化工仪表知识.ppt

1、化工过程自动化化工过程自动化 自动化仪表自动化仪表 自动化工程系列讲座自动化工程系列讲座 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 一、仪表概述及基本知识一、仪表概述及基本知识 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 采用检测与控制系统对生产过程进行生产作业，以代替人采用检测与控制系统对生产过程进行生产作业，以代替人 工直接操作的措施。工直接操作的措施。 机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进 行操作或控制的过程。行操作或控制的过程。 1

2、概论概论 1.2 什么是过程自动化？什么是过程自动化？ 现代一般把自动化划分为：办公自动化（现代一般把自动化划分为：办公自动化（OA）；设计自动化）；设计自动化 （CA）；生产自动化（）；生产自动化（MA）；信息自动化（）；信息自动化（IA）：管理自动化等。）：管理自动化等。 1.1 什么是自动化？什么是自动化？ 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 例如：流量计、压力表、温度表、数显仪等。还有些具有自动例如：流量计、压力表、温度表、数显仪等。还有些具有自动 控制、报警、信号传递和数据处理等功能的，例如：调节阀、压力控制、报警、信号传递和数据处理

3、等功能的，例如：调节阀、压力 开关等等。开关等等。 1.3 自动化仪表自动化仪表 仪表的发展经历了普通式仪表的发展经历了普通式、机械式机械式（气动仪表气动仪表）、电子式电子式（DDZDDZ 、仪表仪表）、智能化等层次智能化等层次。随着微电子随着微电子、微机械微机械、智能和集成智能和集成 等先进技术的迅猛发展等先进技术的迅猛发展，以及新材料和新工艺的发现和采用以及新材料和新工艺的发现和采用，目前目前 仪表正向着微型化仪表正向着微型化、数字化数字化、智能化智能化、网络化和虚拟化等方向进一网络化和虚拟化等方向进一 步发展步发展。 一般用以检出、测量、观察、计算各物理量、物质一般用以检出、测量、观察、

4、计算各物理量、物质 成分、物性参数等的器具或设备，统称为仪表。成分、物性参数等的器具或设备，统称为仪表。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 在在 一一 间间 传传 统统 的的 染染 房房 里里 这条鱿鱼来干什么这条鱿鱼来干什么 有有 这这 样样 一一 个个 传传 说说 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 原来是这样原来是这样 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 一台完整的自动化仪表一般有以下三部分组成：一台完整的自动化仪表一般有以下三部分组成：

5、 1 1、检测元件检测元件：又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变：又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变 量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。称为一次仪表。量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。称为一次仪表。 2 2、显示装置显示装置：将检测到的被测变量变为可以看到的刻度、数：将检测到的被测变量变为可以看到的刻度、数 字或图形数据。称为二次仪表。字或图形数据。称为二次仪表。 3 3、变送装置变送装置：将检测到的被测变量变为标准的电信号，以便：将检测到的被测变量变为标准的电信号，以便 于长距离传送或与其他仪表装置匹配，一般有：电流信号，于长距离传送或与其他仪表装置匹配，一般有：电

6、流信号，4 4- - 20mA(020mA(0- -20mA20mA、0 0- -10mA)10mA)；电压信号，；电压信号，0 0- -10V10V，1 1- -5V5V。称为二次仪表。称为二次仪表。 有些就地仪表，如普通压力表、普通温度表，不包括变送装置。有些就地仪表，如普通压力表、普通温度表，不包括变送装置。 我公司化工区有仪表（自控阀门）五千多台件。我公司化工区有仪表（自控阀门）五千多台件。 1.4 自动化仪表的组成自动化仪表的组成 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 一般由三大部分组成：一般由三大部分组成： 检测传感器及仪表检测传感器

7、及仪表，检测过程的性能和状态。，检测过程的性能和状态。 调节控制装置或系统调节控制装置或系统，决定过程做什么和如何做，是自动，决定过程做什么和如何做，是自动 控制系统的中枢。控制系统的中枢。 执行机构，执行机构，进行制定并起调节作用的机构。进行制定并起调节作用的机构。 1.5 过程自动化系统的组成过程自动化系统的组成 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 测量就是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。测量就是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 2 仪表基本知识仪表基本知识 直接测量直接测量 利用经过标定的仪表对被测参数进行测量，直

8、接从显示结利用经过标定的仪表对被测参数进行测量，直接从显示结 果获得被测参数的具体数值的测量方法果获得被测参数的具体数值的测量方法。 如，米尺，秒表，玻璃温度计，普通天平，游标卡尺。如，米尺，秒表，玻璃温度计，普通天平，游标卡尺。 2.1 什么是测量？什么是测量？ 直接测质量（砝码）直接测质量（砝码） 间接测质量（应变传感器）间接测质量（应变传感器） 间接测量间接测量 是指通过测量与被测量有函数关系的其他量是指通过测量与被测量有函数关系的其他量, ,才能得到被才能得到被 测量值的测量方法。测量值的测量方法。 如，用万用表测电阻，常见电子仪表等。如，用万用表测电阻，常见电子仪表等。 化工过程自动

9、化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 测量误差就是由仪表读得的被测值测量误差就是由仪表读得的被测值 ( (测量值测量值) )与被测参数的真实值之与被测参数的真实值之 间的差距。间的差距。分为绝对误差和相对误差。分为绝对误差和相对误差。 2.2 测量误差测量误差 由于真值无法得到，只能以标准表作为真值参照由于真值无法得到，只能以标准表作为真值参照 绝对误差绝对误差，仪表的测量误差可以用绝对误差，仪表的测量误差可以用绝对误差来表示。来表示。 tI xx x xI I：仪表指示值：仪表指示值, , x xt t：被测量的真值：被测量的真值 x x：被校表的读数值，

10、：被校表的读数值，x x0 0 ：标准表的读数值：标准表的读数值 0 xx 相对误差相对误差，是指在某一测量点仪表的绝对误差与该点标准值的比值是指在某一测量点仪表的绝对误差与该点标准值的比值。 t tI x xx x xx x 或 0 0 0 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 仪表的仪表的允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允越小，允越小， 表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉“”号及号及“” 号，便可以用来确定仪表的号，便可以用来确定

11、仪表的精确度等级精确度等级。目前常用的精确度等级有。目前常用的精确度等级有0.0050.005， 0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。 2.3 仪表的准确度（精确度）仪表的准确度（精确度） 有两大影响因素影响着仪表准确度有两大影响因素影响着仪表准确度，即即 绝对误差绝对误差和和仪表的标尺范围仪表的标尺范围。 但是但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此因此，常说的常说的“绝对绝对 误差误差”指的是绝对误差中的最大值指的是绝对误差中

12、的最大值maxmax。 %100 max 标尺下限值标尺上限值 相对百分误差相对百分误差 允许误差允许误差允允 %100 标尺下限值标尺上限值 差值仪表允许的最大绝对误 允 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.4 检测系统中信号的传递形式检测系统中信号的传递形式 2.4.1 2.4.1 模拟信号模拟信号 在时间上是连续变化的在时间上是连续变化的, , 即在任何即在任何 瞬时都可以确定其数值的信号瞬时都可以确定其数值的信号。 模拟信号的制式模拟信号的制式： 当仪表技术处于晶体管阶段时（习惯称当仪表技术处于晶体管阶段时（习惯称 为为型表），由于

13、电路耗电较大，所以仪表型表），由于电路耗电较大，所以仪表 连接方式为连接方式为四线制四线制，即两根线用于给仪表供，即两根线用于给仪表供 电，另两根线用于传递信号。信号规格一般电，另两根线用于传递信号。信号规格一般 为为0 0- -5VDC5VDC和和0 0- -10mADC10mADC。 由于信号的零点与仪表的机械零点重合，由于信号的零点与仪表的机械零点重合， 不利于判断仪表故障不利于判断仪表故障，且，且不利于多表连接及不利于多表连接及 与数字系统连接与数字系统连接。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 当仪表技术发展到集成运当仪表技术发展到集

14、成运 算放大器，特别是大规模集成电算放大器，特别是大规模集成电 路后（习惯称为路后（习惯称为型表），由于型表），由于 电路耗电大大减少，所以仪表连电路耗电大大减少，所以仪表连 接方式发展为接方式发展为两线制两线制，即只用两，即只用两 根导线就可完成仪表供电和信号传递。电源电压一般为根导线就可完成仪表供电和信号传递。电源电压一般为24VDC24VDC，信号规格一，信号规格一 般为般为1 1- -5VDC5VDC和和4 4- -20mADC20mADC。 这里，这里，4mA4mA电流是仪表的信号零点，也是仪表的电源消耗（约电流是仪表的信号零点，也是仪表的电源消耗（约96mW96mW）。）。 由于信

15、号的零点与仪表的机械零点（断线、断电）不再重合，有由于信号的零点与仪表的机械零点（断线、断电）不再重合，有利于判断仪利于判断仪 表故障表故障，且由于，且由于信号浮地信号浮地，可轻易实现多表连接及与数字系统连接。，可轻易实现多表连接及与数字系统连接。 由于有些现场仪表因工作原理导致耗电仍较大，仍需采用四线制连接，由于有些现场仪表因工作原理导致耗电仍较大，仍需采用四线制连接， 但信号规格均统一到但信号规格均统一到1 1- -5VDC5VDC和和4 4- -20mADC20mADC。如电磁流量计、称重传感器等。如电磁流量计、称重传感器等。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIA

16、O 自动化仪表自动化仪表 随着计算机技术在自动控制系统中的应用，为了将现场仪表与智能化设随着计算机技术在自动控制系统中的应用，为了将现场仪表与智能化设 备连接，需要将模拟信号转换为数字信号。备连接，需要将模拟信号转换为数字信号。数字信号是一种按时间离散形式数字信号是一种按时间离散形式 出现的不连续信号出现的不连续信号, ,通常用二进制数的代码序列来表示。通常用二进制数的代码序列来表示。 2 2. .4 4. .2 2 数字信号数字信号 将模拟信号转换为数字信号简称为将模拟信号转换为数字信号简称为A/DA/D 转换，其核心器件是转换，其核心器件是A/DA/D转换器转换器，关键参数，关键参数 有两

17、个：有两个：转换速率转换速率和和位数位数（二进制）。（二进制）。 转换速率转换速率决定了系统的控制时效，转决定了系统的控制时效，转 换速率快则系统动态响应就快。换速率快则系统动态响应就快。 位数位数决定了系统的精度，如：决定了系统的精度，如： 8 8位位A/DA/D的精度约为的精度约为0.4%0.4%； 1616位位A/DA/D的精度约为的精度约为0.0015%0.0015%； 3232位位A/DA/D的精度约为的精度约为0.0000000233%0.0000000233%。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2 2. .4 4. .3 3

18、开关信号开关信号 用两种状态或用两个数值范围表示一个不连续信号用两种状态或用两个数值范围表示一个不连续信号，一般称为一般称为0和和1。 通常开关量信号来自仪表的报警通常开关量信号来自仪表的报警（行程开关行程开关、压力开关压力开关）接点接点、电器电器 设备设备（开关开关、继电器继电器、接触器接触器）的触点等的触点等。有时将连续脉冲信号也归于开有时将连续脉冲信号也归于开 关量处理关量处理。 为安全起见为安全起见，在开关量的接在开关量的接 口电路中常用到光电隔离口电路中常用到光电隔离（光电光电 耦合器耦合器），实现进出信号的电气实现进出信号的电气 隔离隔离，保证信号的匹配和系统安保证信号的匹配和系统

19、安 全全。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.5 2.5 法定计量单位及常用导出单位法定计量单位及常用导出单位 2.5.12.5.1 基本单位基本单位 长度长度米（米（MetreMetre），）， 代号：代号：m m， 质量质量千克（千克（kilogramkilogram），）， 代号：代号：kgkg 时间时间秒（秒（SecondSecond），）， 代号：代号：s s 温度温度开尔文（开尔文（KelvnKelvn），）， 代号：代号：K K 电流电流安培（安培（AmpereAmpere），）， 代号：代号：A A 发光强度发光强度坎德拉

20、（坎德拉（CandelaCandela），代号：），代号：cdcd 物质的量物质的量摩尔（摩尔（MolMol），）， 代号：代号： mol mol 频率频率赫（兹）赫（兹） 力、重力力、重力牛（顿）牛（顿） 压力、压强、应力压力、压强、应力帕（斯卡）帕（斯卡） 功率功率瓦（特）瓦（特） 电位、电压、电动势电位、电压、电动势伏（特）伏（特） 电容电容法（拉）法（拉） 电阻电阻欧（姆）欧（姆） 磁通量磁通量韦（伯）韦（伯） 摄氏温度摄氏温度摄氏度摄氏度 光通量光通量流（明）流（明） 2 2. .5 5. .2 2 常用导出单位常用导出单位 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJI

21、AO 自动化仪表自动化仪表 二、自动化仪表的分类及原理二、自动化仪表的分类及原理 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 温度的表示方法温度的表示方法 热力学温度热力学温度旧称绝对温度（旧称绝对温度（absolute temperatureabsolute temperature），符号），符号T T，单，单 位是位是“开尔文开尔文”，国际代号，国际代号“K K”。是以国际上所通过的一系列纯物质的。是以国际上所通过的一系列纯物质的 固定点（如平衡氢三相点、平衡氢沸点、水三相点、锡凝固点等）作为固定点（如平衡氢三相点、平衡氢沸点、水三相点、锡凝固点等

22、）作为 基准。规定水的三相点的温度为基准。规定水的三相点的温度为 273.16K273.16K，“开开”定义为水三相点热力定义为水三相点热力 学温度的学温度的1/273.161/273.16。 摄氏度摄氏度为表示温度时代替为表示温度时代替“开开”的一个专门名称。符号的一个专门名称。符号t t ，单位，单位 是是“”。因水的三相点温度为。因水的三相点温度为0.010.01摄氏度。因此热力学温度摄氏度。因此热力学温度T T与摄氏温与摄氏温 度度t t的关系是的关系是 T Tt t273.15273.15 华氏度华氏度在美国和其他一些英语国家使用，其结冰点是在美国和其他一些英语国家使用，其结冰点是3

23、131F,F,沸点沸点 为为212212F F。 摄氏温度和华氏温度的关系摄氏温度和华氏温度的关系 = 1.8t + 32 = 1.8t + 32 1 1、温度检测仪表、温度检测仪表 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 温度检测仪表的分类温度检测仪表的分类 一般按测量原理分为：一般按测量原理分为： a a、接触式、接触式 膨胀式：玻璃液体、膨胀式：玻璃液体、双金属双金属 压力式：气体、蒸汽、液体压力式：气体、蒸汽、液体 热电类：热电类：热电偶热电偶 热电阻：热电阻：铂电阻铂电阻、铜电阻、热敏电阻、铜电阻、热敏电阻 其他电学：集成温度传感器、半导

24、体温度计其他电学：集成温度传感器、半导体温度计 b b、非接触式、非接触式 光纤类：光纤温度传感器、光纤辐射温度计光纤类：光纤温度传感器、光纤辐射温度计 辐射式：辐射式、光学式、比色式辐射式：辐射式、光学式、比色式 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.1.1 1.1.1 双金属温度计的原理及性能双金属温度计的原理及性能 双金属温度双金属温度一般属于就地式仪表，一般属于就地式仪表， 其测量原理为其测量原理为利用金属体积易随温度利用金属体积易随温度 变化变化的特点，的特点，感温元件由膨胀系数相感温元件由膨胀系数相 差较大而弹性模量相近的两块金属

25、片差较大而弹性模量相近的两块金属片 （常用的有殷钢和（常用的有殷钢和黄铜黄铜）焊接，再绕）焊接，再绕 制成环性弯曲状。制成环性弯曲状。 1.11.1双金属温度计双金属温度计 一端固定，受热膨胀时，另一自由端带动指针旋转，仪表便显示出所一端固定，受热膨胀时，另一自由端带动指针旋转，仪表便显示出所 应的温度值。这种双金属片随温度的变形率接近线性，所以可用来测应的温度值。这种双金属片随温度的变形率接近线性，所以可用来测 温。温。 测温范围：测温范围：- -8080- -+500+500 允许误差：标尺量程的允许误差：标尺量程的1.51.5- -2.5%2.5%左右左右 多种结构形式多种结构形式: :

26、有轴向型、径向型、万向型等有轴向型、径向型、万向型等 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.1.21.1.2双金属温度计的特点及使用维护双金属温度计的特点及使用维护 双金属温度计使用和维护双金属温度计使用和维护： 在保管、安装、使用及运输过程中，应尽量在保管、安装、使用及运输过程中，应尽量避免碰撞保护管，切勿使避免碰撞保护管，切勿使 保护管弯曲、变形。保护管弯曲、变形。安装时，严禁扭动仪表外壳。安装时，严禁扭动仪表外壳。 2. 2. 仪表应在仪表应在- -30308080的环境温度内正常工作。的环境温度内正常工作。 3. 3. 仪表经常工作的

27、温度最好能在刻度范围的仪表经常工作的温度最好能在刻度范围的1/21/23/43/4处。处。 双金属温度计的特点双金属温度计的特点: : 无汞害，无汞害，防水，防水，坚固耐震，承压、防腐能力强。坚固耐震，承压、防腐能力强。 现场显示温度，直观方便。现场显示温度，直观方便。 安全可靠，隔爆，使用寿命长。安全可靠，隔爆，使用寿命长。 适合测量中、低温度，可以直接测量各种生产适合测量中、低温度，可以直接测量各种生产 过程中的液体蒸汽和气体介质温度，用途广泛。过程中的液体蒸汽和气体介质温度，用途广泛。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.2 1.2

28、热电阻温度计热电阻温度计 1.2.1 1.2.1 热电阻温度计的原理热电阻温度计的原理 热电阻热电阻温度计温度计是是基于金属的电阻热基于金属的电阻热 效应，利用其效应，利用其电阻值随着温度的变化而电阻值随着温度的变化而 变化这一基本原理设计和制作的。其电变化这一基本原理设计和制作的。其电 阻值和温度一般可以用以下的近似关系阻值和温度一般可以用以下的近似关系 式表示式表示: : Rt=Rt01+Rt=Rt01+（t t- -t0t0） 式中：式中：RtRt为温度为温度t t时的阻值；时的阻值； Rt0Rt0为温度为温度t0t0（通常（通常t0=0t0=0）；）； 时对应电的阻值；时对应电的阻值；

29、 为温度系数。为温度系数。 目前较为常用的是铂热电阻目前较为常用的是铂热电阻, ,如如Pt100Pt100。其在。其在- -200200时对应阻值为时对应阻值为 18.5218.52；0 0 时对应阻值为时对应阻值为100100；850850时对应阻值为时对应阻值为390.48390.48。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 工业用热电阻温度计通常由铂丝、铜丝绕制在特殊的陶瓷、玻璃、工业用热电阻温度计通常由铂丝、铜丝绕制在特殊的陶瓷、玻璃、 云母等材料制成的骨架上，装入保护套管，再填入导热、绝缘性能良云母等材料制成的骨架上，装入保护套管，再填

30、入导热、绝缘性能良 好的石英砂，密封后，经接线盒引出导线而成。好的石英砂，密封后，经接线盒引出导线而成。 为方便远传及与其他仪表接口，热电阻温度计还可以配温度变送为方便远传及与其他仪表接口，热电阻温度计还可以配温度变送 器，将对应的电阻值转换成器，将对应的电阻值转换成4 4- -20mA20mA电信号。电信号。 1.2.2 1.2.2 热电阻温度计的结构热电阻温度计的结构 1.2.3 1.2.3 热电阻温度计的特点热电阻温度计的特点 测温范围：测温范围： 最大为最大为- -200200- -850850 允许误差：标尺量程的允许误差：标尺量程的0.15%0.15%左右左右 多种结构形式多种结构

31、形式: :铠装式、装配式等铠装式、装配式等 体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小 机械性能好、能弯曲，便于安装；使用寿命长机械性能好、能弯曲，便于安装；使用寿命长 有一定的非线性有一定的非线性 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.2.4 1.2.4 热电阻温度计的使用维护热电阻温度计的使用维护 不得随意拆卸、打开热电阻保护套管和接线盒。不得随意拆卸、打开热电阻保护套管和接线盒。 不得随意碰撞电阻体，以免损坏热电阻元件，严禁扭动仪表不得随意碰撞电阻体，以免损坏热电阻元件，严禁扭动仪表 外壳。外壳

32、。 严禁踩踏热电阻本体或连接电缆（保护管）。严禁踩踏热电阻本体或连接电缆（保护管）。 仪表应在仪表应在- -30308080的环境温度内正常工作。的环境温度内正常工作。 使用过程中注意防水、防腐蚀性气、液体。使用过程中注意防水、防腐蚀性气、液体。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.3 1.3 热电偶温度计热电偶温度计 1.3.1 1.3.1 热电偶温度计的原理热电偶温度计的原理 当两种不同成份的导体接合当两种不同成份的导体接合 在一起时，在其两端就会产生电在一起时，在其两端就会产生电 动势，且随着接合点的温度不同，动势，且随着接合点的温度

33、不同， 其电动势也会呈现有规律的其电动势也会呈现有规律的 变化，这种现象称为热电效应（势能转换），而这种电动势称为热电变化，这种现象称为热电效应（势能转换），而这种电动势称为热电 势。近似公式为：势。近似公式为： 式中：式中： eAB( t ) 热电偶测量端热电势热电偶测量端热电势 eAB( to ) 热电偶参比端热电势热电偶参比端热电势 通常使用电子电位差计测量出热电偶的热电势电位差通常使用电子电位差计测量出热电偶的热电势电位差EAB ，用显示，用显示 仪表显示出对应的温度。仪表显示出对应的温度。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1.3.

34、2 1.3.2 热电偶温度计的结构热电偶温度计的结构 常见热电偶有铁常见热电偶有铁- -铜镍（铜镍（J J型）、镍铬、型）、镍铬、 镍硅（镍硅（K K型）等。将组成热电偶的两个热型）等。将组成热电偶的两个热 电极牢固的焊接在一起，做好两个热电极电极牢固的焊接在一起，做好两个热电极 之间的绝缘，穿入保护套管，通过之间的绝缘，穿入保护套管，通过 1.3.3 1.3.3 热电偶温度计的特点热电偶温度计的特点 测温范围：测温范围：K K型使用温度为型使用温度为- -200200- -13001300，J J型使用温度为型使用温度为0 0- -750750 允许误差：一般可达标尺量程的允许误差：一般可达

35、标尺量程的0.2%0.2%左右左右 线性度好；灵敏度高，稳定性和均匀性较好线性度好；灵敏度高，稳定性和均匀性较好 J J型热电偶价格较为便宜型热电偶价格较为便宜 热电偶同样也具有热电阻的那些特点热电偶同样也具有热电阻的那些特点 接线盒将热电偶自由端引出。接线盒将热电偶自由端引出。 为方便远传及节省宝贵的补偿导线，热电偶温度计还可以配温度变送器，为方便远传及节省宝贵的补偿导线，热电偶温度计还可以配温度变送器， 将对应的电势值转换成将对应的电势值转换成4 4- -20mA20mA电信号。电信号。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 1、不得随意拆卸

36、热电偶保护套管和接线盒。不得随意拆卸热电偶保护套管和接线盒。 2 2、严禁踩踏热电阻本体或连接电缆（保护管）。、严禁踩踏热电阻本体或连接电缆（保护管）。 3. 3. 仪表应在仪表应在- -30308080的环境温度内正常工作。的环境温度内正常工作。 4. 4. 使用过程中注意防水、防腐蚀性气、液体。使用过程中注意防水、防腐蚀性气、液体。 1.3.4 1.3.4 热电偶温度计的使用维护热电偶温度计的使用维护 几种常见热电偶温度计几种常见热电偶温度计 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 压力的表示方法压力的表示方法 压力有两种表示方法：压力有两种表

37、示方法： 绝对压力绝对压力以绝对真空作为基准所表示的压力，符号为以绝对真空作为基准所表示的压力，符号为P PABS ABS。 相对压力相对压力又叫又叫“表压力表压力”，以大气层对地球表面或表面物体所造成的，以大气层对地球表面或表面物体所造成的 压力为起点，符号为压力为起点，符号为PgPg。 当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个大气压的当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个大气压的 数值来表示。称为数值来表示。称为”真空度真空度”。关系如下：。关系如下： 真空度真空度 = = 大气压力大气压力 - - 绝对压力绝对压力 我国法定的压力单位为我国法定的压力单位为P

38、aPa（N / N / ），称为帕斯卡，简称帕。由于此单），称为帕斯卡，简称帕。由于此单 位太小，因此常采用它的位太小，因此常采用它的10106 6倍单位倍单位MPaMPa（兆帕）。（兆帕）。 1 1标准大气压标准大气压 = 0.1013 MPa= 0.1013 MPa 在旧的单位制中，在旧的单位制中，1 kgf/cm 2 = 0.098 MPa1 kgf/cm 2 = 0.098 MPa 2 2、压力检测仪表、压力检测仪表 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 压力检测仪表分类压力检测仪表分类 压力检测仪表按测量原理分为：压力检测仪表按测量原理

39、分为： （1 1）弹性式压力表）弹性式压力表 膜片膜片 波纹管波纹管 弹簧管弹簧管 ( 2 )( 2 )压力传感器压力传感器 应变片式压力传感器应变片式压力传感器 电容式压力传感器电容式压力传感器 扩散硅压力传感器扩散硅压力传感器 压电式压力传感器压电式压力传感器 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.1.1 2.1.1 膜片压力表膜片压力表 膜片式压力表是膜片式压力表是以膜片作为仪表的弹性以膜片作为仪表的弹性 元件元件，当被测介质的压力作用到弹性膜片上，当被测介质的压力作用到弹性膜片上， 使膜片产生一个位移，再经过机芯部件，指使膜片产生一个

40、位移，再经过机芯部件，指 针部件的工作，使要测的压力清楚地在刻度针部件的工作，使要测的压力清楚地在刻度 盘上指示出来。盘上指示出来。 膜片式压力表由膜片部件，机芯部件，膜片式压力表由膜片部件，机芯部件， 指针部件及外壳连接部件四大部分组成。指针部件及外壳连接部件四大部分组成。 2.1 2.1 弹性式压力计弹性式压力计 弹性膜片弹性膜片 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.1.2 2.1.2 隔膜压力表隔膜压力表 隔膜式压力表是隔膜式压力表是以膜片作为仪表的强性以膜片作为仪表的强性 元件元件，当被测介质的压力作用到膜片上，使，当被测介质的压力

41、作用到膜片上，使 膜片产生一个位移，再经过填充的膜片产生一个位移，再经过填充的密封液密封液， 将介质的压力传导给内部的压力表，在刻度将介质的压力传导给内部的压力表，在刻度 盘上得出指示数值。盘上得出指示数值。 隔膜式压力表由隔膜部件，密封液（硅隔膜式压力表由隔膜部件，密封液（硅 油），弹性元件，指针部件及外壳连接部件油），弹性元件，指针部件及外壳连接部件 五大部分组成。五大部分组成。 能适应强腐蚀、高温度、高粘度的介质能适应强腐蚀、高温度、高粘度的介质 测量工作。测量工作。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.1.3 2.1.3 弹簧管压力

42、表弹簧管压力表 也称为普通压力表，表内装有也称为普通压力表，表内装有弹簧管弹簧管， 与介质直接相连，弹簧管在介质的压力作用与介质直接相连，弹簧管在介质的压力作用 下产生弹性变形，通过压力表的齿轮传动机下产生弹性变形，通过压力表的齿轮传动机 构放大后传给指针，在刻度盘上得出指示数构放大后传给指针，在刻度盘上得出指示数 值。值。 弹簧管式压力表由弹簧管，连杆，传动弹簧管式压力表由弹簧管，连杆，传动 机构，指针部件及外壳连接部件五大部分组机构，指针部件及外壳连接部件五大部分组 成。成。 响应快，指示灵敏，耐腐蚀性差响应快，指示灵敏，耐腐蚀性差。 上述这几种压力表还可以设计为带电接点结构，输出几组触点

43、信号，上述这几种压力表还可以设计为带电接点结构，输出几组触点信号， 可预设设定点，当介质压力达到设定点后，触点闭合或断开，实现压力可预设设定点，当介质压力达到设定点后，触点闭合或断开，实现压力 越限报警或控制功能。越限报警或控制功能。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.2.1 2.2.1 扩散硅式压力变送器原理扩散硅式压力变送器原理 采用扩散硅（硅谐振式）检测元件，是一采用扩散硅（硅谐振式）检测元件，是一 种在高精度陶瓷基片上，沉积半导体材料种在高精度陶瓷基片上，沉积半导体材料硅，硅， 当当外界压力使得陶瓷基片弯曲变形时，造成硅外界压力使

44、得陶瓷基片弯曲变形时，造成硅 材料分子晶格的变形，影响电子的流动，使得材料分子晶格的变形，影响电子的流动，使得 材料的电阻率或在磁场中的振荡频率发生变化。材料的电阻率或在磁场中的振荡频率发生变化。 通过测量的这些变化，就可以达到测量通过测量的这些变化，就可以达到测量 2.2 2.2 压力式变送器压力式变送器 压力（差压）的目的。压力（差压）的目的。 变送器内置微处理器，克服了硅材料传感器的离散性和对温度、静压变送器内置微处理器，克服了硅材料传感器的离散性和对温度、静压 的非线性特性。经高性能电子放大器转换成的非线性特性。经高性能电子放大器转换成0 0- -10mA10mA或或4 4- -20m

45、A20mA统一输出信号。统一输出信号。 变送器还可以带有诊断操作程序，可以通过通信协议（变送器还可以带有诊断操作程序，可以通过通信协议（HART)HART)用一定的用一定的 设备（手操器）对变送器进行诊断设备（手操器）对变送器进行诊断、维护维护及设定操作。及设定操作。 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 灵敏度高灵敏度高 灵敏度比其它类型高灵敏度比其它类型高5050- -8080倍，输入激励电压低，输出信号倍，输入激励电压低，输出信号 大，且无机械动件损耗，因而分辩率极高。大，且无机械动件损耗，因而分辩率极高。 可靠性高可靠性高 膜片的弹性形变

46、量在微米数量级，无疲劳，无老化。平均膜片的弹性形变量在微米数量级，无疲劳，无老化。平均 无故障时间长，性能稳定，可靠性高。无故障时间长，性能稳定，可靠性高。 精度高精度高 精确度可达精确度可达0.020.02级。集传感、变送和显示于一体，不重复性级。集传感、变送和显示于一体，不重复性 和迟滞误差很小。和迟滞误差很小。 频响高频响高 膜片的有效面积很小，使传感器频率响应带宽可达零频至膜片的有效面积很小，使传感器频率响应带宽可达零频至100100 千赫兹。千赫兹。 低电压、低电流、低功耗、低成本和本质安全防爆。低电压、低电流、低功耗、低成本和本质安全防爆。 可以测量差压、负压力、正压力、绝压，可以

47、测量差压、负压力、正压力、绝压，量程宽阔量程宽阔。 2.2.2 2.2.2 扩散硅式压力变送器技术特点扩散硅式压力变送器技术特点 化工过程自动化化工过程自动化 TIANJIAOTIANJIAO 自动化仪表自动化仪表 2.2.3 2.2.3 压力变送器的使用维护压力变送器的使用维护 保持变送器外观清洁无污物，无杂物覆盖，保持变送器外观清洁无污物，无杂物覆盖， 表盘刻度清晰。表盘刻度清晰。 要避免变送器受振动和冲击。要避免变送器受振动和冲击。 压力变送器避免接触强腐蚀性介质（如酸、压力变送器避免接触强腐蚀性介质（如酸、 碱）或有机溶剂等。碱）或有机溶剂等。 严禁强力触碰引压管（毛细导管），严禁强力触碰引压管（毛细导管），防水、防水、 防蒸汽直接接触。防蒸汽直接接触。