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《热工仪表检修工工艺学》 本书是一本面向热工仪表检修工的专业技术书籍，系统阐述了热工仪表在工业生产中的应用、原理、结构、检修与维护技术。内容涵盖了温度、压力、流量、液位等各类热工仪表的原理、选型、安装、调试、故障诊断及排除方法。 一、热工仪表概述与分类 1. 热工仪表的重要性与作用 在现代工业生产中，热工仪表是实现生产过程自动化控制、保障产品质量、提高生产效率、确保安全运行的关键设备。 它们负责测量、显示、记录和调节工艺过程中的各种热工参数，为生产调度和优化提供准确的数据支持。 通过对热工参数的精确控制，可以实现能源的有效利用，降低生产成本，减少环境污染。 2. 热工仪表的主要分类 按测量参数分类： 温度仪表（温度计、热电偶、热电阻）、压力仪表（压力表、压力变送器）、流量仪表（涡轮流量计、电磁流量计、差压流量计）、液位仪表（浮球液位计、雷达液位计、超声波液位计）、密度仪表、粘度仪表等。 按工作原理分类： 机械式、电子式（模拟式、数字式）、气动式、电动式等。 按显示方式分类： 指示式、记录式、显示控制一体式、智能式等。 按输出信号分类： 模拟信号（4-20mA, 0-10V等）、数字信号（HART、Profibus、Modbus等）。 二、常用热工仪表的原理、结构与性能 1. 温度测量仪表 双金属温度计： 基于不同金属膨胀系数的差异，通过金属片或金属管的弯曲来指示温度。结构简单，成本低，适用于中低精度要求的场合。 玻璃液体温度计： 利用液体（如酒精、水银）的热胀冷缩原理，通过液柱在刻度管上的高度变化来显示温度。精度较高，使用方便，但易碎。 热电偶： 由两种不同导体材料的金属制成，当两端存在温差时会产生热电势，根据热电势与温度的关系进行测量。具有测量范围宽、响应快、坚固耐用的优点，广泛应用于高温测量。 热电阻： 利用金属导体（如铂、铜、镍）的电阻值随温度变化的特性进行测量。精度高，线性好，但响应速度较慢，不适合高温测量。 红外测温仪： 非接触式测量物体辐射出的红外线能量来确定其温度。适用于测量高温、移动或难以触及的物体。 2. 压力测量仪表 弹簧管压力表： 利用弹性变形（弯曲、螺旋）的金属管（如波登管）来指示压力。结构简单，可靠性高，应用广泛。 隔膜压力表： 用薄膜（隔膜）作为敏感元件，将介质压力传递给内部填充的液体，再通过液体传递给指示机构。适用于测量腐蚀性、粘稠性介质或含有固体颗粒的介质。 压力变送器： 将被测压力转换为标准的电信号（如4-20mA）输出，实现远传和与控制系统的连接。现代压力变送器多采用半导体传感器或电容传感器。 3. 流量测量仪表 差压式流量计（节流装置）： 如孔板、喷嘴、文丘里管等，通过在管道中设置节流件，产生节流效应，形成节流前后压力差，根据压力差计算流量。结构简单，成本低，但精度受安装条件和介质性质影响较大。 涡轮流量计： 流体通过时带动涡轮旋转，涡轮的转速与流量成正比。精度高，重复性好，适用于清洁液体和气体。 电磁流量计： 基于法拉第电磁感应原理，当导电液体在磁场中流动时，会产生感应电动势，电动势的大小与流量成正比。适用于测量导电性液体，无压力损失。 容积式流量计： 如齿轮流量计、椭圆齿轮流量计，通过将流体分格为已知体积的计量腔，记录计量腔的充满次数来计量流量。精度高，适用于粘性流体。 超声波流量计： 利用超声波在流体中的传播速度变化来测量流量。分为时差式和多普勒式，非接触式测量，无压力损失，适用于各种导电和非导电液体。 4. 液位测量仪表 浮球液位计： 利用浮球的浮力随液位变化而改变其位置，通过机械连接传递到指示机构。结构简单，成本低。 磁翻板液位计： 浮球上带有磁性，通过磁力带动外部翻板显示液位。直观可靠，适用于腐蚀性、易燃易爆介质。 雷达液位计： 通过向液面发射微波脉冲，测量脉冲从液面反射回来所需的时间，来计算液位。非接触式，不受介质密度、温度、压力影响。 超声波液位计： 类似于雷达液位计，发射超声波脉冲，通过回波时间计算液位。适用于液体和固体。 差压式液位计： 利用液位高度与静压成正比的原理，测量液位下固定点处的压力差来计算液位。 三、热工仪表检修工艺与技术 1. 检修前的准备与安全须知 熟悉仪表原理与结构： 详细了解被检修仪表的工作原理、结构特点、性能参数及常见故障。 安全第一： 严格遵守各项安全操作规程，如断电、放空、隔离、通风等，穿戴好个人防护用品（如绝缘手套、安全帽、防护眼镜等）。 工器具与备件： 准备好所需的专用工具、万用表、示波器、信号发生器、校准仪等以及必要的备件。 现场勘查： 检查仪表安装环境，确认是否存在影响检修的安全隐患。 2. 仪表日常巡检与维护 外观检查： 检查仪表是否有损伤、污染、松动、泄漏等情况。 读数检查： 与标准仪表或工艺参数进行对比，检查仪表指示是否正常。 清洁与润滑： 定期清洁仪表外部，对活动部件进行必要的润滑。 密封与紧固： 检查仪表连接处密封是否良好，紧固件是否松动。 3. 仪表常见故障的诊断与排除 无指示或指示异常： 检查电源、信号连接、传感器、变送器、显示部分等。 响应迟钝或不灵敏： 检查仪表内部是否有脏污、堵塞、机械摩擦、弹簧疲劳等。 指示不稳或跳动： 检查震动、电源波动、信号干扰、仪表内部元件不稳定等。 零点漂移或量程不准： 进行零点和量程的校准。 密封泄漏： 更换密封件，紧固连接。 4. 仪表校准与校验 校准的目的： 确定仪表实际输出值与被测值之间的偏差，并根据需要进行调整，使其满足精度要求。 校准步骤： 零点校准、量程校准、中间点校准。 校准方法： 使用标准计量器具（如精密砝码、校验仪、标准温度计等）施加标准信号，记录仪表指示，计算误差。 校验周期： 根据仪表的重要程度、使用环境和国家相关规定，确定校验周期。 5. 热工仪表检修技能提升 焊接与连接技术： 掌握热电偶、热电阻引线焊接，压力仪表、流量仪表管道连接等技能。 电路分析与维修： 熟悉电子元器件（电阻、电容、三极管、集成电路等）的性能，掌握简单的电路故障判断与维修。 仪表软件操作： 学习使用仪表的组态软件、校准软件等，进行参数设置和诊断。 数据采集与分析： 能够读取和分析仪表的运行数据，为故障判断提供依据。 四、自动化控制系统中的热工仪表应用 1. 仪表在 DCS/PLC 系统中的作用 作为输入信号源，将工艺参数传递给控制系统。 作为输出执行元件（如调节阀），接收控制系统的指令，调节工艺参数。 2. 仪表的选型与配置 根据工艺要求（被测参数、精度、响应时间、使用环境、防爆要求等）选择合适的仪表。 考虑仪表与控制系统的兼容性，选择合适的输出信号和通讯协议。 3. 仪表与控制系统的集成与调试 正确安装、接线，确保信号传输的准确性。 进行仪表参数的组态和配置，使其能够与控制系统正常通信。 配合控制系统进行整体调试，验证仪表的功能和性能。 本书旨在为热工仪表检修工提供一套系统、实用的技术指导，帮助其掌握仪表检修的核心技能，提高工作效率和质量，为保障工业生产的稳定运行贡献力量。
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