1、输气仪表基础培训高维新 2015.04.02德州输气仪表基础知识 仪表与测量的基本概念 仪表性能指标 输气场站常用测量仪表基础概念 测量仪表的定义 间接或直接地测量各种自然量的仪表设备统称为测量仪表。 输气场站常用的自然量有：压力（压强）、温度、流量、液位等等。基础概念 测量仪表的分类 按仪表有否引入微处理器分类：智能仪表和非智能仪表。 按仪表信号形式分类：模拟仪表和数字仪表。 按仪表在测量与控制系统中的作用分类：检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器。基础概念 一次仪表与二次仪表 一次仪表是现场仪表。是指安装在现场且直接与工艺介质相接触，现场测量或直接可以读数的仪表。如压力表、温度表等。 二次
2、仪表是控制柜中或者其他地方的接受一次表信号，还原显示现场物理量并且可以进行控制的显示仪表等。输气站场二次仪表接收的标准信号有：1 5V DC、 20mA DC。基础概念 标准信号与工程量的换算关系（以20mA DC信号为例）：(I-4)/(20-4)=(E-EL)/(EH-EL) 式中：I为实测电流，E为被测工程量，EL，EH分别为二次仪表的测量下限与上限。 根据上述公式可根据电流值求得工程量或根据工程量反推电流值。基础概念 现测得量程为0 10MPa的压力变送器输出电流为12mA，那么当前的压力P为：P=0+(12-4)/(20-4)*(10-0)=5MPa 现测得量程为-20 80的温度变
3、送器输出电流为8mA，那么当前的温度T为：T=-20+(8-4)/(20-4)*(80-20)=5 仪表的性能指标 误差的概念 测量结果与被测量真值之差 量的真值是理想概念，在实际测量条件下一般无法获得真值，在仪表检定工作中，将检定标准器具所测得的量值作为真值。仪表的性能指标 误差的分类 按照误差产生的原因和规律来分，可分为系统误差、随机误差和疏忽误差 系统误差：测量仪表本身或其他原因（如零点没有调整好等）引起的有规律的误差 随机误差：测量中出现的没有一定规律的误差 疏忽误差：观察人员误读或不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。仪表的性能指标 *误差的分类 按照误差的数值表示方式的不
4、同，可分为绝对误差、相对误差、引用误差 绝对误差：测量结果与被测量的真值之差 相对误差：绝对误差与真值或测量值的百分比 引用误差：仪器示值的绝对误差与仪器量程的百分比。仪表的允许误差通常使用最大引用误差来表示。仪表的性能指标 仪表的精度（仪表准确度与准确度等级） 精度：仪表测量值与真实值之差。是表示测量结果与被测量真值之间的一致程度。 我国工业仪表等级划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.6、2.5、5.0七个等级，并标注在仪表刻度标尺或铭牌上。仪表的性能指标 仪表的精度（仪表准确度与准确度等级） 标注1.0等级的仪表表示其引用误差不得超过1%。 举例说明：有一块1.0级的压力表，量程为0
5、 16MPa，那么它的绝对误差不得超过0.16MPa。仪表的性能指标 随堂测验： 有一块精度等级为2.5级的双金属温度计，其量程为-40 80，经过校准，其绝对误差最大值为2.7，那么这块温度计是否合格？ 温度计最大允许误差为(80-40)*2.5%=3，因此，虽然温度计绝对误差达到了2.7，但仍然是合格的仪表的性能指标 仪表的精度（仪表准确度与准确度等级） 仪表精度等级的选择应根据生产上允许的最大测量误差确定，在满足工艺要求的前提下还要考虑经济性，尽可能选择精度合适、经济耐用的仪表，如果超出现场需要选择精度等级较高的仪表，由于其加工精密、维护条件要求高，很难发挥应有的效果，且价格较高。仪表的
6、性能指标 仪表的重复性 重复性是指在不同等条件下对同一被测参数进行测量时，测量结果的一致程度。仪表的性能指标 仪表的稳定性 在工作条件下，仪表性能随时间保持不变的能力，通常用零点漂移反映。仪表的性能指标 仪表的可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表的维护量，在经济条件允许的条件下，尽可能的选用高可靠性仪表。输气管道常用检测仪表 温度测量仪表基本概念 温度与温标:温度是表示物体冷热程度的物理量。用来衡量温度高低的尺度叫温标。 常用温标：摄氏温标（）、热力学温标（K）、华氏度（ ）。输气管道常用检测仪表 温度测量仪表双金属温度计 双金属温度计是一种膨胀式温度计，感温元件采用两种热膨胀系数不同的金属片紧
7、密结合，金属片受热变形后通过机械结构由指针指示出来。主要特点有结构简单、耐振动、廉价，精度不高。 双金属温度计在输气场站上广泛采用。输气管道常用检测仪表 双金属温度计原理图输气管道常用检测仪表 双金属温度计输气管道常用检测仪表 双金属温度计的常用型号：WSS-481F、WSS-411 双金属温度计的常用连接形式：1/2NPT、M27*2输气管道常用检测仪表 温度测量仪表铂电阻 铂电阻是基于金属导体的电阻值随温度增大而增加的原理测温的。输气管道常用检测仪表 热电阻温度仪表的测量原理就是通过温度变化所引起导体电阻的变化，通过测量电桥转换为电压或电流信号，然后送至显示仪表以指示或记录被测温度。 铂电
8、阻是中低温最常用温度测量仪表, 这是因为铂电阻的物理和化学性能稳定，复现性好。但它不接仪表，就不能直接显示温度，且需要外电源。输气管道常用检测仪表 常用的铂电阻 Pt100、Pt1000 Pt100铂电阻电阻值与温度之间的关系为：0时电阻值为100，温度每升高1，电阻值增加0.385。也可查阅分度表得到其阻值。 Pt100铂电阻测量范围为-200800 。输气管道常用检测仪表 温度测量仪表温度变送器 温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。 热电偶、热电阻是温度检测的一次元件（也可叫做传感器），它将温度信号转换为热电势或电阻型号，温度变送器是将热电势或电阻值转换为4 20
9、mA或1 5V标准信号的装置输气管道常用检测仪表 一体化温度变送器 一体化温度变送器是将传感器（热电阻或热电偶）与温度变送器整合在一个接线盒内。 智能温度变送器 智能温度变送器采用了微处理技术，功能更强，准确度等级高，安装维护方便。输气管道常用检测仪表 目前输气管道普遍采用的温度变送器为罗斯蒙特（RoseMount ）3144系列智能一体化温度变送器。输气管道常用检测仪表 压力测量仪表基本概念 压力的定义：气体或液体均匀而垂直的作用于单位面积上的力（在物理学中称为压强）输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力的单位 法定计量单位为Pa（帕斯卡），工程上较为常用的为KPa（103Pa）和MPa（1
10、0Pa） 其他常用单位有Psi（磅/平方英寸）和Bar（巴），换算关系为： 1Psi=6.895KPa1Bar=100KPa 在日常生产中也经常使用“公斤”，1MPa=10公斤输气管道常用检测仪表 压力测量仪表基本概念 大气压力：地球表面上的空气柱重量所产生的压力，根据地理位置和气象条件各有不同，标准大气压为101.325KPa 绝对压力：液体或气体所处空间的全部压力。 表压力：以大气压力为基准的压力值。当绝对压力大于大气压力时，等于绝对压力与大气压力之差。输气管道常用检测仪表 绝对压力、表压力、真空度的关系为：P表压=P绝压-P大气压力 ；P真空度=P大气压力-P绝压输气管道常用检测仪表 输
11、气场站常用的压力表种类为弹簧管压力表（40KPa）与膜盒压力表（40KPa）。输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力表 弹簧管式压力表原理图输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力表 压力表量程系列有：1、1.6、2.5、4、6 （ 乘以10） 压力表量程选择原则：测量稳定压力时，测量值位于压力表量程的1/3至2/3处，测量脉动压力时，测量值位于压力表量程的1/3至1/2处，按照此要求计算出结果后，取稍大的相邻系列值作为量程。输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力表 压力表的常用型号：Y-100、Y-150、YTN-100、YTF-100 压力表的常用连接形式：1/2NPT、M20*1.5、M1
12、4*1.5输气管道常用检测仪表 压力测量仪表电接点信号压力表输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力（差压）变送器 压力变送器是一种能感受压力，并按照一定规律将压力信号转化成可用的电信号输出的器件或装置。 目前输气管线常用的压力（差压）变送器为罗斯蒙特（RoseMount）3051系列智能压力变送器。输气管道常用检测仪表 压力测量仪表压力（差压）变送器输气管道常用检测仪表 液位检测仪表 测量容器中液体介质的高低 液位测量仪表分类：浮力式液位计、静压式液位计、电容式液位计、非接触式液位计等输气管道常用检测仪表 液位测量仪表磁翻板式液位计输气管道常用检测仪表 液位检测仪表磁翻板液位计输气管道常用检测
13、仪表 流量测量仪表 天然气的流量测量：指的是测量单位时间内通过某一横截面的流体量。 流量表示方法：瞬时流量、体积流量、质量流量、能量流量，目前我国内大多使用体积流量作为流量计量方法。 体积流量的标准状态：标准大气压（101.325KPa），20。输气管道常用检测仪表 流量测量仪表 天然气管道常用流量计有：差压式流量计、容积式流量计、涡轮流量计、超声波流量计输气管道常用检测仪表 流量测量仪表孔板流量计 标准孔板流量计是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量。输气管道常用检测仪表输气管道常用检测仪表 流量测量仪表涡轮流量计 涡轮流量计内的叶轮转速与管道平均流速
14、成正比，从而达到测量流量的目的。输气管道常用检测仪表 流量测量仪表涡轮流量计输气管道常用检测仪表 流量测量仪表超声波流量计 声波在流体中传播时，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离会有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速之间的关系即可获得流速。 超声波流量计测量精度高、实时性好、无压损、量程宽，近年来在输气行业中广泛应用，尤其在大管径、大流量测量中，应用更为普遍。输气管道常用检测仪表 流量测量仪表超声波流量计原理输气管道常用检测仪表 流量测量仪表超声波流量计输气管道常用检测仪表 流量测量仪表超声波流量计输气管道常用检测仪表 流量测量仪表流量计算机 流量计算机是指计
15、算、指示和存储标准条件下的流量（如体积流量、质量流量和能量流量）等参数的装置。输气管道常用检测仪表 流量测量仪表流量计算机 流量计算机基本功能：接收现场一次仪表信号（工况流量、压力、温度、组分等）、标况流量计算与记录、通讯、报警、报表打印等功能。输气管道常用检测仪表 流量测量仪表流量计算机 目前常用的流量计算机有Daniel Floboss S600、Elster FC2000、Elster F1等输气管道常用检测仪表 流量测量仪表流量计算机输气管道常用检测仪表 组分测量仪表 在输气系统中常用成分检测仪表有色谱分析仪、水露点分析仪、烃露点分析仪、硫化氢分析仪、可燃气体报警仪等。在线气相色谱分析仪用于分析天然气组分。水露点分析仪用于测量天然气的露点。硫化氢分析仪用于检测天然气中H2S的含量。输气管道常用检测仪表 组分检测仪表天然气色谱分析仪输气管道常用检测仪表 组分检测仪表天然气色谱分析仪输气管道常用检测仪表 组分检测仪表水露点分析仪、烃露点分析仪输气管道常用检测仪表 组分检测仪表硫化氢分析仪输气管道常用检测仪表 组分检测仪表可燃气体检测仪 单位为LEL时，测得值为气体爆炸下限的比例，单位为VOL时，测得值为实际气体浓度输气管道常用检测仪表 组分检测仪表可燃气体检测仪Q & A
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