-
- 素材大小：
- 5.9 MB
- 素材授权：
- 免费下载
- 素材格式：
- .ppt
- 素材上传：
- ppt
- 上传时间：
- 2016-04-18
- 素材编号：
- 52273
- 素材类别：
- 培训教程PPT
-
素材预览
这是一个关于仪容仪表培训素材PPT（部分ppt内容已做更新升级），主要介绍了热工测量基本知识、热工测量仪表的组成及分类、测量误差、仪表的质量指标、温度测量仪表及其维护等内容。培训是给新员工或现有员工传授其完成本职工作所必需的正确思维认知、基本知识和技能的过程。是一种有组织的知识传递、技能传递、标准传递、信息传递、管理训诫行为。其中以技能传递为主，侧重上岗前进行。为了达到统一的科学技术规范、标准化作业，通过目标规划设定知识和信息传递、技能熟练演练、作业达成评测、结果交流公告等现代信息化的流程，让员工通过一定的教育训练技术手段，达到预期的水平，提高目标。目前国内培训以技能传递为主，时间在侧重上岗前。
仪容仪表培训素材PPT是由红软PPT免费下载网推荐的一款培训教程PPT类型的PowerPoint.
热工测量基本知识
温度测量仪表及其维护
1、温标
为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。
利用一些物质的某些物性(诸如尺寸、密度、硬度、弹性模量、辐射强度等)随温度变化的规律，通过这些量来对温度进行间接测量。
经验温标
华氏温标
1714年德国人法勒海特(Fahrenheit)以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计。
按照华氏温标，则水的冰点为32℉，沸点为212℉，中间线性等分180格，每格为1℉
经验温标
摄氏温标
1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下，把水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。中间等分为100格，每格1℃
摄氏温度和华氏温度的关系为
T ℉ = 9/5t℃ + 32
t℃ = 5/9 (T ℉ － 32)
热力学温标
热力学温标是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以卡诺循环(Carnot cycle)为基础。
热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之一。
热力学温标为了在分度上和摄氏温标相一致，把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度与水的三相点温度分为273．16份，每份为1 K (Kelvin) 。
国际温标
指导思想：尽可能地接近热力学温标，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便；
1989年7月第77届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称ITS一90。
ITS一90基本内容为：
重申国际实用温标单位仍为K；
国际摄氏温度和国际实用温度关系为：
把整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器 如下：①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计；
②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计；
③13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计；
④961.78℃以上，用光学或光电高温计；
新确认和规定17个固定点温度值以及借助依据这些固定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力学温标。
测温方法分类及其特点
根据测温的物质（感温元件）是否与被测温物质（被测物体）相接触，通常可分成接触式和非接触式两大类。
接触式温度测量
非接触式温度测量
接触式温度测量
测温精度相对较高，直观可靠及测温仪表价格相对较低；
由于感温元件与被测介质直接接触，从而要影响被测介质热平衡状态，而接触不良则会增加测温误差；被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。
非接触式温度测量
感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能（或亮度）随温度变化的原理测定物体温度;
非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布，热惯性小，测温上限可设计得很高，便于测量运动物体的温度和快速变化的温度等优点。（1000℃以上），非接触测温准确度低于接触法。
接触式与非接触式测温特点比较
各类温度检测方法构成的测温仪表的大体测温范围
测温仪表的选用
1、根据工艺要求正确选用温度测量仪表的量程和精度，正常使用的测温范围一般为全量程的30%~90%之间。
2、用于现场进行接触式测温的仪表有玻璃温度计（用于指示精度较高和没有振动的场合）、压力式温度计（用于就地集中测量、要求指示清晰的场合）、双金属温度计（用于指示清晰、有振动的场合）、半导体温度计（用于间断测量固体表面温度的场合）
3、用于远传接触式测温的有热电偶、热电阻。应根据工艺条件与测温范围选用适当的规格品种、惰性时间、连接方式、补偿导线、保护管套与插入深度等。
测温仪表的选用
4、测量细小物体和运动物体的温度，或测量高温，或测量具有振动、冲击而又不能安装接触式测量仪表的物质的温度，应采用光学高温计、辐射高温计、光电高温计与比色高温计等非接触式温度计。
5、用辐射高温计测温时，必须考虑现场环境条件，如受水蒸汽、烟雾、一氧化碳、二氧化碳、臭氧、反射光等影响，并采取相应措施，防止干扰。
热膨胀式测温方法
玻璃温度计
压力温度计
双金属温度计
根据测温转换的原理，接触式测温又可分为膨胀 (包括液体和固体膨胀) 式，热阻 (包括金属热电阻和半导体热电阻) 式、热电(包括热电偶和PN结)式等多种形式。
膨胀式测温是基于物体受热时产生膨胀的原理，分为液体膨胀式和固体膨胀式两类。
膨胀式温度计种类很多，按膨胀基体可分成液体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计。
玻璃温度计
玻璃液体温度计简称玻璃温度计，是一种直读式仪表。水银是玻璃温度计最常用的液体，其凝固点为-38.9℃、测温上限为538℃。
玻璃温度计特点：结构简单，制作容易，价格低廉，测温范围较广，安装使用方便，现场直接读数，一般无需能源，易破损，测温值难自动远传记录。
玻璃温度计的分类：
全浸式：测温准确度高，但读刻度困难，使用操作不便。
局浸式：读数容易，但测量误差较大，即使采取修正措施其误差比全浸式仍要大好几倍或更多。
V形工业玻璃温度计
注意事项
(1)温度计不宜平放和平装，保存与安装时都应使玻璃温度计直立， 而且测温泡在下部。如果倾斜安装也应使测温泡在下部。
(2)使用时应检查液柱是否脱离，测温泡内是否含有气泡， 如果液柱脱离可以缓慢加热或微振动起来消除。
(3)对于全浸式温度计，安装深度应满足要求，对于工业用玻璃管温度计，则应将尾部全部插入被测介质中。
注意事项
(4)被测介质具有一定压力时，应在测温处焊上(或用螺丝旋紧)测温套管为减少热阻，测温套管壁不宜太厚(一般为1-2mm)。
(5)测量流体温度时，温度计不能顺向安置，应逆向安放，或与流向垂直或有一定倾斜角，而且测温套管的插入深度要超过中心线。使测温泡刚好位于中心线上。
压力温度计
压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。
压力温度计的典型结构示意图
这类压力温度计其毛细管细而长(规格为1—60m)它的作用主要是传递压力，长度愈长，则使温度计响应愈慢，在长度相等条件下，管愈细，则准确度愈高。
压力温度计和玻璃温度计相比，具有强度大、不易破损、读数方便，但准确度较低、耐腐蚀性较差等特点。
电接点压力式温度计
双金属温度计
固体长度随温度变化的情况可用下式表示：
基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元件当温度变化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。下图是双金属温度计原理图：
双金属温度计原理图
双金属温度计的感温双金属元件的形状有平面螺旋型和直线螺旋型两大类，其测温范围大致为-80℃—600℃，精度等级通常为1.5级左右。
双金属温度计抗振性好，读数方便，但精度不太高，只能用做一般的工业用仪表。
双金属温度计
热电偶测温方法
热电偶测温：热电偶是工业和武备试验中温度测量应用最多的器件，它的特点是测温范围宽-271~2800℃；性能稳定、准确可靠、测量精度高；输出直接为电信号，可以远传，便于集中检测和自动控制，且动态响应较好； 结构简单；可适应各种测量对象的要求，如快速、小尺寸、点测温等。
测温原理
热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，由于这种热电效应现象是1821年塞贝克（Seeback）首先发现提出，故又称塞贝克效应（如图所示）。
热电偶闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：温差电势和接触电势。
温差电势是指同一热电极两端因温度不同而产生的电势。
热电偶接触电势是指两热电极由于材料不同而具有不同的自由电子密度，而热电极接点接触面处就产生自由电子的扩散现象，当达到动态平衡时，在热电极接点处便产生一个稳定电势差。
热电偶两热电极分别叫 A（为正极）和B（为负极），两端温度分别为 且 ；则热电偶回路总电势为：
热电偶分类及特性
为了得到实用性好，性能优良的热电偶，其热电极材料需具有以下性能：
(1)优良的热电特性；
(2)良好的物理性能 ；
(3)优良的化学性能 ；
(4)优良的机械性能 ；
(5)足够的机械强度和长的使用寿命；
(6)制造成本低，价值比较便宜。
工业用热电偶测温范围
热电偶使用注意事项
1、根据测量的范围与对象，合理选择适当的热电偶的型号、规格和保护管材料；
2、选择合适的“冷端温度补偿”方法和所需用的器材，包括补偿导线、冷端温度补偿器等。
3、热电偶的安装地点应避免在炉旁或加热设备距离过近之处。热电偶的冷端（接线盒处）的温度不应超过100℃，并尽量保持稳定不变。
4、热电偶插入炉内的深度，可按实际需要决定，但工作端与发热体接触的距离不得小于100mm，它的接线盒不可碰到炉壁。
5、带瓷管保护套管的热电偶，应尽可能避免忽冷忽热，以防瓷管破裂，并应安装在不妨碍被测加热物移动之处，以免碰断瓷管。
6、除不带保护管的热电偶和表面热电偶外，不允许把热电偶从保护套管中抽出，直接与被测介质接触。
7、使用中应经常检查热电偶保护管的状况，如果保护管的壁厚小于1.5mm，或发现焊缝处和表面有侵蚀情况，应及时更换。
8、打开接线盒对热电偶接线完毕后，应盖上接线盒并密封。在线路连接时，应注意补偿导线的极性，不可接反。
9、要保护补偿导线，避免受到机械损伤和外磁场的干扰。
10、每支电偶不可同时与多只毫伏计连接。
参比端处理
我们经常使用的热电偶分度表，都是以热电偶参比端为0℃条件下制作的。
在工业测温现场一般不能使参比端保持0℃。
现在由于计算机尤其是微处理器和单片机推广普及，因而，智能化测温仪普遍按下述以软件为主的补偿方式：
当热电偶的测量端和参比端温度分别为t、，假定℃，则热电动势
［例6.1］：用K型热电偶测炉温时，测得参比端温度t1＝38℃；测得测量端和参比端间的热电动势E(t， 38-1 )＝29.90 mV，试求实际炉温。
［解］ 由K型分度表查得E(38，0)＝1.53 mV，由式(6-11)可得到：
E(t，0)＝E((t， t1 ) + E((t1， 0 )
＝29.90 +1.53= 31.43 mV
再查K型分度表，由31.43 mV查得到实际炉温755℃ 。
上述例子，若参比端不作修正，则按所测测量端和参比端间的热电动势E(t， 32 )＝29.90 mV查K型分度表得对应的炉温718℃，与实际炉温755℃相差37℃，由此产生的相对误差约为5%。由此可见，如果不考虑参比端温度修正、补偿有时将产生相当大的（温度）测量误差。
补偿导线
补偿导线的作用是把热电偶的冷端离热源较远及环境温度较稳定的地方；也就是用来延伸热电极即移动热电偶的冷端，与显 示仪表联接构成测温系统。
补偿导线的优点：
改善热电偶测温线路的机械与物理性能
降低测量线路的成本
节省贵金属材料，便于安装与敷设；若用直径粗、电导系数大的补偿导线，还可减少测量回路电阻。
补偿导线使用须注意事项如下：
各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用；
补偿导线与热电偶连接点的温度，不得超过规定的使用温度范围；
由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此两连接点温度必须相同；
在需高精度测温场合，处理测量结果时应加上补偿导线的修正值，以保证测量精度。
热电阻式测温方法
铂电阻测温
铜电阻和热敏电阻测温
热电阻测温
基于热电阻原理测温是根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。
用于制造热电阻的材料，要求电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性。
热电阻测温的优点是信号灵敏度高、易于连续测量、可以远传、无需参比温度；金属热电阻稳定性高、互换性好、准确度高，可以用作基准仪表。
热电阻主要缺点是需要电源激励、有（会影响测量精度）自热现象以及测量温度不能太高。
铂电阻测温
概述
铂电阻(IEC)的电阻率较大，电阻—温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好；在氧化性介质中，甚至高温下，其物理、化学性质都很稳定。
目前工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt10，其中Pt100更为常用。
当 ℃时
当 ℃时
热电阻的结构
热电阻感温元件是用来感受温度的电阻器。它是热电阻的核心部分，由电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝材料应具备如下条件：
① 电阻温度系数大、线性好、性能稳定；
② 使用温度范围广、加工方便；
③ 固有电阻大，互换性好，复制性强。
热电阻的引线形式
内引线是热电阻出厂时自身具备的引线，其功能是使感温元件能与外部测量及控制装置相连接。
热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种，如图所示。
两线制
三线制
四线制
热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。工业上一般都采用三线制接法。热电偶产生的是毫伏信号，不存在这个问题。
铠装热电阻
铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击；③能弯曲，便于安装④使用寿命长。 。
铜电阻和热敏电阻测温
铜电阻
铜电阻(WZC)的电阻值与温度的关系几乎呈线性，其材料易提纯，价格低廉；但因其电阻率较低（仅为铂的1/2左右）而体积较大，热响应慢；另因铜在250℃以上温度本身易于氧化，故通常工业用铜热电阻（分度号分别为Cu50和Cul00）一般其工作温度范围为-40℃～120℃。其电阻值与温度的关系为：
当 ℃时
铜电阻
半导体热敏电阻
热敏电阻的优点：
①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1～2个数量级；
②很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响；
③体积小；
④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合；
⑤结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动。
热敏电阻的主要缺点：
①阻值与温度的关系非线性严重；
②元件的一致性差，互换性差；
③元件易老化，稳定性较差；
④除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围，使用时必须注意。
热敏电阻图示：
热电阻故障原因及处理方法
热电阻的常见故障是热电阻的短路和断路。一般断路更常见，这是因为热电阻丝较细所致。断路和短路是很容易判断的，可用万用表的"×1Ω"档，如测得的阻值小于R0，则可能有短路的地方；若万用表指示为无穷大，则可断定电阻体已断路。
电阻体短路一般较易处理，只要不影响电阻丝的长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘即可。
电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。热电阻测温系统在运行中常见故障及处理方法
使用注意事项
使用热电阻前必须检查它的好环，简易的检查方法是将热电阻从保护管中抽出，用万用表测量其电阻。若万用表读数为“0”或者万用表读数小于R０值，则该热电阻已短路，必须找出短路处进行修复；若万用表读数为“∞”，则该热电阻已断路，不能使用；若万用表读数比R０的阻值偏高一些，说明该热电阻是正常的。
使用注意事项
热电阻的阻值不正确时，应从下部端点交叉处增减电阻丝，而不应从其它处调整。完全调好后应将电阻丝排列整齐，不能碰接，仍按原样包扎好。
经修复的热电阻，必须经过检定合格后方可使用。
热电阻安装时，其插入深度不小于热电阻保护管外径的8倍～10倍，尽可能使热电阻受热部分增长。热电阻尽可能垂直安装，以防在高温下弯曲变形。热电阻在使用中为了减小辐射热和热传导所产生的误差，应尽量使保护套管表面和被测介质温度接近，减小热电阻保护套管的黑色系数。
温度变送器
温度变送器是把测温元件所测得的毫伏信号转换成1~5V直流电压信号或4~20mA直流电流信号供给显示仪表；
输入单路或双路热电偶、热电阻信号，变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。
温度变送器由输入回路和输出放大回路组成
热电偶温度变送器
热电偶温度变送器与各种测温热电偶配合使用，可以将温度信号变换成比例的1~5V 直流信号，同时也可输出4~20mA 辅助信号。
辐射法测温
幅射测温的基本原理
光谱辐射温度计
比色高温计
红外测温
红外成像测温仪
任何物体，其温度超过绝对零度，都会以电磁波的形式向周围辐射能量。这种电磁波是由物体内部带电粒子在分子和原子内振动产生的，其中与物体本身温度有关传播热能的那部分辐射，称为热辐射。
而把能对被测物体热辐射能量进行检测，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。辐射式温度计的感温元件不需和被测物体或被测介质直接接触。
幅射测温的基本原理
辐射式温度计的感温元件通常工作在属于可见光和红外光的波长区域。辐射式温度计的感温元件使用的波长范围为0.3—40μm。
相关概念：
绝对黑体：在任何温度下，均能全部吸收辐射到它上面的任何辐射能量
选择吸收体：对辐射能的吸收(或辐射)除与温度有关外，还与波长有关
灰体：吸收(或辐射)本领与波长无关
如果波长λ与温度T满足C2／(λT)≥1，则可把普朗克公式简化为维恩(Wien)公式。在温度低于3000K，对于波长较短的可见光，用维恩公式替代普朗克公式产生的误差＜1％。
黑体的光谱辐射曲线
从图中可以看到如下一些规律：每条曲线均有一个极大值，而且这个极值是随着温度升高而向波长短的方向移动；不同温度下的曲线，其曲线峰值点的波长 λm和温度T均满足维恩位移定律。
实验和理论分析表明，黑体的总辐射能力与温度的关系满足斯蒂藩一玻耳兹曼定律：
综上所述，任何实际物体的总辐射亮度与温度的四次方成正比；通过测量物体的辐射亮度就可得到该物体的温度，这就是辐射测量的基本原理。
红外辐射测温仪HY-303
红外辐射测温仪HY-303
详细信息
采用红外技术，测量时无需接触被测物体，可以安全地检测难以接触的物体的温度，如带电设备，运动物体等，对被测物体无污染和损坏。具有测量速度快，带激光瞄准，携带方便，操作简单等特点。 ◆ 测量范围：-15~500℃ ◆ 发射率：0.3~1.0数字可调 ◆ 分辩率：1℃ ◆ 电源L一节6F22电池
光谱辐射温度计
依据物体光谱辐射出射度或辐射亮度和其温度T的关系，可以测出物体的温度。
目前国内外使用的光谱辐射温度计都是根据被测物体的光谱辐射亮度来确定物体的温度。
分类：
光学高温计
光电高温计
硅辐射温度计
光学高温计
特点：结构较简单，使用方便，适用于1000 K～3500 K范围的温度测量，其精度通常为1.0级和l.5级，可满足一般工业测量的精度要求。它被广泛用于高温熔体、高温窑炉的温度测量。
用光学高温计测量被测物体的温度时，读出的数值将不是该物体的实际温度，而是这个物体此时相当于绝对黑体的温度，即所谓的“亮度温度”。
亮度温度：在波长为 λ、温度为T时，某物体的辐射亮度L与温度为TL的绝对黑体的亮度L0λ 相等，则称TL为这个物体在波长为λ时的亮度温度。其数学表达式为
在常用温度和波长范围内，通常用维恩公式来近似表示光谱辐射亮度，这时上式成为
光学高温计是在波长为λ的单色波长下获得的亮度。这样，物体的真实温度为
光学高温计通常采用0.66土0.01μm的单一波长，将物体的光谱辐射亮度Lλ 和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，确定待测物体的温度。
光学高温计有三种形式：
灯丝隐灭式光学高温计
恒定亮度式光学高温计
光电亮度式光学高温计
灯丝隐灭式光学高温计
原理：由人眼对热辐射体和高温计灯泡在单一波长附近的光谱范围的辐射亮度进行判断，调节灯泡的亮度使其在背景中隐灭或消失而实现温度测量的。
WGGZ型光学高温计的示意图如下图所示：
光电高温计
优点：结构相对较简单，灵敏度高，测量范围广，使用方便。
缺点：光学高温计在测量物体的温度时，由于要靠手动调节灯丝的亮度，由眼睛判别灯丝的“隐灭”，故观察误差较大，也无法实现自动检测和记录。
国产WDL型光电高温计的工作原理示意图
光电高温计与光学高温计相比，主要优点有：
灵敏度高
精确度高
使用波长范围不受限制
光电探测器的响应时间短
便于自动测量与控制
辐射温度计
辐射温度计是根据全辐射定律，基于被测物体的辐射热效应进行工作的。
辐射温度计由辐射敏感元件、光学系统、显示仪表及辅助装置等几大部分组成。
辐射温度计与光学高温计一样是按绝对黑体进行温度分度的，因此用它测量非绝对黑体的具体物体温度时，仪表上的温度指示值将不是该物体的真实温度，我们称该温度为此被测物体的辐射温度。
辐射温度计的敏感元件，分光电型与热敏型两大类
光电型
热敏型
辐射高温计光学系统的作用是聚集被测物体的辐射能。其形式有透射型和反射型两大类。
辐射高温计的测量仪表按显示方式可分为自动平衡式、动圈式和数字式三类。
辐射高温计的辅助装置主要包括水冷却和烟尘防护装置。与光学高温计相比较，辐射高温计的测量误差要大一些。
比色高温计
比色温度定义为：绝对黑体辐射的两个波长λ1和λ2的亮度比等于被测辐射体在相应波长下的亮度比时，绝对黑体的温度就称为这个被测辐射体的比色温度。
绝对黑体，对应于波长λ1与λ2的光谱辐射亮度之比R，可用下式表示：
根据比色温度的定义，应用维恩公式，可导出物体的真实温度和其比色温度的关系：
通常λ1和λ2为比色高温计出厂时统一标定的定值，由制造厂家选定。例如选0．8 μm的红光和lμm的红外光。
与光谱辐射温度计相比，比色高温计的准确度通常较高、更适合在烟雾、粉尘大等较恶劣环境下工作。国产WDS—II 光电比色高温计的原理示意图如图6-18所示。
红外测温
红外辐射
红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。
红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。
红外测温的特点：
接触测温
反应速度快
灵敏度高
准确度较高
范围广泛
红外测温原理
全辐射测温是测量物体所辐射出来的全波段辐射能量来决定物体的温度。它是斯蒂芬—玻尔兹曼定律的应用，定律表达式为
W——物体单位面积所发射的辐射功率，数值上等于物体的全波辐射出射度；
——物体表面的法向比辐射率；
——斯蒂芬—玻尔兹曼常数；
T——物体的绝对温度(K)。
红外辐射测温仪结构原理如图6-19所示
红外成像测温仪
红外成像原理
红外摄像管：将物体的红外辐射转换成电信号，经过电子系统放大处理，再还原为光学像的成像装置。图6-20是热释电摄像管的结构简图：
红外变像管：把物体红外图像变成可见图像的电真空器件，主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏三部分组成，均安装在高度真空的密封玻璃壳内。
固态图像变换器：由许多小单元（称为像元或像素）组成的受光面，各像素将感受的光像转换为电信号后顺序输出的一种大规模集成光电器件。
红外成像仪
Ti30热像仪
压力测量仪表及其维护
压力的单位及其表示方式
垂直而均匀地作用在单位面积上的力，工程技术上称为压力，物理学中称为压强；
单位:Pa(帕斯卡).1牛顿的力作用在1平方米平面上造成的压力等于是1Pa.常用的单位有MPa，KPa。工程上惯用的非法定计量单位有工程大气压、标准大气压、毫米水柱、毫米汞柱等。
物理大气压（又称标准大气压）：温度在0℃和标准重力加速度下760mm高的水银柱作用在底部水平面上的压力，1atm=1.01325x10⒌ Pa
工程大气压：1c㎡面积上均匀垂直承受着1㎏f力时形成的压力； 1㎏f（千克力）：1千克物体所受到的重力，也就是9.8N的力； 1㎏f/ c㎡=9.80665x10⒋ Pa（1公斤）。
毫米水柱、毫米水银柱：这两种压力单位常用来表示低压，它们相当于重力加速度为980.665cm/s2，温度为0℃（水银）或4 ℃（水）时，液柱高度为1mm的水银或水作用在底面积上的重力压力；1mmH2O=9.80665 Pa，1mmHg=133.322 Pa
压力仪表的分类
按仪表的作用原理
静重式：包括液柱式压力计（利用液体高度产生的力去平衡未知力的方法来测量压力的压力计）；和活塞式压力计（标准型压力测量仪器，用来校验）
弹性压力计：利用弹性元件受压后变形产生的位移来测量压力的压力计；
电测压力计：通过某些转换元件，将压力变换为电量来测量压力的压力计。
按被测压力的种类分类
按压力计的性能分类
按压力计的用途分类
按压力计的形状，精度分类
外部形状
指示形状，同心，偏心型，单针型，双针型，多针 型，刻度形状，圆形刻度型，扇形刻度型，直线 刻度型。
精度:0.2级-0.3级
U形管压力计
U形管压力计一般用水银或水做工作介质，测量范围分别为0-2000mmH2o或mmHg. 用水作工作介质时不能测量绝对压力但是可以测量表压力和差压压力。用水银做工作介质时能测表压力绝对压力和差压压力。U形管压力计多用做工业测量用的标准器。
单管压力计
单管压力计是把U形管压力计的一侧管径作得很大，只在细管一侧单边取读数。 如图所示。因此标尺采用修正过大容器液面高度变化的刻度测量修正能以0.1mmH2o或0.1mmHg的精度测量.公式如下:
h=h'(1+a/A)
式中: h-液面的高度差(压力差)
h‘-细管一侧的液面移动高度
a-细管的内截面积
A- 大容器的截面熟积
斜管压力计
斜管压力计是细管倾斜的单管压力计。细管的倾斜使液面的位移距离加长从而放大指示液柱高度的刻度，测量范围在0-50mmH2o(或0-50mmHg)。能以0.01mmH2或0.01mmHg的精度进行测量，在工业测量中用作微压测量的标准器。
液柱式压力计使用注意事项
液柱式压力计虽然结构简单、使用方便、测量准确度高，但耐压程度差、结构不牢固、容易破碎、测量范围小、示值与工作液体密度有关，因此在使用中必须注意以下几点：
1、 被测压力不能超过仪表测量范围。有时因被测对象突然增压或操作不注意造成压力增大，会使工作液冲走。若是水银工作液被冲走，既带来损失，还可能造成水银中毒的危险，在工作中要特别注意！
2、被测介质不能与工作液混合或起化学反应。当被测介质要与水或水银混合或起化学反应时，则应更换工作液或采取加隔离液的方法。
液柱式压力计使用注意事项
3、液柱压力计安装位置应避开过热、过冷和有震动的地方。因为过热工作液容易蒸发，过冷工作液可能冻结，振动太大会把玻璃管振破，造成测量误差，有时根本无法指示。一般，冬天常在水中加入少许甘油或者采用酒精、甘油、水的混合物作为工作液以防冻结。
4、由于液体的毛细现象，在读取压力值时，视线应在液柱面上，观察水时应看凹面处，观察水银面时应看凸面处。
液柱式压力计使用注意事项
5、水平放置的仪表，测量前应将仪表放平，再校正零点。如果工作液面不在零位线上，可调零位器或移动可变刻度标尺或灌注工作液等，使零位对好。
工作液为水时，可在水液中加入一点红墨水或其他颜色，以便于观察读数。在使用过程中保持测量管和刻度标尺的清晰，定期更换工作液。经常检查仪表本身和连接管间是否有泄漏现象。
绝对压力计
把U形管一侧的水银面上部分抽真在U形管的一侧就能得到绝对压力。这种一侧封闭真空的压力计叫绝对压力计.其测量范围是小于760mmHg的。
活塞式压力计
弹性式压力表
弹性压力计是利用各种形式的弹性元件作为敏感元件来感受压力，并以弹性元件受压后变形产生的反作用力与被测压力平衡，此时弹性元件的变形就是压力的函数，这样就可以用测量弹性元件的变形（位移）的方法来测得压力的大小。弹性压力计中常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、皱纹管等，其中弹簧管压力计用得最多。
弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽(-0.1～1500兆帕)，是压力测量仪表中应用最多的一种。
弹簧管压力表也称波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空，压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装置时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高（如0.25级以上）的弹性式压力测量仪表中，弹性元件多用恒弹性合金以至石英玻璃制成。传动机构的轴孔中镶嵌宝石轴承或滚动轴承。度盘标尺长，有的还能进行数字显示。
弹簧管压力计使用安装中的注意事项
1、仪表应工作在正常允许的压力范围内，在静压力下一般不应超过测量上限的3/4，在波动压力时，不应超过测量上限的2/3，压力指示范围不应低于满量程的1/3；
2、工业用压力表应在环境温度为-40℃~60℃，相对湿度不大于80%的条件下使用；
3、仪表安装处与测量点间的距离应尽量短，以免指示迟缓；
4、在振动情况下使用仪表时要装减振装置；
5、测量结晶或粘度较大的介质时，要加装隔离器；
弹簧管压力计使用安装中的注意事项
6、仪表必须垂直安装，无泄漏现象；
7、仪表的测定点与仪表的安装处应处于同一水平位置，否则将产生附加高度误差，必要时需加修正值；
8、测量爆炸、腐蚀、有毒气体的压力时，应使用特殊的仪表，氧气压力表严禁接触油类，以免爆炸；
9、仪表必须定期校验，合格的表才能使用。
波纹管压力计
波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺， 并沿轴向能够伸缩.因为耐压强度有限.所以多用作低压压力的感压原件。
波纹管的寿命是使波纹管在一定的循环压力作用下，循环伸缩，用直到破坏的循环次数表示波纹管的寿命。
膜片压力计
膜片压力计有两类:
一类是利用膜片弹性制成的弹性膜片压力计
另一类是用膜片把被测流体和压力计的其它部分分隔，即所谓非弹性膜片压力计。
弹性压力计构造不太复杂，无须特殊管理.但应经常接受检定计量法对其修理有严格的限制，不受限制的修理项目，只有更换表蒙玻璃一项，其它修理工作，必须由专门的修理工或是计量管理部门指定的工厂承担。
变送器的概念
压力、差压变送器
压力、差压变送器可把被测压力、差压信号变换为电量信号，并能对电量信号进行远距离传送和测量。由于其测量范围宽，准确度高，在自动检测、报警和自动控制系统中应用较多。
电动压差变送器是一种常用的压力变送器，它可以用来连续测量差压、液位、分界面等工艺参数，它与节流装置配合，也可以连续测量液体、蒸气和气体的流量。
压力、差压变送器
变送器的发展按工作原理划分经过三个阶段：
第一阶段：20世纪40年代后期，采用位移平衡原理，典型产品是双波纹管差压变送器；
第二阶段：20世纪50年代起，力平衡原理，矢量机构变送器；
第三阶段：20世纪70年代，微位移原理，电感式、电容式、扩散硅式和振弦式变送器等。
力平衡原理变送器
电动压差变送器具有反应速度快和传送距离远的特点。电动压差变送器是以电为能源，它将被测差压的变化转化成直流电流的统一标准信号，送往调节器或显示仪表进行调节、指示和记录。它是根据力矩平衡原理工作的。
被测压力通过弹性敏感元件（弹簧管或波纹管）转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换为标准直流电流输出，电流流入处于永久磁场内的反馈动圈之中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力，当作用与反馈力达到平衡时，杠杆系统停止偏转，此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测压力成正比。将压力信号转变为电流信号供指示调节用。
微位移式变送器
微位移式变送器因其传感器元件位移和变形极小而得名。
典型的产品有：美国罗斯蒙特（Rosemount）公司研制的1151系列电容式变送器，美国霍尼韦尔（Honeywell）公司的DST型扩散硅式变送器，日本富士电机公司的FC系列浮动膜盒电容式变送器等。
微位移式变送器
（1）测量部分
测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等，
作用：将差压、压力等参数转换成与电容有关的参数。
（2）转换部分
转换部分由测量电路和电气壳体组成，其作用是将测量部分所得到的电容比的变化量转换成4~20mADC标准的电流输出信号，并附有调零、调量程、调迁移量等各种装置。
电容式 压力、差压变送器
是采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。
电容式 压力、差压变送器
电容式差压变送器测量部件、转换放大电路二大部分构成。其中，测量部件的核心部分就是由两个固定的弧形电极与中心感压膜片这个可动电极构成的两个电容器。当被测差压变化时，中心感压膜片发生微小的位移（最大位移量不超过0.lmm ) ，使之与固定电极间的距离发生微小的变化，从而导致两个电容值发生微小变化，该变化的电容值由转换放大电路进一步转换放大成 4～20mA DC 电流。这个电流与被测差压成一一对应的线性关系，从而实现了差压的测量。
应变片式 压力变送器
是通过应变片将被测压力P引起的弹性元件应变量的变化转换为电阻值R的变化，从而完成压力－电阻的转换，并远传至桥式电路获得相应的毫伏级电量输出信号，在显示或记录装置上显示出被测压力值。
利用半导体材料硅受压后电阻率改变与所受压力有一定关系的原理制做的。用集成电路工艺在单晶硅膜片的特定晶向上扩散一组等值应变电阻，将电阻接成电桥形式。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，应变使电阻值发生与被测压力成比例的变化，电桥失去平衡，输出一电压信号至显示仪表显示
扩散硅压力变送器
振弦式压力、差压变送器
由测量部分和电转换部分组成的，测量部分是利用振弦的振动频率随所受压力而变化
两线制
两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。两线制与三线制(一根正电源线，两根信号线，其中一根共GND) 和四线制(两根正负电源线，两根信号线，其中一根GND)相比，两线制的优点是：
1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；
2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；
两线制
4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集， 分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....
5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。
6，在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件，有利于安全防雷防爆。
智能型变送器
在普通差压变送器的基础上增加微处理器电路，就构成了智能型差压变送器。其特点是能进行远程通信，利用手持终端（也称手持通信器或手操器）可以对现场变送器的各种运行参数进行选择和标定，具有精确度高，使用、维护方便等特点。通过编制各种程序或输入模型，使变送器具有自动诊断、自动修正、自动补偿以及错误方式告警等多种功能，从而提高了变送器的精确度，简化了调整、校准和维护过程，使得变送器能够与计算机和控制系统直接对话。例如，带有温度补偿的电容式压力变送器与微处理器结合，就形成了精度为 0.1 级的智能型压力或差压变送器。通过手持终端，可以在 1500m 之内对现场的变送器进行工作参数的设定、量程的调整以及向变送器加人信息数据等；
智能型差压变送器与手持通信器相结合，可使操作人员远离生产现场、尤其是危险场所或不易到达的区域，极大地方便了变送器的操作运行和维护。
1、远程的通讯功能；
2、很宽的量程比：从30：1甚至达400：1；
3、高精度：精度可达0.1级；
4、自诊断功能；
5、温度、静压补偿；
静压误差
被测介质静压力的作用而产生的一项附加误差。它的具体表现是：在常压下已经调好零点的变送器，当向膜盒两侧同时输入相同的额定静压力，作用后，这时虽无差压，但变送器的输出并不为零，这就是静压力作用造成的误差，由于此项误差的存在，即使输入差压没有变化，但静压力的波动也会使仪表的输出发生变化，这就增大了测量误差。
压力表的选择和安装
仪器种类的选择
仪器规格的选择
a.测量范围: 压力计一般采用系列化的几种型号的仪器，可测量很宽的压力范围。
b.材料: 在材料的选择方面，对于感压元件安装法兰盘部分和指示变换部分有具体要求，按要求选择标准材料或特殊材料。在进行材料选择时， 要考虑被测流体和设置的环境等。
c.输出指示部分: 选择压力计时即要符合工业要求，还要遵守有关压力规格的法规.例如在高压气体管理法和劳动安全卫生规则适用的场合使用压力计时，必须遵守相应的规定。
性能规格的选定
a.测量精度:
测量仪器的精度一般指相对于仪器满量程的百分比，通常用包括直线性， 迟滞和重复性的综合精度表示。机械式压力计的测量精度一般在正负1-3%， 气动和电动压力变送器的精度一般为正负0.5-0.2%.应根据所要求的规格，选择必要精度的压力计。
b.温度变化范围和静压选择范围：
关于这些特性，有工厂发表的数据.在选择压力计时， 特别是在这些特性对产品质量有影响时，要全面研究选择压力计的条件。
环境的选择条件
a.在受机械振动与冲击时，选用具有耐振结构的压力计。
b.装设压力计的场所，如环境温度是高温时，要选用结构上耐高温， 行能上具有温度补偿的压力计。
c.在腐蚀性环境或爆炸性环境中不得不装设压力计。要采用防腐措施， 防止损坏仪表。选用的压力计符合工厂防爆安全结构标准。
测量对象的选择
a.测量高温或低温流体时，最好的方法，一般是对导压管采取散热， 冷却或加热等措施，使得被测流体的温度在到达感压元件之前就变成常温，尽可能选用标准规格的温度计。
b.当被测对象是高粘度流体或固体细粒的流体时， 最好选用接触面积大的带隔膜的压力计。对于常温下粘度大的流体，要用蒸气进行保温。
c.当被测流体具有腐蚀性时， 可以选择采用耐腐蚀材料感压元件的压力计或选用带腐蚀材料隔膜的压力计。
仪表类型的选择
主要是由工艺要求、被测介质及现场环境等因素来确定。例如，是要进行现场指示，还是要远传、报警或自动记录；被测介质的物理化学性质（如温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、易燃易爆等）以及现场环境条件（如温度、电磁场、振动等）对仪表是否有特殊要求等。对于特殊的介质，则应选用专用压力表，如氨压力表、氧压力表等。
仪表测量范围的确定压力检测仪表的测量范围要根据被测压力的大小来确定。为了延长仪表的使用寿命，避免弹性元件产生疲劳或因受力过大而损坏，仪表应工作在正常允许的压力范围内，在静压力下一般不应超过测量上限的3/4，在波动压力时，不应超过测量上限的2/3，压力指示范围不应低于满量程的1/3；
仪表精度的选取 仪表精度是根据工艺生产中所允许的最大测量误差来确定的。因此，所选仪表的精度只要能满足生产的检测要求即可，不必过高。因为精度越高，仪表的价格也就越高。
压力表的安装
1．测压点的选择 测压点必须能反映被测压力的真实情况。 (1）要选在被测介质呈直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。 (2）测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，清除钻孔毛刺等凸出物。 (3）测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。
压力表的安装
2．导压管的铺设 (l）导压管粗细要合适，一般内径为 6～10mm ，长度≤50m 。 (2）当被测介质易冷凝或冻结时，必须加保温伴热管线。 (3）取压口到压力表之间应装切断阀，该阀应靠近取压口。
压力表的安装
3．压力表的安装 (1）压力表应安装在易观察和检修的地方。 (2）安装地点应尽量避免振动和高温影响。 (3）测量蒸气压力时应加装凝液管，以防高温蒸气直接与测压元件接触；测腐蚀性介质的压力时，应加装充有中性介质的隔离罐等。总之，根据具体情况（如高温、低温、腐蚀、结晶、沉淀、粘稠介质等），采取相应的防护措施。
(4）压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于80℃ 及2MPa压力时可用牛皮或橡胶垫片；350～450℃及5MPa以下时用石棉板或铝片；温度及压力更高时（50MPa 以下）用退火紫铜或铅垫。另外还要考虑介质的影响，例如测氧气的压力表不能用带油或有机化合物的垫片，否则会引起爆炸。测量乙炔压力时禁止用铜垫片。
变送器的常见故障
可以拿万用表来测变送器: 1:将万用表打在电压档上，在线路连通的情况下测量变送器端子的电压 应为18-24V DC之间(视此时的压力大小而变，压力小则接近24V DC，);
2:将万用表打在电流档上，串入回路，应在4-20mA DC之间，(视此时的压力大小而变，压力小则接近4mA，);
压力（差压）变送器运行与维护
*每周进行一次卫生清扫，保持变送器及其附件的清洁；
*每周检查一次取压管路及阀门接头处有无渗漏现象，如有渗漏现象应尽快处理。
*每月检查变送器零部件完整无缺，无严重锈蚀、损坏；铭牌、标识清晰无误；紧固件不得松动，接插件接触良好，端子接线牢固；
*每月检查一次现场测量线路，包括输入、输出回路是否完好，线路有无断开、短路情况，绝缘是否可靠等。
*每月检查仪表零点和显示值的准确性，变送器零点和显示值准确、真实。
*按变送器校准周期定期进行校准。
*对变送器定期进行排污、排凝或放空，
*对取源管线或测量元件有隔离液的变送器定期灌隔离液。
*对易堵介质的导压管定期进行吹扫。
2、长期停用变送器时，应关闭一次门。
3、变送器在运行时，其壳体必须良好接地。用于保护系统的变送器，应有预防断电、短路、或输出开路的措施。
4、在冬季节应检查仪表取源管线保温伴热良好，以免取源管线或变送器测量元件被冻损坏。
故障处理
输出为零 1.检查电源极性是否接反 2.将测试端子短路，检查壳内二极管好坏 3.更换变送器外壳
变送器无法通讯 1.检查变送器上的电源电压(最小为10.5VDC) 2.检查负载电阻(最小于 250Ω) 3.更换电子线路板
mA读数偏高或偏低 1.检查压力变量的读数 2.进行4～20mA输出调整 3.更换电子线路板
故障处理
对于输入压力无反应 1.检查变送器的电源电压 2.检查测试设备 3.校对校准设定值(4和20mA点) 4.更换电子线路板 5.更换膜头
压力变量读数偏低或偏高 1.检查压力传输是否发生阻塞 2.检查测试设备 3.进行传感器调整 4.更换膜头
压力变量读数无规律 1.检查压力传输是否发生阻塞 2.检查阻尼 3.检查电动势干扰 4.更换膜头
流量测量仪表及其维护
流量检测的基本概念
流量是指流体在单位时间内流过管道或设备某横截面积的数量。流动的气体、液体或多相流（气—固、气—液、液—固、气—液—固）统称为流体。流量按统计时间不同分为瞬时流量和累积流量，瞬时流量是指单位时间内的流量，累积流量是指一段时间内的流体总量。流量计是测量密闭管道或明渠中的流体流量或累积流量的仪表
流量检测的基本概念
质量流量： 单位时间内流过管道或设备某横截面积的流体质量。单位为kg/s，累积质量流量单位为kg，若流体的密度为ρ，则有公式： q=ρuA
流量检测的基本概念
质量流量Qm： 单位时间内流过管道或设备某横截面积的流体质量。常用单位有千克/小时（㎏/h）吨/小时（t/h）等。
流量检测的基本概念
体积流量Qv： 单位时间内流过管道或设备某横截面积的流体体积。常用单位有立方米/小时、升/小时
它与质量流量的关系是Qv= Qm /ρ
ρ是流体的密度
流量检测的基本概念
标准状态下的体积流量Qvn： 气体是可压缩的，Qv会随着工作状态而变化， Qvn就是折算到标准状态下的（压力101325Pa、温度20℃时）的体积流量。
Qvn与Qv、 Qm的关系是
Qvn= Qm/ ρn
Qvn= Qv ρ/ρn
ρn是标准状态下的气体密度㎏/CM3
ρ是工作状态下的密度
流量检测的基本概念
对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。流量测量的流体是多样化的，如测量对象有气体、液体、混合流体；流体的温度、压力、流量均有较大的差异，要求的测量准确度也各不相同。因此，流量测量的任务就是根据测量目的，被测流体的种类、流动状态、测量场所等测量条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量量值的正确传递。
流量仪表的分类
差压流量计
转子流量计
速度式流量计
容积式流量计
靶式流量计
电磁流量计
工业上常用的流量仪表可分为两大类。
（1）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、冲量式流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。
（2）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目作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、乔板式流量计和活塞式流量计等等。
流量仪表的主要技术参数
公称直径：公称直径指进入管道的公称通径
测量范围：测量范围是指仪表在一定的基本误差内最小(下限)流量至最大(上限)流量的范围。
量程比：在一定的基本误差内， 最大流量与最小流量的比值。
压力损失：压力损失一般是指在最大流量时，流经仪表之后，总的压力能源的损耗。
流量仪表的主要技术参数
基本误差：基本误差是指仪表在规定的参比工作条件下确定的误差。
死区：死区是指不能引起输出响应变化的输入范围。
稳定性：稳定性是指在规定的和保持恒定的条件下，仪表性能在规定时间内保持不变的能力。
仪表最大工作压力和最高工作温度：是指仪表在运行条件下，长期正常工作所能承的最大压力和最高温度。
工艺流程管道的常用流速
(1)流速，管道，流量的分类
├──低流速:小于1m/s
流速 ├──普通流速:2～5m/s
├──高流速:大于10m/s
工艺流程管道的常用流速
├──小管径:4～50mm
管径 ├──中管径:50～150mm
├──大管径:150mm以上
├──微流量:小于60l/h
流量 ├──小流量:60l/h～20m3/h
├── 一般流量:20～100m^3/h
├──大流量:100m^3/h以上
差压式流量计
差压式流量计是基于流体流动的节流原理，所以也叫节流式流量计，它是利用流体流经节流装置（或均速管）时产生的静压差来实现流量测量的。由节流装置（包括节流元件和取压装置）、导压管和差压计或差压变送器及显示仪表所组成
节流元件的测量原理
连续流动的流体遇到安插在管道内的节流装置时， 在节流装置的管壁处的流体静压力产生差异，形成静压差，此即节流现象。
节流元件的测量原理
所谓节流元件就是设置在管道中能使流体产生局部收缩的元件。常用的节流元件有孔板、喷嘴和文丘里管等。虽然其结构形式有些不同，但流体流经它们时的节流现象和测量原理基本上是一样的。
节流元件的测量原理
在管道内流动的流体具有动能和静压能两种能量形式。流体由于有压力才具有静压能，由于有流速才具有动能。这两种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的，但总能量不变 （能量守恒定律）。当流体流经节流装置时，由于流通面积突然变小，流束被迫局部收缩，流速加快，动能增加。根据能量守恒定律，增加的动能是靠牺牲静压能来获得的。所以节流元件后的静压低于其前面的静压，在节流元件前后产生了静压差。这个差值与流体的流量有关。
节流原理
一维流动理论可以推得流体流过结流装置所产生的压差和流量的关系式是
Qv=0.003999αεd^2（△p/ ρ） ^0.5
Qm=0.003999αεd^2（△P ρ） ^0.5
式中: Qv—流体的体积流量(m^3/h)
Qm—流体的质量流量(Kg/h)
节流元件的测量原理
从上式可看出，当α、ε、d不变时，流量与差压的平方根成正比。即只要能测出差压的大小，就能知道流量的大小（非线性关系）。所以，所有能测差压的仪表都可与节流元件配合测量流量。因此，就称这种测量仪表为差压式流量计。
节流式流量计结构图
标准节流装置
国际上公认的标准节流装置
(1)标准孔板:角接取压
(2)标准孔板;法兰取压
(3)标准孔板;径距取压
(4)ISA1932喷嘴:角接取压
(5)长径喷嘴:径距取压
标准节流装置
(6)文丘里喷嘴
(7)古典文丘里管
二. 我国国家标准GB2624-81规定的标准节流装置
(1)标准孔板:角接取压
(2)标准孔板:法兰取压
(3)ISA1932喷嘴:角接取压
标准孔板是一块具有圆形开孔并与管道同心，其直角入口边缘非常锐利的薄板。用于不同管道内径的标准孔板，其结构形式基本上是几何相似的。
取压方式在我国节流装置的取压方式有国标规定：标准孔板用角接取压或法兰取压，标准喷嘴用角接取压。
角接取压
角接取压: 这种取压方式的具体结构形式有两种—环室取压和单独钻孔取压。
注意:钻孔的最远边缘和节流装置端面的距离应不超过0.03D。钻孔径应不超过0.03D，但不小于4mm， 又不大于15 mm。(D为管道内径)
法兰取压
法兰取压:法兰取压规定法兰取压的上、下游取压孔的轴线与孔板上、下游端面的距离分别等于（25.4 士 0.8 ) mm ，或叫作“1英寸法兰取压法”
径距取压
D-D/2 取压法：
用于孔板、长径喷嘴，节流件上下游侧取压孔中心线分别位于距进口端面1D 和1/2D 处
理论取压
上游侧的取压孔中心至孔板中心至孔板前端面的距离为1D±0.1D;下游侧的取压孔中心线至孔板后端面的距离随的值大小而异详见表。
管接取压法
上游侧取压孔的中心线距孔板前端面为2.5D，下
游侧取压孔中心线距孔板后端面为8D
五种取压方式中，角接取压方式用得最多，其次是法兰取压法。
节流装置
喷嘴
文丘利式差压流量计
节流装置的安装和使用
在安装和使用节流装置时，应注意以下事项。 (l）应使节流元件的开孔与管道的轴线同心，并使其端面与管道的轴线垂直。 (2）在节流元件前后长度为管径 2 倍的一段管道内壁上，不应有明显的粗糙或不平。 (3）节流元件的上下游必须配置一定长度的直管。 (4）标准节流元件（孔板、喷嘴），一般只用于直径 D > 50mm 的管道中。 (5）被测介质应充满全部管道并连续流动。 (6）管道内的流束（流动状态）必须是稳定的。 (7）被测介质在通过节流元件时，应不发生相变。
压差检测
节流元件将管道中流体的流量转换为压差，该压差由导压管引出，送给差压计来进行测量。用于流量测量的差压计型式很多，如双波纹管差压计、膜盒式差压计、差压变送器等，其中差压变送器使用的最多。流量与差压之间具有开方关系，为指示方便，希望送给显示仪表的信号与流量成线性，所以常在差压变送器后增加一个开方器，使 I’0与流量 Q 变成线性关系后，再送显示仪表进行显示。差压式流量检测系统的组成框图如图 所示：
压差检测
有的差压变送器本身有开方功能（专为与孔板配合测流量而制），就可省掉开方器了。 常规差压式流量计设计时，把流量方程中的α、ε和ρ均作为不变的常数来考虑的，但在实际检测中，工艺过程的压力和温度不可能与设计时完全一致，特别对气体来说，它的变化会影响以上几个参数发生变化，从而引起较大的测量误差。为此，在要求较高的情况下，都要对差压式流量计进行温度和压力补偿。
M=k*SQRT(ΔP*ρ) (1) k-常数；ΔP-孔板两侧差压值；ρ为蒸汽密度。
如果在孔板上只装有差压变送器，则密度ρ取管道中温度和压力变化范围内某一固定点上的密度ρ0，这样一来流量公式就变为M=k*SQRT(ΔP*ρ0)=K*SQRT(ΔP) (2) 式中K=k*SQRT(ρ0)。显然，由于密度取为固定值，因而当蒸汽的温度和压力波动引起密度变化时，必然会引起测量误差。假如在管道上再装一个压力变送器和一个温度变送器，在测取差压信号的同时，测取管道内的压力和温度信号。这样，假设原设计工作温度和压力分别为T0和P0，相应密度ρ0，现在实际工作温度和压力分别为T1和P1，密度为ρ1。根据气体性质，密度ρ1正比于P1/T1，因此可由式（2）推出进行温压补偿后的流量， M=k*SQRT(ΔP*（ρ1/ρ0）)=k*SQRT(ΔP*（（P1/T1）/（P0/T0））)=k*SQRT(ΔP*（（P1*T0）/（P0*T1））) (3) 式中，温度和压力为绝对温度和绝对压力。 对比式（2）和（3）可以看出，用这种方法进行温度压力补偿后，相当于在原来测量值上乘以一个补偿系数：“SQRT(（P1*T0）/（P0*T1）)”
“小信号切除”
在流量计量过程中，往往会有这种现象出现：在无介质流动时，外界震动等信号易作用于传感器，引入“误流量”信号，这种信号低于仪表的计量下限，但也被累积。而在介质正常流过时，这种弱信号被掩没，并不影响计量。为了避免“误流量”信号的出现，我们在低于下限范围内设置“切除信号”。当引入信号低于该信号时，认为是“误流量”信号，瞬时流量为零，累积流量不累积；当引入信号高于该信号时，才被认为是正常流量信号。
差压式流量计的投运
开表前，必须先使引压管内充满液体或隔离液，引压管中的空气要通过排气阀和仪表的放气孔排除干净。 在开表过程中，要特别注意差压计或差压变送器的弹性元件不能受突然的压力冲击，更不要处于单向受压状态。下图为差压式流量计测量示意图，现就投运步骤说明如下。
差压式流量计的投运
l）打开节流装置引压口截止阀 1 和 2；
2）打开平衡阀 5 ，并逐渐打开正压侧切断阀 3 ， 使差压计的正、负压室承受同样压力；
3）开启负压侧切断阀 4 ，并逐渐关闭平衡阀 5 ， 仪表即投入运行。
仪表停运时，与投运步骤相反，即先打开平衡阀 5 ，然后关闭正、负侧切断阀 3 、 4 ，最后再关闭平衡阀 5 。
运行中，如需在线校验仪表的零点，只需打开平衡阀 5 ，关闭切断阀 3 、 4 即可。
转子流量计
转子流量计又称浮子流量计，是目前工业上或实验室常用的一种流量计。它是由一根锥形的玻璃管和一个能上下移动的浮子所组成。特别适合测量小管径中洁净介质的测量，且流量较小时测量精度也较高。
工作原理
当流体沿锥形圆管自下而上地流过转子时，在流体动力的作用下，使转子浮起，转子的外缘与锥形管之间形成一个环形通道。流体流经环形通道时，由于流通面积突然减小，流体受到节流作用，使得转子上下产生静压差 △p = pl一p2 ，在 △p 的作用下，转子受到向上的推动力 Fl ， 使其上浮。随着转子在锥形管中上移，环形通道的截面积增大，环隙的平均流速减小，同一流量所产生的压力差将变小（即 Fl 变小）。转子还同时受到一个向下的力（即自身的重力与介质浮力之差） F2的作用。当 Fl ＝ F2 时，转子就稳定在某一位置上。流量大小与转子的平衡位置相对应。
转子流量计是由上大下小的锥形圆管和转子（也叫浮子）组成的。作为节流装置的转子悬浮在垂直安装的锥形圆管内。
在实际运行时，为了保持转子的轴线垂直并在锥形圆管的中心线上，不至于碰到管壁。通常采取两种方法：一是在转子的上部圆盘形边缘上开出一条条斜沟，使得流体自下而上沿锥管流动时，浮子始终保持在锥管的中心线上不停地旋转，转子流量计因此而得名；另一种是带导向的非转动浮子，浮子上有一个中心孔，穿在锥管中心线上的导向芯棒上，使其沿导向芯棒上下移动
锥形管可以做成透明的，转子的位移可以从玻璃管上的刻度直接读数，这就是玻璃转子流量计。
但当介质不透明或为高温高压时，就必须采用金属管（非导磁材料）转子流量计。然后用各种电测方法测量转子的位量，并实现远传。
玻璃转子流量计
1、接管 2、螺帽 3、“0”型密封圈4、下止
5、浮子 6、锥管 7、标尺度 8、上止档
电磁流量计
电磁流量计
工作原理及组成
电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律来测量流量的。由电磁感应定律可知，导体在磁场中切割磁力线时，便会产生感应电势。同理，当导电的液体在磁场中作垂直于磁力线方向的流动而切割磁力线时，也会产生感应电势。将一个直径为 D 的管道放在一个均匀磁场中，并使之垂直于磁力线方向。管道由非导磁材料制成，如果是金属管道，内壁上要装有绝缘衬里。当导电液体在管道中流动时，便会切割磁力线。
电磁流量计
工作原理及组成
如果在管道两侧各插入一根电极，则可以引出感应电势。其大小与磁场、管道和液体流速有关，由此不难得出流体的体积流量与感应电势的关系为
Q ＝πDE / 4B
式中 E——感应电势；B——磁感应强度；D——管道内径。
显然，只要测出感应电势 E ，就可知道被测流量 Q 的大小。实际应用中多采用交流磁场，以消除介质的极化影响。
电磁流量计的使用特点
测量导管内无可动部件和阻流体，因而无压损，无机械惯性，所以反应十分灵敏。
测量范围宽，量程比一般为10：1，最高可达100：1。流速范围一般为1~6m/s，也可扩展到0.5~10 m/s.流量范围可测每小时几十毫升到十几立方米，测量管径范围可从2mm到2400mm，甚至可达300mm.
可测含有固体颗粒、悬浮物（如矿浆、煤粉浆、纸浆等）或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量；也可测脉动流量；并可进行双向测量。
EX与Q成线性关系，故仪表具有均匀刻度，且流体的体积流量与介质的物性（如温度、压力、密度、粘度等）、流动状态无关，所以电磁流量计只需用水标定后，即可用来测量其他导电介质的体积流量而不用修正。
电磁流量计的使用特点
电磁流量计也有其局限性和不足之处：
①使用温度和压力不能太高，具体使用温度与管道衬里的材料发生膨胀、变形、变质的温度有关，一般不超过120℃；最高使用压力取决于管道强度、电极部分的密封状况以及法兰的规格等，一般使用压力不超过1.6MPa。
②应用范围有限。电磁流量计不能用来测量气体、蒸汽和石油制品等非导电流体的流量。
③当流速过低时，要把与干扰信号相同数量级的感应电势进行放大和测量是比较困难的，而且仪表也易产生零点漂移。因此，电磁流量计的满量程流速的下限一般不得低于0.3m/s。
④流速与速度分布不均匀时，将产生较大的测量误差。因此，在电磁流量计前必须有个适当长度的直管段，以消除各种局部阻力对流速分布对称性的影响。
电磁流量计的安装
电磁流量计传感器安装电磁流量计传感器安装要注意以下几个问题：
（1）安装场所 普通电磁流量传感器的外壳防护等级为IP65（GB4208规定的防尘防溅水级），对安装场所的要求是：
1）测量混合相流体时，应选择不会引起相分离的场所；
2）选择测量管内不会出现负压的场所
3）避免安装在电动机、变压器等强电设备附近，以免引起电磁场干扰；
4）避免安装在周围有强腐蚀性气体的场所；
5）环境温度一般应在-25~60℃范围内，尽可能避免阳光直射；
6）安装在无振 动或振动小的场所。如果振动过大，则应在传感器前后的管道加固定支撑。
7）环境相对湿度一般应在10%~90%的范围内；
8）避免安装在能被雨水直淋或被水浸没的场所。如果传感器的外壳防护等级为IP67（防尘防浸水级）或IP68（防尘防潜水级），则最后两项可以不作要求。
（2）直管段长度 电磁流量计对表前直管段长度的要求比较低。一般，对于90°弯头、T形三通、异径管、全开阀门等流动阻力件，离传感器电极轴中心线（不是传感器进口端面）应有3-5D的直管段长度；对于不同开度的阀门，则要求有10D的直管段长度；传感器后一般应有2D的直管段长度。当阀门不能全开时，如果使阀门截流方向与传感器电极轴成45°安装，可大大减小附加误差。
电磁流量计的安装
（3）安装位置和流动方向 电磁流量传感器可以水平、垂直或倾斜安装。水平安装时，传感器电极轴必须水平放置。这样可以防止由于流体所夹带的气泡而产生的电极短时间绝缘；也可防止电极被流体中沉积物覆盖。不应将传感器安装在最高点，以免有气体积聚，安装在管系最高处，为不良的安装位置，应予以避免。垂直安装时，应使流动方向向上，这样可使无流量或流量很小时，流体中所夹带的较重的固体颗粒下沉，而较轻的脂肪类物质上升离开传感器电极区。测量泥浆、矿浆等液固二相流时，垂直安装可以避免固相觉沉淀和传感器衬里不均匀磨损。在一向下管道出口处，为不良的安装位置，应予以避免。传感器安装处应具有一定背压，传感器出口直接排空易造成测量管内液体非满管，为不良的安装位置，应予以避免。为了防止传感器内产生负压，传感器应安装在泵的后面，而不应安装在泵的前面。
（4）安装旁路管 为了便于液流静止时检查和调整零点，中小管径应尽可能安装旁路管。在测量含有沉淀物流体时，应考虑便于清洗传感器的安装方式。
（5）接地 为了使测量准确和电极不会发生电流腐蚀，电磁流量传感器必须单独接地，并使传感器和流体大约处于相同电位。分离型电磁流量计，原则上接地应在传感器侧，转换器接地应在同一接地点，在大多数情况下，传感器的内装参比电极或金属管能确保所许的电位平衡。因此，可以通过内装的参比电极和金属管将管中流体接地，将传感器的接地片与接地线相连。如果传感器安装于带阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用粗铜线绕过传感器跨接在管道的两法兰上，使阴极保护电流与传感器之间隔离。对于金属非接地管道，应用粗铜线连接，保证法兰至法兰和法兰到传感器是连通的。对于非导电的塑料管或衬里管，如果没有参比电极或由于电位平衡电流的存在，需将流体通过接地环接地。
涡街流量计
在流体中放置一非线性柱状物(如圆柱或三角形等)，则在某一雷诺数范围内，在柱状物的下游就会产生两列不对称且又有规律的漩涡。通常称为卡门涡街。由实验获知，三角柱卡门漩涡产生的频率f与平均流速V，管道直径D，三角扁平面的宽度d 之间的关系为:
f =St/(1-1.25d/D)·V/d
涡街流量计
当Re =5×10^2～15×10^4之间时，St基本为一常数0.16。
则f ∝ V ;V ∝ Q
圆柱卡门漩涡产生的频率f与平均流速V，圆柱直径d:
f = St·(V/d)
在Re =5×10^2 ～15×10^4之间时，St基本为一常数0.2。
其中 St—斯特罗哈尔数
超声波
水位测量及仪表
在容器中液体介质的高低叫液位。容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位。测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫做料位计。而测量两种密度不同，互不相溶液体介质的界面的仪表叫界面计。上述三种仪表统称为物位仪表。
液位计结构原理
磁性液位控制器
磁翻柱液位计
浮球液位控制器
浮球液位控制器
差压式水位计
(一) 原理:压力可用液柱高度来表示;反之，液柱高度(即液位)也可用压力(或差压)来表示。 静压液位计就是以这一原理为基础的液位测量仪表.根据流体静力学原理，有以下关系:
即: △P = PB - PA = p·g·h
差压式液位计
应用超声波反射检测物位
声波可以在气体、液体、固体中传播，并具有一定的传播速度。
当声波从一种介质向另一种介质传播时，在两种密度不同，声速不同的介质的分界面上，传播方向便发生改变，即一部分被反射，一部分折射入相邻介质内。若声波从液体或固体传播到气体时，或相反的情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射。因此，测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。
执行器的使用与维护
执 行 器
执行器
概述
在过程控制系统中，执行器接受调节器的指令信号，经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或物料，以实现过程的自动控制。
执行器常常工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、高压差等状态下，使用条件恶劣，因此，它是整个控制系统的薄弱环节。如果执行器选择或使用不当，往往会给生产过程自动化带来困难。在许多场合下，会导致控制系统的控制质量下降、调节失灵，甚至因介质的易燃、易爆、有毒而造成严重的事故。为此，对于执行器的正确选用和安装、维修等各个环节，必须给予足够的注意。
执行器的分类及特点
执行器按其所使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。
电动执行器
电动执行器是以电能为动力的，它的特点是获取能源方便，动作快，信号传递速度快，且可远距离传输信号，便于和数字装置配合使用等。所以电动执行器处于发展和上升时期，是一种有发展前途的装置。其缺点是结构复杂，价格贵和推动力小，同时，一般来说电动执行器不适合防火防爆的场合。但如果采用防爆结构，也可以达到防火防爆的要求。
（2）气动执行器
气动执行器是以压缩空气为动力的，具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、维护方便和防火防爆等优点。所以广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门，特别适用于具有爆炸危险的石油、化工生产过程。其缺点是滞后大，不适宜远传（150m以内），不能与数字装置连接。
执行器的基本结构
执行器由执行机构和调节阀（调节机构）两个部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号的大小，产生相应的推力，推动调节阀动作。调节阀是执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节阀产生一定的位移或转角，直接调节流体的流量。
为了保证执行器能够正常工作，提高调节质量和可靠性，执行器还必须配备一定的辅助装置。常用的辅助装置有阀门定位器和手轮机构。阀门定位器利用反馈原理改善执行器性能，使执行器能按调节器的控制信号，实现准确定位。手轮机构用于直接操作调节阀，以便在停电、停气、调节器无输出或执行机构损坏而失灵的情况下，生产仍能正常工作。
执行机构
执行机构的作用是根据输入控制信号的大小，产生相应的输出力F（输出力矩M）和位移（直线位移 或角位移θ），输出力F（输出力矩M）用于克服调节机构中流动流体对阀芯产生的作用力（作用力矩），以及阀杆的摩擦力、阀杆阀芯重量以及压缩弹簧的预紧力等其他各种阻力；位移（ 或θ）用于带动调节机构阀芯动作。
执行机构有作用和反作用两种作用方式：输入信号增加，执行机构推杆向下运动，称为正作用；输入信号增加，执行机构推杆向上运动，称为反作用。
电动执行机构
电动执行机构接受电动调节器输出的0～10mA，DC或4～20mA，DC信号，并将其转换成相应的输出轴角位移或直线位移，去操纵调节阀，以实现自动调节。
电动执行机构主要分为两大类：直行程与角行程式。前者用于操纵直行程调节机构，后者用于操纵转角式调节机构，两者都是以二相异步伺服电机为动力的位置伺服机构。角行程式执行机构又可分为单转式和多转式。单转式输出的角位移一般小于360度，通常简称为角行程式执行机构；多转式输出的角位移超过360度，可达数圈，故称为多转式电动执行机构，它和闸阀等多转式调节阀配套使用。
电动执行机构电动执行机构是采用电动机和减速装置来移动阀门的执行机构。通 常，电动执行机构的输入信号是标准的电流或电压信号，其输出信号是电动机的正、反转或停止的三位式开关信号。电动执行机构具有动作迅速、响应快、所用电源的取用方便、传输距离远等特点。
基本结构和工作原理
电动执行机构由伺服放大器和执行单元两大部分 。
为满足组成复杂调节系统的需要，伺服放大器有三个输入信号通道和一个位置反馈通道。因此，它可以同时输入三个信号和一个位置反馈信号。简单调节系统，只用其中一个输入通道和位置反馈通道。伺服放大器将输入信号Ii和反馈信号If相比较，得到差值信号ΔI（ΔI=∑Ii－If）。当差值信号ΔI＞0时，ΔI经伺服放大器功率放大后，驱动伺服电机正转，再经机械减速器减速后，使输出转角θ增大。输出轴转角位置经位置发送器转换成相应的反馈电流If ，反馈到伺服放大器的输入端使ΔI减小，直至ΔI=0时，伺服电机才停止转动，输出轴就稳定在与输入信号相对应的位置上。反之，当ΔI＜0时，伺服电机反转，输出轴转角θ减少，If也相应减小，直至使ΔI=0时，伺服电机才停止转动，输出轴稳定在另一新的位置上。
伺服放大器 伺服放大器主要由前置磁放大器、触发器和可控硅交流开关等构成。前置放大器是一个增益很高的放大器，根据输入信号与反馈信号相减后偏差的正负，在a、b两点产生两位式的输出电压，控制两个可控硅触发电路中一个工作，一个截止。当前置放大器输出电压的极性为a（+）、b（－）时，触发电路2截止，可控硅SCR2接在二极管桥式整流器的直流端，它的导通使桥式整流器的c、d两端近于短接，故220V的交流电压直接接到伺服电机的绕组Ⅰ，同时经分相电容CF加到绕组Ⅱ上，这样，绕组Ⅱ中的电流相位比绕组Ⅰ超前90o，形成旋转磁场，使电机朝一个方向转动。如果前置放大器的输出电压极性和上述相反，即a（－）、b（+）时，触发电路1截止，可控硅SCR1不通，而触发电路2控制SCR2完全导通，使另一桥式整流器的两端e、f近于短接，电源电压直接加于电机绕组Ⅱ，并经分相电容CF供电给绕组Ⅰ。这样，绕组Ⅰ中的电流相位比绕组Ⅱ超前90o，电机朝相反的方向转动。由于前置放大器的增益很高，只要偏差信号大于不灵敏区，触发电路便可使可控硅导通，电动机以全速转动，这里可控硅起的是无触点开关的作用。当SCR1和SCR2都不导通，伺服电机停止转动。
执行单元 执行单元由伺服电机、机械减速和位置发送器三部分组成。执行单元接受伺服放大器或电动操作器的输出信号，控制伺服电机的正、反转，经机械减速器减速后变成输出力矩推动调节机构动作。与此同时，位置发送器将调节机构的角位移转换成相对应的0～10mA，DC信号，作为阀位批示，并反馈到前置放大器的输入端作为位置反馈信号以平衡输入信号。
伺服电机 伺服电机实际上是一个二相电容异步电机，它将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩，作为执行器的动力部件。
伺服电机由一个用冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼式转子组成。定子上均布着两个匝数、线径相同而相隔90o电角度的定子绕组Ⅰ和Ⅱ。由于分相电容CF的作用，Ⅰ和Ⅱ的电流相位总是相差90o，其合成向量产生定子旋转磁场，定子旋转磁场又在转子内产生感应电流并构成转子磁场，两个磁场相互作用，使转子旋转。
如前所述，转子旋转方向取决于Ⅰ和Ⅱ中的电流相位差，即取决于分相电容CF串接在哪一个定子绕组中。
减速器 由于伺服电机大多是高转速小力矩的，必须经过近千倍的减速，才能推动调节机构。常用的减速器有行星齿轮和蜗轮蜗杆两种，其中行星齿轮减速器由于体积小、传动效率高、承载能力大、单级速比可达100倍以上，获得广泛的应用。
位置发送器 位置发送器的作用是将电动执行机构输出轴的位移转变为0～10mA，DC反馈信号的装置。其主要部分是差动变压器。
差动变压器的铁芯与凸轮斜面是靠弹簧相接触的，因此当输出轴转动时带动凸轮使铁芯左右移动。凸轮斜面将保证铁芯位置与输出轴之转角成线性关系。输出轴旋转90o时，铁芯在线圈中相应地移动8mm。
电动执行机构的特点如下
1.电动执行机构一般有阀位检测装置来检测阀位 (推杆位移或阀轴转角)，因此，电动执行机构与检测装置等组成位置反馈控制系统，具有良好的稳定性。 2.积分式电动执行机构的输出位移与输入信号对时间的积分成正比，比例式电动执行机构的输出位移与输入信号成正比。 3.通常设置电动力矩制动装置，使电动执行机构具有快速制动功能，可有效克服采用机械制动造成机件磨损的缺点。 4.结构复杂价格昂贵，不具有气动执行机构的本质安全性，当用于危险场所时，需考虑设置防爆、安全等措施。
5.电动执行机构需与电动伺服放大器配套使用，采用智能伺服放大器时，也可组成智能电动控制阀。通常，电动伺服放大器输入信号是控制器输出的标准 4～20mA电流信号或 相应的电压信号，经放大后转换为电动机的正转、反转或停止信号。放大的方法可采用继电器、晶体管、磁力放大器等，也可采用微处理器进行数字处理，通常，放大器输出的接通和断开时间与输入信号成比例。 6.可设置阀位限制，防止设备损坏。 7.通常设置阀门位置开关，用于提供阀位开关信号。 8.适用于无气源供应的应用场所、环境温度会使供气管线中气体所含的水分凝结的场所和需要大推力的应用场所。近年来，电动执行机构也得到较大发展，主要是执行电动机的变 化。由于计算机通信技术的发展，采用数字控制的电动执行机构也已问世，例如步进电动机的执行机构＼数字式智能电动执行机构等。
故 障 分 析
伺服放大故障分析
维护与保养
气动执行器
气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节阀动作。
气动执行机构主要有两种类型：薄膜式与活塞式。薄膜式执行机构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉，是最常用的一种执行机构
电/气阀门定位器
电/气阀门定位器接受电动调节器的输出I(0－10mA或4－20mA直流电信号)产生与调节器输出信号成比例的气压信号P去控制气动调节阀。
阀门定位器是气动执行器的—种辅助仪表，它与气动执行器配套使用。
DCS系统简介
计算机集散型控制系统简介
PLC善于逻辑控制，如实现电气回路逻辑控制，属于强电设备，主要用于控制电机的开停等；
DCS长于模拟量控制，属于弱点设备，主要用于液位、流量、温度等模拟控制。
PLC和DCS由于在早期开发时，是由两种技术人员开发的，面向不同的控制对象。PLC主要针对于汽车制造，模拟量极少甚至没有，开发人员主要是电气技术人员，它用计算机的逻辑运算代替继电器逻辑。稍晚一点推向市场的是DCS，它是由原来的仪表技术人员开发的，它在运算放大器的基础上用计算机的模拟运算代替原来的模拟运算。这两者所研究的内容不同，DCS首先应用在石化系统，后来两者都想占有市场，PLC增加了模拟量的运算，DCS开发了逻辑运算。但两者在新开发的部分都存在有一些缺陷，PLC开发的模拟量运算功能块少，编程较为复杂，价格也比较昂贵。每一个回路大概要2300美金左右，DCS开发的逻辑运算一个与非门的运算需要几十毫秒，而PLC只要零点几毫秒。
关于维护，DCS的维护费用高，对接地电阻要求严格，经常会由于接地电阻不能满足要求而烧坏模件。PLC对接地电阻要求不严格，所以维护费用比较低。
因此，如果模拟量比较多的情况，需要高级的控制方案，如：专家系统、模型控制、一定要DCS。如果开关量比较多，建议使用PLC。培训ppt课件模板：这是培训ppt课件模板，包括了文章背景知识，认字识词朗诵，课文赏析，拓展训练/分组练习等内容，欢迎点击下载。
幼儿教师师德培训ppt1：这是幼儿教师师德培训ppt1，包括了引言，幼儿园教师师德现状，幼儿园师德建设存在的问题，原因分析，对策建议等内容，欢迎点击下载。
钉钉培训ppt：这是钉钉培训ppt，包括了钉钉软件介绍，钉钉常用功能，公司启用钉钉考勤操作指南，公司启用钉钉时间等内容，欢迎点击下载。
