仪表基础知识培训讲义课件

三、仪表信号分类、传输及处理
Ø 1、仪表信号的规范化： 1973年4月国际电工委员会（IEC）通过的标准规定， 过程控制系统的模拟信号为DC 4mA-20mA，电压信 号为DC 1V-5V。我国的自动化仪表规定，现场传输 信号用DC4mA-20mA，控制室内各仪表间的联络信 号用DC 1V-5V。 这两种标准都以直流信号作为联络标准，其优点是： 在传输过程中易于和交流感应干扰相区别。采用电流 制优点是：适于信号远距离传输，不受线路电阻变化 的影响。
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三、仪的分类
➢ 1、按测量工艺参数的不同： 温度测量仪表 压力测量仪表 流量测量仪表 液位测量仪表 分析仪表 其他特殊测量仪表
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三、仪表的分类
Ø 2、按仪表功能的不同：
一个完整的测量系统示意图：
被
测
一次敏
参
感元件
数
第一过程
变换
处理
第二过程
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三、仪表信号分类、传输及处理
Ø 5、仪表信号的传输处理？
4-20mA DC
AI卡件
脉冲信号
DI卡件
DO卡件
执 行
控制器
机
热电阻信号
RTD卡件
AO卡件
构
热偶信号
热偶卡件
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四、最常使用的一个工具
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➢ 万用表又叫多用表、复用表。 ➢ 万用表分为指针式万用表和数字万用表。
➢ 是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直 流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻等，还可 以测交流电流、电容量、电感量。甚至是频率和三极管的 放大倍数。

圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。 开关元件 有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开关）等。 4.压力开
关的开关形式有（常开式）和（常闭式）两种。 5、压力开关 的调节方式有（两位式）和（三位式）两种。 6.压力开 关的参数可调，依实际使用压力范围调节
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温度仪表
玻璃管温度计 双金属温度计
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压力的表示
表压 标准大气压
真空度
绝对压 力
压力的表示和分类： 绝对压力
单位面积所受到的力
相对压力（表压）
绝对压力与大气压之差
真空度
大气压与绝对压力之差
绝对压力
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压力单位及换算（重点）
压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。
工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。
2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全。
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仪表概述
化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大,精度 低。
六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪表便向着小 体积、高性能的方向迅速发展，并实现了用计算机作数据处理的各种自动 化方案。
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压力仪表
电接点压力表 一般有双节点 作为报警、或 启泵的条件。
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压力仪表
压力变送器 最常见的分为电容式压力变送器和单晶硅压力 变送器。其它还有扩撒硅压力变送器。
目前主流压力变送器主流几乎都采用了智能协议。
电容式压力变送器：采用结构简单、坚固耐用且极稳定的
阀、阀门、百

• 常用的温标有：摄氏温标（℃）、华氏温标 （℉）、热力学温标（K）三种。
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常用的几种温度仪表
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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常用的几种温度仪表
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计
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双金属温度计
• 测量原理：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。图中是双金 属温度计原理图
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• 右图是双金属温度计的 一般结构。
➢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
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常用的几种温度仪表
2、化工过程自动化的作用(了解）
① 改善劳动条件，减轻劳动强度； ② 提高生产效率，提高产品产量与质量； ③ 提高装置运行安全性，保证装置使用寿命。
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二、化工过程自动化的分类
• 简单介绍一下：
1、自动检测系统
2、信号报警和联锁保护
3、自动开停车运行
4、自动控制系统
其中自动控制系统能根据工艺条件的变化，对需 要保持的重要工艺参数进行理想化得调节控制。 是化工自动化的最重要的组成部分。我们通常说 的过程自动化就是指自动控制系统。
• 热电偶、热电阻
• 双金属温度计

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2、 压力的测量与变送
主要压力检测仪表：
（1）弹簧管压力表
弹簧管压力表是压力仪表的主要组成部份之
一，它有着极为广泛的应用价值 ，它具有结构简单，
品种规格齐全、测量范围广、便于制造和维修和价格
低廉等特点。弹簧管压力表是单圈弹簧压力表的简称。
它主要由弹簧管、齿轮传动机构（包括拉杆、扇形齿
轮、中心齿轮）、示数装置（指针和分度盘）以及外
式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形的完全范围内可靠地工作，
量程的上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值。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量程的
2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不超过量程的1/2； 测量高压
压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5。
为了保证测量的准确度，所测的压力值不能太接近于仪表的
需的。
在工程上，流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体的
体积或质量，即瞬时流量。
流量的计量单位如下:
表示体积流量的单位常用立方米每小时 (m3/h)、升每分 (I/min)、 升每秒(l/s)等；
表示质量流量的单位常用吨每小时 (t/h)、千克每小时 (kg/h)、 千克每秒 (kg/s)等。
的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除 引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用。 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其 中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过 另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的 电阻影响，主要用于高精度的温度检测 。
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1、 温度的测量
1.3双金属温度计 双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。双金

检定结果评价
是否合格：根据检定结果，判断测量 仪器是否符合法定要求。
不合格处理：对于不合格的测量仪器 ，应采取相应措施进行处理，如维修 、更换等。
05 仪表安全使用规范
CHAPTER
安全使用原则及要求
遵守操作规程
严格按照仪表使用说明书和操作规程进行操作，避免误操作导致 安全事故。
定期检查维护
定期对仪表进行维护和保养，确保其正常运转和准确测量。
性。
校准与检定方法及流程
校准方法
直接校准法：将标准量值直接与被校准的测量仪器或测量系统进行比较，确定量值 之间的关系。
间接校准法：通过其他测量仪器或测量系统对被校准的测量仪器或测量系统进行校 准，确定量值之间的关系。
校准与检定方法及流程
检定流程 申请：向法定计量机构提交申请，包括测量仪器的名称、规格、型号、生产厂家等信息。
仪表分类
根据测量原理和应用领域，仪表 可分为温度仪表、压力仪表、流 量仪表、液位仪表等。
仪表工作原理及结构
工作原理
不同类型的仪表工作原理不同，如温度仪表通过温度传感器将温度信号转换为 电信号，流量仪表通过测量流体流速来计算流量等。
结构组成
仪表主要由传感器、变送器和显示器三部分组成。传感器负责感知被测量的变 化，变送器将传感器输出的信号转换为标准信号，显示器则用于显示测量结果 。
仪表选型与安装
选型原则
根据实际需求和工艺要求，选择适合的仪表类型、规格和精 度等级。同时要考虑仪表的可靠性、稳定性和易维护性等因 素。
安装要求
安装前应对仪表进行检查和校准，确保其准确性和可靠性。 安装过程中要遵循相关规范和标准，确保安全可靠。同时要 考虑到环境因素对仪表的影响，采取相应的防护措施。

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ODP报告
文昌井口平台中控系统方案 考虑到各井口平台的井数较少、工艺相对简单，平台面 积不大，即控制回路和控制点数较少，总控制点数估计 在400点以下。井口平台的控制系统应选用小型、工作可 靠的控制系统。 考虑在各井口平台上设置两套独立的控制系统，一套用 作构成过程控制系统（PCS），另一套用作安全监控系统 (FPS)，包括应急关断（ESD）和火气监控系统（FGS）。 两套控制系统进行适当集成，共享人机接口和数据通信 网络，控制系统的选择和集成应符合开放的、规范的通 信协议。人机接口主要包括2台操作站（1台兼做工程站） 和2台打印机。
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自动控制基本知识
4、自动调节系统：是具有被调参数负反馈的闭环系统， 它与自动操纵、自动信号报警等开环系统有本质差别， 关键就在于调节系统有负反馈。从调节系统的组成来看， 要进行调节，就需要不断地把输出量又送回到输入端 （与给定值比较后送入调节器），这种将输出反送回来 又作为输入的系统，称为反馈系统，反送回来的信号称 为反馈作用。由于这一反馈作用，把系统各环节联系起 来。自动调节系统的组成：自动调节系统由检测元件、 变送器、自动调节器和执行器（如调节阀）三部分组成。
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中央控制系统
海洋石油平台要求生产和安全管理的自动化程 度较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即 中央控制系统。这套系统是整个平台的控制中心 ，它能对整个平台的生产和安全进行监控，确保 平台及人身安全，保证生产的持续性，保护原油 生产系统及其设施。中央控制系统是由生产过程 控制系统（PCS）和安全控制系统(FPS)组成。其 中安全控制系统又分为紧急关断系统（ESD）和 火气探测系统（F&G）两个相对独立的子系统。

对上述所说到的压力表应进行以下检查：
A、零点示值检查 （I）有零值限止钉的压力表，其指针应紧靠在限止钉上。
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（II）无零值限止钉的压力表，起指针须在零值分度线上。
B、示值检查
（I）压力表指针的移动，在全分度范围内应平稳，不得有 跳动或卡住现象。
（II）在轻敲表壳后，其指针值变动量不得超过最大允许基 本误差的1/2。
现场指示型压力表在测量稳定压力时，可在测量上限值的 1/3-2/3范围内使用，在测量交变压力表，则应不大于测 量上限值的1/2为宜，对于在瞬间的测量时，允许使用在 测量上限值的3/4。
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3.2 压力表：我们常用的两种压力表 1)一般压力表（弹簧管）
一般压力表适用测量无爆炸，不结晶，不凝固，对 铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。 2)隔膜压力表
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（6）使用环境：温度-25-70℃。相对湿度不大于85 ％。
3.7 差压开关 差压开关是一种差压控制仪表，与压力开关类似。 差压开关的主要技术指标： （1）设定值控制范围 （2）控制精度 （3）触点容量 （4）使用环境
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4、流量及检测仪表
流量是表征生产过程中所传送物料数量的数。
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热电偶的测温范围及精度
热电偶 类别
分
无差等级
度
I
号
误差值{±} 测量范围
II镍铝） K
镍铬-铜镍（康铜） E
铁-铜镍（康铜） J
铜-铜镍（康铜） T
铂铑10-铂
S
铂铑13-铂
R
铂铑30-铂铑6
B
1.5℃或0.4％T
0.5℃或0.4％T 1 ℃或

度系统管理网相连的以太网通信接口，并建立 实时数据库，为全厂信息管理系统提供所需的数据和网络结构基础
。
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自控基础知识
7、分散型控制系统（DCS） 整个DCS 控制系统由控制站、操作站、大屏幕显示器、工程师站
和设备管理站（AMS）等组成。各区域内 各装置或系统单元的DCS 均各自独立设置，以保证各装置在正常
盘直径一般选用Φ100mm。若安装地点 不易通行或观察时，或测量低温介质时，可选用毛细管充填式，毛
细管长度不宜超过6m。 一般温度测量的测温元件宜选用热电阻/热电偶，信号直接进DCS
显示。测温元件一般不采用双支结构，
需要在两地显示或既要控制又要报警联锁时，宜选用两只单独安装 的测温元件。当测温元件为热电偶时，应
为减少测温元件的种类，热电偶尽量选用符合IEC60584 标准“K” 型（个别超过高温场合可选用“B”型），
或采用pt100 热电阻，三线制，0℃时电阻为100Ω，温度系数为 0.00385/℃，符合IEC60751 标准。
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YOKOGAWA
现场仪表（温度）
检测元件名称 铂热电阻R0=100Ω 镍铬-镍硅热电偶 镍铬-康铜热电偶 铂铑10-铂热电阻 铂铑10-铂热电阻 铂铑30-铂6 热电阻
第一讲 自控基础知识及 典型DCS系统分析
主讲人：甲醇公司仪表专业 陈龙 2009年9月16日
CS1-1
YOKOGAWA
常用规范
一、仪表工程设计规范（大体了解） 《控制室设计规定》HG/T 20508-2000 《仪表供电设计规定》HG/T 20509-2000 《仪表供气设计规定》HG/T 20510-2000 《信号报警，安全联锁系统设计规定》HG/T 20511-2000 《仪表配管配线设计规定》HG/T 20512-2000 《仪表系统接地设计规定》HG/T 20513-2000 《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》HG/T 20514-2000

压力表的使用和维护
压力表的种类和用 途
压力表的原理和结 构
压力表的安装和使 用方法
压力表的维护和保 养
温度表的使用和维护
温度表的种类和原 理
温度表的正确使用 方法
温度表的常见故障 及排除方法
温度表的日常维护 和保养
流量表的使用和维护
流量表的安装和使用方法
流量表的种类和原理
流量表的维护和保养注意事 项
校准
Part One
仪表概述
仪表的定义
仪表是指用于测量、 显示、记录、控制等 功能的器具或设备
包括各种传感器、变 送器、显示器、控制
器等
仪表的作用
测量与显示作用：对 各种物理量进行测量、
计算和显示
控制作用：对生产过 程进行控制，确保产 品质量和生产安全
监测与报警作用：对 生产过程中的异常情 况进行监测和报警
诊断方法：观察法、听觉法、触摸法、嗅觉法、替换法等
排除步骤：确定故障部位、检查仪表电源、检查传感器和变送器、检查二次仪表等
Part Six
仪表的维护保养和 校准
仪表的日常维护保养要求
定期检查仪表的连接线和接 口，确保没有松动或损坏
定期对仪表进行校准，确保 测量准确性和可靠性
定期清洁仪表的表面和内部 部件，保持清洁干燥
仪表的安装要求和注意事项
安装位置选择：根据仪表的功 能和使用要求，选择合适的安 装位置，确保仪表能够准确、 稳定地工作。
安装方式：根据仪表的类型和 规格，选择合适的安装方式， 如固定式、插入式、连接式等。
安装材料：选择合适的安装材 料，如管材、线缆、连接件等， 确保仪表的安装质量和安全性。
安装环境：根据仪表的使用环 境和要求，选择合适的安装环 境，如防爆、防水、防尘等。