儀表基礎知識講座

2009年2月

第一章檢測技術

第一節概述

第二節溫度檢測

第三節流量檢測

第四節壓力檢測

第五節物位檢測

第二章執行器

第一節執行機構第二節控制閥

第三章簡單控制系統第一節系統組成原理及分析第二節簡單控制系統的設計第三節簡單控制系統的投運與參數整定

第四章流體輸送設備的控制

第一節泵的控制

第二節壓縮機的控制

笫三節防喘振控制系統

第五章

一、人身安全十大禁令1、安全教育和崗位技術考核不合格者，嚴禁獨立頂崗操作。2、不按規定著裝或班前飲酒者，嚴禁進入生產崗位和施工現場。3、不戴好安全帽者，嚴禁進入生產裝置和檢修、施工現場。4、未辦理安全作業票及不系安全帶者，嚴禁高處作業。5、未辦理安全作業票，嚴禁進入塔、罐、容器、油艙、反應器、下水井、電纜溝等有毒、有害、缺氧場所作業。6、未辦理維修工作票，嚴禁拆卸停用的與系統聯通的管道、機泵等設備。7、未辦理電氣作業“三票”，嚴禁電氣施工作業。8、未辦理施工破土工作票，嚴禁破上施工。9、機動設備或受壓容器的安全附件、防護裝置不齊全好用，嚴禁啟動使用。10、機動設備的轉動部件，在運轉中嚴禁擦洗和拆卸。二、防火防爆十大禁令1、嚴禁在廠內吸煙及攜帶火種和易燃、易爆、有毒、易腐蝕物品人廠。2、嚴禁未按規定辦理用火手續，在廠內進行施工用火或生活用火。3、嚴禁穿易產生靜電的服裝進入油氣區工作。4、嚴禁穿帶鐵釘的鞋進入油氣區及易燃、易爆裝置。5、嚴禁用汽油、易揮發溶劑擦洗設備、衣服、工具及地面等。6、嚴禁未經批準的各種機動車輛進入生產裝置、罐區及易燃易爆區。7、嚴禁就地排放易燃、易爆物料及化學危險品。8、嚴禁在油氣區用黑金屬或易產生火花的工具敲打、撞擊和作業。9、嚴禁堵塞消防通道及隨意挪用或損壞消防設施。10、嚴禁損壞廠內各類防爆設施。三、車輛安全十大禁令1、嚴禁超速行駛、酒后駕車。2、嚴禁無證開車或學車、實習司機單獨駕駛。3、嚴禁空檔放坡或采用直流供油。4、嚴禁人貨混載、超限裝載或駕駛室超員。5、嚴禁違反規定裝運危險物品。6、嚴禁迫使、縱容駕駛員違章開車。7、嚴禁車輛帶病行駛或私自開車。8、嚴禁非機動車輛或行人在機動車臨近時，突然橫穿馬路。9、嚴禁吊車、叉車、電瓶車等工程車輛違章載人行駛或作業。10、嚴禁撐傘、撒把、帶人及超速騎自行一、檢測技術概述

檢測元件：又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應工藝變量，并轉化成一個與之成對應關系的輸出信號。

一次儀表二次儀表自動檢測裝置的部件（元件）之一。帶有感受元件，用以感受被測介質參數的變化。或具有標尺，指示讀數；或沒有標尺，本身不指示讀數。在生產過程中，對測量儀表往往采用按換能次數來定性的稱呼，能量轉換一次的稱一次儀表，轉換兩次的稱二次儀表。以熱電偶測量溫度為例，熱電偶本身將熱能轉換成電能，故稱一次儀表，若再將電能用電位計(或毫伏計)轉換成指針移動的機械能時，進行第二次能量轉換就稱為二次儀表。換能的次數超過兩次的往往都按兩次稱呼，如孔板測量流量，孔板本身為一次儀表，差壓變送器沒有稱呼，而指示儀表則叫做二次儀表。

對于檢測儀表來說，檢測、變送與顯示可以是三個獨立部分，也可以只用到其中兩個部分。一、檢測技術概述

過程控制對檢測儀表有以下三條基本的要求：①測量值y(t)要正確反映被控變量C(t)的值，誤差不超過規定的范圍；②在環境條件下能長期工作，保證測量值y(t)的可靠性；③測量值y(t)必須迅速反映被控變量c(t)的變化，即動態響應比較迅速。常用術語測量范圍measuringrange：按規定準（精）確度進行測量的被測量的范圍。測量范圍下限值measuringrangelowerlimit：按規定準（精）確度進行測量的被測量的最小值。測量范圍上限值measuringrangehigherlimit：按規定準（精）確度進行測量的被測量的最大值。報警限：高高、高、低、低低。測量誤差

檢測環節分成兩個部分：一是能量形式的一次或多次轉換過程；二是將被測變量與其相應的測量單位進行比較并輸出檢測結果。而檢測儀表就是實施檢測功能的工具。

測量誤差：從檢測儀表獲得的被測值與實際被測變量真實值之間存在一定的差距，可分為絕對誤差和相對誤差。

絕對誤差是指儀表指示值x與被測量的真值x0之間的差值，即△=│x一x0│(1—1)

相對誤差即儀表引用誤差，它是絕對誤差與測量標尺范圍之比.±(X—X0)δ=-------------------------×100％(1—2)標尺上限一標尺下限±(X—X0)maxδmax=-------------------------×100％(1—3)標尺上限一標尺下限二、溫度檢測1、主要溫度檢測方法a、接觸式

●膨脹式：玻璃液體、雙金屬●壓力式：氣體、蒸汽、液體●熱電類：熱電偶●熱電阻：鉑電阻、銅電阻、熱敏電阻●其他電學：集成溫度傳感器、石英晶體溫度計b、非接觸式◆光纖類：光纖溫度傳感器、光纖輻射溫度計◆輻射式：輻射式、光學式、比色式2、熱電偶介紹(a)熱電偶熱電效應

EAB(θ，θ0)=EAB(θ)一EAB(θ0)(1—5)

EAB(θ，θ0)=f(θ)一C=Φ(θ)(1—6)

（b）熱電偶測溫回路工業常用熱電偶外形結構

普通型熱電偶鎧裝熱電偶

多點式熱電偶隔爆型熱電偶表面型熱電偶

普通型熱電偶基本結構圖鎧裝熱電偶

3、熱電阻分類☆金屬熱電阻

工業用熱電阻的結構型式有普通型、皚裝型和專用型等型式

a)銅電阻b)鉑電阻c)電阻體的外肜

普通熱電阻結構

☆半導體熱敏電阻a)珠形b)棒形c)管形

半導體熱敏電阻結構

4、電偶、熱電阻的選用

(1)選擇

一般熱電偶用于較高溫度的測量，在500℃以下(特別是300℃以下)用熱電偶測溫就不十分妥當。中低溫區采用熱電阻進行測溫。

(2)安裝

①選擇有代表性的測溫點位置，測溫元件有足夠的插人深度。

②熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入擾動信號。③檢測元件應避開熱輻射強烈影響處。

(3)使用

熱電偶測溫時，一定要注意參比端溫度補償。除正確選擇補償導線、正負極性不能接反外，熱電偶的分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致。熱電阻分度號要與配接的溫度變送器、顯示儀表分度號一致。。

三、流量檢測

※流量是指單位時間內流過管道某一截面的流體的數量，即瞬時流量。※瞬時流量在某一時段的累積量稱為累積流量(總流量)。

流量通常有三種表示方法

①質量流量qm

②工作狀態下的體積流量qv。qm=qvρ或qv=qm/ρ

③標準狀態下的體積流量qvn。

qvn=qm/Pn或qv=qvnPnqv=qvP/Pn或qv=qvnPn/P1、流量檢測的主要方法

(1)測體積流量

①容積法

②速度法：差壓式(節流式)、旋渦式、渦輪式、聲學式、熱學式

(2)測質量流量

①直接法直接測量質量流量

②間接法又稱推導法

被測流體為液體時的信號管路安裝示意圖

被測流體為氣體時信號管路安裝示意圖

被測流體為水蒸氣時信號管路安裝示意圖被測介質具有腐蝕性時采用噴吹系統

(2)靶式流量計F≈K*Q

靶式流量計示意圖

(3)轉子流量計轉子流量計示意圖

(4)渦輪流量計

渦輪流量計示意圖

(5)電磁流量計電磁流量計工作原理圖

(6)旋渦流量計q=f/k旋渦發生原理圖

(7)超聲波流量計?t≈2Lv/c2超聲波測速原理圖

3、容積式流量計

橢圓齒輪測量流量示意圖

4、質量流量計

科氏力流量計測量原理

(1)科里奧利質量流量計

(2)量熱式質量流量計量熱式質量流量計原理圖

(3)間接式質量流量計間接式質量流量計組合示意圖

四、壓力檢測

1、壓力單位和壓力檢測方法

（1）壓力單位在工程上，壓力定義為垂直均勻地作用于單位面積上的力，用符號

P表示。在國際單位制中定義1N垂直作用于1m2面積上所形成的壓力為l帕斯卡(簡稱“帕”，符號Pa)。

(2)壓力的表示方法

壓力有絕對壓力、表壓力、負壓或真空度三種表示方法，其關系如右圖。絕對壓力是指物體所受的實際壓力。表壓力是指一般壓力儀表所測得的壓力。P表壓=P絕對壓力一P大氣壓力真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，是負的表壓(負壓)，即

P真空度=P大氣壓力一P絕對壓力

(3)壓力的檢測方法

①彈性力平衡方法基于彈性元件的彈性變形特性進行測量。②重力平衡方法主要有活塞式和液柱式。③機械力平衡方法。④物性測量方法基于在壓力作用下測壓元件的某些物理特性發生變化的原理。

2、常用壓力檢測儀表

（1）彈性式壓力表

①膜片②波紋管波紋管③彈簧管彈簧管平薄膜波紋膜波紋管單