化工仪表及自动化是工业生产中的重要组成部分,主要负责监测和控制各类工艺参数,确保生产过程的安全、高效。本章主要涵盖了检测仪表与传感器的基础知识,包括压力检测、流量检测、物位检测和温度检测等方面。
1. **压力检测及仪表**:
- 压力单位:通常使用帕斯卡(Pa)、巴(bar)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)等作为压力单位。
- 弹性式压力计:利用弹性元件(如弹簧管)的变形来测量压力,例如弹簧压力表。
- 电气式压力计:通过传感器将压力变化转化为电信号,如压阻式和电容式压力传感器。
- 智能型压力变送器:结合微电子技术,能够自动补偿温度和压力变化,提高测量精度。
2. **流量检测及仪表**:
- 差压式流量计:基于流体流经节流装置时产生的压差来计算流量,如孔板流量计。
- 转子流量计:通过测量转子的旋转速度确定流量,适用于小流量测量。
- 涡轮流量计:利用流体动能驱动涡轮转动,涡轮转速与流量成比例。
- 电磁流量计:适用于导电液体,基于法拉第电磁感应定律测量流量。
- 漩涡流量计:通过检测漩涡频率来推算流量,适用于气体和液体。
3. **物位检测及仪表**:
- 差压式液位变速器:通过测量容器两端的压力差来确定液位高度。
- 电容式物位传感器:利用电容变化检测液位或物料高度。
- 核辐射物位计:利用放射性同位素发出的射线穿透物料,根据透射强度变化测定物位。
- 称重式液罐计量仪:通过测量容器重量变化来确定液位。
4. **温度检测及仪表**:
- 热电偶温度计:基于塞贝克效应,不同金属材料组成的热电偶会产生温差电动势。
- 热电阻温度计:利用金属电阻随温度变化的特性测量温度,如铂电阻。
- 电动温度变送器:将温度传感器的信号转换为标准电信号输出。
仪表的性能指标包括测量误差、精度等级、灵敏度、响应时间等。测量误差分为系统误差、随机误差和疏忽误差,它们对测量结果的影响不同,需要采取相应措施进行补偿或消除。
现代检测技术与传感器的发展趋势是向着智能化、集成化和网络化方向发展,软测量技术的应用使得非直接测量和预测成为可能,提高了系统的自动化水平和可靠性。随着科技的进步,新型传感器不断涌现,如智能型变送器,它们具备自诊断、自校正功能,进一步提升了仪表的性能。
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