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1、第十二章自动化仪表基础知识第一节测量误差知识一、测量误差的基本概念冶金生产过程大多具有规模大、流程长、连续化、自动化的特点，为了有效地进行工艺操作和生产控制，需要用各种类型的仪表去测量生产过程中各种变量的具体量值。虽然进行测量时所用的仪表和测量方法不同，但测量过程的机理是相同的，即都是将被测变量与其同种类单位的量值进行比较的过程。各种测量仪表就是实现这种比较的技术工具。对于在生产装置上使用的各种测量仪表，总是希望它们测量的结果准确无误。但是在实际测量过程中，往往由于测量仪表本身性能、安装使用环境、测量方法及操作人员疏忽等主客观因素的影响，使得测量结果与被测量的真实值之间存在一些偏差，这个偏差就
2、称为测量误差。二、测量仪表的误差。误差的分类方法多种多样，如按误差出现的规律来分，可分为系统误差、偶然误差和疏失误差；按仪表使用的条件来分，有基本误差、辅加误差；按被测变量随时间变化的关系来分，有静态误差、动态误差；按与被测变量的关系来分，有定值误差、累计误差。测量仪表常凋的绝对误差、相对误差和引用误差是按照误差的数值表示来分类的。1、绝对误差绝对误差是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。用公式表示为：C=Cm-Cr 式（1-1）试中 Cm代表测量值，Cr 代表真实值(简称真值)，C代表绝对误差。事实上，被测变量的真实值并不能确切知道，往往用精确度比较高的标准仪器来测量同一被测变量，其测量结果
3、当作被测变量的真实值。绝对误差有单位和符号，但不能完整地反映仪表的准确度，只能反应某点的准确程度。我们将各点绝对误差中最大的称为仪表的绝对误差。绝对误差符号相反的值称为修正值。2、相对误差相对误差是指测量的绝对误差与被测变量之比。用公式表示为式（1-2）式中 AC为测量的绝对误差，Cr 为被测变量的真实值。由上式可见，相对误差C0是一个比值，它能够客观地反映测量结果的准确度，通常以百分数表示。如某化学反应釜中物料实际温度为300，仪表的示值为2985。求得测量的绝对误差测量的相对误差3、引用误差(相对折合误差或相对百分误差)测量仪表的准确性不仅与绝对误差和相对误差有关，而且还与仪表的测量范围有
4、关。工业仪表通常用引用误差来表示仪表的准确程度，即绝对值与测量范围上限或测量表量程的比值，以非分比表示：式（1-3）即式中 C为测量的绝对误差，Cmax为测量仪表上限值，Cmin 为测量仪表下限值。引用误差也称相对折合误差或相对百分误差，其特点是无量纲，有正负之分，能比较确切地反映仪表的准确程度。由于引用误差与测量仪表的量程有关，在选用同一准确度的仪表测量被测变量时，为了减小被测点的绝对误差值，提高测量准确度，往往将仪表零点迁移，压缩仪表量程，现举例说明如下。如上例被测介质的实际温度为300，现用一台量程为o 400的仪表测量，示值为298则可依据式(11)和式(1 3)求得测量的绝对误差测量
5、的引用误差现将该仪表量程压缩为200400，如引用误差仍要保持-0 5。则该测量点允许的绝对误差为由此可见，仪表量程压缩一半，则绝对误差减小一半，从而大大提高了仪表的测量准确度。4、测量系统的误差以上简要介绍了测量仪表的误差及计算方法，但在石油化工装置中大量应用着由多个单元仪表组成的测量系统或控制系统，如何求得整个系统的测量误差呢通常采用以下两种方法。一种用方和根计算方法来求得式中 Cai 为系统中各单元仪表的最大引用误差，n 为系统中单元仪表数。例如用孔板、差压变送器、开方器、数字显示指示仪组成的流量测量系统，经过校验，它们的最大引用误差分别为Ca1=1，Ca2=、Ca3=0 2、Ca4=0
6、 3，则可求得另一种用系统联校方法来求得，即在一次元件端加入标准信号值，通过中间各单元仪表的信号传递，最终在二次仪表读取示值来计算引用误差，在各校验点中选择最大的引用误差，作为该测量仪表系统误差。5、仪表示值误差校验为了使各类仪表准、灵、可靠地长周期运行，仪修人员要定期对运行中的仪表进行示值误差校验，并对停车检修后的仪表进行全性能周期检定，以考核仪表是否符合技术性能指标，这里列举显示仪表示值误差的校验。（1）校验方法显示仪表虽然种类繁多，结构各异，但常用的校验方法有如下两种。1)信号较法这是一种比较常用的校验方法，用可调信号发生器向被校仪表和标准仪器加同信号，将被校仪表的示值与标准仪表的示值进
7、行比较，求出各点示值误差。如用手动压力泵同时给被校压力计和标准压力表输入信号。2)直接校验法这种校验方法是用标准仪器直接给被校仪表加信号，通过标准仪器的实际信号示值与被校仪表的检定点所对应的标准真值相比较，然后求出被校仪表该检定点的误差，如用标准电阻箱校验配热电阻型动圈式指示仪或自动平衡电桥。（2）校验步骤1)校验前的准备工作仪表的示值校验工作不论在现场还是在检定室内进行，一般应做好如下准备工作。熟悉仪表使用说明书中有关技术性能指标、接线方法、测试条件及注意事项等内容。正确选择标准仪器及配套设备，并对这些仪器和设备的可靠性进行检查。如标准仪器是否有检定合格证，检定日期是否在周检期内等。检查仪表
8、的校验条件是否符合技术要求。如环境温度、相对湿度、电源电压、气源质量和外界干扰等。检查仪表的外观及内部状况是否有异常情况。如刻度标尺、印刷电路板及其他紧固件是否松动，电路连接线是否开焊等。正确接好校验线路，经确认无误后送电，电子式仪表一般需通电半小时后方可校验。2)刻度点校验方法仪表的校验点数一般规定不得少于5 点，并要求均匀分布在测量范围的整数刻度线上。此外，对重要仪表还应追加校验“使用范围”(经常使用点的示值仪表量程的10左右)的示值误差，要求不超过仪表允许基本误差的12。掌握正确的校验方法十分重要，这里强调几点在实际操作中容易被疏忽的问题。在进行上行程示值校验过程中，当指针将要靠近被校点
9、刻度时，要注意缓慢增加输入信号，使指针与检验点刻度线完全重合，切勿超越越刻度线后再返回。下行程示值校验时亦同理，尤其要注意的是进行上行程校验时，加入信号值应从低于量程下限位置开始，而进行下行程校验时，加入信号值应从高于量程上限位置开始。标准仪器的准确度等级高于被校仪表，能读取较多位的有效数字，而被校仪表标尺刻度线分度不细，如果指针偏离刻度线，估算将产生较大视觉误差，尤其在非线性刻度时误差更大。为此要注意必须将仪表指针平稳移动到刻度线上，然后在标准仪器上读取信号值。在校验过程中，要根据不同显示形式的标准仪器正确读数，避免产生视觉误差。4)误差计算将上述从称准仪器中读取的实际示值代入误差计算公式，
10、求得各被校点的绝对误差、变差和引用误差等。三、仪表的质量指标在工程上通常用以下几个质量指标来衡量仪表的品质。1、允许误差与基本误差根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允许的最大误差叫允许误差。通常用最大引用误差来表示。仪表的基本误差是指仪表出厂时，制造厂保证该仪表在正常工作条件下的最大误差。一般仪表的基本误差也就是该仪表的允许误差。2、准确度和准确度等级在正常使用条件下，仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度。引用误差越小，仪表准确度越高，而引用误差与仪表的量程范围有关，所以在使用同一准确度等级仪表时，往往采取压缩量程范围，以减小测量误差。在工业测量中，为了便于表示仪表的
11、质量，通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。准确度等级就是最大引用误差去掉百分号。准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。我国工业仪表等级一般划分为、02、05、10、15、25、50 七个等级，并标志在仪表刻度标尺或铭牌上。仪表准确度习惯上称精度，准确度等级习惯上称精度等级。3、变差在外界条件不变的情况下，当仪表的被测变量多次进行正反行程的测量，仪表指示值中的最大差值叫做变差，即变差=上行程示值减去下行程示值差值的绝对值产生变差的原因主要是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。变差不能超过仪表说明书中所规定的数值。4、灵敏度和灵敏限灵敏度表达仪表对被测变量变化的敏
12、感程度。仪表指针的位移变化量S(或数字式仪表显示的数字)，与引起这个位移变化量的被测变量变化值U 之比值叫做灵敏度S 用公式表示如下S=S/U仪表的灵敏度在数值上等于单位被测变量的变化引起指针在刻度标尺上的位移变化，一般有四种表示方式，即角灵敏度、线灵敏度、分度灵敏度和分度值。灵敏限也称不灵敏区或死区，是摸仪表指针或数字显示不发生变化的被测变量的最大变化范围。一般仪表的灵敏限数值应不大于仪表允许误差绝对值的一半，即灵敏限允许误差/2实际上仪表的不灵敏区与变差都是由相同的原因引起的，只是表达方式不同而已。5、复现性(稳定性)测量结果的复现性是指在外界条件不变的情况下，同一操作人员，用同一台仪表对
13、同一个被测值进行多次测量，所得结果之间的接近程度。各次测量值越接近，则仪表的复现性越好。从误差的角度来看，复现性反映了偶然误差的大小，它不涉及示值与真值之间的误差大小。而准确度则直接表示与真值的接近程度。6、仪表设备的防护石油化工生产具有易燃、易爆、高温、高压和有毒等特点，仪表在这些特殊条件下工作，尤其是一次元件、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。四、防爆问题1、仪表防爆基本原理爆炸是由于氧化或其他放热反应引起的温度和压力突然升高的化学现象，它具有极大的破坏力，产生爆炸的条件是：存在爆炸性物质；爆炸性物质与空气相
14、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、电弧或过热。防爆的原理就是采取有效措施，阻止产生爆炸的三个条件同时出现。换言之，只要消除上述三个条件中的任何一个，就能防爆。2、爆炸性物质和危险场所的划分1)爆炸性物质的划分在化工、炼油生产工艺装置中，把爆炸性物质分为矿井甲烷、爆炸性气体和蒸汽、爆炸性粉尘和纤维等三类。2)爆炸性气体的划分爆炸性气体(含蒸汽和薄雾)在标准试验条件下，根据可能引爆的最小火花能量大小，分为I、A、B、C 四类。按其引燃温度分为T1、T2、T3、T4、T5、T6 六组。3)爆炸性粉尘的划分爆炸性粉尘和纤维按其物理性质分为A、B 两类；按其引燃温度分为 T1-
15、1、T1-2、T1-3 三组。3、爆炸危险场所的划分（1）气体爆炸危险场所分为0、1、2 区三个等级区域。0 级区域指在正常情况下，爆炸性气体持续或长期存在；1 级区域指在正常情况下，爆炸性气体有可能出现；2 级区域指在正常情况下，爆炸性气体不能出现或偶尔短时间出现。（2）粉尘爆炸危险场所分为10、11 级两个等级区域。在10 区域内爆炸性粉尘长期存在或短时间频繁出现；在 11 区域内爆炸性粉尘不能出现或在不正常情况下偶尔短时间出现。以上简要介绍了爆炸性物质和危险场所的划分原则，详细分类、分级、分组情况见国家电气安全规程。4、仪表的防爆标志了解上述防爆基本知识的实用意义正在于识别仪表的防爆标志
16、，从而对仪表适用的防护型式、安装区域和可涉及的爆炸性物质一目了然，参见表121。表 12-1 防爆仪表和电气设备的选型爆炸危险区域适用的防护型式电气设备类型符号0 区(1)本质安全型(ia级)la(2)其他特别为0 区设计的电气设备(特殊型)1 区(1)适用于 0 区的防护类型(2)隔爆型d(3)增安型e(4)本质安全型(ib级)ib(5)充油型0(6)正压型p(7)充砂型q(8)其他特别为1 区设计的电气设备(特殊型)2 区(1)适用于 0 区或 1 区的防护类型(2)无火花型n在防爆型仪表的铭牌和产品说明书中必须标注防爆标志，防爆标志由防爆电气设备的总标志 Ex 加其类型、类别、级别、组别
17、构成，下面举例说明。例 1 Ex ia C T6防爆标志的含义为符合中国国家标准，采用ia 级本质安全防爆法，可安装在0 区，可允许涉及C类爆炸性气体，仪表表面温度不超过85例 2 Ex ib C T4 6该仪表符合中国国家标准，并同时采用了隔爆、增安和ib 级本质安全防爆法，可涉及C 类气体，且表面温度不超过85135。如某种电磁流量变送器采用隔爆供电、增安接线盒，而信号为ib 级本安。当使用环境温度范围高限为4080时，仪表表面温度不超过85135。5、防爆措施防爆的基本措施是尽可能减少产生爆炸的三个条件同时出现的概率。具体措施如下。(1)控制易爆气体人为地在危险现场营造出一个没有易爆气体
18、的空间，将仪表安装其中。典型代表为正压型防爆方法Ex P0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，并保持箱体内气压略大于箱外气压，而将仪表安装在箱内。常用于在线分析仪表的防爆，和将检测仪表、PLC、电磁阀等置于现场的正压型防爆仪表盘。(2)控制爆炸范围人为地将爆炸局限在一个有限的范围内，使该范围内的爆炸不至于引起更大范围的爆炸。典型代表为隔爆型防爆方法Ex 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，严格地按标准设计、制造和安装所有的界面，使在机壳内发生的爆炸不至于引发机壳外危险性气体的爆炸。尤其是要求仪表施工维修人员严格按操作
19、规程作业，容不得半点差错。(3)控制引爆源人为地消除引爆源，既消除足以引爆的火花，又消除足以引爆的仪表表面温升。典型代表为本质安全防爆方法Ex ia、Ex ib。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。依照国际标准和中国国家标准，当安全栅安全区一侧所接设备发生任何故障(不超过 250V电压)时，本质安全防爆方法确保现场的防爆安全。该方法确保对现场仪表进行带电拆装、检查和维修时的防爆安全。显而易见，本质安全防爆法是最安全可靠的防爆措施，被允许在最危险场合使用，尤其在炼油、化工行业更被广泛应用。五、防腐蚀问题1、
20、防腐蚀概念金属的侵蚀作用可以是机械的、物理的、化学的或者微生物的作用，但其中以金属的化学或电化学作用为最重要。由于化工介质多半有腐蚀性，所以通常把金属材料与外部介质接触而产生化学作用所引起的破坏称为腐蚀。如仪表的一次元件、调节阀等直接与被测介质接触，受到各种腐蚀介质的侵蚀。此外，现场仪表零件及连接管线也会受到腐蚀性气体的腐蚀。因此，为了确保仪表的正常运行，必须采取相应措旅来满足仪表精度和使用寿命的要求。2、防腐蚀措施 (1)合理选择材料针对性地选择耐腐蚀金属或非金属材料来制造仪表的零部件，是工业仪表防腐蚀的根本办法。例如用钛、钽金属制作的仪表零件，对氯化学介质有很高的耐腐蚀性；用聚四氟乙烯材料
21、制作的仪表部件和密封垫，也广泛地应用在各种腐蚀介质环境中。(2)加保护层在仪表零件或部件上制成保护层，是工业中十分普遍的防腐蚀方法。按照保护层的材料和成型原理不同，可分如下几种：1）金属保护层，包括电镀、喷涂、热浸、渗碳等；2）非金属保护层，如油漆、耐酸水泥、塑料、橡胶、搪瓷等覆盖层或衬里，或用它们组成的联合覆盖层；3）非金属保护膜，在金属表面进行化学处理，生成氧化物膜、磷酸盐膜等保护膜。(3)采用隔离液是防止腐蚀介质与仪表直接接触的有效方法。在无法选择合适的耐腐蚀性仪表时，采用隔离液可达到隔离的目的，常用于腐蚀性介质的压力、流量、液位测量。隔离液必须既不与被测介质互溶和起化学作用，也不能对仪
22、表测量部件有腐蚀性。隔离液的密度应不同于被测介质和仪表工作介质的密度，并且在环境温度变化时，其密度和粘度均不应发生显著变化；同时还应具有良好的流动性，在意外情况下，隔离液混入测量管线时，应不影响被测介质的使用。例如甘油水溶液适用于油类、水煤气、半水煤气、C。、Cz 等烃类；乙醇适用于丙烷、丁烷等介质；甲基硅油适用于除了湿氯气体以外的各种气体和液体。(4)膜片隔离利用耐腐蚀的膜片将隔离液或充填液与被测介质加以分离，实现防腐目的。它适用于强腐蚀性介质、难于采用管内隔离或容器隔离的场合，一般适用于压力测量，不宜用于差压测量。隔离膜片应具有弹性和不渗透性，如常用的膜片式压力计、单法兰防腐压力变送器等。
23、(5)吹气法是用吹入的空气(或氮气等惰性气体)来隔离被测介质对仪表测量部件的腐蚀作用。吹气法一般用于常压或低压的液位测量系统，吹入气体不应与腐蚀性被测介质发生作用。根据吹气法恒压的原理，利用吹液(水等清洁液体)法也在流量和液位测量系统中得到了应用。例如吹入蒸汽冷凝液来隔离介质对仪表测量部件的腐蚀及消除导压管的堵塞。六、防冻及防热问题1、保温对象对于地处北方的石化企业，冬季的防寒保温工作十分重要，它是确保仪表准、灵运行的可靠保证。人们往往形成了保温就是为了防冻的片面认识。其实根据被测介质物性参数的不同(即保温对象的不同)，分为下面两种形式。(1)伴热保温(防冻)对象当被测介质通过测量管线传送到变
24、送器时。测量管线内的被测介质在周围环境可能遇到的最低温度时会发生冻结、凝固，析出结晶，或因温度过低而影响测量的准确性。为此，必须对测量管线和仪表保温箱进行防冻处理。需要伴热保温的对象有安装在保温箱内的变送器；外浮筒(球)式液位变送器或其他形式的露天安装的液位变送单元；压力、压差、流量等仪表的检测管线；蒸汽流量测量时平衡容器至变送器间的仪表管线；长度大于1m的就地检测压力仪表管线；以及粘度大、易结晶、易堵塞的仪表管线等。(2)绝热保温(防热)对象当被测介质通过测量管线传送到变送器时，测量管线内的被测介质在较高温度(如太阳光直射)下会发生汽化，这时就应采取防热或绝热保温。需要绝热保温的对象有两种，
25、一种是低沸点有机溶剂或液氨等低温介质，管线内介质会吸收环境热量而汽化；另一种是密闭受压蒸汽管网系统，如检测蒸汽及高温介质的流量时，由孔板至平衡容器之间的管线等。2、保温方式按保温设计要求，仪表管线内介质的温度应在20 80，保温箱内的温度宜保持在1520。为了补偿伴热仪表管线和容器、保温箱所散发损失的热量，大多采用传统的蒸汽或热水伴热，近年来随着电伴热技术的成熟并具有的独特优点，将成为取代蒸汽、热水伴热的新一代保温方法。如图12-1 所示图 121 仪表管线的保温结构1 一蒸汽伴热管；2 一仪表管线；3 一防腐油漆；4 一保温层；5 一油毡纸6 一玻璃布；7 一油漆；8 一铁丝(1)蒸汽伴热仪
26、表管线的保温采用管道保温中最常用的绑扎法结构，如图62 所示。蒸汽伴热管与仪表管线之间留有一定空隙，尤其是对易挥发液体，要注意热量过剩导致汽化。所以在保温作业中要针对不同的保温对象，合理地估算保温层厚度及保温用的蒸汽量。常用的保温材料有超细玻璃棉、石棉带、聚苯乙烯泡沫塑料等。蒸汽保温系统由蒸汽伴热管线、保温箱(内装散热管)及冷凝回水管线三大部分构成，保温系统管路图如图12-2 所示。图 122 蒸汽保温系统管路图1-蒸汽总管；2-蒸汽支管；3-蒸汽伴管4-仪表管线；5-保温箱；6-过滤器；7-疏水器；8-冷凝液管；9-回水支管；10-回水总管蒸汽伴热管线按用途分为总管、支管、伴管三级，伴管及支
27、管的根部应安装截止阀。由于不同管径的蒸汽管线所能携带的热量有一定限度，因此接在不同管径上的保温系统就不能超过一定的数量。保温箱由箱体、内衬保温材料、变送器支架、U形蒸汽散热器组成。为便于日常维护，在箱体的门上设有观察窗，箱顶上可插入双金属测温元件。冷凝回水管线按用途分为冷凝液管、回水支管及回水总管三级，在回水管线根部应装截止阀。在维护仪表保温系统时，应使各保温管线的冷凝量大致相等，各保温系统的压力损失尽可能小，各并联的保温系统之间的阻力大致相等。为节约热能，每个保温系统一般均单独设置疏水器。(2)电伴热电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在仪表管线中所散失的热量。一般仪表管线的电伴热采用电热带。
28、露天安装的仪表箱的电伴热采用电热管。电热管是以无缝钢管为外壳，内装电阻丝并充填氧化镁粉绝缘。电伴热具有热效率高、节约能源、设计简单、施工安装方便、无污染、使用寿命长、能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽、热水伴热的技术发展方向，目前已在石油、化工、电力、医药、食品等行业广泛应用。1）结构原理。电伴热带结构规格品种多样，按工作电压可分为单相带和三相带；按工作原理可分为并联式和串联式；按产品结构可分为普通型和加强型；按绝缘材料可分为F46氟塑料和F4 氟塑料复合绝缘。下面简要介绍两种常用的并联式电热带。单相并联式电伴热带。该电伴热带结构原理如图12-3 所示。图中电源母(芯)线为两根平行绝缘铜绞
29、线，在内护套绝缘层上缠绕镍铬电热丝，并每隔一定相等距离(即“发热节长”)使电热丝依次与两母线错开相连，形成连续并联电阻。当母线通过220V电压后，各并联电阻同时发热，形成一条连续的单相供电伴热带。图 12-3 单相并联式电伴热带结构图(a)：1-加强层；2-编织层；3-外护套；4-发热丝；5-内护套；6-芯线绝缘层；7-芯线(b)：1-电源；2-并联接点；3-屏蔽层接地；4-母线；5-发热丝单相并联式电伴热带在安装时按使用长度剪切。由于电伴热带尾端的工作电压随使用长度增加而降低，因此，安装时不宜超过最大使用长度。如果管线较长，可采用多点电源供电。电伴热带的额定功率(Wm)是一个重要技术参数，它
30、制约着绝缘材料介质最高维持温度、单电源最大使用长度及发热节长，这一点在选用时应特别注意。电伴热带具有柔软性，可方便地紧贴管道表面敷设；其外层的金属编织层是防止静电的安全接地线，不仅能提高电伴热带的整体强度，还起着传热和散热作用。三相并联式电伴热带。该电伴热带结构原理如图124 所示。图中电源母(芯)线为三根平行绝缘铜绞线，在内护套绝缘层上缠绕镍铬电热丝，并每隔一定相等距离使电热丝依次分别与电源母线AB BC CAAB一反复循环连接，在每两相间形成连续并联电阻。当母线通380V电压后各并联电阻同时发热，形成一条连续的三相供电伴热带。图 124 三相并联式电伴热带结构图1-芯线；2-芯线绝缘层 3
31、-内护套；4-电热丝5-外护套；6-编织层；7-加强层三相并联式电伴热带除有单相并联式电热带的特点外，还有以下特点：由于三相带有三根母线，其外形更趋扁平，增大了散热面，因此同截面三相带的每米功率要比单相带大；另外，由于三相带工作电压比单相带高3 倍，所以每米功率相同的三相带最大使用长度是单相带的 3 倍；此外，使用三相带能均衡电网负载，因此三相带特别适用于较长距离的大口径管道伴热保温。典型电伴热系统。电伴热带与温控器配合使用，能较精确地维持管线或仪表壳体的温度。在爆炸性环境中，可选用防爆电器附件，与防爆电伴热带配合使用，以保证在爆炸性危险场所正常使用。这些附件包括防爆电源接线盒、防爆二通接线盒
32、、防爆三通接线盒和防爆尾端接线盒。如要进一步提高控温精度，可选配防爆温度控制器。典型的电伴热系统示意图如图 125 所示。2）安装与运行。电伴热管线能否合理、正常运行，不仅决定于正确合理的选型设计，而且与产品的正确安装有着重要关系。图 12-5 单相单路双向输出电伴热系统示意图 安装方法。电伴热带在安装前应详细阅读产品说明书，了解和掌握电伴热产品的结构、性能和安装使用方法。一般应注意以下几方面问题。电伴热带的安装必须在该管路和周围邻近管路全部安装结束，并经水压试验(或气密试验)检查合格，管壁防锈漆干燥后开始。在安装时需蒸汽吹扫的管线，一般应在扫线后再安装电伴热产品。电伴热带安装后，严禁电焊、气
33、焊作业，以防止电焊熔渣溅落到电伴热带上。安装保温层、防水层必须在电伴热系统全部安装、调试合格、试送电正常后进行。敷设电伴热带的管道表面应裸露，无油污、杂物，并不得有锐利的棱边、锐角。电伴热带敷设一般采用螺旋缠绕方法(见图12-6)。施放电伴热带应将线盘放在放线架上，手提电伴热带行走。放线时严禁打折或在地上拖拉。电伴热带安装敷设时的最小弯曲半径应不小于电伴热带厚度的6倍。图 126 电热带螺旋缠绕管道1 一电热带；2 一耐热胶带；3 钢管电伴热带一般安装在管道下方，用铝胶带粘贴安装。施工时边敷设电伴热带边覆盖铝胶带，并用力压平，使电伴热带紧贴在管道上。在粘贴铝胶带后，再每隔06m用耐热胶带将电伴
34、热带沿径向固定43 圈，见图127，使电伴热带与被热管道贴紧，以提高伴热效率。图 127 电伴热在管道上的平行安装与固定(a)二根电热带：1-钢管；2-电热带(b)一根电热带：1-钢管；2-防水层；3-保温层；4-电热带(c)安装：1-电伴热带；2-铝胶带；3-耐热胶带；4-管道安装电伴热带要充分考虑管道附件拆卸的可能性。图12-8a b所示为压力表和液位计的电伴热带缠绕方法。(a)1-电伴热带；2-耐热胶带 (b)1-电伴热带；2-耐热胶带图 12-8 电热带缠绕压力表法兰处易产生泄漏，缠绕电伴热带时，应避开其正下方。图 12 9 为法兰式节流孔板电伴热带的缠绕方法。图 12-9 法兰处电伴
35、热带的缠绕方式1 一孔板；2 一耐热胶带；3 一电伴热带由于并联式电伴热带由一段段发热节组合而成，其首尾两端各有几十厘米的不发热部分(冷端)，安装电器附件时，应确认冷端的起始点(移去编织层，在外护套上有凹坑的，即为发热节点)，将开始发热部分控制在需要伴热的部位，冷端长度一般为0203m。并联式和串联式恒功率电伴热带安装时严禁交叉与叠绕。若螺旋缠绕时，至少应有10mm 以上的间隙，以避免交叉叠绕处过热，影响电伴热带正常使用寿命。控温器感温包只能水平安装和垂直向下安装，否则会出现温度不稳定现象。控温器附件安装时，必须胶圈、垫圈、紧固件等齐全、紧固，符合防爆规范要求。电伴热系统除介质管路系统装有可靠
36、的接地保护外，同时应将电伴热带的编织层全部连接在一起，并装设可靠的接地保护(接地电阻不大于412)。调试运行电伴热系统安装完毕后，必须逐个回路进行电气测试：先用500V或 1000V 的兆欧表检查系统的绝缘电阻，电伴热带芯线与地线或与不带电的中性线之间应不小于2MQ；正常后，再检查系统的直流电阻是否正常1 其阻值大小是否与所测系统的总功率相对应，若为三相带，还需测量三相电阻阻值是否平衡；所有这些全部正常后方可进行试送电(在配电箱侧检查测试时，应注意温控器的触点必须处于“闭合”状态)。试送电时，先将温控器调整在介质维持的平均温度上，然后通以额定电压，逐段检查发热情况和各电器参数是否正常。试送电时
37、间一般为2h。如试送电正常，应在停电后进行保温层和防水层施工。保温材料必须干燥，且保证材料的质量和厚度。若保温层受湿，应干燥后再包缠防水层。保温层施工结束后，重新测试、送电，并带负载连续运行，监视8h。一切正常后，应在管道防水层外粘贴“电伴热示警”标记，以提醒注意。七、防尘及防震问题1、防尘问题仪表外部的防尘方法是给仪表罩上防护罩或放在密封箱内。对于被测介质中含有灰尘、杂质、颗粒等的防护，除了采用减少灰尘等措施防止堵塞外，一般采用加粗摄取管、加设除尘器、加装吹气装置及加装保护屏等方法。加粗摄取管常与除尘器、吹洗装置联合使用。当采用不带环室的孔板测量流量时，可在取压口直接用约152m的加粗摄取管
38、，加装堵头，以便维修时作清洗孔或作为放空用。液位测量时，为防止负压管内生成结晶，可对负压管采用吹蒸汽冷凝液的办法。对于含水分的气体测量，可以采用水分离器，这在压力和流量的测量中是常见的。2、防震问题仪表和设备的震动来自内部和外部的因素。内部的震动表现为被测介质的脉动，例如从单缸压缩机压出的流体会使仪表弹性元件易于损坏，并影响测量的精确度。外部的震动常由物料的输送、压碎、研磨等动力机械的运转所引起，外部震动也可以由激烈化学反应的进行而引起。为了减少和防止震动对仪表元件及测量精确度等的影响，通常可以采用下列方法。(1)增设缓冲器或节流器缓冲器可以是一个空的容器，它装在取压点与检测仪表之间，脉动的压
39、力通过缓冲器后，气压得到平稳，从而减小被测介质的脉动造成的影响。节流器通常可用限流孔板，通过节流孔形成的阻力可以减少气相或液相介质压力的脉动。(2)安装橡皮软垫吸收震动在仪表支承面上加入橡皮或者仪表采用弹簧连接后再固定在支架上，也可采用将整个仪表盘甩防震橡皮垫圈固定在基础上的方法。这些方法均可有效地吸收外部的震动。(3)加入阻尼装置采用阻尼装置和阻尼阀组成阻容环节，能有效地减小介质的脉动。(4)选用耐震的仪表除选用以上几种减震方法外，也可以在设计选型时从根本上解决震动问题。如在泵出口脉动管线上安装耐震压力表；在脉冲流量情况下选用对流动状态不敏感的流量计。八、工业仪表的维修1、仪表维修工作内容（
40、1）仪表维护工作以延长仪表使用寿命，确保仪表技术性能指标为目的，按照有关规程对化工装置中在线使用的仪表实施必要的技术手段，称为仪表的维护保养。维护工作要贯彻预防为主的原则，加强经常性的维护保养工作，保持仪表的整洁和完好，防患于未然，使仪表不出或少出故障，确保生产过程平稳安全，这是维护工作的主要方面。另一方面，由于工艺介质的侵蚀和仪表元器件的老化，仪表及自控系统的失灵在所难免，此时要求作出正确的判断，及时排除故障，力求不影响或少影响生产。现将日常维护保养工作主要内容简述如下。1）仪表内外的日常清洁卫生工作是维护工作中的重要一环，除经常对仪表擦拭外，在允许的条件下，要定期吸除内部灰尘及清洗传动部件
41、。同时要保持仪表控制室环境条件符合技术指标要求。2）要严格按照规定的巡回检查路线定时检查仪表系统，仔细观察仪表及自控系统的工作情况。例如仪表的记录曲线、电子放大器和仪表电机的温升、机械传动部分的润滑和噪声、执行器的动作情况、UPS电源供电及冬季保遏管线检查等，如出现异常应及时处理。尤其是对机、电、仪共同维护的特保特护重要机组，更要加强巡回维护，及时填写记录，沟通情况。3）做好仪表的定期保养和示值比对工作。例如按时更换记录纸、加墨水；定期给传动部件加润滑剂、过滤器排污；对易堵介质的引压管吹扫；仪表检零及示示值误差比对等。4）及时排除仪表故障。在故障一时难以排除的情况下，可将备品表或备件替换上。要
42、注意在处理调节系统仪表故障时，该调节回路必须切入手动状态；在处理联锁系统故障时，必须征得工艺人员同意，办理解除联锁施工作业证；在防爆场所处理仪表故障，要严格按照有关安全规程要求进行。5）认真填写仪表校验记录及维护工作记录，配合做好技术资料归档工作。6）配合生产工艺开、停车，例如信号报警设定值的调整、自动调节器的参数整定等。2、仪表检修工作除了经常性的维护保养工作外，尚需对运行的仪表进行定期的修与校验。定期检修工作一般可分为三类：小修、中修和大修。(1)中、小修的主要内容仪表中、小修工作一般在现场进行，虽然各种类型仪表的中、小修项目各有差异，但概括起来主要有如下几方面的工作：检查各机械传动部件的
43、磨损和润滑状况及清洗加油；更换损坏和不合格的易损件，完善残缺附件，使之达到完好标准；检查仪表运行情况，并调整到符合技术指标要求；用便携式标准仪器校验仪表示值，出现超差时加以调整；检查信号接点部分，并进行除尘清洁工作；认真填写检修记录，做好技术资料归档工作。(2)大修的主要内容大修工作一般在工艺设备停车期间进行，除了对盘装仪表进行大修外，还要对整个仪表检测系统、自动调节系统和信号联锁保护系统等进行一次全面检查、测试、校验、调整。例如一次元件的检查和校验、电气线路的检查、引压管线的吹扫、调节阀的检修和调校、桥架及易腐蚀构件的除锈刷漆等工作。其中盘装仪表大修的主要内容一般包括以下几方面工作：全面检查
44、仪表的机械传动和电路性能，以便确定检修重点；全面清扫表内外卫生，拆洗和清洗仪表的所有机械部分，如传关动齿轮、滚动轴承、仪表电机及气动放大器等；修理、装配和调整好仪表的各机械部分，并向各部件加注润滑油；检查电路绝缘强度，测试各电子电路性能指标，更换不合格的电子元器件及连接导线；校验和调整好仪表的各项技术指标，使其达到规定的技术要求；仪表外壳及刻度标尺的整新，残缺机械零件的更新补齐，使其达到出厂标准；柃修后的仪表加盖封印，认真填写校验记录及检修记霉。3、仪表维修知识标准仪器的使用(1)标准仪器选用原则在仪表维修中，经常需要对仪表进行中修后的校验或大修后的检定，有时要对电阻、电流、电压等量值进行测量
45、方式的问题。例如电阻值的精密测量，可选用一定精度的直流电桥，采用直读法进行直接测量。也可以采用标准斟阻和直流电位差计等仪器，采鬲比拉法进行间接测量。确定测量方式和方法的一般原则是在保证测量结果达到准确度要求的前提下，根据具体仪器和设备条件，力求可靠方便。选择标准仪器的一般原则是：标准堪器的准确度等级应高于被测对象的准确度等级，一般要求高出1-2 个等级，标准仪器的量程范围应与被测量的范围相适应，一般应超过被测量量程上限值的120。其它配套仪器的准确度要求，应满足全套测量系统综合总误差不超过被测量的准确度等级的13。另外要引起注意的是，当使用标准仪器之前，要检查该标准仪器是否有计量检定部门的检定
46、合格证标志，同时要进一步查看是否在侯用有效日期内。因为国家技术监督部门为保证标准仪器的准确性，要求标准仪器进行周期性强制检定，使标准仪器量值有溯源性。4、仪表施工图的识图知识大型冶金生产装置自动化水平较高，有较多的控制回路及自动联锁系统，在进行日常故障处理或停车后的系统大修，查阅仪表自控施工图就显得十分必要。完整的施工图纸有20余种，这里仅介绍几种常用的图纸及识图知识。(1)带控制点工艺流程图该图是由工艺专业人员和自控专业人员共同研究绘制的，它是工艺生产过程自动化在图纸上较全面的反映。带控制点工艺流程图是用自控文字符号和图形符号，在工艺流程图，描述生产过程的自动化水平。因此，它是自控设计的主要
47、内容之一，也是维修人员了解自控系统概貌的入门关。要看懂图纸，首先要认识图中过程检测和自控系统的设计符号，设计符号包括图形符号和字母符号。1）图形符号和字母代号。图形符号和字母符号组合起来，可以表达工业仪表所处理的被测变量和功能，还可以表示仪表、设备、元件、管线的名称。图形符号。常规检测和自控仪表(包括检测、显示、控制等)的图形符号是一个直径约 lOmm的细实线圆圈，按仪表不同的安装位置可在圆圈中加画虚线、实线来表示，如表 122所示。表 12-2 仪表安装位置的图形符号注：1仪表盘包括屏式、柜式、框架式仪表盘和操纵台等。2就地仪表盘面安装仪表包括就地集中安装仪表。3仪表盘后安装仪表，包括盘后面
48、、柜内、框架上和操纵台内安装的仪表。对检测仪表，如流量检测仪表或检出元件也同样用象形或图形符号表示，如表123所示。通过连接线的图形符号(见表 124)，将仪表图形符号与检出元件图形符号相连接，即可形象地表达一套检测仪表系统。流量检出元件和检测仪表的图形符号表 12-3 流量检出元件和检测仪表的图形符号表 12-4 连接线的图形符号以上介绍的几种图形符号配上执行器的图形符号，便构成基本的控制系统图形。执行器的图形符号是由执行机构和调节机构的图形符号组合而成。执行机构的图形符号见表12-5。常用的调节机构是控制阀，又称调节阀。控制阀阀体的图形符号见表12-6。表 12-5 执行机构的图形符号表
49、12-6 控制阀阀体的图形符号为了表示执行机构在能源中断时控制阀的位置，表12-7 能源中断时阀位的图形符号。表 12-7 能源中断时阀位的图形符号随着仪表自控技术的发展，目前在自控系统图纸中经常出现DCS、PLC、工控机和以微处理器为基础的仪表控制系统。这类仪表控制系统通常是由现场硬件、通信网络和控制室操作设备所组成，它们具共用控制、共用显示或其他用途的接口等特点。因此，一个图形符号，在实际应用时可以表示一个或多个功能。分散控制、共用显示仪表的图形符号，在以上图形符号基础上叠加方框符号表示。如表12-8 所示。计算机图形符号适用于含有确认为“计算机”部件的系统。计算机有别于一个整体的处理器，
50、它能激励分散控制的各种功能。借助于数据链，计算机部件能与系统组成一个整体，或者也可能成为一个独立的计算机。计算机图形符号是一个正六边形的符号，如表12-9 所示。表 12-8 分散控制共用显示图形符号表 12-9 计算机图形符号通用的逻辑和顺序控制的图形符号是一个正菱形，如图1210 所示。它用于没有明确规定的、复杂的、互连的逻辑或顺序控制系统。与分散控制互连的、具有二进制或顺序逻辑功能的逻辑控制器可用图6-11 所示的图形符号表示。在正常情况下操作员可以监控时，在图形符号中有一条细实实线；当正常情况下操作员不能监控时，没有细实线。它们可以用来表示与分散控制系统全悬挂的、组装式的可编程序控制器