《仪表学习资料》PPT课件.ppt

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1、五冶检修公司技术培训部 苏 勇,仪表学习资料,随着工业自动化发展,仪表在工业生产起着十分重要的作用.为了提高我们专业检修队伍的仪表检修技术;更好服务生产,针对现场 情况,对现场仪表作一介绍。,一:仪表分类。,按被测参数分:现场仪表可分为;压力表,流量计,温度计,调节阀,分析仪,料位计。按仪表的能源分类:可分为电动仪表，气动仪表，液动仪表。,4,按仪表的组合形式分类：基地式仪表，单元组合式仪 表，插件组装式控制仪表。,一次仪表与二次仪表,我们可以这样认为，安装在现场的测试仪表为一次，安装在控制室的仪表为二次仪表。,二误差：,什么叫误差？测量值与真实值之差。变差：对于同一参数，进行正，反行程测试，

2、测量后出现的差异。叫变差。,误差分类,1：按误差数值的表示方法，可分为：绝对误差，相对 误差，引用误差。2：按误差出现的规律，可分为：系统误差，随机误差，疏忽误差。3：按仪表使用的条件来分，可分为：基本误 差，附加误差。4：按被测量随时间变化的关系来分，误差可 分为：静态误差，动态误差。5：按被测变量的关系来分，误差可分为：定 值误差，累计误差。,三：绝对压力，大气压，表压，真空度,绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压作基准来表示的压力，叫绝对压力。表压力：当绝对压力大于大气压时，绝对压力高于大气压的数值称为表压力，简称表压。表示为：P表=P决P大真空度：当绝对压力小于大气压时，绝对压力低

3、于大气压的数值称为真空度或负压。P真=P大P绝,绝对压力、真空度、表压,P表=P决P大 P真=P大P绝,四：仪表的精度等级,仪表的精度是衡量仪表准确度的一个品质指标。精度是相对百分误差的最大值，去掉百分号（）就是仪表的精度等级。常用的精度等级有：0.02 0.03（标准仪表用）0.5 1.0（准确测量用）1.5 2 2.5 4（一般工业用）,五：精度的计算,例如：有一台1.5级，刻度为0100KPa的压力表，发现在50KPa处的误最大，为1.4KPa，它刻度处的误差均小于1.4KPa，问这台压仪表是否合格？解：该仪表的引用误差m为 m=1.4/100-0100=1.41.5所以，这块压力表合格

4、。另：变送器的电流为420mA，精度等级为0.5级，其电流变化应什么范围才合格。解：因其电流变化量为，20-4=16 mA其电流最大误差应，160.5=0.08 mA所以电流应在：3.924.0819.9220.08间都合格。（但我们现场调试尽量接近标准值，避免因检修代来人为误差）,1：压力表,压力是垂直均匀的作用于单位面积上的力,法定单位为帕斯卡，我们简称帕(pa),引出单位有KPa,MPa.m1Mkpa=1000Kpa=1000000Pa1mmH2O=9.806375 Pa9.8 Pa1mm汞 柱=133.322Pa=1.333102 Pa1工程大气压kgf/cm2=9.80665104

5、Pa=9.8104 Pa1物理大气压（atm）=101325 Pa=1.0133105 Pa1巴(bar)=1000mbar=105 Pa压强公式:P=F/s 又因:F=hsrg 所以:P=hsrg/s=hrg 因此仪表的量程与它的高度,密度,重力加速度有关.压力表分现场压力计,接点压力计,压力变送器.,A:现场压力,现场压力计可分为隔膜式压力表,U型压力计,斜管式压力计,这类仪表为现场型仪表,一般不具有远传领力,为现场提供操作.观察.,调整差压变送器时，零点和量 程会不会相互影响？,调整量程时，因为改变了仪表的力平衡关系，所以影响零，位调整零为时，虽然也会引起膜盒、密封膜片、拉条等弹性元件的

6、位置变化，因而产生附加力，但是很微小，所以一般不影响量程。,故障处理:,A 压力表一般有游丝乱,整理游丝即可.B 指针不回零,将压力表对大气,用起针器 取下指针,将指针调回零位.C U型压力计,斜管式压力计检查其漏点,或补 充管内液体(一般为水)D 如表坏,更换即可.E 压力变送器不准,校验到精度范围既可.F 压力变送器导压管睹.漏的恢服即可,2流量计:,一般所说的流量大小是指单位时间内流过管道某一截面流体数量大小,即瞬时流量.而在某一段时间内流过管道的流体的.总和,即瞬时流量在某一时段内的累计值,称为总量流量总和可以用质量表示,也可以用体积表示,单位时间内流过流体以质量表示的称为质量流量.M

7、=Qp(质量)Q=M/p(体积),常用单位:,T/h Kg/h Kg/s mL/h L/h L/min,分类:,1：速度式流量计：以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如：差压式流量计，转子流量计，电磁流量计，涡轮流量计，堰式流量计。,2容积式流量计:,单位时间内所排出流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。如：椭圆齿轮流量计，活塞式流量计等。,3质量流量计:,这是一种以测量流体的质量M为依据的流量计，例如：惯性式流量计，补偿式流量计，它不受压力，温度，粘度的影响流体惯性力与粘性力的比值称为雷偌数，它是一个无因果数 Re=LVp/n=LV/U V：流体流通数U：运动沾

8、数L：流体流束中的物体任意有代表性的长度,差压式流量计：,节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管璧处，流体的静压力差异的现象称为节流现象。节流元件：常见的有，孔板，纹丘里管孔板流量计为常见的取压方式。,孔板流量计的几种取压方式,A 角接取压法：上下游恻取压孔中心至孔板前后端面的间距各等 于取压孔径的一半。B 法兰取压法：上下游取压孔中心至孔板前后端面的间距均为 25.40.8 mm或叫作“1英寸法兰取压法。C 理论取压法：上游取压孔中心至孔板前后端面的距离等于管道 内径，下游取压孔中心至孔板前端面的距离取决孔径与管道内 径比值d/D，如d/D在0.10.8时取压孔位置分

9、0.84D0.34D范围内变动。D 径距取压法：上游取压孔中心至孔板前端面的间距为D，下游 取压孔中心至孔板前端面间距为D/2。E 管接取压法：上游取压孔中心至孔板前端面的间距为2.5D下 游取压孔中心至孔板前端面间距为8D。,3温度测量仪表：,摄氏温标（）：又称百分温标，它把标准大气压冰的融点定为零度（0）把水的沸点为100，在0与100之间划分一百等份，每一分就是一度。摄转华 F=1.8C+32华氏温标（T）：规定标准大气压下冰的融点为32，水的沸点为212，中间划分180等份，每一份为一华氏度。华转摄 C=5/9(F-32)凯氏温标（K）：是一种绝对温标，也叫热力学温标。它规定分子运动停

10、止（既没有热存在）时的温度为绝对零度或最低理论温度绝对零度：-273.15,温标的三个要素：,1 选择了一些纯物质的平衡态温度作为 温标的基本点；2 规定不同温度范围内的基准仪器；3 建立了基准仪器的示值与国际间的插 补公式。,要点：,温度计是利用液体或固体受热后膨胀的原理制成的。水银温度计按凸出弯月面的最高点读数。对酒精有机液体温度计则按凹月面的最低点读数。双金属温度计是利用两片膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的。,分类：,可分为接触式和非接触式。接触式：玻璃流体温度计、双金属温度计、热电阻、热电偶。原理：物体热胀冷缩原理。（玻璃流体温度计，双金属温度计）非接触式：光学高度计，辐射高温计。

11、原理：利用热辐射能量(或亮度)来进行测量的。,热电阻：,是利用热电阻的电阻值随温度的变化而变化的特性来进行温度测量的。一般热电阻用500以下的温度测量。现场常用的有Cu50 Pt100 Pt100为现场常用热电阻，它在0时其为100，随温度的增加，电阻值也相应增加。我们判断一支热电阻的好坏就可以用万用表欧姆档进行电阻测量，如常温下（高于0），其电阻值不会低于100。Cu50，0时的电阻值为50.,热电偶：,是利用热电现象进行温度测量的，多用于测量500以上的测量。由两种不同成分的金属导体首尾相连接成闭合回路，如果两接点的温度不等，则回路中就会产生热电动势，形成电流，这就是热电效应。热电偶就是利

12、用这一原理制成的。我们知道了电路中的热电势就能知道其对应温度。其范围为01600。常用的热电偶有SKE 三种分度号，它们在100时热电势分别为：S型热电势为0.645mv K型热电势为4.095 mv E型热电势为6.317 mv由于热电势和温度基本上是线性的，所以记住各种型号在100时的电势，就可估算其他温度下的电势，这对仪表日常维护，故障原因判断，提供方便,热电偶的基本定理：,均质导体定理；由一种均质导体组成的闭合回路，不论长度，截面积及各段温度如何都不会产生热电势。中间导体定律；在热电偶回路中，接如第三，第四或更多导体（均质）只要导体两端温度相同，则原电势不变。,热电偶测温时为什么需要进

13、行冷 端补偿？,热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度热电势关系曲线是在冷端温度为0时分度的，在实际应用中，用于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电势即决定于热端温度，也决定于冷端温度。所以如果冷端温度自由变化，必然回引起测量误差。为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。,补偿方式分为：,1：冷端恒温法；2：仪表机械零点调整法；3：计算修正法；4：电桥补偿法；,4.调节阀,根据国际电工委员会（IEC）对调节阀（国外叫做控制阀Control Valve）的定义，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成，即调节阀执

14、行机构+阀体部件其中，执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀的节流面积，达到调节的目的。,调节阀的分类：,1 直通单座 2 直通双座 3 角形阀 4 隔膜阀5 蝶阀 6 阀体分离阀 7 合流型三通阀 8 分流型三通阀,气动薄膜执行机构有何特点？有那两种形式？,气动薄膜执行机构结构简单，动作可靠，维修方便，价格低廉，是一种应用最广的执行机构。它分为正反作用两种形式，国产型号为ZMA（正作用）与ZMB(反作用)。当信号压力增加时，推杆向下动作的叫正作用式执行

15、机构。反之，信号压力增加时，推杆向上动作的叫反作用式执行机构。发体部件分为正，反装两种，阀杆下移时时，阀芯与阀座间流通截面积减小的称为正装式，反之，称为反装式。调节阀的作用方式分为气开和气关两种，有信号压力时调节阀关，无信号压力时调节阀开的为气关式，反之为气开式。气开，气关是由执行机构的正、反作用和阀体部件的正反装组合而成。所以，把气开，气关理解为正、反作用是不对的。,定位器常见规格:,这种执行机构通常接受20-100KPa的标准信号压力，带定位器时，最高压力为250 KPa，其行程规格有10，16，25，40，60，100mm，六种。,电动执行机构有何特点？有那两种形式？,与气动薄膜执行机构

16、比较，电动执行机构具有驱动能源简单方便，推力大，刚度大的特点，但其结构复杂，可靠性较差，价格远高于气动薄膜执行机构（约高十倍），因此应用远不如气动执行机构广泛，在石油，化工生产中基本未选用。,DKJ型电动执行器由那几部分组成？简叙其工作原理？,DKJ型电动执行器由伺服放大器，伺服电动机，减速器置发信器和电动操作器组成，其工作原理如图所示；,调节过程：,来自调节器的输入信号，在伺服放大器内与位置反馈信号相比较，其偏差经伺服放大器放大后，去驱动伺服电动机旋转，然后经减速器输出角位移，位置发信器将执行机构输出轴角位移转换与输入信号相对应的直流信号（420mA）,作为反馈信号。执行机构的旋转方向决定与

17、偏差信号的极性，而又总是朝着减小偏差的方向转动，只有偏差信号小于伺服放大器的不灵敏区时，执行机构才停转，因此执行机构的输出位移与输入信号始终成正比关系。配阀电动操作器可以实现自动调节系统的自动手动无忧切换。手动操作时，由操作开制电动机电源，使执行机构在全行程转角范围内操作。自动调节时，二相伺服放大器供电，输出轴转角随输入信号变化。,调节阀的可调比；,调节阀所能控制的最大流量（Qmax）与最小流量（Qman）之比。当阀两端压差保持恒定时，上述流量比称为理想可调比。实际使用中，阀两端压差是变化的，这时的上述流量比称为实际可调比.理想可调比取决与阀芯结构，实际可调比取决与阀芯结构和配管状况。我国生产

18、的直通单，双座阀，可调比R为30.,调节阀的最小流量（Qman）与泄漏量的区别：,调节阀可调最小流量（Qman），是可调流量的下限值，它一般为最大流量（Qmax）的24，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，泄漏量仅为最大流量（Qmax）的0.50.001.,调节阀的流量特性：,调节阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）之间的关系，即 Q/Qmax=f(l/L)Q/Qmax相对流量，即调节阀某一开度流量与全开度流量之比。l/L相对开度，即调节阀某一开度行程与全开时行程之比。,调节阀的流量特性可分为以下几种：（理想流量）,1：直线流量特性；Q/Qmax=1/R+(1-1/R

19、)l/L 2：等百分比流量特性：（也称对数流量特性）Q/Qmax=R(l/L-1)l/L-1为R指数3：快开流量特性：这种流量特性在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量的变化很小，估 称为快开特性，它适应与要求速度启闭的切断阀或双位调节统。4：抛物线流量特性:这种流量特性Q/Qmax与l/L之间成抛物线关系，在直角坐标 上是一条抛物线，它介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。,调节阀的选择：,调节阀前后压差较小，要求泄漏量小，一般可选用单座阀。调节低差压，大流量气体，可选用蝶阀。调节强腐蚀性流体，可选用隔膜阀。既要求调节，又要求切断时，可选用偏心旋

20、转阀。嘈音较大时，可选用套筒阀。现场选择调节阀的气开，气关，主要是从现场安全的状态来考虑的，工艺状态下应处于安全位置，即保证事故状态下调节阀处于安全位置。例：炼油厂进料塔进料调节阀就应采用气开式，事故时间时调节阀是关闭状态，停止进料，避免事故扩大。而回流调节阀一般采用气关式，事故时阀门全开，保证回流量，尽量减小事故的发展。,5、调节阀检修中应重点检查的几个部位？,阀体内壁。检查其耐压，耐腐情况。阀座。因介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而松动，检查时应予注意。对高压场合，还应检查阀座密封面是否被冲坏。阀芯。要认真检查阀芯各部件是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯磨损更为严重，应予注

21、意。另外还应检查阀杆是否也有类似现象，或与阀芯连接松动情况。膜片、“O”型圈和其他密封垫。检查其是否老化、裂损。密封填料。检查聚四氟乙烯填料，密封润滑油脂是否老化、干枯，配合面是否被损坏。,6：有一台调节阀气关式的，老是关不死，一般由那些原因造成？,阀芯阀座磨损严重。阀芯阀座间有异物卡住。调节阀膜头漏气。零点弹簧预紧力过大。阀杆太短。调节阀前后压差过大。带阀门定位器的，需检查定位器输出是否能到达最大值。,5.自动调节系统：,1什么是调节对象、给定值和偏差 自动调节系统的工艺生产设备叫做调节对象或简称对象。生产中要求保持的工业指标，称为给定值。在自动调节系统中，习惯上采用给定值，减去测量值。作为

22、偏差e，即e=x-z,给定值。大于测量值。时为正偏差，而给定值小于测量值时为负偏差。,什么是比例、积分、微分调节规律？在自动调节中起什么作用？,比例调节依据“偏差的大小”来动作，它的输出与输入偏差的大小成正比。比例调节及时、有力、但有余差。它用比例度来表示其作用的强弱，越小，调节作用越强，比例作用太强时、会引起振荡。积分调节依据“偏差是否存在”来动作的,它的身材与偏差对时间的积分成正比，只有当余差消失时，积分作用才会停止，其作用是消除余差。但积分作用使最大动偏差增大，延长了调节时间。它用积分时间T来表示其作用的强弱，J越小，积分作用越强，但积分作用太强时，也会引起振荡。微分调节依据“偏差变化的

23、速度”来动作的。它的输出与输入偏差变化的速度成正比例，其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。它使调节过程偏差减小，时间缩短，余差也减小（但不能消除）。它用微分时间来表示其作用的强弱，Td太大，也会引起振荡。,3自动调节系统的工作品质用什么指标来衡量？,a.最大偏差：指被调参数在过度过程中偏离给定值的 最大幅度。b.余差：指过度过程结束后，被调参数的新稳定值与 给定值之差。C.衰减比：是衰减振荡过程前后两个波的峰值之比。d.振荡周期：是衰减过程振荡一次所需要的时间。e.过度时间：指从被调参数变化之时起，直到被调参 数进入新的稳态值的5所需要的时间。,6.分

24、散控制系统（DCS）,什么是分散控制系统？分散控制系统（DCS）又叫集中分散控制系统（简称集散系统），也称其为分布式控制系统。它是利用计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示技术实现过程控制和过程管理的控制系统，他以多台（数十台，甚至数百台）微处理机分散应用于过程控制、通过通信总线、CRT显示器、键盘打印机等又能高度集中的操作、显示和报警。,与常规模拟仪表相比，分散控制系统（DCS）具有哪些优点？,1：功能丰富，可以完成从简单的单回路控制到复杂的多变化量模型优化控制，可以执行从常规的PID运算到SMITH预估，三阶矩阵乘法等各种运算，可以进行反馈控制，顺序控制，逻辑控制，可以实现监控、显示、打

25、印、报警、历史数据储存，等全部操作要求。2实现了集中监视，操作和管理。3关键设备采用双重或多重冗余，具有自诊断功能，可靠性高，维护量小，平均无故障运行时间MTBF可达数十年乃至上百年。4采用多芯电缆，标准化接插件和规格化端子板，可节省大量的的仪表连线和布线工作量，接线效率高，不易出出差。其安装工作量仅为常规仪表模拟仪表的二分之一到三分之一。5调试采用专用的调试软件，调试时间仅为常规模拟仪表的二分之一。6改变控制方案容易，只须改变软件组态即可实现，而不用改变硬件接线。7采用模块式机构，可以方便地扩大或缩小系统的规模。8性能价格比高。,分散控制系统（DCS）一般由哪几个部分构成？,1过程输入/输出

26、接口单元又叫数据采集站、监视站等，是为生产过程中的非控制变量设置的数据采集装置，它不但能完成数据采集和预处理，还可以对实时数据作进一步的加工处理，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视。2过程控制单元又叫控制器、控制站等，是DCS的核心部分，对生产过程进行闭环控制，可控制数个致数十个回路，还可进行批量（顺序）控制。3：CRT操作站是DCS 的人机接口装置，除监视操作、打印报表外，系统的组态、编程也在操作站上进行。4高速数据通路：又叫高速数据总线、大道、公路等，是一种具有高速通信能力的信息总线，一般采用双绞线、同轴电缆或光导纤维构成。有的DCS还挂有上位计算机，实现集中管理和最佳控制等功能。,D

27、CS结构图,操作站一般具有哪些功能？,1.对全部过程变量进行各种格式的显示，并允许操作人员对过程进行干预。2.对过程变量的历史数据进行处理和存储。3.显示和打印过程报警。4.编制和调用各种用户显示画面。5.编制和打印各种报表。6.组态和装载监视、控制和管理软件。7.对通信总线上所连接的设备进行组态，并将组态结果装载到对应设备。8.完成系统的自诊断。,分散控制系统的通信网络有哪几种机构形式？,1.星形网络机构。2.环形网络结构。3.总线型网络结构。4.组合网络结构。,什么是通信网络协议？常用的有哪几种？,通信网络协议是指通信网络内信息传送的方式。常用有广播式和存储转发式两种。,安装DCS时对其接

28、地有何要求？,1接地电阻应符合以下要求：基准接地（信号零电平）=5M.,DCS中出现的干扰信号是怎样产生的？,1.静电感应产生的干扰由信号回路周围存在的静电电容、分布电容引起，往往来自于电源线。2.电磁感应产生的干扰由信号回路周围的磁场引起，来自于电机，变压器，接触器等设备。3.多点接地或阻抗匹配产生的干扰（1）信号线有两点以上接地，而这两点之间又有其他设备的漏电流产生的电位差，信号回路就会因通过大地构成闭合回路而产生干扰。（2）信号线的屏蔽层有两点以上接地。（3）信号线对地绝缘差。（4）接地信号回路的阻抗低。,回路联调如何进行？,对控制点除完成监视点的全部调试内容外，还要检查输出的正反作用及

29、执行机构的动作是否正确。最后，在键盘上手动输出，复核执行机构零点、满量程及死区是否符合有关要求。对于联锁回路，应模拟联锁的工艺条件（用改变信号的方法），检查联锁动作是否正确。对复杂的控制回路及高级控制方案进行调试。至此，整个仪表控制系统可以交付生产工艺进行设备标定和联动试车。,安装DCS时，应采取哪些抗干扰措施？,1.信号线应采用屏蔽电缆（芯线1mm2）,其屏蔽层只能有一处接地（接地点一般选在控制室，与信号基准并用一个接地母排），其余部位对地都是绝缘的。现场检测仪表处，电缆屏蔽层不能接到表的外壳，而要“悬空”。现场接线盒内的接地母排，是用来汇集各检测仪表信号电缆的屏蔽层，然后经多芯电缆的屏蔽层

30、接到控制室的母排，所以其本身在现场不能另外接地。2.用电缆桥架敷设电缆时，应尽量避免不同电压等级的电缆同一槽内敷设，迫不得已时，可用金属隔板在槽内加以隔开。3.当选用过程计算机并且邻近（10m）有大容量的用电设备时，则需在控制室的墙内设置法拉第屏蔽笼，并且屏蔽笼要有良好的接到。4.数据高速通路一般应设置两条，一用一备，两根电缆要沿不同路径敷设，如一条架空，一条埋地里。5.数据高速通路与电源线平行敷设时，其间距应符合有关规定，对电源电缆先15m/KV.对双绞电源线应3m/KV,对导有金属关的电源线应30cm/KV.6.为防止高压雷电场通过电缆感应进入DCS，应在电源线和数据高速通路上设置浪涌吸收器（surse absorber）.,