采油操作工仪表基础知识培训课件.ppt

1、 仪表基础知识仪表基础知识2现场仪表的分类现场仪表的分类3传感器基础知识传感器基础知识传感器基本概念传感器基本概念 1.定义定义 传感器（传感器（Transducer/Sensor）能够感受规定的被测量并能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。如下图所示如下图所示:物理量物理量电量电量4传感器基础知识传感器基础知识传感器基本概念传感器基本概念5传感器基础知识传感器基础知识标准电流或电压信号标准电流或电压信号(模拟模拟)标准电流或电压标准电流或电压&数字信号数字信号(SMART)只有高速数字信号只有高速数字信号(FIELDBU

2、S)输出信号输出信号输入信号输入信号Process Pressure传感元件传感元件+电子线路电子线路模拟模拟/智能智能/现场总线现场总线 Electronics(把机械信号转换成有用的电把机械信号转换成有用的电信号信号)(翻译可用的电信号到标准的翻译可用的电信号到标准的电信号电信号)变送器介绍6传感器基础知识传感器基础知识7信号基础知识信号基础知识模拟信号模拟信号(Analog Signal)，它是指时间上和数值上的变化都是连它是指时间上和数值上的变化都是连续平滑的信号；续平滑的信号；数字信号（数字信号（Digital signal），它是指时间上和数值上的变化都是不），它是指时间上和数值上

3、的变化都是不连续的信号；连续的信号；预备知识预备知识8现场仪表的分类现场仪表的分类9 检测仪表的分类和用途检测仪表的分类和用途10检测仪表的分类和用途检测仪表的分类和用途11压力仪表的分类和用途压力仪表的分类和用途测量压力或真空度的仪表很多，按其转换原理的不同大致可以分四测量压力或真空度的仪表很多，按其转换原理的不同大致可以分四大类：大类：1、液柱式压力计、液柱式压力计 液柱式压力计是依据流体动力学的原理，把被测压力转换成液柱高液柱式压力计是依据流体动力学的原理，把被测压力转换成液柱高度的压力计。它被广泛应用于表压和真空度的测量中。也可以测定度的压力计。它被广泛应用于表压和真空度的测量中。也可

4、以测定两点的压力差。按其结构形式不同，有两点的压力差。按其结构形式不同，有u型管压力计、单管压力计型管压力计、单管压力计和斜管压力计等。这类压力计结构简单，使用方便，但其精度受工和斜管压力计等。这类压力计结构简单，使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围窄。作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围窄。2、弹性式压力计、弹性式压力计 弹性式压力计是利用弹性元件受压后所产生的弹性变形的原理进行弹性式压力计是利用弹性元件受压后所产生的弹性变形的原理进行测量的。由于测量范围不同，所以弹性元件也不一样，例如弹簧管测量的。由于测量范围不同，所以弹性元件也不一样，例

5、如弹簧管压力计、波纹管压力计及薄膜式压力计等。压力计、波纹管压力计及薄膜式压力计等。12压力仪表的分类和用途压力仪表的分类和用途3、电气式压力计、电气式压力计 它是将被测的压力通过机械和电气元件转换成电量它是将被测的压力通过机械和电气元件转换成电量(如电压、电流如电压、电流、频率等、频率等)来进行测量的仪表，如电容式、电感式、应变片式和霍来进行测量的仪表，如电容式、电感式、应变片式和霍尔片式等压力计。尔片式等压力计。4、活塞式压力计、活塞式压力计 它是将被测压力转换成活塞上所加平均砝码的重量来进行测量的，它是将被测压力转换成活塞上所加平均砝码的重量来进行测量的，是一种精度较高的标准型压力计，允

6、许误差可为是一种精度较高的标准型压力计，允许误差可为0.05一一0.02。常用于校验其它压力计。常用于校验其它压力计。13流量仪表的分类和用途流量仪表的分类和用途流量计流量计 定义：流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流定义：流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；体的流量值；分类：分类：1 1、速度式流量计、速度式流量计 ：以测量流全在管道中的流速作为测量依据来：以测量流全在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计等；涡流量计等；2 2、容积

7、式流量计、容积式流量计 ：它以单位时间内所排出的流体固定容积的数：它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计和活塞式流量计等目作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计和活塞式流量计等腰轮流量计等腰轮流量计等14温度仪表的分类和使用范围温度仪表的分类和使用范围测量方式仪表名称测量原理精度范围特 点测温范围（摄氏度）接触式测量仪表双金属温度计固体热膨胀变形与温度成正比1-2.5结构简单，指示清楚成本低，精度不高-80-600压力表温度计气体或液体在体积一定的容器中压力变化与温度成正比1-2.5结构简单，可短距离远传，精度低，受环境温度影响大0-300玻璃管

8、液体温度计液体热膨胀的体积与温度成正比0.5-2.5结构简单，精度高，不能远传-100-600热电阻温度计金属和半导体的电阻变化与温度成正比0.5-3.0精度高，可远传，结构复杂，需外加电压-200-650热电偶温度计热电效应0.5-1.0测量范围大，精度高，可远传，低温时测量效果差-200-1800非接触式测量仪表光学 高温计物体单色辐射强度及亮度随温度变化1.0-1.5结构简单携带方便不破坏被测对象温度场，外界辐射反射影响精度300-3200辐射高温计物体全辐射能随温度变化1.5结构简单稳定性好，光路上的环境介质影响测量精度700-200015液位仪表的分类和用途液位仪表的分类和用途1 1

9、、按测量方式分：按测量方式物位仪表可分为接触式物位测量仪表和、按测量方式分：按测量方式物位仪表可分为接触式物位测量仪表和非接触式测量仪表。其中接触式测量仪表有：沉筒式液位仪表；差非接触式测量仪表。其中接触式测量仪表有：沉筒式液位仪表；差压式液位仪表；射频导纳式液位仪表。非接触式液位仪表有：超声压式液位仪表；射频导纳式液位仪表。非接触式液位仪表有：超声波液位仪表；雷达式液位仪表。波液位仪表；雷达式液位仪表。2 2、按取样方式分：按取样方式液位仪表可分为浮力式测量仪表，差压、按取样方式分：按取样方式液位仪表可分为浮力式测量仪表，差压式测量仪表，电容式测量。式测量仪表，电容式测量。3 3、按控制要求

10、分：按控制要求液位仪表可分为就地显示（现场指示）、按控制要求分：按控制要求液位仪表可分为就地显示（现场指示）液位仪表和远传液位仪表（液位变送器）。液位仪表和远传液位仪表（液位变送器）。4 4、按测量参数分：按测量参数液位仪表可分为液位测量仪表和界面测、按测量参数分：按测量参数液位仪表可分为液位测量仪表和界面测量仪表。量仪表。16显显示示仪仪表表模拟式显示仪表模拟式显示仪表:指针位移或记录笔指针位移或记录笔数字式显示仪表数字式显示仪表:数字显示数字显示新型显示仪表新型显示仪表:无纸记录仪无纸记录仪、曲线和图像显示曲线和图像显示显示仪表显示仪表17模拟式显示仪表模拟式显示仪表:以仪表指针以仪表指针

11、(记录笔记录笔)的角位移的角位移(线位移线位移)来模拟来模拟显示被测参数连续变化的仪表。测量速度较慢显示被测参数连续变化的仪表。测量速度较慢.精度较低精度较低.读数读数易造成多值性。但该类仪表结构简单易造成多值性。但该类仪表结构简单.工作可靠工作可靠.价格低廉价格低廉.易于易于反映被测参数的变化趋势反映被测参数的变化趋势,故迄今仍然是一种广泛采用的仪表。故迄今仍然是一种广泛采用的仪表。显示仪表显示仪表18在化工生产中在化工生产中,压力压力是指由气体或液体均匀垂直地作用是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。于单位面积上的力。在工业生产过程中在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一

12、。压力往往是重要的操作参数之一。压力的压力的检测与控制检测与控制,对保证生产过程正常进行对保证生产过程正常进行,达到高产、达到高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。优质、低消耗和安全是十分重要的。压力检测仪表的结构和工作原理压力检测仪表的结构和工作原理19一、压力单位及测压仪表一、压力单位及测压仪表表示受力面积。表示垂直作用力；表示压力；式中，SFpSFp 是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）211mNPa PaMPa6101120一、压力单位及测压仪表一、压力单位及测压仪表压力单位的换算关系：压力单位的换算关系：21大气压力绝对压力表压ppp在压力测量中，常有在

13、压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度表压、绝对压力、负压或真空度之分。之分。绝对压力大气压力真空度ppp当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。p表P真P绝P绝大气压力线大气压力线 零线零线 绝对压力、表压、负压（真空度）的关系一、压力单位及测压仪表一、压力单位及测压仪表22二、弹性式压力计二、弹性式压力计 是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形弹性变形的原理而制成的测压仪表。具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。可用来测量几百帕到数

14、千兆帕几百帕到数千兆帕范围内的压力。231.1.弹性元件弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。弹性元件示意图 弹簧管式弹性元件波纹管式弹性元件薄膜式弹性元件242.2.弹簧管压力表弹簧管压力表 使用的测压元件使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。簧管压力表。用途用途 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨 用压力表、禁油的氧气压力表等。用压力表、禁油的氧气压力表等。1弹簧管；2 拉杆；3 扇形齿轮；4 中心齿轮；5 指针；6 面板；7 游丝；8 调整螺丝；9 接头25 单圈弹簧管是一根弯

15、成270圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，另一端固定在接头上。当通入被测的压力p后，由于椭圆形截面在压力p的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大，产生的变形也越大。由于输入压力压力与弹簧管自由端B的位移位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力p的大小。：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。2627三、电气式压力计三、电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。1.该仪表的，分别可测710-5Pa至5102MPa的压力，允许误差可至0.2

16、；2.由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。28 一般由压力传感器压力传感器、测量电路测量电路和信号处理装置信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。电气式压力计组成方框图291.1.霍尔霍尔片片式式压力传感器压力传感器 302 2.应变片压力传感器应变片压力传感器 利用电阻应变电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式

17、压力计。应变片压力传感器示意图1应变筒；2 外 壳；3密封膜片31 利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路桥式电路获得相应的电压输出信号。32 精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单；便于实现显示数字化；可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。压阻式压力传感器1基座；2单晶硅片；3导环；4螺母；5密封垫圈；6

18、等效电阻 33力矩平衡式差压变送器是一种典型的自平衡检测仪表，它利用的工作原理克服元件材料、加工工艺等不利因素的影响，使仪表具有较高的测量准确度(一般为0.50.5级级)、工作稳定、可靠、线性好、不灵敏区小、温度误差小等一系列优点。34 先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。电容式测量膜盒1中心感应膜片(可动电极)；2固定电极；3测量侧；4隔离膜片C=A/d精度可达精度可达0.20.2级级35控制仪表的结构和工作原理控制仪表的结构和工作原理中控操作人员中控操作人员PLC和和DCS生产工艺流程生产工艺流程数据数据显示和报警显示和报警指令指令控制控制36 PLC系统硬件知识介绍系统硬件知识介绍控制器控制器输入输入/输出接口单元输出接口单元I/O扩展单元扩展单元外部设备及其接口外部设备及其接口上位机、编程器等上位机、编程器等电源电源 内部系统总线内部系统总线37 PLC系统硬件知识介绍系统硬件知识介绍38DCS系统结构框图系统结构框图39 DCS系统硬件知识介绍系统硬件知识介绍40控制仪表控制仪表41 油气田常用油气田常用PLC、DCS简介简介42 油气田常用油气田常用PLC、DCS简介简介43压力仪表的校验方法压力仪表的校验方法44