現(xiàn)場儀表四大參數(shù)的測量原理及分類

 

現(xiàn)場儀表測量參數(shù)的分類：現(xiàn)場儀表測量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)。 下面就著重介紹一下這四大參數(shù)的測量原理，以及測量這四大參數(shù)所運用的儀表?！?/p>

• 溫度的測量與變送　　

溫度是化工生產(chǎn)中既普遍而又十分重要的參數(shù)之一。任何一個化工生產(chǎn)過程，都伴隨著物質(zhì)的物理和化學性質(zhì)的改變，都必然有能量的轉(zhuǎn)化和交換，而熱交換則是這些能量轉(zhuǎn)換中zui普遍的交換形式。因此，在很多煤化工反應的過程中，溫度的測量和控制，常常是保證這些反應過程正常進行與安全運行的重要環(huán)節(jié)；它對產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高都有很大的影響。　　溫度測量儀麥種類繁多，若按測量方式的不同，測溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者感溫元件與被測介質(zhì)直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測介質(zhì)相接觸。接觸式測溫元件簡單、可靠、測量精度較高；但是，由于測溫元件要與被測介質(zhì)接觸進行充分的熱交換才能達到熱平衡，因而產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象，而且可能與被測介質(zhì)產(chǎn)生化學反應；另外高溫材料的限制，接觸式測溫儀表不能應用于很高溫度的測量。而非接觸式測溫儀表不與被測介質(zhì)接觸，因而其測溫范圍很廣，其測溫上限原則上不受限限制；由于它是通過熱輻射來測量溫度的，所以不會破壞被測介質(zhì)的溫度場，測溫速度也較快，但是這種方法受到被測介質(zhì)至儀表之間的距離以及幅射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其它介質(zhì)的影響，因此測量量精度較低。　　

•  壓力的測量與變送　

壓力測量儀表的品種，規(guī)格甚多。常用的壓力測量方法和儀表有：通過液體產(chǎn)生或傳遞壓力來平衡被測壓力的平衡法。屬于應于這類方法的儀表有液柱式壓力計和活塞式壓力計；將被測壓力通過一些隔離元件（如彈性元件）轉(zhuǎn)換成一個集中力，并在測量過程中用一個外界力（如電磁力或氣動力）來平衡這個未知的集中力，然后通過對外界力的測量而得知被測壓力的機械力平衡法。力平衡式壓力變送器就是屬于應用此法的例子；根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變型的大小來測量彈性力平衡法。屬于這類應用方法的儀表很多，若根據(jù)所用彈性元件來分，可分為薄膜式，波紋管式，彈簧管式壓力表；能過機械和電子元件將被測壓力轉(zhuǎn)換在成各種電量（如電壓、電流、頻率等）來測量的電測法。例如電容式、電阻式、電感式、應變片式和霍爾片式等變送器應于此法的壓力測量儀表?！　?/p>

目前，石油化工生產(chǎn)中應用中廣泛的一種壓力測量儀表是彈性元件。根據(jù)測壓范圍不同，常用的測壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變型，而產(chǎn)生相應的位移，能過轉(zhuǎn)換位置，可將位移轉(zhuǎn)換成相應的電信號或氣信號，以遠傳顯示，報警或調(diào)節(jié)用?！　∷慕孛娉时鈭A形或橢圓形，橢圓的長軸2a與圖面垂直的彈簧管的中心軸O相平行。管子封閉的一端B為自由端，即位移輸出端；而另一端A則是固定的，作為被測壓力的輸入端。當由它的固定端A通入被測壓力P后，由于呈橢圓形截面的管子在壓力P的作用下，將趨于圓形，彎成圓弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形，使自由端B發(fā)生位移。此時彈簧管的中心角γ要隨即減小Δγ，也就是自由端將由B移到B，處，如圖2-3(b)上虛線所示。此位移量就相應于某一壓力值。自由端B的彈性變形位移通過拉桿使扇形齒輪作逆時針偏轉(zhuǎn)，使固定在中心齒輪軸上的指針也作順時針偏轉(zhuǎn)，從而在面板的刻度標尺上顯示出被測壓力的數(shù)值。由于彈簧管自由端位移而引起彈簧管中心角相對變化值Δγ/γ與被測壓力P之間具有比例關(guān)系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均勻的。　　

•  流量的測量與變送　

在化工生產(chǎn)過程中，為了有效地進行生產(chǎn)操作和控制，經(jīng)常需要測量生產(chǎn)過程中各種介質(zhì) (如液體、氣體和蒸汽等)的流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時，為了進行經(jīng)濟核算，也需要知道在一般時間 (如一班、一天等)內(nèi)流過的介質(zhì)總量。所以，對管道內(nèi)介質(zhì)流量的測量和變送是實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制以及進行經(jīng)濟核算所必需的?！　≡诠こ躺?，流量是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的體積或質(zhì)量，即瞬時流量?！　?/p>

流量的計量單位如下:　　表示體積流量的單位常用立方米每小時 (m3/h)、升每分 (I/min)、升每秒(l/s)等；　　表示質(zhì)量流量的單位常用噸每小時 (t/h)、千克每小時 (kg/h)、千克每秒 (kg/s)等?！　∪袅黧w的密度是ρ，則體積流量Q與質(zhì)量流量M的關(guān)系是:　　M=Qρ 或 Q=M/ρ　　應當指出，流體的密度是隨工況參數(shù)而變化的。對于液體，由于壓力變化對密度的影響很小，一般可以忽略不計；但因溫度變化所產(chǎn)生的影響，則應引起注意。不過一般溫度每變化10℃時，液體的密度變化約在1%以內(nèi)。所以，除溫度變化較大，測量準確度要求較高的場合外，往往也可以忽略不計。對于氣體，由于密度受溫度、壓力變化影響較大，例如，在常溫附近，溫度每變化10℃，密度變化約為3%。在常壓附近，壓力每變10kPa，密度也約變化3%。因此，在測量氣體體積流量時，必須同時測量氣體的溫度和壓力，并將工作狀態(tài)下的體積流量換算成標準體積流量。所謂標準體積流量，在工業(yè)上是指20℃、0.10133MPa(稱標定狀態(tài))或0℃、0.10133MPa (稱標準狀態(tài))條件下的體積流量。在儀表計量上多數(shù)以標定狀態(tài)條件下的體積流量為標準體積流量?！　×髁繙y量的方法和儀表種類繁多，其測量原理和儀表的結(jié)構(gòu)形式各不相同。針對石油化工生產(chǎn)過程的不同要求，采用不同的流量儀表。下表中列出了幾種主要類型流量表 (或稱流量計)的性能及適用場合?！　?/p>

• 液位的測量與變送　　

即液位愈高，扭角愈小。若將扭角通過芯軸變成擋板或霍爾片的位移，并轉(zhuǎn)換成相應的氣信號或電信號，這樣就構(gòu)成了氣動或電動轉(zhuǎn)換部分。浮筒式液位變送器的輸出信號不僅與液位高度有關(guān)，而且還與被測介質(zhì)的密度有關(guān)。因此 對于同一液位高度，當介質(zhì)種類不同或因工藝操作條件變化使介質(zhì)密度改變時，儀表的測量結(jié)果是不相同的。 　　

差壓變送器負壓室壓力P2=P氣，則正負壓室的差壓為：ΔP=P1-P2通常，被測介質(zhì)的密度是已知的。因此，測得差壓值就能知道液位高度。若被測容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓力，則差壓變送器的負壓室通大氣就可以了，這時也可用壓力變送器或壓力計來直接測量液位的高低。圖示容器是受壓的，則將負壓室與容器氣相相連接，以平衡氣相壓力的靜壓作用。為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大，易疑固等液體液位及引壓管線被腐蝕、被堵的問題，而專門生產(chǎn)了法蘭式差壓變送器。變送器的法蘭直接與容器上的法蘭相連接，如圖所示。作為敏感元件的測量頭(金屬膜盒)，經(jīng)毛細管與變送器的測量室相通。在膜盒、毛細管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油，作為傳壓介質(zhì)，并使被測介質(zhì)不進入毛細管與變送器。