(精品)仪表基本概念2011.10.ppt

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1、4/10/20234/10/20231 1第第 页页 共共 47 页页 温度、压力等是工业生产中极其普温度、压力等是工业生产中极其普遍、重要的参数，为了保证生产安全平遍、重要的参数，为了保证生产安全平稳运行、确保产品高产优质，迫切需要稳运行、确保产品高产优质，迫切需要更高的自动化控制及仪表检测技术，而更高的自动化控制及仪表检测技术，而随着科技的不断进步，使得这些得以实随着科技的不断进步，使得这些得以实现。现。概概 述述柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232 2第第 页页 共共 47 页页仪表的性能指标仪表的性能指标仪表的分类及图例仪表的分类及图例温度

2、检测与仪表温度检测与仪表压力检测与仪表压力检测与仪表主主 要要 内内 容容柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233 3第第 页页 共共 47 页页 精确度（又称精度）精确度（又称精度）变差变差 灵敏度灵敏度 仪表性能指标仪表性能指标柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20234 4第第 页页 共共 47 页页 仪表精度仪表精度几个概念：几个概念：几个概念：几个概念：测量误差：测量误差：测量误差：测量误差：测量值与真实值之间存在的差别测量值与真实值之间存在的差别 真值：真值：真值：真值：一个变量本身所具有的真实值，它是

3、一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。一个理想的概念，一般是无法得到的。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。相对真值：相对真值：是当高一级的标准器仅为低一级的1/31/20时,可认为高一级的标准器或仪表是低一级的相对真值。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20235 5第第 页页 共共 47 页页 约定真值：约定真值：约定真值：约定真值：一个接近真值的值，它与真一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均统误差的情况下，足够多

4、次的测量值之平均值作为约定真值。值作为约定真值。绝对误差：绝对误差：绝对误差：绝对误差：是仪表读数与被测参数真实是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。真值或相对真值之差。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20236 6第第 页页 共共 47 页页 引用误差引用误差引用误差引用误差（基本误差）（基本误差）：绝对误差与仪表量绝对误差与仪表量程的百分比。程的百分比。相对误差：相对误差：相对误差：相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。仪表的绝对误差与真值的百分比。仪表的准确度：仪表

5、的准确度：在正常的使用条件下,仪表测量结果的准确程度。引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差.柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20237 7第第 页页 共共 47 页页 仪表精度仪表精度 在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）*100%以上计算式取绝对值去掉%就是精度等级。精度等级是由国家计量检定规程规定的，我国过程检测控制仪表的精度等级有0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、

6、1.0、1.5、2.5、4等，精度数字越小说明仪表精确度越高。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20238 8第第 页页 共共 47 页页仪表精度计算仪表精度计算 精度精度 =（测量值（测量值-约定真值）约定真值）/（标尺上限值（标尺上限值-标标尺下限值）尺下限值）100%100%或或 精度精度 =（绝对误差（绝对误差/测量范围）测量范围）100%100%式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中，式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中，仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整的。仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整的。柯克亚作业区循环注气

7、站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20239 9第第 页页 共共 47 页页【例】一台测温仪表测量范围是一台测温仪表测量范围是60060011001100，其绝对误差是其绝对误差是66。此表的精度等级计算：此表的精度等级计算：6/6/（1100-6001100-600）100%=1.2%100%=1.2%则仪表精度等级应是则仪表精度等级应是1.51.5级。级。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231010第第 页页 共共 47 页页仪表变差仪表变差 变差是指仪表被测变量（可理解为输入信号）多次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的

8、最大差值，或者说是仪表在外界条件不变的情况下，被测参数由小到大变化（正向特性）和被测参数由大到小变化（反向特性）不一致的程度，两者之差即为仪表变差。其中变差产生的主要原因是仪表传动机构的间隙，运动部件的磨擦，弹性元件滞后等。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231111第第 页页 共共 47 页页仪表灵敏度仪表灵敏度 灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力。在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称灵敏度，用K表示 即：K=输出量的变化量/输入量的变化量=dy/dx 对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。柯克亚作

9、业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231212第第 页页 共共 47 页页仪表的性能指标仪表的性能指标仪表的分类及图例仪表的分类及图例温度检测与仪表温度检测与仪表压力检测与仪表压力检测与仪表主主 要要 内内 容容柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231313第第 页页 共共 47 页页 检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于自控仪表种类繁多，分类方法也较多。自控仪表种类繁多，分类方法也较多。仪表分类仪表分类按仪表在测量系统中的按仪表在测量系统中的作用作用进行划分：进

10、行划分：检测仪表、显示仪表、调节检测仪表、显示仪表、调节(控制控制)仪表仪表按被测按被测变量变量划分：划分：压力、温度、流量、物位、成分压力、温度、流量、物位、成分柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231414第第 页页 共共 47 页页 根据以上分类，国家行业标准根据以上分类，国家行业标准HG/T20505-2000HG/T20505-2000，自控常，自控常用图形及代号如下：用图形及代号如下：PGPG：就地指示压力表：就地指示压力表 TGTG：就地指示温度计：就地指示温度计 LGLG：就地指示液位计：就地指示液位计 PTPT：压力变送器：压力变送器

11、 PdTPdT：差压变送器：差压变送器 TTTT：温度变送器：温度变送器 LTLT：液位变送器：液位变送器 FTFT：流量变送器：流量变送器 PVPV：压力调节阀：压力调节阀 TVTV：温度调节阀：温度调节阀 LVLV：液位调节阀液位调节阀 仪表图例仪表图例柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231515第第 页页 共共 47 页页XXXX就地指示就地指示就地指示就地指示XXXX带远传、控制单元带远传、控制单元带远传、控制单元带远传、控制单元 第一个字母：第一个字母：T T 温度温度 P P 压力压力 L L 液位液位 F F 流量流量 第二个字母及以后

12、：第二个字母及以后：I I 指示指示 C C 控制控制 A A 报警报警 仪表图例仪表图例S S 开关、联锁开关、联锁 Q Q 累积累积柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231616第第 页页 共共 47 页页仪表的性能指标仪表的性能指标仪表的分类及图例仪表的分类及图例温度检测与仪表温度检测与仪表压力检测与仪表压力检测与仪表主主 要要 内内 容容柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231717第第 页页 共共 47 页页 温度检测仪表温度检测仪表 温度：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变化

13、的某些特性来间接测量。温标温标：而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。常用温标有华氏温标()、摄氏温标()、热力学温标(K)等。概述概述柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231818第第 页页 共共 47 页页摄氏温标摄氏温标(Celsius scale，Centigrade scale)：规定在标准大气压下，以水的冰点为0oC，正常沸点为100，中间分成100等分，每一等分为1oC。华氏温标华氏温标(Fahrenheit scale)：规定在标准大气压下水的冰点为32度，沸点为212度，两个标准点之间

14、分为180等分，每等分代表1度。华氏温度用字母表示。热力学温标热力学温标(Kelvin scale)：以水的冰点为273.15K，正常沸点为373.15K，中间分成100等分，每一等分为1K。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20231919第第 页页 共共 47 页页换算关系：换算关系：F（9/5）C32 T C+273.15K C+273K C（5/9）（F32）柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232020第第 页页 共共 47 页页分类分类 测温方法分为接触式和非接触式；测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类

15、。接触式仪器又可分为接触式仪器又可分为:膨胀式温度计 (包括液体和固体膨胀式温度计)热电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电 阻温度计)热电偶式温度计(包括标准热电偶和非标准热电偶)。非接触式温度计又可分为：非接触式温度计又可分为：辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。(如便携式红外测温仪)柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232121第第 页页 共共 47 页页1 1 1 1、玻璃管温度计、玻璃管温度计、玻璃管温度计、玻璃管温度计工作原理工作原理工作原理工作原理 玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原

16、理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有：酒精温度计、煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232222第第 页页 共共 47 页页1 1 1 1、玻璃管温度计、玻璃管温度计、玻璃管温度计、玻璃管温度计优缺点优缺点 优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232323第第 页页 共共 47 页页2 2

17、 2 2、双金属温度计、双金属温度计、双金属温度计、双金属温度计 工作原理工作原理工作原理工作原理 利用不同金属膨胀系数不利用不同金属膨胀系数不同的原理。用绕制成螺旋管状同的原理。用绕制成螺旋管状的双金属片一端被固定，另一的双金属片一端被固定，另一自由端与指针连接，随着温度自由端与指针连接，随着温度的变化而转动，并带动指针旋的变化而转动，并带动指针旋转。转。指针则随之指在刻度盘上的不同位置，从刻度盘上的读数，便可知其温度。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232424第第 页页 共共 47 页页2 2 2 2、双金属温度计、双金属温度计、双金属温度计、

18、双金属温度计主要特点主要特点主要特点主要特点 现场显示温度，直观方便现场显示温度，直观方便现场显示温度，直观方便现场显示温度，直观方便;安全可靠，使安全可靠，使安全可靠，使安全可靠，使用寿命长；方便维护或更换用寿命长；方便维护或更换用寿命长；方便维护或更换用寿命长；方便维护或更换；可以満足可以満足可以満足可以満足各种现场安装的需要。各种现场安装的需要。各种现场安装的需要。各种现场安装的需要。应用范围应用范围应用范围应用范围可以直接测量各种生产过程中的可以直接测量各种生产过程中的可以直接测量各种生产过程中的可以直接测量各种生产过程中的-80-80-+500+500范围内液体蒸汽和气体介质温度。范

19、围内液体蒸汽和气体介质温度。范围内液体蒸汽和气体介质温度。范围内液体蒸汽和气体介质温度。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232525第第 页页 共共 47 页页3 3 3 3、热电阻温度计、热电阻温度计、热电阻温度计、热电阻温度计测温原理测温原理测温原理测温原理热电阻测温是基于金属导体或半导体热电阻测温是基于金属导体或半导体的电阻值与温度存在一定函数关系的原理的电阻值与温度存在一定函数关系的原理实现温度测量。实现温度测量。其关系式为：其关系式为：RtRtRtRt0 0【1 1a a（t tt t0 0）】式中式中 RtRt 温度为温度为t t时的电阻

20、值时的电阻值 RtRt0 0 温度为温度为t t0 0时的电阻值时的电阻值 a a 电阻温度系数，即温度每电阻温度系数，即温度每 升高升高1 1 时电阻相对变化量时电阻相对变化量柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232626第第 页页 共共 47 页页3 3 3 3、热电阻温度计、热电阻温度计、热电阻温度计、热电阻温度计铂的温度系数是铂的温度系数是0.00374/0.00374/。它是一个百分数。在它是一个百分数。在2020时，时，一个一个10001000欧的铂电阻，当温度欧的铂电阻，当温度升高到升高到2121时，它的电阻将变时，它的电阻将变为为100

21、3.741003.74欧。欧。【例例】柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232727第第 页页 共共 47 页页主要特点主要特点主要特点主要特点 测量精度高，性能稳定。其中铂热电测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻结构热电阻结构热电阻结构热电阻结构 感温元件感温元件 内引线内引线 保护套管保护套管 其作用主要是使感温其作用主要是使感温 元件和内引线免受环境元件和内引线免受环境 有害介质的影响。有害介质的影

22、响。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232828第第 页页 共共 47 页页4 4 4 4、一体化温度变送器、一体化温度变送器、一体化温度变送器、一体化温度变送器 温度变送器是现场安装式温变送单元，温度变送器是现场安装式温变送单元，包括测温元件，包括测温元件，A/DA/D转换模块，显示模块。转换模块，显示模块。变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构（我们现场所用盒内与之形成一体化结构（我们现场所用为热电阻式），该仪表以十分简捷的方式为热电阻式），该仪表以十分简捷的方式把把-200-2001300

23、1300的温度信号转换为标准的温度信号转换为标准4 420mA20mA电流信号实现对温度的精确测量与电流信号实现对温度的精确测量与控制。控制。温度变送器可与控制系统、调节阀等温度变送器可与控制系统、调节阀等配套使用实现调节功能，并被广泛应用于配套使用实现调节功能，并被广泛应用于石化、发电、医药、锅炉等工业领域。石化、发电、医药、锅炉等工业领域。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20232929第第 页页 共共 47 页页5 5 5 5、红外线测温仪、红外线测温仪、红外线测温仪、红外线测温仪 红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理，显示输出等部

24、分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温 在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。度值。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233030第第 页页 共共 47 页页6 6 6 6、常见故障及维护、常见故障及维护、常见故障及维护、常见故障及维护1 1、温度指示偏差、温度指示偏差 可能原因：可

25、能原因：a a 温变插身不够温变插身不够 b b 保护套管进液保护套管进液2 2、温度无指示、温度无指示 可能原因：可能原因：a a 温度超量程温度超量程 b b 接线松动接线松动 c c 检测元件损坏检测元件损坏3 3、定期进行标定、定期进行标定柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233131第第 页页 共共 47 页页仪表的性能指标仪表的性能指标仪表的分类及图例仪表的分类及图例温度检测与仪表温度检测与仪表压力检测与仪表压力检测与仪表主主 要要 内内 容容柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233232第第 页页

26、 共共 47 页页 压力检测与仪表压力检测与仪表 压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位面积上所受的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的总和称之为压力。我们这里所说的压力实际上就是物理概念中的压强。概述概述压力表示方法有两种：绝对压力和相对压力 绝对压力：是以绝对真空作为基准所表示的压力。相对压力：是以大气压力作为基准所表示的压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压，绝对压力与相对压力的关系为：绝对压力=相对压力+大气压力柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233333第

27、第 页页 共共 47 页页常用压力单位换算常用压力单位换算柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233434第第 页页 共共 47 页页 按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式 四大类 压力检测仪表分类压力检测仪表分类液柱式：包括U型管式、倾斜式、杯式和补偿式 结构简单、使用方便弹性式：包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式 使用范围广，测量范围宽电气式：包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、霍尔片式等，输出信号根据不同的形式可以是电 阻、电流、电压、频率活塞式：包括单活塞式和双活塞式两种 测量精度很高，结构较复杂，价格较贵，主要作为压力基准仪

28、表使用。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233535第第 页页 共共 47 页页1 1 1 1、弹簧管压力表、弹簧管压力表、弹簧管压力表、弹簧管压力表工作原理工作原理工作原理工作原理 当弹簧管内受到介质压当弹簧管内受到介质压力时，它的活动端就向外伸力时，它的活动端就向外伸张，经传动机构带动指针转张，经传动机构带动指针转动，由刻度盘上指示出介质动，由刻度盘上指示出介质的压力的压力。1.1.1.1.表壳表壳表壳表壳 2.2.2.2.弹簧管弹簧管弹簧管弹簧管 3.3.3.3.指针指针指针指针 4.4.4.4.机芯机芯机芯机芯 5.5.5.5.连杆连杆连杆连

29、杆 6.6.6.6.刻度盘刻度盘刻度盘刻度盘 7.7.7.7.接头接头接头接头柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233636第第 页页 共共 47 页页压力表的选用原则压力表的选用原则压力表满量程刻度为容器或容器系统最高工作压力的 1.53.0倍，最好选用2倍。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233737第第 页页 共共 47 页页压力表的安装压力表的安装 （1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射热、冻结或振动等不利因素影响；（2）压力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向前倾斜，以便于观察，但倾斜角度不

30、得超过30度；（3）一般情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水；（4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换和校验压力表。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20233838第第 页页 共共 47 页页压力表的使用要求压力表的使用要求 压力表在安装前，应经国家认可的计量部门对压力表进行校验，并出具校验合格证。使用中的压力表至少每半年或一年校验一次，出现压力指示不灵，指针松动，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题之一时，必须立即更换。柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/

31、20234/10/20233939第第 页页 共共 47 页页2 2 2 2、压力变送器、压力变送器、压力变送器、压力变送器工作原理工作原理工作原理工作原理 工作时，高、低压侧的隔离膜片和灌充液将过程压力传递给灌充液，接着灌充液将压力传递到传感器中心的传感膜片。传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.1毫米），且位移量与压力成正比。两侧的电容极板检测传感膜片的位置。传感膜片和电容极板之间电容的差值被转换为标准电流输出信号。上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受压而变化（对于GP表压变送器，大气压如同施加在传感膜片的低压侧一样）。AP绝压变送器，低压侧始终保持一个参考压力注：平板电容公

32、式为C=S/4kd 柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20234040第第 页页 共共 47 页页2 2 2 2、压力变送器、压力变送器、压力变送器、压力变送器特点特点特点特点 测量范围：测量范围：0-0.5inH2O0-0.5inH2O（约（约0.25KPa0.25KPa）至）至6000psig6000psig 结构小巧、坚固、抗震、结构小巧、坚固、抗震、模块化结构、支持模块化结构、支持HARTHART协议协议柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20234141第第 页页 共共 47 页页3 3 3 3、常见故障及维护

33、、常见故障及维护、常见故障及维护、常见故障及维护1 1、压力指示不稳、有偏差、压力指示不稳、有偏差 可能原因：可能原因：a a 引压处存在堵塞或冬天冻堵引压处存在堵塞或冬天冻堵 b b 零点漂移零点漂移 c c 压力表两阀组放泄阀未关严压力表两阀组放泄阀未关严 d d 压力表选型不对压力表选型不对2 2、压力指示无变化、压力指示无变化 可能原因：可能原因：a a 压力超量程压力超量程 b b 压力表两阀组截止阀未打开压力表两阀组截止阀未打开 c c 检测元件损坏检测元件损坏3 3、定期进行标定、定期进行标定柯克亚作业区循环注气站柯克亚作业区循环注气站4/10/20234/10/20234242第第 页页 共共 47 页页4/10/20234/10/20234343第第 页页 共共 47 页页