智能儀器儀表安裝與維修

儀表安裝與維修

一、儀表的作用；儀表是將被測量（未知值或信息）轉換成可直接觀測的值或信息，并且還可以通過這些信息來控制或傳遞給其他設備的工具。

二、儀表按他的工作領域不同可分為兩類。
（一）、電工儀表；如、電壓電流表、功率表、功率因數表、電能表、頻率表等。
（二）、熱工儀表；如、溫度測量儀表、壓力側連儀表、流量測量儀表、中量測量儀表、各種物質含量測量儀表、各種分析儀表、各種控制儀表等。

三、下面先簡單介紹一下熱工儀表：熱工儀表按測量方式不同可分為兩類：
（1）非電量測量、（即不用電信號進行測量的方式，如壓力表、溫度計等）。 （2）非電量的電測量、（即把物理狀態通過傳感器轉換成電信號進行測量的 方式。如壓力數顯儀、溫度數顯儀等。）

四、電測量儀表按作用不同可分為兩部分（一體化儀表除外）。一部分位檢測儀表（即一次表、傳感器）第二部分是顯示儀表（即二次表、測量顯示儀表）。
（一）、下面我們先介紹一下檢測儀表、傳感器：傳感器是、在感受被測環境變化的同時將此變化量轉換成（函數、線性或非線性的）電量輸出給顯示儀表。
1、傳感器的種類很多、分類方式也很多，下面我們按傳感器工作原理和信號傳遞方式分為兩類：
（1） 壓電式有源傳感器：即能根據被測量的變化而產生變化的電流或電壓，如熱電偶和軸震動等。
（2） 物理量無源傳感器：即能根據被測量的變化而自身的物理量（電阻、電容磁場）發生變化，壓力、差壓變送器和遠傳壓力計等。
2、下面我們認識一下熱電偶和軸震動。
（1） 熱電偶是有兩種不同的、特殊材質的金屬導體結合成回路組成，這兩根導體結合以后，結合點（稱之為熱端）與接線端之間（稱之為冷端）有溫差時、兩導體上就會產生感應電勢，電勢的大小隨感溫點溫度的變化成正比而變化，所以稱他為熱電勢。
（2） 熱電偶的組成：偶絲、絕緣套管、保護管、接線板、接線盒。
（3） 熱電偶按使用環境和方式不同、有分為鎧裝熱電偶和裝配熱電偶。他們的主要區別是：鎧裝偶是將偶絲裝在帶有絕緣的金屬倒管里，他是不能拆裝的、但是他的氣密性好反應快、抗震性好能彎曲。裝配熱電偶是將偶絲套上絕緣套管后放進保護管中，他的好處是：拆裝方便、可以換偶心便于維修，還有他的測量范圍比鎧裝偶大
（4） 偶的選型：（1、）根據偶所工作和被測的環境、溫度來選擇熱電偶。（2、）根據被測環境來選擇偶絲的材質和保護管的材質，下面兩列表我們可以參考： 表1、熱電偶測量范圍
熱電偶類型 代號 分度號 長時間范圍℃ 短時間范圍℃
鉑銠30-鉑銠6 WRR B 0—1600 1800
鉑銠10-鉑 WRP S 0—1400 1600
鎳鉻-鎳硅 WRN K 0—1200 1300
鎳鉻-銅鎳 WRE E 0—800 900
表2、熱電偶保護管的承受范圍
保護管材質 長期使用溫度 短期使用溫度
此參數必須在垂直按裝且沒有強烈氧化的情況下
鋼玉 1600 1800
高鋁 1300 1600
Cr25Ti（不銹鋼） 1000 1100
1Cr18Ni9Ti不銹鋼 -200—+800 900
碳鋼20＃ -100—+500 600
（3、）根據外部環境來選擇結構和按裝方式，比如、是不是需要防水、防濺、隔爆（根據環境來選擇隔爆等級），還有偶的固定方式、是閥蘭連接還是螺紋連接或無連接方式。偶直徑的選擇要根據環境的震動性和對于偶的氧化程度 、還有偶的熱惰性來選擇。偶的精度等級要根據工況來選擇。注意、在震動大的地方要用凱裝熱電偶，宜延長使用壽命。如熱電聯產的汽機的循環水管道，現在全壞過了，以后我們要注意。
熱電偶的熱惰性
保護管直徑 保護管材質 時間常數（秒）
￠16 非金屬保護管 90—180
金屬 90—180
￠20 非金屬保護管 小于180
金屬 小于180
￠25 非金屬保護管 小于300

（4、）偶長度的選擇：如果是在管道上垂直安裝偶的插入深度（我們稱他為小L）為保護管或連接頭的尺寸+管道的半徑，如果要傾斜45度安裝，其插入深度應為直形連接頭的尺寸+0.7被的管道外徑，也就是熱電偶要將其感溫點插入到被測管的中心,側溫元件感溫點：1）熱電偶的感溫點是器熱接點，2）熱電阻是其電阻棒的中心，電阻棒的長度（鉑電阻為30-80mm，銅電阻為64mm，雙金屬溫度計是距前端50mm）。如果條件不允許的話，偶的插入深度應大于偶直徑的8—10倍。雙金屬溫度計其保護管長度不大于300mm時，插入深度不小于70mm，如果大于300mm時，其插入深度不小于100mm 。偶的總長度（我們稱他為大L ）要保證其接線盒的溫度不超過100℃。

（5）、偶的安裝：（1、）選擇按裝地點，選擇按裝地點是要避開高溫區和危險區，要選擇便于按裝和檢修的地方。在管道上安裝時除了偶的感溫點要插到管中心以外，還要注意液體的管道，在測量水平的液體管道的溫度時要盡量向下取點，避免有氣體的存在。在測量高溫高壓的氣體和液體時（如蒸汽管道和高爐爐體檢點），還要加與管道同材質的保護管、壁厚2mm以上、（參考工況壓力）。如果被測量管道直徑小，安裝是要逆向介質流向傾斜裝。如果是在其他物體中測量、如爐膛或煙道，那麼他的插入深度應不小于其保護管直徑的8—10倍。
（2、）安裝熱電偶時密封一定要做好，螺紋連接的一定要加淬火的銅墊，閥蘭按裝的要擾緊石棉繩，高溫時還要加耐火土，纏繞長度是其保護管長度的1/3。
（3、）熱電偶的連接，熱電偶與顯示表連接是要用補償導線，補償導線是將熱電偶的冷端引道恒溫或溫度波動范圍小的地方，實計上是將冷端延長，補償導線的熱電性能在0—100℃時、與其使用的熱電偶的材質的特性是相同的。注意：補償導線和接線盒的溫度在常溫狀態下、不能過高，測量值才是zui準確的，在2005年4月10日至4月18 日，熱電聯產鍋爐上集汽集箱的溫度一直偏高28 攝氏度左右，直到19 日下午、下了一場雨，隨著氣溫的變化，熱電偶接線盒由原來的54攝氏度慢慢降到了26攝氏度，這是傳輸到主控室的信號也減小到了正常值。由于在測溫比較低的冬季測量的數據一直很穩定，所以我們判斷熱電偶的接線盒的溫度不能過高，要在常溫的環境中是zui準確的。前面我們講的熱電勢是靠熱電偶冷端和熱端的溫差產生的，那現在電偶的冷端和熱端相距很遠、冷端的溫度未知，在正常測量時，冷端的溫度在零攝氏度時，冷端和熱端的測量值才是實際值，所以我們要消除由于冷端溫度影響而產生誤差。這誤差消除的方法很多，我們通常采用冷端補償法（即內部補償），原理是用感溫元件測量出冷端的實際溫度，然后與冷熱端的測量值相加，這時的結果才是實際測量值。也就是人為地在顯示值上加以修改，在顯示表和PLC內部有測溫元件還有設置冷端補償的參數。
（6）、軸震動的工作原理：軸震動傳感器又稱磁電式傳感器，他是有特殊的線圈和永磁鐵心組成，傳感器固定在被測物體上，磁鐵手震動后、磁力線切割線圈、產生微電勢，此信號傳送到顯示表、就得到了震動數值。軸震動是一體封裝的，其按裝地點隨設備定，安裝時一定固定緊，以免測量時有誤差。
3、下面我們了解一下無源式傳感器，熱電阻和壓力和差壓傳感器。（1）、熱電阻： 是靠感溫元件隨溫度的變化而阻值發生變化的特性來測量溫度的。熱電阻的種類很多，我們通常所用的有：WZP系列、和WZC系列，W、表示溫度儀表，Z表示熱電阻，P、表示鉑電阻，C、表示銅電阻。下表可以體現出不同的熱電阻在不同溫度下工作范圍。
類別 型號 分度號 測量范圍℃ 0℃電阻值（Ω）
鉑熱電阻 WZP Pt10 —200—+（玻璃、陶瓷骨架）
—200—+420（云母骨架） 10
Pt100 100
銅熱電阻 WZC Cu50 —50—+100 50
Cu100 100
（ 2）、 熱電阻的感溫元件和熱電偶不同，鉑熱電阻是由直徑為Φ0.03—Φ0.05毫米的鉑絲擾在不同材質的骨架上組成。銅電阻是由直徑為φ0.11毫米的絕緣鋼絲雙繞在塑料鼓架上組成，然后用導線將其引到接線盒。由于熱電阻的感溫元件太細，所以不能按裝載有振動的場合。如這次熱電聯產工程中循環水管道的熱電阻，現在已經壞了幾個了。熱電阻在安裝時感溫元件要放在管道中心。
（ 3）、熱電阻的安裝與電偶基本相同。只是接線方式不同，熱電阻本體有兩線制和三線制：其實熱電阻感溫元件只有兩個接線端，三線制的熱電阻只是在任意一個接線端上并了一根導線引到了接線盒上。熱電阻外部連接有三線制和四線制：三線制為的是減去線路電阻，四線制的，其作用也是為了消除線路電阻、只是方式不同、更為了。熱電阻的導線要采用直徑為1.5mm2以上的銅導線，避免電阻過大給測量造成影響。

（4）、此圖為熱電阻接線原理：在A和b之間加、250uA恒電流，此時（看三線制）在B和b之間由于線路電阻的存在會產生電壓，用總電壓bA減去二倍此電壓（即將A的線電阻也減去），就得到了準確的數值。 而四線制的熱電阻就更加了，他的A和b之間是250uA恒流源，a和B是電阻的電壓信號，此信號沒有電流，相當于直接測量電阻兩端電壓，這樣就得到了準確的數值了。