1、仪 表 部 分2绪论仪表在工业生产过程中主要用于检测和控制仪表的分类上按不同的方式标准可以进行不同的分类按功能可分为：显示仪表、监测仪表、控制仪表、执行器（机构）按测量对象可分为：温度、压力、物位、流量、分析仪表等显示监测仪表包括：指示仪、记录仪、报警器、累计仪等 控制仪表是指调节器，按组合方式一般可分为基地式和单元式 按能源种类一般可分为气动式和电动式执行器（机构）是指调节控制阀一、 主要品质要求：首先，我们先熟悉几个概念：真值：是一个本身所具有的真实值。它是一个理想的概念，一般无法得到。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。约定真值：是一个近似真值的值。它与真值之差可以忽略不计
2、。实际测量中可以是在没有系统误差的情况下，足够多次测量值的平均值。相对真值：是当高一级标准器的误差仅为低一级的 1/31/20 时，可以认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。绝对误差：是测量结果与真值之差。即，测量值真值3相对误差：是绝对误差与被测量值之比。常用绝对误差与仪表示值之比以百分数表示。即，绝对误差/仪表示值*100%引用误差：是绝对误差与量程之比以百分数表示。即，绝对误差/量程*100%下面，是几个品质要求的定义：1. 精确度：是指测量结果和实际值的一致程度，精确度高意味着系统误差和随即误差都很小，可称为准确度。精确度等级：是仪表按精确度高低分成的等级，他决定仪表在标准条
3、件下的误差限，也就是仪表基本误差的最大允许值。其表达式为：(测量值实际值)/ （上限值 下限值）*100%如果某台仪表的最大允许引用误差为 1.5%，那么该仪表的准确度等级为 1.5 级。2. 灵敏度：是仪表对被测参数变化的灵敏程度。它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表输出变化 ，与引起输出信号变化的被测参数（输入信号）变化量 之比。即，灵敏度=/ 。因此，仪表的灵敏度可以用一个比值和输出、被测量（输入）两个量的单位来表示。3. 非线性误差：也称为线性度，是实际值与理论值之差和量程的比值。是由于制造过程而引起的误差。即，（实际值理论值）/量程4. 差变：由于参数向上或向下变化时，而产生的测量值与
4、实际值4间的迟滞误差。即， （正向值反向值）/量程*100%5. 动态误差：是仪表测量时，在显示时与参数实际值由于时间的滞后而产生的误差。 （跟踪变化过程中）二、 模拟仪表按工作组合方式可分：为基地式，检测、显示、控制、调节等功能放在一起；单元组合式，用统一的信号联系工作的模式；两种。比较而言，单元组合式仪表的通用性好，是当今应用的首选。按动作能源的种类可分为：气动和电动两种。气动仪表：现在是气动型（QD 型） ，信号范围是 20100Kpa电动仪表：现在是电动型， （DD 型） ，是集成电路控制，供电统一 24V，本安型，信号范围是 420mA；以前是电动型，是晶体管控制的，供电 220V，
5、隔爆型，信号范围为 010 mA，现在已经基本淘汰使用了。5压力检测仪表检测压力的仪表称为压力表或压力计。根据生产工艺的不同要求，分为：指示型、记录型、远传变送型、指示报警型、指示调节型等。一、 压力的基本概念压力指均匀而垂直作用于单位面积上的力。表达式为：P=F/A二、 压力检测的基本原理1 利用液体压力平衡原理。2 利用弹性形变原理。3 利用物质的某一物理效应与压力的关系来检测压力。针对本厂的使用情况，主要介绍弹性式压力表。第一节：弹性式压力表按照测量范围的不同，常用的弹性元件有膜片、波纹管、弹簧管等。应用弹性元件测压的原理是基于弹性元件的弹性特性。当其在轴向受力时，会产生拉伸或压缩位移。
6、工业生产中以单圈弹簧管结构应用较多，它的测压原理：单圈弹簧管是弯成 270圆弧形的空心管,截面为椭圆形。一端固定，另一端为自由端， 为弹簧管中心角的初始角, 为中心角的变化量,R、r 分别为外径和内径，a、b 为弹簧管截面的长半轴和短半轴。当通入被测压力 P 时，由于6椭圆形截面在压力 P 的作用下，将趋向圆形，其自由端延伸产生角位移，弹簧管中心角减小。根据弹性形变的原理可知： /=P（1-）R(1-b/a)/E、E-材料的泊松系数和弹性模量；h壁厚；k弹簧管的几何参数为 Rh/ a；、与 a/b 的值有关的参数。正确地选择和安装是保证压力表在生产过程中测量结果安全可靠的重要环节。压力表的选择
7、需要考虑测量范围、精度等级和类型三方面。1、测量范围的选择的 根据“化工自控设计技术规定” ，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限的 2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限的 1/2；测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限的 3/5；一般被测压力的最小值不应低于仪表测量上限的 1/3。从而确保仪表输入与输出之间的线性关系，提高仪表测量结果的精确度和灵敏度。2、精确等级的选择仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。一般选择精度等级的数值加、后应小于或等于工艺要求仪表允许最大引用误差。3、仪表类型的选择根据被测介质的性质是否有特别要求；是否需要信号远传、记录或报警以及现场环
8、境条件等对仪表类型进行选择如果要求就地压力指示，一般选用压力表即可。对特殊介质要7选用专用压力表。对于常用的水、汽、油等介质可采用普通弹簧管压力表。如果要求压力信号远传，一般选用压力传感器或变送器。对粘稠、易凝、易结晶等介质，首选择法兰式结构传感器或变送器。压力仪表的安装正确与否，直拉影响测量结果准确性和仪表使用寿命。一、 取压位置的选择测取静压信号，取压位置应按下列原则：（一） 选在被测介质直线流动的管段部分；（二） 取压位置的上游侧不应有阻力件，或必须保证一定直管段；（三） 测量液体压力时，取压点在管道截面的下侧；测量气体时取压点应在管道横截面的上侧。二、 注意事项：压力表应安装在易观察、
9、易维修、尽易避免振动和高温环境；测量蒸汽压力或压差时，应装冷凝管；测量有腐蚀性的介质，应加装充有中性介质的隔离罐。压力变送器压力变送器是采用弹性元件与各种电信号的转换元件组合，可以将弹性元件变压变形产生的位移转换为电信号进行远传显示工与控制仪表配合实现压力参数的控制。8压力传感器是压力检测系统的重要组成部分。由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号输出。主要有：应变式压力传感器和压电式压力传感器以及光导纤维压力传感器。应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力的传感器。压电式压力传感器是利用弹性元件的变形，改变可变电容的电容量，用测量电容的方法测出电容量，实现
10、压力电容的转换。对于微压力的测量，采用微差压变送器；对粘稠、易堵、易结晶和腐蚀的介质，宜选用带法兰的膜片式压力变送器。安装注意事项同压力表安装一样。9物位测量测量液位、界位或料位的仪表称为物位计，本厂现用的有多种。第一章 浮力式液位计第一节 测量原理一、 恒浮力法液位测量它是利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化，当浮子静止在液面上时，平衡关系为：W-F=G当我们忽略绳子的重力及摩擦力等因素影响时，W 和 G 可以为是常数，因此浮力停留在任何高度液面上时，F 也为常数，故此法为恒浮力法。其实际运用中主要是带杠杆的浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递信号的液位计和磁翻板转式液位计以及浮球式液
11、位计。二、 变浮力法液位测量将一个截面相同，重力为 W 的圆筒形金属浮筒悬挂在弹簧上，浮筒的重力被弹簧的弹性力所平衡。当浮筒部分浸液达到新的平衡时，满足以下关系：CX=W-Ag C-弹簧刚度； X-弹簧压缩位移； A-浮筒截面积； H-浮筒浸10没高度当液位变化时，浮筒所变的浮力发生变化，浮筒发生位移：C（X-X）=W-A（H+H-X）g最终可以得到：X=AgH/C+Ag=K.因此:变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化,然后再将力的变化转换为机械位移,并转换为标准信号,以便远传和显示。工业生产中应用变浮力原理测量液位的液位计，主要还有扭力管式液位计和轴封膜片式浮筒液位计，这里我们介绍一下扭力式浮筒液位计，它在本厂中有多处使用。浮筒浸没在被测液体中检测液位变化，浮筒杠杆吊在扭力管一端，扭力管另一端固定。当被测液位变化时浮筒所受浮力变化，扭力管产生角位移，与液位变化一一对应。当液位低于浮筒下端时，此时作用口为 F=W （ W 等于浮筒的重力） ，此时杠杆作用在扭力管上的扭力矩最大，产生最大的扭角max.当液位浸没整个浮筒时，作用在扭力管上的扭力矩最小，扭角 min 。当液位高度为 H 时,浮筒浸没深度为 H-X,作用在杠杆上的力Fx=W-A(H-X)g A- 浮筒的截面积。我们知道浮筒上移的距离与液位高度成正比.即 X=KH，Fx=W-AH(1-K)g
