儀表基礎(chǔ)知識

常規(guī)儀表的分類

一咧虎、壓力儀表

二、溫度儀表

三计呈、流量儀表

四砰诵、液位儀表

五、分析儀表

按功能分類:

指示類儀表包括就地顯示的壓力表捌显、溫度表茁彭、液位計、流量計等扶歪。

開關(guān)類儀表常見的有溫度開關(guān)理肺、壓力開關(guān)、流量開關(guān)善镰、溫度開關(guān)妹萨、液位開關(guān)等。

變送器類儀表包括溫度變送器炫欺、壓力變送器乎完、流量變送器、液位變送器等品洛。

定義

檢測儀表-----將檢測元件树姨、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表。

一次儀表-----一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使用的儀表桥状,即為檢測元件帽揪。一次測量儀表是與介質(zhì)直接接觸,是就地安裝的辅斟。

二次儀表-----將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號并顯示的儀表转晰。即包括變送器和顯示裝置。

變送器是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號(或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號,同時放大以便供遠(yuǎn)方測量和控制的信號源挽霉,一般為4--20mA電流)的轉(zhuǎn)換器防嗡。

變送器通常由兩部分組成:傳感器和信號轉(zhuǎn)換器。傳感器是接受輸入量的信息侠坎,并按一定規(guī)律將其裝換為同種或別種性質(zhì)輸出變量的裝置蚁趁。轉(zhuǎn)換器是接受一種形式的信號并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一種形式輸出的裝置。

變送器主要有溫度變送器实胸、壓力變送器他嫡、流量變送器、液位變送器等庐完。

一钢属、 壓力儀表

壓力表:通過表內(nèi)的敏感元件的彈性形變,再由表內(nèi)機(jī)芯的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將壓力形變傳導(dǎo)至指針门躯,引起指針轉(zhuǎn)動來顯示壓力淆党。

壓力開關(guān)

壓力開關(guān)是一種簡單的壓力控制裝置,當(dāng)被測壓力達(dá)到額定值時讶凉,壓力開關(guān)可發(fā)出警報或控制信號染乌。

壓力開關(guān)的工作原理是:當(dāng)被測壓力超過額定值時,彈性元件的自由端產(chǎn)生位移懂讯,直接或經(jīng)過比較后推動開關(guān)元件荷憋,改變開關(guān)元件的通斷狀態(tài),達(dá)到控制被測壓力的目的褐望。

二勒庄、溫度儀表

溫度儀表主要分為玻璃管溫度計、雙金屬溫度計瘫里、壓力式溫度計实蔽、熱電阻、熱電偶减宣、溫度變送器盐须、溫度開關(guān)、非接觸式溫度計等

按工作原理分:

分為膨脹式溫度計漆腌、壓力式溫度計贼邓、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計五類闷尿。

按測量方式分:

分為接觸式與非接觸式兩大類塑径。前者測溫元件直接與被測介質(zhì)接觸,這樣可以使被測介質(zhì)與測溫元件進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q而達(dá)到測溫目的填具;后者測溫元件與被測介質(zhì)不相接觸统舀,通過輻射或?qū)α鲗崿F(xiàn)熱交換來達(dá)到測溫的目的匆骗。

玻璃管溫度計:

這種溫度表非常簡單、普通誉简。

目前高精度的往往使用在儀表校驗間實驗室內(nèi)碉就。

由于價格便宜,目前工廠內(nèi)還有應(yīng)用闷串。

雙金屬溫度計:利用不同金屬膨脹系數(shù)不同的原理瓮钥,雙金屬片在不同的溫度會有不同的彎曲度,把這個彎曲度指示出來就能顯示溫度烹吵。由于熱膨脹系數(shù)不同碉熄,雙金屬片在溫度改變時,兩面的熱脹冷縮程度不同肋拔,因此在不同的溫度下锈津,其彎曲程度發(fā)生改變。

壓力表式溫度計:壓力表式溫度計是根據(jù)在封閉容器中的液體凉蜂、氣體或低沸點液體和飽和蒸汽琼梆,受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制作的,并用壓力來測量這種變化跃惫,從而測得溫度叮叹。

壓力表式溫度計主要由以下三部分組成:

溫包——溫包是直接與被測介質(zhì)相接觸來感受溫度變化的元件,因此要求它具有高的強(qiáng)度爆存,小的膨脹系數(shù),高的導(dǎo)熱率以及抗腐蝕等性質(zhì)蝗砾,根據(jù)所充工作介質(zhì)和被測介質(zhì)的不同先较,溫包可用銅合金,鋼或不銹鋼來制造悼粮。

2.毛細(xì)管——它是用銅或鋼等材料冷拉成的無縫圓管闲勺,用來傳遞壓力的變化。

3.彈簧管——它就是一般壓力表用的彈性元件扣猫。

熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器菜循。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定申尤。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的癌幕,它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫,而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀昧穿。

熱電阻測溫原理: 熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測量的勺远。熱電阻大都由純金屬材料制成,目前應(yīng)用最多的是鉑和銅时鸵。

熱電偶是中高溫區(qū)最常用的一種溫度檢測元件胶逢。它的主要特點是測量精度高,性能穩(wěn)定。

熱電偶的工作原理:

熱電偶溫度計由三部分組成:熱電偶(感溫元件)初坠;電測部分(動圈儀表或電位差計)和簸;連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線(補(bǔ)償導(dǎo)線)。

熱電偶是由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料(如上圖中的A和B)焊接或絞接而成碟刺。焊接的一端稱為熱電偶的熱端(測量端或工作端)比搭,和導(dǎo)線連接的一端稱為熱電偶的冷端 (自由端)。組成熱電偶的兩根導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱作熱電極南誊。把熱電偶的熱端插入需要測溫的生產(chǎn)設(shè)備中身诺,冷端置于生產(chǎn)設(shè)備的外面,如果兩端所處的溫度不同(譬如抄囚,熱端溫度為t霉赡,冷瑞溫度為to),則在熱電偶回路中便會產(chǎn)生熱電勢E幔托。該熱電勢E與熱電偶兩端的溫度t和to均E有關(guān)穴亏。如果保持t。不變重挑,則熱電勢E只是被測溫度t的函數(shù)嗓化。用電測儀表測得E的數(shù)值后,便知道被測溫度t的大小谬哀。

溫度開關(guān)

傳統(tǒng)的溫度開關(guān)多為機(jī)械式刺覆,其分為:蒸氣壓力式溫控器、液體膨脹式溫控器史煎、氣體吸附式溫控器谦屑、金屬膨脹式溫控器。

非接觸式溫度計是靠紅外輻射,亮度,色差等方法感應(yīng)篇梭、比較氢橙,得出被測物件溫度。好處是可遙測恬偷,量程大悍手,可測極高溫物件。如紅外測溫計袍患、亮度測溫計等坦康。缺點是一般精度不高。 但是作為工廠輔助測溫元件是不可缺少的协怒。

三涝焙、流量儀表

渦輪流量計

孔板流量計(含一體化孔板流量計)

質(zhì)量流量計

轉(zhuǎn)子流量計

渦街流量計

超聲波流量計

電磁流量計

靶式流量計

按原理分:

力學(xué):差壓式、浮子式孕暇、靶式仑撞、渦街等赤兴;

聲學(xué):超聲波

電學(xué):電磁流量計等

差壓式流量計

差壓流量計是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成差壓信號的節(jié)流裝置 (包括節(jié)流元件和取壓裝置)、導(dǎo)壓管和差壓計或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成隧哮。在單元組合儀表中桶良,由節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號,通過差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號或氣信號沮翔,以供顯示陨帆、調(diào)節(jié)用。

由于差壓和流量呈平方根關(guān)系采蚀,故流量顯示儀表都配有開方裝置疲牵,以使流量刻度線性化。

在管道中流動的流體具有動能和位能榆鼠,在一定條件下這兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換纲爸,但參加轉(zhuǎn)換的能量總和是不變的。節(jié)流元件測量流量就是利用這個原理來實現(xiàn)的妆够。在節(jié)流裝置中识啦,應(yīng)用最多的是孔板、噴嘴神妹、文丘利管等颓哮。

孔板流量計:充滿管道的流體,當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時鸵荠,流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮冕茅,從而使流速增加,靜壓力低腰鬼,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降嵌赠,即壓差,介質(zhì)流動的流量越大熄赡,在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大,所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小齿税。

儀表里標(biāo)準(zhǔn)的三種節(jié)流元件:

a: 孔板

b: 噴嘴

c: 文丘利管

轉(zhuǎn)子流量計又稱面積式流量計或恒壓降式流量計彼硫,也是以液體流動時的節(jié)流原理為基礎(chǔ)的一種流量測量儀表。但轉(zhuǎn)子流量計的精度受測量介質(zhì)的溫度凌箕、密度和粘度的影響拧篮,而且儀表必須垂直安裝。原理:轉(zhuǎn)子流量計是由一段向上擴(kuò)大的圓錐形管子和密度大于被測介質(zhì)密度且能隨被測介質(zhì)流量大小上下浮動的轉(zhuǎn)子組成的牵舱。

當(dāng)液體自下而上流過時串绩,轉(zhuǎn)子因受到液體沖擊而向上運動。隨著轉(zhuǎn)子的上移芜壁,轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形流通面積增大礁凡,液體流速減低高氮,沖擊作用減弱,直到液體作用在轉(zhuǎn)子上向上的推力與轉(zhuǎn)子在流體中的重力相平衡顷牌。此時剪芍,轉(zhuǎn)子停留在錐管中某一高度上。如果液體流量再增大窟蓝,則平衡時轉(zhuǎn)子所處的位置更高罪裹;反之則相反。因此运挫,根據(jù)轉(zhuǎn)子懸浮的高低就可測知液體流量的大小状共。

渦輪流量計:當(dāng)被測流體流過渦輪流量計傳感器時,在流體作用下谁帕,葉輪受力旋轉(zhuǎn)峡继,其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值雇卷。檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化鬓椭,產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢,即電脈沖信號关划,經(jīng)放大器放大后小染,送至顯示儀表顯示。

多普勒超聲波流量計為利用多普勒效應(yīng)工作贮折。如附圖所示其通過對流體中顆粒與氣泡的反射裤翩,使得傳輸頻率被線性改變。其最終結(jié)果是發(fā)射器與接收器頻率之間的轉(zhuǎn)換调榄,該值與流速存在直接關(guān)系踊赠。

電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。在電磁流量計中每庆,測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第實驗中的導(dǎo)電金屬桿筐带,上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時缤灵,則會產(chǎn)生感應(yīng)電壓伦籍。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯(橡膠腮出,特氟隆等)實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離帖鸦。

四、液位料位儀表

差壓液位計

浮筒式液位計

磁翻板液位計

玻璃板液位計

鋼帶式液位計

雷達(dá)液位計

超聲波液位計

深度液位計

核輻射料位計

浮筒式液位計的檢測元件是沉浸在液體事的浮筒胚嘲。它隨液位變化而產(chǎn)生浮力的變化作儿,去推動氣動或電動元件,發(fā)出信號給顯示儀表馋劈,以指示被測液面的值攻锰。

圖示為浮筒式液位變送原理圖晾嘶。當(dāng)液位發(fā)生變化時,浮筒1(又稱沉筒)本身的重力與所受的浮力的不平衡力口注,經(jīng)杠桿2傳至扭力管3变擒,而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角彈性變形,由心軸4傳出寝志,經(jīng)推板5傳到霍爾片6娇斑,轉(zhuǎn)換成霍爾電勢,經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出材部,以遠(yuǎn)傳給顯示儀表指示毫缆。

差壓式液位是利用容器內(nèi)的液位改變時,液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的乐导。

圖為差壓式液位計測量原理圖苦丁。當(dāng)差壓計一端接液相,另一端接氣相時物臂,根據(jù)液體靜力學(xué)原理旺拉,有:

Pb=Pa ρgH

式中 H------液位高度

ρ------被測介質(zhì)密度

g--------被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?br>

所以有:P=Pb-Pa=ρgH

在一般情況下,被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的棵磷,因此蛾狗,差壓計測得的差壓與液位的高度H成正比,這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題仪媒。

翻板液位計的翻板是由導(dǎo)磁的薄鐵皮制成沉桌。垂直排列,并各自能繞框架上的小軸翻轉(zhuǎn)(如圖)算吩。翻板一面涂紅漆留凭,另一面涂銀灰色漆。工作時偎巢,液位計的連通管經(jīng)法蘭與容器相連通蔼夜,構(gòu)成一連通器。連通器中間有浮標(biāo)压昼,它隨液位的變化而變化挎扰。浮標(biāo)中間有一磁鋼,其位置正好與液面一致巢音。當(dāng)液位上升時,磁鋼將吸引翻板尽超,并將它們逐個翻轉(zhuǎn)官撼,使紅的一面在外邊;下降時似谁,又將它們翻過來傲绣,使銀灰的一面在外邊掠哥。即以顏色表示液位高低,十分醒目秃诵。

玻璃板液位計:根據(jù)連通器原理续搀,將容器內(nèi)介質(zhì)液體引至外部玻璃板液位計內(nèi),通過透明玻璃直接顯示容器內(nèi)液位實際高度菠净。

鋼帶式液位計:罐內(nèi)有浮子禁舷,有導(dǎo)向繩。常見的有兩種液位指示毅往,一種為帶磁性的擺錘帶磁翻板指示牵咙。還一種是能夠直接顯示高度的帶數(shù)字的鋼帶。

五攀唯、分析儀表

可燃?xì)怏w檢測儀

在線分析儀表

在線色譜分析

在線露點分析

在線CO2分析

可燃?xì)怏w檢測器洁桌,是可燃?xì)怏w檢測儀是對單一或多種可燃?xì)怏w濃度響應(yīng)的探測器『钹郑可燃?xì)怏w檢測儀有催化型另凌、紅外光學(xué)型兩種類型。

催化型可燃?xì)怏w檢測器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃?xì)怏w濃度戒幔。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測器時吠谢,在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)(無焰燃燒),其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高溪食,而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化囊卜。

紅外線氣體檢測器原理是:紅外線被可燃?xì)怏w吸收,對面的接收檢測器就接收到減弱的紅外線错沃,同不被通過的參比紅外線接收器比較栅组,就可以測量實際的濃度。

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