涡发生体,它可以是三棱柱体,或者圆柱体,如如 图图1 1 所示。所示。f fSt*v/dSt*v/d 式中:式中:St-St-斯特劳哈尔系数斯特劳哈尔系数 旋涡的分离频率旋涡的分离频率f f 只决定于介质流速和和旋涡发生只决定于介质流速和和旋涡发生 体宽度之比,而不受温度、密度和粘度等影响,因此,对体宽度之比,而不受温度、密度和粘度等影响,因此,对f f 进行检测,进行检测,可以可以 得到介质流速得到介质流速v v,并由此求得介质的体积流量,并由此求得介质的体积流量涡街流量计安装注意事项涡街流量计安装注意事项正确安装涡街流量计,才能得到准确的测
20、量结果。正确安装涡街流量计,才能得到准确的测量结果。3.1 3.1 涡街流量计避免安装在温度变化很大、含腐蚀性气体、电磁干涡街流量计避免安装在温度变化很大、含腐蚀性气体、电磁干扰大的环境中。流量计应避开电动机、水泵等振动物体,安装在振动较扰大的环境中。流量计应避开电动机、水泵等振动物体,安装在振动较小的管道上,若振动较大,则必须加设管道支撑。小的管道上,若振动较大,则必须加设管道支撑。3.2 3.2 注意安装时流量计上的方向箭头指示需与流体流动方向一致。注意安装时流量计上的方向箭头指示需与流体流动方向一致。3.3 3.3 涡街流量计是速度式测量仪表,其测量精度受管道内流体速度涡街流量计是速度式
21、测量仪表,其测量精度受管道内流体速度分布规律变化的影响较大,为了保证精确测量,流量计前后要保证一定分布规律变化的影响较大,为了保证精确测量,流量计前后要保证一定长度的直管段。长度的直管段。如果流量计上游有缩管,则上游侧的直管段长度至少为如果流量计上游有缩管,则上游侧的直管段长度至少为5D5D(D D:流:流量计的标称内径);如果流量计上游有扩管或者弯头,则上游侧的直管量计的标称内径);如果流量计上游有扩管或者弯头,则上游侧的直管段长度至少为段长度至少为10D10D;阀门应该装在流量计的下游,如果阀门一定要装在;阀门应该装在流量计的下游,如果阀门一定要装在流量计的上游,则上游侧的直管段长度至少为
22、流量计的上游,则上游侧的直管段长度至少为20D20D;流量计下游侧的直;流量计下游侧的直管段长度至少为管段长度至少为5D5D。流量计相邻直管道的内径必须与流量计的内径一致,或略大于流量计相邻直管道的内径必须与流量计的内径一致,或略大于流量计内径,安装时流量计的中心和管道的中心需保持一致,特别需要流量计内径,安装时流量计的中心和管道的中心需保持一致,特别需要注意的是不要将流量计安装的密封垫片突出到管道中,否则会影响精度注意的是不要将流量计安装的密封垫片突出到管道中,否则会影响精度如图如图2 2 所示。所示。3.5 3.5 需要测量流体压力、温度做温压补偿需要测量流体压力、温度做温压补偿时,将测压
23、孔设置在涡街时,将测压孔设置在涡街流量计下游的流量计下游的2 27D 7D 之间的地方。将测温孔设置在离测压点下游之间的地方。将测温孔设置在离测压点下游1 12D2D(D D:流量计的标称内径)之间的地方。如图:流量计的标称内径)之间的地方。如图3 3 所示。所示。3.6 3.6 被测流体为单一状态时,涡街流量计可以测量气体、液体和蒸被测流体为单一状态时,涡街流量计可以测量气体、液体和蒸汽。但是在混相流的状态,流量计是不能作出精确的测量的。所以要注汽。但是在混相流的状态,流量计是不能作出精确的测量的。所以要注意不同流体要有不同安装方式,为的就是避免产生混相流。意不同流体要有不同安装方式,为的就
24、是避免产生混相流。图图4 4 是测量气体、蒸汽时流量计的安装方式,将流量计位置抬高,是测量气体、蒸汽时流量计的安装方式,将流量计位置抬高,避免在流量计处聚集液体;图避免在流量计处聚集液体;图5 5 是测量液体时流量计的安装方式,将流是测量液体时流量计的安装方式,将流量计位置降低,避免在流量计处聚集气泡量计位置降低,避免在流量计处聚集气泡。3.7 3.7 涡街流量计一般做水平安装,也可做垂直安装,在垂直安装时涡街流量计一般做水平安装,也可做垂直安装,在垂直安装时要使流体充满管道,不能出现混相流。要使流体充满管道,不能出现混相流。3.8 3.8 为了增强分离型涡街流量计的工作稳定性,最好将流量计传
25、感为了增强分离型涡街流量计的工作稳定性,最好将流量计传感器上的接地端子和转换器上的接地端子妥善接地。器上的接地端子和转换器上的接地端子妥善接地。4 4 涡街流量计的使用注意事项涡街流量计的使用注意事项4.1 4.1 涡街流量计正常工作时,对流速下限有一定要求,所以选择流涡街流量计正常工作时,对流速下限有一定要求,所以选择流量计通径时不能根据原管道通径选择,而要考虑流体的粘度和密度,根量计通径时不能根据原管道通径选择,而要考虑流体的粘度和密度,根据最小流量、最大流量、常用流量等来选择流量计的通径,而且要使常据最小流量、最大流量、常用流量等来选择流量计的通径,而且要使常用流量处在可测量范围的用流量
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