1、儀表基本知識上海迪華科技有限公司 2011.07.29一、儀表基本入門知識電源電壓及允許偏差： 交流(AC)：220V10% 直流(DC)：24V(-3%+10%) 48V10%管段介紹：俗稱的DN50、DN100指的是公稱直徑為50mm、100mm的管道。 另1”=25.4mm儀表的分類壓力溫度液位流量檢測儀表顯示儀表常用圖例符號法定計量單位精確度（準確度）精確度和誤差可以說是孿生兄弟，正是有誤差才有精確度這個概念。儀表精確度簡而言之就是儀表測量值接近真值的準確程度，通常用相對百分比表示。 E=x/被測參數的標準值*100% E-檢測過程中的相對百分比誤差 x-絕對誤差，被測參數測量值和標準

2、值之間的誤差一般用R%表示 滿量程精度 E=x/（標尺上限指-標尺下限值）*100% (標尺上限指-標尺下限值）-儀表的測量范圍一般用F.S%表示重復性重復性是用本方法在正常和正確操作情況下，由同一操作人員，在同一實驗室內，使用同一儀器，并在短期內，對相同試樣所作多個單次測試結果，在95概率水平兩個獨立測試結果的最大差值。 二、儀表及控制系統1、檢測儀表2、分析儀表3、顯示儀表4、控制儀表5、執行器6、控制系統檢測儀表1）溫度儀表常用儀表分類及優缺點溫度傳感器熱電偶外部形狀內部結構測量原理：熱電偶是利用兩種不同材料相接觸而產生熱電勢隨溫差變化的特性來測量溫度的。溫度傳感器熱電阻外部結構內部結構

3、測量原理：金屬導體的電阻值隨溫度的變化而變化溫度變送器與別的變送器相同，將電流信號轉換為數字信號，方便主機的接收。2）壓力檢測與變送壓力表特點：結構簡單，結實耐用，測量范圍寬，是應用最多的之一。壓力（差壓）變送器特點：感受壓力（差）并把壓力（差）參數變成電信號EJA差壓變送器1151壓力變送器物位檢測儀表浮力式液位計差壓式液位計電容式物位計超聲物位計放射性物位計特殊介質物位計3）流量檢測與變送工業上常用的流量儀表可分為兩大類：a)速度式流量計 以測量流體在管道中的流速作為測量依據來計算流量的儀表。如差壓流量計、變面積流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲流量計、堰式流量計和葉輪水表等。b)容積式

4、流量計 以單位時間內排出的液體固定容積的數目作為測量依據如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板式流量計和活塞式流量計等。常用流量計介紹差壓流量計電磁流量計渦街流量計超聲流量計容積式流量計浮子流量計渦輪流量計質量流量計明渠流量計判別流量計好壞的依據一、有無可動部件二、有無壓力損耗三、測量原理是否合理差壓流量計原理：在管道中流動的流體具有動能和位能，在一定條件下可以相互轉換，但參加轉化的能量總和是不變的?？装辶髁坑嬑那鹄锪髁坑媀錐流量計A+K平衡流量計優點: (1)應用最多的孔板式流量計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長; (2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;(3)檢測件與變送器、

5、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。缺點: (1)測量精度普遍偏低;(2)范圍度窄,一般僅3:14:1; (3)現場安裝條件要求高;(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。應用概況:差壓式流量計應用范圍特別廣泛,在封閉管道的流量測量中各種對象都有應用,如流體方面:單相、混相、潔凈、臟污、粘性流等;工作狀態方面: 常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等;管徑方面:從幾mm到幾m;流動條件方面:亞音速、音速、脈動流等。它在各工業部門的用量約占流量計全部用量的1/41/3。電磁流量計原理：利用法拉第電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁感應線運動時在其兩端產生感應電動勢一體式電磁流量計優點: (1)測量

6、通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等; (2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好; (3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響; (4)流量范圍大,口徑范圍寬; (5)可應用腐蝕性流體。缺點: (1)不能測量電導率很低的液體,如石油制品; (2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體; (3)不能用于較高溫度。應用概況: 應用領域廣泛,大口徑儀表較多應用于給排水工程;中小口徑常用于高要求或難測場合,如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制,造紙工業測量紙漿液和黑液,化學工業的強腐蝕液,有色冶金工業的礦漿;小口徑、微

7、小口徑常用于醫藥工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。渦街流量計原理：在流體中安放非流線型阻流體，流體在阻流體兩側交替地分離釋放出兩串規則漩渦，在一定的流量內，漩渦分離頻率正比于管道內的平均流速，檢測出漩渦頻率就可以推算出流體的流量。渦街流量計優點: (1)結構簡單牢固; (2)適用流體種類多; (3)精度較高; (4)范圍度寬; (5)壓損小。缺點: (1)不適用于低雷諾數測量; (2)需較長直管段; (3)儀表系數較低(與渦輪流量計相比); (4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經驗。超聲流量計u聲音（聲波）：聲波是一種機械波，表征參數有：振幅、波長和頻率u聲波的傳播需要介質，傳播速

8、度與傳播介質有關。u人耳能聽到20Hz20000Hz，低于20Hz的聲波叫次聲波，高于20000uHz的聲波稱為超聲波，正常的人聽不見超聲和次聲。時差法工作原理：超聲波在流體中順流和逆流傳播時，兩者的傳播速度不同，順流快，逆流慢，兩者的時間差與流體本身的流速成正比關系，通過測量計算時間差來測得流速，進而測得流量。時差式超聲流量計優點：(1)流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力損失；(2)能用于任何液體，特別是具有高黏度、強腐蝕，非導電性等性能的液體的流量測量，也能測量氣體的流量；(3)對于大口徑管道的流量測量，不會因管徑大而增加投資；(4)量程比較寬，可達10：1；輸出與流量之間呈線

9、性等優點。缺點：(1)當被測液體中含有氣泡或有雜音時，將會影響測量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段；(2)此外，結構復雜，成本較高。多普勒工作原理：以物理學中的多普勒效應為基礎。根據聲學多普勒效應，當聲源和觀察者之間有相對運動時，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發出的頻率。這個因相對運動而產生的頻率變化與兩物體的相對速度成正比 。多普勒超聲流量計優點：(1)可作非接觸測量，可做成便攜式，進行移動測量，可測量固相含量較多或者含氣泡的液體；(2)為無流動阻撓測量，無額外壓力損失；(3)儀表系數容易求的，一般不需做實流標定；(4)不受管徑限制，造價與管徑無關。缺點：(1)測量精度

10、一般；(2)不能用于測量純凈的液體和氣體。容積式流量計容積式流量計按其測量元件分類,可分為橢圓齒輪流量計、刮板流量計、雙轉子流量計、旋轉活塞流量計、往復活塞流量計、圓盤流量計、液封轉筒式流量計、濕式氣量計及膜式氣量計等。比較常見的有齒輪型、刮板型和旋轉活塞型三種型式。齒輪型容積式流量計這種流量計的殼體內裝有兩個轉子，直接或間接地相互嚙合，在流量計進口與出口之間的壓差作用下產生轉動通過齒輪的旋轉，不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的“計量空間”中的流體排出通過測量齒輪轉動次數，可得到通過流量計的流體量橢圓齒輪流量計工作示意圖橢圓齒輪式流量計刮板式容積流量計：在這種流量計的轉子上裝有兩對可以徑向內外滑動

11、的刮板，轉子在流量計進、出口差壓作用下轉動，每轉動一周排出四份“計量空間”的流體體積與前一類流量計相同，只要測出轉動次數，就可以計算出排出流體的體積量刮板式容積流量計旋轉活塞式容積流量計：如圖，旋轉活塞位于固定的內外圈3，4之間，活塞的軸6靠著導輥5滾動，中間隔板1將計量空間分成兩部分，活塞2的上缺口和隔板1咬合，當活塞依箭頭方向運動時與隔板1成直線運動活塞在進出口流體壓力差的作用下，始終與內外圓桶壁緊密接觸旋轉，交替不斷地將活塞與內外圓筒之間的流體排出，通過計算活塞旋轉次數可得到流過的流體量旋轉活塞式容積流量計工作示意圖旋轉活塞式容積流量計優點:(1)計量精度高; (2)安裝管道條件對計量精

12、度沒有影響; (3)可用于高粘度液體的測量; (4)范圍度寬; (5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。缺點:(1)結果復雜,體積龐大; (2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態局限性較大; (3)不適用于高、低溫場合; (4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體; (5)產生噪聲及振動。應用概況: 容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計,常應用于昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測量。浮子流量計工作原理：浮子流量計引是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表，又稱轉子流量計 浮子流量計原理示意圖浮子

13、流量計特點: (1)玻璃錐管浮子流量計結構簡單,使用方便,缺點是耐壓力低,有玻璃管易碎的較大風險; (2)適用于小管徑和低流速; (3)壓力損失較低。(4)只能垂直安裝，而且流體必須由下而上。應用概況：浮子流量計是僅次于差壓式流量計應用范圍最寬廣的一類流量計,特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。渦輪流量計工作原理：渦輪流量計的原理示意圖如圖31所示在管道中心安放一個渦輪，兩端由軸承支撐當流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產生驅動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產生旋轉在一定的流量范圍內，對一定的流體介質粘度，渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比由此，流體流速可通過渦輪的旋轉角速度得到，從

14、而可以計算得到通過管道的流體流量渦輪流量計優點:(1)高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計; (2)重復性好; (3)無零點漂移,抗干擾能力好; (4)范圍度寬; (5)結構緊湊。缺點:(1)不能長期保持校準特性; (2)流體物性對流量特性有較大影響。應用:石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體。質量流量計熱式質量流量計的工作原理：利用外部熱源對管道內被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反應出流體的質量流量差壓式質量流量計的工作原理：以瑪格努斯效應為基礎的流量計，實際應用中以孔板和定量泵的組合實現質量流量的測量。常見的有雙孔板和四孔板和

15、定量泵的兩種組合結構科氏質量流量計的工作原理：利用流體在振動管中流動時,產生與質量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質量流量儀表分類：熱式質量流量計、差壓式質量流量計和科里奧力式質量流量計科氏質量流量計具有以下幾點優點：（1）測量精度高。同時，它還能準確的測出流體介質的密度；（2）可計量的液體種類多。可計量水、化學藥液、石油，還可以計量高粘度的液體和稀漿；它不僅可以測量單一溶液的流體參數，還可以測量混合較均勻的兩種溶液的流體參數；（3）量程比大；（4）對介質的流態要求低。無論介質是層流還是紊流，都不影響其測量精度；（5）儀表工作性能穩定、可靠，使用方便、安全；（6）能測量混合較均勻的固

16、-液、氣-液多相流；（7）防腐性能好，能適用各種常見的腐蝕性流體介質。缺點：加工復雜，價格昂貴，測量氣體時精度有限。明渠流量計分類：超聲流量計電磁流量計巴歇爾槽測量方法超聲流量計水渠流量測量：超聲波明渠流量計采用超聲波通過空氣，以非接觸的方式測量明渠堰槽內的水位高度，同時由微處理機自動計算出對應的流量值。測流量時，液晶顯示瞬時流量及累計流量；測液位時則顯示液位及上下線報警指示。超聲流量計明渠測量電磁流量計水渠流量測量：電磁流量計明渠實物圖巴歇爾槽明渠流量測量原理：在渠道內安裝巴氏計量槽，由于水槽的縮口比渠道的橫截面積小，因此，渠道上游水位與流量的對應關系主要取決于槽的幾何尺寸。同樣的水槽放在不同的渠道上，相同的液位對應相同的流量。巴氏計量槽把流量轉成了液位。通過測量流經巴氏計量槽內水流的液位，可以根據相應水槽的水位-流量關系，求出流量。每種類型的水槽，都有自己的固定水位-流量對應關系。巴歇爾槽只要求有喉道寬度的參數b就能得出污水流量。巴歇爾槽2)控制系統DCS系統：為了適應工藝流程的需要，儀表控制系統采用DCS集散控制系統，主要工藝參數的顯示、趨勢記錄、歷史事件記錄、報警、控制、打印