1、 聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-011培训讲义之一：常用自动化仪表的工作原理和应用主讲人：李绍仪按被测参量可分为：温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和分析仪表。一、 温度测量仪表温度是表示被测物体冷热程度的物理量。测量单位：我国法定温度单位为摄氏度（） ，国外也常用华氏度（） ，转换关系为 321.8FCtt绝对温度 T 单位是开尔文（K） 7.6Ct1、 双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属片，牢固的结合在一起制作成平螺旋型或直螺旋形，将其一端固定，另一端连接指针轴，当温度变化时，由于两种金属膨胀系数不同，使螺旋曲率发生变化，
2、带动指针偏转，直接指示温度值。 用于现场指示有轴向型、径向型、万向型表盘大小有 60、100、150连接方式有固定外螺纹、可动外螺纹、可动内螺纹、固定法兰式、可动法兰式。聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-012有点接式、上下限、HL、上限、上上限、下限、下下限。用于80500.(50) 精度为 1.5 级2、 压力式温度计利用密封压容器内的气体或液体受热，其体积膨胀使压力变化作为检测信号。工作介质：液体有甘油、二甲苯、甲醇等；气体有氮气。基本结构：由温包、毛细管和指示表头三部分组成。主要用于现场指示 盘面 100、150毛细管长度 120m 15、22测量
3、范围80200. 精度为 1.5 级也可带电接点，作报警用。3、 热电阻热电阻是利用电阻与温度呈一定函数关系的金属导体和半导体制成的感温元件。主要有：铂热电阻、铜热电阻和镍热电阻，还有半导体锗、碳由电阻丝、骨架和引线组成感温元件。工业用热电阻由感温元件、套管、接线盒和固定装置组成。套管有材质直径 、长度 l 要选择；固定装置有螺纹连接、法兰连接、活动固定。接线盒有防溅式、防水式、防爆式。铂热电阻分度号为 Pt100、Pt10、Pt1000 测量范围200500聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-013分度号：Pt100 0 20 80 100 150 200
4、 300100 107.79 130.90 138.51 157.33 175.86 212.05精度分 A 级和 B 级A 级的允许误差为（0.15+0.002|t|）B 级的允许误差为（0.30+0.005|t|）铜热电阻 分度号 Cu50 适用于50150 价低Cu50 0时是 50Pt10 0时是 10Pt100 0时是 100Pt10 比 Pt100 的金属丝粗。4、 热电偶将两种不同的导体串接成一个闭合回路，当两个结合点有温度时，回路中就会有电流，即由温差产生热电势，可作为测温信号，这就是热电偶。常用的热电偶材料有： 铜-康铜 分度号为 T 温度范围 40350镍铬-镍硅 K 40
5、1000铂铑 30-铂铑 6 B 6001600热电偶从外表看和热电阻一样也有套管、接线盒和连接装置。选项也和热电阻一样，要注意热电偶必须采用和热电偶分度号相同的补偿导线连接，不能用一般电缆，否则会产生较大误差。聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-014主要用于炉膛、电厂、冶金铂铑 30-铂铑 6，其中 30 和 6 表示铂和铑的成分。5、 非接触式温度计主要有光学高温计 适用温度 9003200 现场显示光电高温计，可变换成电信号输出 测量范围：1502500辐射高温计,测量范围：4002000二、 压力测量仪表法定计量单位为 帕斯卡（Pa） 、KPa、m
6、Pa以前常用 、mmHg、 、atm(大气压)2k/gcm2HO国外常用 （PSi,1b/in2） 、bar磅 英 寸1Pa= bar=1.02* =1.45* Psi=9.869* 5105102/kgc410atm=7.051* mmHg=2.953* inHg=0.1021mm6342HO压力有绝对压力 P(A)、表压 P（G）P（A）=P（G）+大气压 绝对压力不可能有负值。1、 漏柱式压力计U 形管压力计和单管压力计、斜管压力计 常用于低压和微压的测量。2、 弹簧管压力表测温元件是截面为椭圆形的 C 形管，当管内压力变化时，C 形管自由端位移，带动指针转动，适用于测量不结晶、不腐蚀的
7、介质作为现场指示用. (大量应用)指示表压就对压力不能为负。聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-015测量范围 0.160mPa 精度为 1.5 级盘面 40、60、100、150、250材质有 铜、304、3163、 隔膜压力表 由隔膜和弹簧压力表组成用隔膜将被测介质隔开，隔膜与弹簧管内充满硅油，可测量腐蚀性、粘稠性、易结晶的介质，化纤行业经常使用。隔膜材料有 304、316、钽、蒙耐尔、哈氏合金等。精度和测量范围同弹簧管压力表隔膜有法兰式、插入法兰式和管道式。管道DN50 时可采用法兰或插入法兰式管道DN50 时可采用管道式4、 膜盒压力表用两块圆形波纹
8、膜片组成的膜盒作为敏感元件，盒内压力变化时，膜盒变形，通过连杆带动指针指示压力。适用于无腐蚀的气体微压或负压。测量范围： 0540kPa、-2020kPa精度 1.5 级另外有精密压力表，可作标准表，用来校验压力表，精度0.25、0.4 级，还有专用压力表，如氨用压力表、氧用压力表、乙炔压力表等。量程选择 稳定压力上限接近正常压力的 1.5 倍脉动压力时上限接近正常压力的 2 倍聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-016泵出口压力时：上限大于并接近泵出口的最大压力最小压力应高于量程的 1/3。安装要求：（1） 、压力表安装在定做的表座上，安装时应注意表座尺寸
9、与仪表是否匹配，不可强行用力将仪表插入表座中；（2） 、安装中注意保护膜片，工艺配管需要吹扫试压时，应把压力表拆除，待管道内的污垢、焊渣等杂物彻底清除后再行复位。压力表选型：平稳：压力表上限为常用压力的 1.7 倍不平稳：压力表上限为常用压力的 2 倍工艺下限是仪表下限的 30%常用值为 50%70%之间三、 流量测量仪表单位 液体用 m3/h kg/h 气体用 Nm3/h kg/h蒸汽用 kg/h1、差压式流量计 一般采用节流孔板当充满管道的流体流经孔板时，流束在孔板处局部收缩，流速增大，静压降低，在孔板前后产生差压，流量越大，差压越大，计算式如下：伯努利方程 1241dpCQQ体积流量 C
10、流量系数与节流形式取压方式有关聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-017可膨胀系数 直径比 =d/Dd孔板孔径 D管道内径 差压p孔板前流体密度1测出差压就可算出流量的大小，适用于气体、液体、蒸汽节流装置有孔板、有喷嘴、文丘里管等，取压方式也有不同。2、浮子流量计（转子流量计）在垂直锥管内放一上下移动的浮子，流体由下向上流动时，在浮子上作用有压差、流体动压及摩擦力等，它与浮子的重力相平衡，流量增大，浮子上升，浮子的位置代表流量的大小。 ()2fgVQFQ流量 流量系数 膨胀系数流通间隙面积 g重力加速度浮子体积 浮子密度 流体密度f f浮子横截面积fF玻璃转
11、子流量计 结构简单、直观、价格低廉易碎，不能耐高温高压，时间一长易污，看不清，DN4DN100可用于气体和液体 精度 1.54 级金属管转子流量计不能直接看到浮子位置，采用磁耦合的方式，将浮子位置伸出来，用表头指示，醒目、清晰。金属管不易碎，可耐高温高压，可发出标准信号远传，可带保温夹套。价格较贵，精度可达 1.5 级。聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-018阀门装在流量仪表的后面，装流量计的管道要求满管，所以流量计装在低的位置安装要求：（1） 、金属管浮子流量计应垂直安装，介质的流向为底进上出；安装时应检测流量计垂直度，以保证仪表的测量精度；（2） 、入
12、口直管段要求为 5DN，出口直管段要求为 250mm，设置调节流量阀门时，其位置应该在仪表的下游直管段之后；（3） 、工艺配管需要吹扫试压时，应把流量计拆除，换上与流量计两法兰间同等长度的短节，待管道内的污垢、焊渣等杂物彻底清除后再行复位。浮子流量计不适用于粘度较高的介质。 DN151503、涡街流量计聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-019在流体中设置一漩涡发生器，在发生体两侧交替地产生有规则的漩涡，即卡曼漩涡，漩涡列在发生下游非对称有规则的排列着，则有 (1.27/)tfSdD公式中：f漩涡的频率 斯特劳哈尔系数tS流速 d发生体密度 D管径检测方法有
13、热敏式、应力式、电容式、差压式等，变换成标准信号输出。可测气体、液体和蒸汽，不适用粘度较大的流体。对直管段要求比较高，这种仪表耐震也比较差。精度 1 或 1.5 级，液体可达 0.5 级，适用于中心口径 DN152004、 电磁流量计根据法拉第磁感应定律，导体在磁场中切割磁力线运动时，导体两端产生感应电动势。E=KBDE感应电动势 K系数 B磁感应强度 D管径 流速测量部分主要有励磁线圈、测量管、电极组成。测量管是用非磁性材料制成内衬绝缘材料电极将信号引出，再变换为标准信号送出。该流量计量程比较大 20：140：1 满刻度流速 110m/s口径系列比较全 从 DN32000mm，压力损失很小，
14、对直管段要聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0110求较低，但不能测导电率太低的介质（大于 5s/cm） ，不能测气体或蒸汽，表前后流体和表壳 必须良好接地，可测粘度较大的流体。在插入式电磁流量计用于大口径管道时，可降低成本。注意：介质一定要导电；管道不能是磁性的；介质在进入这一段之前不能带电，即在流量计前面的流体不能带电，所以要接地。安装要求：(1)、电磁流量计建议安装在水平或稍稍上升的管道区或者管道的低段位置，安装时要保证螺栓、螺母与管道法兰之间留有足够的空间聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0111便于装卸；(2
15、)、入口直管段至少 5DN，出口直管段至少 2DN；若流量计上游侧有阀门、弯头、三通水泵等扰流件，前直管段应大于 10DN；(3)、电磁流量计的测量管必须保证完全充满介质；安装时注意流量计上的箭头与介质流向一致；(4)、电磁流量计的电极轴线必须近似水平，流量计应可靠接地。5、 椭圆齿轮流量计相互咬合的两个椭圆齿轮在流体压力的推动下转动，每转一周就排出一定体积的流体，故称容积式流量计，用磁性联轴器将齿轮转动信号传送出来，发出脉冲信号，也可变换为 420mA 的标准信号。椭圆齿轮也可以用腰轮、螺杆等，均为容积式流量计这种流量计精度高，一般 0.5 级，可做 0.2 级或更高，可测粘度较高的流体 0
16、.32000mPas，前后不要求直管段，可带保温夹套，可测液体、气体 口径 6500mm，大口径的很笨重，价格也较贵，不适用于含固体颗粒的介质，不宜测量高温和低温介质，适用-30160安装要求：流量计本体：聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0112过滤器：（1） 、椭圆齿轮流量计安装无直管段要求，可水平或垂直安装，安装时应使流量计的椭圆齿轮转动轴与地面平行；（2） 、应保证管道清洁，工艺配管需要吹扫试压时，应把流量计拆除，换上与流量计两法兰间同等长度的短节，待管道内的污垢、焊渣等杂物彻底清除后再行复位。6、 质量流量计科里奥利质量流量计，由两端固定的 U
17、形测量管，以电磁力驱动使其振动，在管内流动流体产生科里奥利力，使 U 形管中点前后两半段产生方向相反的挠曲，再用电磁学方法检测其挠曲量，以求得质量流量，故称质量流量计。聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0113测量精度高，前后不需要直管段，不受温度、密度影响。体积较大，价格昂贵，多用于中小口径，DN150 以下，易受振动影响，安装时注意固定和支撑，不能用于气体测量。另外 还有涡轮时流量、靶式流量计、均速管流量计、刮板式流量计、超声波流量计、热式质量流量计、堰板式流量计等等。安装要求：MFS 2000：MFS 3000：（1） 、质量流量计可垂直安装，也可水
18、平安装，但不能安装在管道的最高点，不能安装在垂直放空管侧；安装现场要求无振动，否则应采取措施；（2） 、质量流量计无直管段要求；（3） 、安装时注意流量计上的箭头与介质流向一致；聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0114（4） 、工艺配管需要吹扫试压时，应把流量计拆除，换上与流量计两法兰间同等长度的短节，待管道内的污垢、焊渣等杂物彻底清除后再行复位。固体流量计四、 物位仪表1、 直接式液位计波动管式、玻璃板式，结构简单、直观、价廉，但易碎。2、 浮力式液位计浮球式：浮球液位开关、浮球液位变送器、浮球驱动干簧开关。浮筒式：电浮筒液位计，将浮力通过杆传出，变换
19、成标准信号。磁翻柱液位计：磁性浮球驱动，磁柱翻转显示液位。3、 差压液位计吹气式液位计：用两个吹气管，一个插到容器下部，一个插入容器上部，压缩空气经流量控制器和吹气管吹入容器，设上吹气管出口压力为 P1，下吹气管压力则为 P2=P1+Hg用差压变送器测出 P=P2-P1=P1+Hg-P1= Hg式中：P差压 H容器内液位高度介质密度 g重力加速度在介质密度一定时，差压 P 即可代表液位高度这种方法适用于粘稠介质和高腐蚀性介质液位的测量，尤其适用于聚合釜之类的高温高粘又为负压的液位测量。4、 电容式液位计聚 友 化 工 有 限 公 司 编 号 ：工 程 部 培 训 2009-0115将电极插入被测容器内，当液位变化时，有电极与容器壁间的电容量发生变化，以此测出液位高度。另外还有超声波液位计、雷达液位计、 射线液位计等五、 粘度计1、振动式粘度计 圆形检测头在介质中振动时，介质粘度不同产生的阻力就不同，以此检测介质的粘度。 15.123exp()48938.5.6)CBAT其中： 是动力粘度， 是特性粘度动力粘度 Pa.S运动粘度 P、cP、mP
