各种仪表工作原理安装使用故障维修知识文档格式.docx
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我国工业仪表精度等级有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
回程差：
某点的上行程示值与下行程示值之差的绝对值，也称变差。
（4）质量指标：
主要质量指标：
基本误差、允许误差、相对误差、精度等级、变差、灵敏度、稳定度、动态性能。
灵敏度：
需要加多少信号表才动作，即反应能力。
灵敏度与变差都是由相同的原因引起的，即由于仪表传动机构的间隙、运动部件的摩擦、弹性元件的弹性滞后等因素引起的。
稳定度：
抗震能力。
注：
根据仪表使用要求，规定一个允许误差，从而知道需要使用哪个精度等级的仪表；
根据精度等级生产出仪表后校验仪表是否合格，需从精度等级算出此仪表的最大引用误差，从而得到此精度等级的允许基本误差（一般用绝对误差表示），若校验得到的最大基本误差在允许基本误差的范围内则仪表合格，若超出基本误差则表不合格。
例：
某一管道的流量测量根据工艺生产要求，流量量程为0～35，它的测量误差不可以超过±
0.1L，则±
0.1L是允许误差，根据允许误差用引用误差来表示时有允许误差≥最大引用误差且允许误差≥最大变差，从而得到最大引用误差为±
〔（0.1）/35〕×
100±
0.28%，则精度为0.28，从而选择的精度等级为0.2级，由此可知，此处应该选择精度等级为0.2的流量表。
生产出相应精度等级为0.2的流量表后，要进行校验，由精度等级知精度为0.2，可知最大引用误差为±
0.2%，从而可知基本误差为±
0.07L，最大回程差为0.07L，即只要校验得到的最大绝对误差在±
0.07L范围内仪表合格。
2、基本仪表：
1）变送器：
（1）定义：
工业上普遍需要测量各类电量与非电物理量，例如电流（）、电压（）、功率（）、频率（）、温度（）、重量（）、位置、压力（）、转速（）、角度等，都需要转换成可接收的直流模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。
而变送器（）就是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器，即将传感器测到的物理量信号转换成标准信号进行远传。
其中差压变送器原理：
来自双侧导压管的差压直接作用于变送器的传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理转变为标准的4~20电信号输出。
（2）种类：
A、按被测量分：
主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。
例如流量变送器与节流元件相结合，利用节流元件的前后产生的差压值测量液体流量，压力变送器直接测量不同管道、罐体液体的压力差值，差压液位计利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度。
B、按输出电信号分：
变送器的传统输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20、4-20等，目前最广泛采用的是用4~20电流来传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰，并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度。
上限取20是因为防爆的要求：
20的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯；
下限没有取0的原因是为了能检测断线：
正常工作时不会低于4，当传输线因故障断路，环路电流降为0；
常取2作为断线报警值。
C、按线制分：
4线制的无源变送器（不可自己供电）和2线制的有源变送器（可自己供电）。
电流型变送器将物理量转换成4~20电流输出，必然要有外电源为其供电，则需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为4线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用或者），可节省一根线，称之为3线制变送器。
其实4-20电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，其特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20之间根据传感器输出而变化，因此显示仪表只需要串在电路中即可，这种变送器只需外接2根线，因而被称为2线制变送器。
2）传感器：
传感器（）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
国家标准定义：
“能感受规定的被测量并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
”
3）定位器：
将送出的4~20的信号或的信号转换成气源信号使执行机构作用。
3、标准仪表：
1）726量电流时，4线制变送器用有源档（）测量；
2线制变送器用无源档（）测量；
电流档不可测电压，不可带电压测电阻；
726可加信号也可测信号。
2）万用表量通断、量电流、电阻、电压。
4、仪表设备的防护
由于化工厂具有易燃、易爆、高温、高压和有毒等特点，仪表的一次元件、变送器、调节阀、连接管线等直接与被测介质接触，受到各种化学介质的侵蚀，必须采取相应的防护措施，才能确保仪表正常运行。
1）防爆基本原理：
采取有效措施阻止产生爆炸的三个条件同时出现。
爆炸条件：
存在爆炸性物质；
爆炸性物质与空气相混合后，其浓度在爆炸限以内；
存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧、热量。
防爆措施：
a、控制易爆气体，典型代表：
正压型防爆方法p，工作原理是在一个密封的箱体内充满不含易爆气体的洁净空气或惰性气体（如氮气），并保持箱体内气压略大于箱外气压，并将仪表安装在箱体内。
常用于在线分析仪表的防爆，和将检测仪表、、电磁阀等置于现场的正压型防爆仪表盘。
b、控制爆炸范围，典型代表：
隔爆型防爆方法d，工作原理是为仪表设计一个足够坚固的外壳，或将仪表及电器安置在一个足够坚固的壳体内，严格按标准设计、制造和安装所有的界面，使在壳体内发生的爆炸不至于引发壳外危险性气体的爆炸。
c、控制引爆源，典型代表：
本质安全防爆方法、，工作原理是利用安全栅技术，将提供现场仪表的电能量限制在既不能产生足以引爆的火花，又不能产生足以引爆的仪表表面温升的安全范围内。
本质安全电路设计方法:
通过安全栅可以将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的作用，把安全栅接在本质安全电路和非本质安全电路间，从而防止非本质安全电路的危险能量串入本质安全电路中。
2）防腐蚀：
合理选材、加保护层、采取隔离液、膜片隔离、吹气法。
3）防冻：
伴热保温（有蒸汽伴热、电伴热）。
4）防热：
绝热保温。
5）防尘：
罩上防护罩、放密封箱内。
6）绝缘电阻：
绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标，是指带电部分与外露非带电金属部分（外壳）之间的绝缘电阻，绝缘电阻一般数值较高（一般为兆欧级）。
如热电阻的绝缘电阻是测量引出线与电阻体的阻值，应大于1兆欧。
7）防震：
对于因被测介质脉动引起的内部震动，可增设缓冲器（如压力测量）、节流器（如流量测量），和加入阻尼装置的方法；
对于因动力运转引起的外部震动可安装橡皮软垫吸收震动；
也可以在设计选型时选用耐震的仪表从根本上解决震动问题。
二、测量仪表的工作原理、安装、维修经验
1、液位测量：
液位计（气体与液体分界面）、界位计（密度不同且不相容的液体分界面）、物位计（固体或颗粒体）
1）液位计分类：
磁翻板液位计、浮筒液位计、玻璃管液位计、差压液位计
2）液位计原理：
现场指示的磁翻板液位计、浮筒液位计（液位计底部连接一浮筒，一般从罐顶、塔顶放入测液位）、均使用了重力与浮力的合力使浮子移动，再利用磁原理进行模拟显示，而玻璃管液位计直接利用U形连通器原理通过物料直观进行显示，此液位计不耐压、不耐寒、忌高温。
远传的差压液位计利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理工作，即液位改变时，变送器的正负压室受到的压力也会相应变化，通过正负压室的压差可以通过ρ得到液位，通过变送器进行现场数字显示和远传回控制室。
3）界位计原理：
利用差压式原理测量，与液位计差压测量原理一样，不一样的是液位计上部是气相，而界位计上部是液相，它的测量零点是界面的最低位置。
模拟显示：
指用仪表指针（或记录笔）的线性位移或角位移来显示被测参数的连续变化。
数字显示：
直接以数字的方式显示被测参数。
4）零点迁移：
对密闭容器液位测量，差压液位计指示值除了与液位高度有关外，还与液体密度和差压变送器的安装位置有关，但是双法兰液位计的安装位置与液位测量无关，属负迁移，迁移量为△ρ（硅油）。
一般要求测量零位（一般是正取压口的位置）与检测仪表（变送器）的入口在同一水平高度，使得当H＝0时，作用在正、负压室的压力相等，否则会产生附加静压误差，但实际安装时不一定能满足这个要求，且采用双法兰式差压变送器时，无论在什么高度，压力传递介质密度的变化一般也会产生附加静压误差，这种情况下，为了使仪表的输出能正确反映出液位的数值，必须设法抵消固定差压，使得0时，变送器的输出为4，这种方法称为零点迁移。
实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，但它不改变量程的大小。
（注；
零点飘移一般都是指的电子元器件，受温度的影响，导致测量时输入为零而输出不是零，影响因素有受杂散电流等外界干扰传感器接地不完善、电极污染等问题、信号回路绝缘下降。
）判断：
当0时，计算△正负，△P<
0为负迁移，△0为零迁移，△P>
0为正迁移。
迁移量处理：
根据ρ，当液位0时，根据实际情况计算变送器正负压室的压差即可得到迁移量，采用法兰式差压变送器时，现场安装好后，松开正负压室法兰，让法兰面为常压，此时用475读取变送器所测得的差压值就是迁移量。
得到迁移量后，按照迁移量的大小对测量范围进行平移即可得到正确的量程范围。
5）液位计安装要求如下：
（1）物位测量仪表的仪表连接头（管嘴）位置应避开进入设备物流的冲击。
（2）仪表的观测面应朝向操作通道，周围不应有妨碍维修仪表的物件，物位测量仪表宜安装在平台一端，或加宽平台。
（3）物位测量仪表的仪表连接头（管嘴）如在设备的底部，应伸入设备l00。
（4）测量界位时，物位测量仪表的上部仪表连接头（管嘴）必须位于上部液相层内，即上部取压口不可低于最低界面位置（测量零位），下部取压口不可高于最低界面位置。
（5）数个液位计组合使用时，宜采用连通管安装型式。
（6）玻璃板（管）液位计的安装要求如下：
a、用玻璃板（管）液位计和浮球（浮筒）液位计测量同一液位时，玻璃板（管）液位计的测量范围应包括浮球（浮筒）液位计的测量范围。
b、数个液位计组合使用时，相邻的两个液位计在垂直方向应重迭150-250，其水平间距宜为200.
c、数个液位计组合使用时，宜采用外接连通管安装，连通管两端应装切断阀，玻璃板（管）液位计装在此管上，可不另装切断阀。
（7）外浮筒液位计的安装要求如下：
a、液位计两端应装切断阀。
b、液位计测量范围的中间位置。
c、顶底式法兰式液位计，上下仪表连接头（管嘴）的间距应至少比测量范围多500。
（8）内浮筒液位计的安装要求如下：
a、正常液位应在浮筒的中间位置。
b、液位波动较大时，应加防波管。
（9）内浮球液位计的安装要求如下：
a、液位计安装法兰的水平中心线应与正常液位一致。
b、在浮球活动范围内不应有障碍物，在物流冲击较大的场合应加防冲板。
（10）磁致伸缩式液位计的安装要求如下：
a、磁致伸缩式液位计宜安装于容器顶部或容器侧面引出的连通管顶部。
b、安装于拱顶罐或球罐顶部的磁致伸缩液位计宜采用法兰安装方式，法兰式仪表连接头（管嘴）的内径应大于浮子直径。
c、当安装于容器外的连通管上时，连通管内径应大于浮子外径，连通管应采用非导磁材料（如不锈钢、铝或合金）制作。
（11）超声波及微波（雷达）液（料）位计的安装要求如下:
a、测量液位的场合，宜垂直向下检测安装。
b、测量料位的场合，超声波或微波的波束宜指向料仓底部的出料口。
c、超声波或微波的波束中心距容器壁的距离应大于由束射角、测量范围计算出来的最低液（料）位处的波束半径。
e、超声波或微波的波束途径应避开容器进料流束的喷射范围。
f、超声波或微波的波束途径应避开搅拌器及其它障碍物。
g、超声波或微波液（料）位计的安装，还应符合制造厂的要求。
（12）导波雷达与电容式液位计的安装应符合下列要求：
a、液位计应安装于储罐的顶部，避免与设备内的可动部件相碰;
当设备内介质波动剧烈时，应对导波杆（探头）加透孔式保护管固定。
b、液位计在设备外连通管上安装时，应符合下列规定:
A、导波杆（探头）的长度应包括上部和下部测量死区，其端部应低于连通管下部连接口中心至少50;
B、采用双杆式探头的导波雷达液位计时，连通管直径不小于80;
采用单杆式探头的导波雷达液位计时，连通管直径不少于50。
c、采用电缆探头式导波雷达液位计测量大液位时，应在设备底部对电缆探头进行拉直固定液面波动剧烈的场合应加透孔式保护管固定。
d、被测介质温度高时，宜将变送器分离安装。
e、导波雷达与电容式液位计的安装还应符合制造厂的要求。
（13）静压式液位测量仪表的安装应符合以下规定：
a、单法兰式液位计的仪表连接头（管嘴）距罐底距离应大于300，且处于易于维护的方位。
b、双法兰远传式差压液位计的安装高度不宜高于容器上的下取压法兰口，并精确计算出零点和负迁移量:
对传导毛细管应用角钢或钢管进行固定，环境温度变化大的场所应采取绝热保温措施。
c、采用差压变送器测液位的安装应符合以下要求:
A、上下取压仪表连接头（管嘴）之间距离应大于所需测量范围;
下取压仪表连接头（管嘴）距罐底距离不小于200，且避开液体抽出口:
上取压仪表连接头（管嘴）应避开气相喷入口，无法避开时应采取防冲措施:
B、测量易挥发或易冷凝介质液位时，应在负压侧（气相）加隔离罐或在正负压两侧均加隔离罐，并精确计算出零点和负迁移量;
C、测量蒸汽锅炉汽包液位时，应安装温度自补偿式平衡容器，并宜对导压管进行伴热和隔热保温。
d、采用插入式反吹法测量液位时，插入导压管的端部距罐底距离至少200，并切削成斜坡状。
（14）放射性物位仪表的安装应严格按照制造厂的要求进行，并符合中华人民共和国有关卫生和安全防护的规范。
（15）钢带液位计和浮标液位计的安装应符合制造厂的要求。
6）仪表常见故障及处理办法：
a、浮子卡，需清洗。
b、浮子被冻结，磁翻板液位计测低温液体的液位时，如有水在磁翻板测量管内便形成水结冰冻住浮子，此时需拆下排水并清空水分。
c、高温环境浮子易退磁，对于高温介质可用差压式液位计，现场磁翻板测量6米以上要分两段测量。
d、现场变送器的量程与组态量程设置不同。
e、变送器未进行迁移或迁移量算错或量程算错。
f、出现、报警，报警：
可能实际液位超程，可能现场表设的量程与罐的量程不对应，可能是负压室法兰膜盒坏；
报警：
低程、开路，可能变送器设的下限大于罐的测量零位，可能正压法兰膜盒坏。
7）克罗尼液位计（磁翻板液位计、浮筒液位计）：
a、浮力原理：
磁浮子在（连通器）设计密度的液面上浮动，当浮子的重力和浮力达到平衡时，浮子的位置补偿代表相应的液位值。
磁浮子通过磁耦合带动磁翻板或磁浮筒翻转或上升，经密度补偿后模拟指示相对应的液位值。
同时经过磁耦合使相对应液面的某一磁敏元件动作，通过转换器转换为对应的4~20输出进行远传。
磁耦合可以达到腐蚀隔离、压力隔离（可以高压测量）。
b、安装：
（1）注意远传测量管的位置，下部红色三角与远传管下部平齐，没特殊情况不要松开固定螺钉。
（2）测量管定位如果错位（包括上下错位或者转动），输出会有偏差，定位严重偏移很可能出现在一定范围内电流固定输出现象。
（3）安装时，要保证测量管垂直。
（4）常用的双侧法兰安装方式，两个双侧法兰中心线间距离就是仪表的量程测量范围。
（5）如需要清理浮子时，先确认浮子的方向，有通用浮子（磁钢在浮子的下方）——浮子一定密度范围通用，通过翻板上下移动进行密度补偿，所以一般情况下翻板的零点和下法兰中心线不是平齐的，通用浮子现场显示与罐内、玻璃管液位计等液面不在一个水平面，不能水平相比，还有同位浮子（磁钢在浮子的上方）——通过浮子的重量对密度进行补偿，翻板的零点和下法兰中心线是平齐的，即翻板显示和实际液面是在一个水平面上，浮子是不能通用的。
注意：
调节零点输出时，一般要推动浮子上升，使第一个全翻的翻板上沿与翻板零位对齐后，才能检查零点输出，特别注意带四氟衬里在空罐状态时，浮子的位置低于实际零点更多，可能出现输出电流2甚至出现电流输出跳动，在液位达到零位后才能正常。
c、接线：
1、4~20输出接线：
（a）电源：
14～30。
（b）24最大负载500欧姆。
（c）干簧管链端子从左到右分别对应导线颜色为红、兰、黄。
（注意：
不能虚接）
（d）测量管干簧管链检测接线：
三根线颜色与线号对应关系为:
端子从左到右分别对应导线颜色为红,兰和黄，重点检查有无接线虚接问题。
（e）测量管干簧管链电阻检测：
将H、C、B三根线拆下，测量管内部（三根线以下部分）电阻与液位对应关系：
（1）间电阻为固定电阻,阻值与L（量程液位，以下同）对应：
i.L＜0.8m，则H－B间电阻为：
11千欧/米。
.L≥0.8m则H－B间电阻为5千欧/米。
（2）间电阻和液位对应,零点为2.2千欧,以后液位每增加20,增加一个电阻R＝220欧姆（L＜0.8m）或者100欧姆（L≥0.8m），即每间隔20有一个干簧管和电阻。
（3）间电阻为间电阻减去间电阻加4.4千欧。
（4）可以理解为:
三根线下检测部分为一个电位器为固定端为滑动端（随液位变化）。
d、电流输出检测与调整：
（1）26磁翻板以全翻过来第一个翻板上沿为标准标定输出电流。
26磁浮筒一浮筒中心划线为准。
（2）远传测量管如果错位，要重新定位后再调整4和20电位器，否则可能：
●如果红色三角箭头在，请以红色箭头顶端与测量管底部对齐为标准对测量管粗定位。
●如果红色定位箭头丢失，在没有调整电位器前，可以用量程中间点（12）粗定位。
即推动浮子使全翻过来第一个翻板上沿（或磁浮筒中心）指示50%位置后，上下调整测量管，使输出电流，为12。
●如果红色定位箭头丢失，且现场已经在没有准确定位前对电位器进行了调整，现场相当于出厂前重新调整状态，可以调整测量管，使刻度零点水平线对应到测量管上，位置与测量管底部距离约为10公分（100），然后粗定位。
（3）4调整：
注意浮子原始位置一般低于零位，要将浮子推上来使全翻过来第一个翻板上沿（或磁浮筒中心）指示零刻度后，调整4电位器（远离接线端子的电位器），使输出电流为4。
（4）20调整：
注意不一定到最大位置，而是量程刻度位置调整为20。
将浮子推上来使全翻过来第一个翻板上沿（或磁浮筒中心）指示到满量程后，调整20电位器（靠近接线端子的电位器），使输出为20。
（5）零点和满度电位器都是顺时针调节（相当于关阀）电流下降，逆时针调节（开阀）电流上升。
（6）推动浮子，使指示上升到中间点（同样全翻过来的第一个翻板上沿或浮筒中心指示50％），测量输出电流，如果偏差较大，则重新调节测量管位置（细定位），通过上下调节测量管，使输出电流达到12，然后重新定位。
（7）如调整电流，4、20、中间点三个需要反复调整几次。
（8）检测中间电流线性：
推动浮子到中间各个指示值（全翻第一翻板上沿为准），检测输出电流是否在偏差范围以内。
各点电流正常偏差：
±
【10满度值（）×
16（）】。
举例说明：
如果测量满度为1米，则电流正常偏差为±
0.16，如50％电流输出在11.84～12.16范围内均为正常。
8）差压液位计：
（1）原理：
来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出。
差压液位计利用液体自身重力产生的压力差，测量液体的高度。
（2）分类：
横河川仪的118W为隔膜密封式差压变送器，此型号专测液位；
罗斯蒙特的3051L为双法兰变送器，也是专测液位的。
（3）安装：
带毛细管的双法兰差压变送器，安装位置只受毛细管的长度限制，要求正负室连接正确，且正负室保证标高一致，安装过程中注意毛细管的保护，不可过度弯折，容易损坏毛细管导致漏硅油，使测量不准确。
（4）差压变送器故障诊断方法：
变送器在测量过程中，常常会出现一些故障，故障的及时判定分析和处理，对正在进行了生产来说至关重要的。
我们根据日常维护中的经验，总结归纳了一些判定分析方法和分析流程。
A、调查法。
回顾故障发生前的打火、冒烟、异味、供电变化、雷击、潮湿、误操作、误维修。
B、直观法。
观察回路的外部损伤、导压管的泄漏，回路的过热，供电开关状态等。
C、检测法。
a．断路检侧：
将怀疑有故障的部分与其他部分分割开来，查看故障是否消失，如果消失，则可确定故障在此处。
否则可进行下一步查找，如：
智能差压变送器不能正常性远程通讯，可将电源从仪表本体中断开用现场另加电源的方法为变送器通电进行通讯，以查看是否叠加有约2的电磁信号而干扰通讯。
b．替换检测：
更换怀疑有故障的部分，判断故障部位。
如：
怀疑变送器电路板发生故障，可临时更换一块，以确定原因。
c．分部检侧：
将测量回路分割成几个部分（如：
供电电源、信号输出、信号变送、信号检测），按各部分分别检查，由简至繁，由表及里，缩小范围，找出故障位置。
（5）差压变送器常见故障检修：
a、量程是否正确，迁移量是否正确。
一是计算迁移量，而是松开正负压室法兰，悬空挂在取压口处，此时的差压值就是迁移量，根据迁移量正确迁移量程上下限，但量程不变。
b、变送器的电气连接。
检查变送器的传感器组件连接情况，保证接插件接触处清洁，检查8号插针是否可靠接表壳地。
c、变送器电路故障。
用备用电路板代换检查、判断有故障的电路板及更换有故障的电路板。
d、检查电源的输出是否符合所需的电压值。
e、变送器的正负压室是否有漏，取压口有漏或有异物。
f、接线回路。
检查回路是否有间歇性短路、开路或多点接地现象；
检查加到变送器上的电压是否合适。
g、被测液体波动。
调整电路的阻尼作用的大小。
2、温度测量
1）分类：
其中工业常用的有双金属温度计、热电阻温度计、热电偶温度计。
温标是为了统一和准确温度量值而建立的一个衡量标准尺度，其中常用的有摄氏温标和热力学温标。
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