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1、第一篇 自动化仪表基础知识第一章 仪表基本概念第二章 检测技术 第一节 概述 第二节 温度检测仪表 第三节 流量检测仪表 第四节 压力检测仪表 第五节 物位检测仪表第三章 调节阀 第一章 仪表基本概念精确度：简称精度。精确度与误差可以说是孪生兄弟，因为有误差存在才有精度这个概念。不仅与绝对误差有关，而且和仪表的测量范围有关。仪表精确度简言之就是测量值接近真值的准确程度，通常用引用误差表示。常用精度等级来规范和表示，精度等级就是最大引用误差去掉正负号和%。显然数字越小，说明仪表精确度越高。引用误差指绝对误差与量程的比值,以百分数表示仪表主要性能指标仪表主要性能指标 变差：指仪表被测变量多次从不同

2、方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最大变差 变差产生的主要原因：仪表转动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件滞后等灵敏度：指仪表对被测变量变化的灵敏程度。S=L/X，L：仪表输出变化增量 X：仪表输入变化增量 稳定性：通常用仪表零点漂移来衡量仪表稳定性。仪表稳定性不好，仪表维护量增大 可靠性可靠性仪表分类仪表分类按仪表所使用能源分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。按仪表安装形式，分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表。按仪表信号形式，分为模拟仪表和数字仪表，现在又出现了现场总线仪表。按仪表在测量与控制系统中的作用分，一般分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器4大类。第二章 检测技术 检测技术检测技

3、术作为现代电子信息产业的重要作为现代电子信息产业的重要组成部分，在现代工业生产过程和科技领组成部分，在现代工业生产过程和科技领域中占有非常重要的地位，可以说现代生域中占有非常重要的地位，可以说现代生活离不开现代检测技术。检测技术的应用活离不开现代检测技术。检测技术的应用范围涉及到人类活动的各个领域，如工业、范围涉及到人类活动的各个领域，如工业、农业、医学等等，几乎无处不在。农业、医学等等，几乎无处不在。传感器技术从信息技术的角度看，传感技术、传感器技术从信息技术的角度看，传感技术、通讯技术和计算机技术分别相当于人的通讯技术和计算机技术分别相当于人的“感官感官”、“神经神经”和和“大脑大脑”。因

4、此传感器技术是信息技。因此传感器技术是信息技术的重要基础术的重要基础。现代的工业生产过程参数检测已从传统的单现代的工业生产过程参数检测已从传统的单一变量检测向多变量复合检测，从确定性变量检一变量检测向多变量复合检测，从确定性变量检测到随机性变量检测发展，检测的概念也从传统测到随机性变量检测发展，检测的概念也从传统的的“被测量与测量装置的对比被测量与测量装置的对比”发展到了发展到了“从物从物理和化学过程获取信息理和化学过程获取信息”这样一种宽广的概念，这样一种宽广的概念，这就使得工业生产过程参数检测问题已不仅仅再这就使得工业生产过程参数检测问题已不仅仅再局限于获取被测参数得局限于获取被测参数得“

5、数量信息数量信息”，而已扩展，而已扩展到了包括获取工业生产过程的到了包括获取工业生产过程的“状态信息状态信息”，进，进行生产状态监测，进而对生产过程进行行生产状态监测，进而对生产过程进行“状态诊状态诊断断”。第一节第一节 概述概述对于检测仪表来说，检测、变送与显示可以是三个独立部分，也可以只用到其中两个部分。过程控制对检测仪表有以下三条基本的要求：测量值y(t)要正确反映被控变量C(t)的值，误差不超过规定的范围；在环境条件下能长期工作，保证测量值y(t)的可靠性；测量值y(t)必须迅速反映被控变量c(t)的变化，即动态响应比较迅速。化工检测仪表的作用控制仪表 执行器工艺过程检测仪表给定值偏差

6、被测变量 检测仪表的作用就是获取生产过程中化工生产过程中化工变量的信息。如：温度T、压力P、流量F、物位L、成分A等检测仪表的组成检测元件 电子测量电路输出单元被测变量标准信号 检测元件检测元件：又称为敏感元件、传感器。敏感元件是传感器的基础元件，是检测技术实现的媒介。检测技术就是通过敏感元件来感受被测物理量的作用，并以参数方式输出响应的简单过程。因此敏感元件是关系着不同类型物理量之间转换关系的物理实体。例如：压力敏感元件石英、压电陶瓷都是在受到压力时就会在材料表面上产生一定的电荷；而气敏元件气敏电阻则是当其接触不同浓度被测气体时就会表现出电阻不同的性质。第二节第二节 温度检测仪表温度检测仪表

7、 温度仪表分类按工作原理分，有膨胀式、热电阻、热电偶、辐射式等按测量方式分，有接触式和非接触式。热电偶温度计热电偶温度计 测温原理：热电偶温度计是以热电效应为基础，将温度变化转换为热电势变化进行温度测量的仪表。是目前应用最为广泛的温度传感器。特点：精度高，灵敏度好，稳定性较好，响应时间少，结构简单，测温范围广，可以测量-2001600，在特殊情况下，可测至2800的高温或4K的低温。常用热电偶类型常用热电偶类型分度号热电偶名称测温范围（）允许偏差S铂铑10-铂01300B铂铑30-铂铑601600K镍铬-镍硅-2001200E镍铬-康铜-200750R铂铑13-铂01600T铜-康铜-2003

8、50热电阻温度计热电阻温度计 测温原理：测温原理：热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度成一定函数关系的原理实现温度测量的。常用的有Pt100，Cu50 铂电阻特点：精度高、性能可靠 工业用热电阻的结构型式有普通型、皑装型和专用型等型式辐射式温度计辐射式温度计 辐射式温度计属于非接触式测温仪表，主要是利用物体的辐射能随温度的变化的原理制成的。辐射式温度计在应用时只需要把温度计对准被测物体，而不必与被测物体直接接触，它可以用于运动物体以及高温物体表面的温度检测，而且不会破坏被测对象的温度场。辐射测温主要有三种基本方法，即全辐射法、亮度法和比色法。无论采用何种辐射测温法，辐射温度计主要由光

9、学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。全辐射高温计 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量来测定温度的。这种高温计的光学系统有透镜式和反射镜式两种结构。透镜式系统将物体的全辐射能透过透镜及光阑、滤光片等聚焦于检测元件；反射镜式系统则将全辐射能利用反射聚光镜反射后聚焦在检测元件上。前者主要用来测量高温，后者用于测量中温。全辐射温度计的温度测量范围一般在4002000（根据不同的结构形式），测量误差在1.5%2.0%左右。光电温度计 光电温度计采用光电元件作为敏感元件，感受辐射源的亮度变化，并根据被测物体亮度与温度的关系确定温度的高低。光电温度计虽然和全辐射高温计相比仪器结构复杂，接受的

10、能量小，但抗环境干扰的能力强，有利于提高测量的稳定性。光电温度计的温度测量范围一般为2001500（通过分档实现），测量误差在1.0%1.5%左右，响应时间在1.55s之间。比色温度计 比色温度计是基于维恩位移定律工作的。根据维恩位移定律，物体温度变化时，辐射强度最大值所对应的波长要发生移动，从而使特定波长1和2下的亮度发生变化，测出这两个波长对应的亮度比，就可以求出被测物体温度。比色温度计结构比较复杂，仪表设计和制造要求较高。这种温度计的测量范围一般为4002000，基本测量误差为1%。第三节第三节 流量检测仪表流量检测仪表 流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体的数量，即瞬时流量。瞬时流

11、量在某一时段的累积量称为累积流量(总流量)。流量可用体积流量和质量流量来表示。流量检测的主要方法流量检测的主要方法 (1)测体积流量 容积法：它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如：如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计 速度法：以测量流全在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。差压式(节流式)、旋涡式、涡轮式、声学式、热学式 (2)测质量流量 直接法直接测量质量流量 间接法又称推导法 一、差压式流量计一、差压式流量计 节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，仍是目前炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。目前工业生产中应用有各种各样的节流装置，但应用最多的是孔板、喷嘴、文丘里

12、管和文丘利喷嘴。差压式流量计差压式流量计测量原理在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件 下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的，节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。根据能量守恒定律及流体连续性原理，节流装置的流量公式可以写成：体积流量 （2-1-11）质量流量 （2-1-12）式中M质量流量，kg/s;Q体积流量，m3/s流量系数；流束膨胀系数；F0节流装置开孔截面积，m2；1流体流经节流元件前的密度，kg/m3;p节流元件前后压力差，即p=p1-p2,pa。102FQ102pFM差压式流量计差压式流量计 由节流元件、连接管路和差压变送器组成一体，统称为差压式流量计

13、。差压变送器由两部分组成，下半部分为测量部分，上半部分为转换部分。测量部分包括测量室、测量元件（膜盒）等，转换部分包括主杠杆、矢量机构、副杠杆、差动变压器、反馈机构、调零装置和放大器等。要使仪表的指示值与通过管道的实际流量相符，必须做到以下几点 差压变送器的差压和显示仪表流量标尺选择时应与节流装置孔径匹配。在测量蒸汽和气体流量时，遇到工作条件的密度p与设计时的密度p0不相同，必须对示数进行修正。显示仪表测量值(差压信号)要经开方运算线性化处理后再送显示仪表。节流装置应正确安装。接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装差压信号管路。（如后面图示）被测流体为液体时信号管路

14、安装示意图 被测流体为气体时信号管路安装示意图 被测流体为水蒸气时信号管路安装示意图 被测介质具有腐蚀性时采用喷吹系统 二、腰轮流量计（罗茨流量计）二、腰轮流量计（罗茨流量计）基本原理基本原理：通过测量元件把流体连续不断地固体体积的单元液体，然后根据测量元件的动作次数给出流体的总量，即容积法测出出流体流量。特点特点：1、可测液体、气体流量，准确度高，可达0.5-0.1级。2、体积大比较笨重；周期检定比较困难；压损大，运作中有振动。腰轮流量计的转子象腰子，没有齿，靠联在转子外的一对啮合轮相互驱动，转子不相接触，有间隙，寿命较长。二、腰轮流量计（罗茨流量计）二、腰轮流量计（罗茨流量计）适用介质：适

15、用介质：可用于各种清洁液体流量测量，无须直管段。如：石脑油、渣油、柴油、蜡油等。在焦化、常压、沥青等装置都有应用。主要用来测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂和液态食品等粘稠流体的流量。对于高粘度介质的流量，其他流量计很难测量，而容积式流量计却能精确测量。精度可达0.2%。二、腰轮流量计（罗茨流量计）二、腰轮流量计（罗茨流量计）安装注意安装注意：1、水平安装罗茨轴，如果侧圈磨损，影响精度。2、流体流向与流量计本体箭头方向一致。3、设置旁路方便检修；设过滤器避免杂质损坏仪表。4、竖直安装时上管段要短，防止杂质沉淀。三、涡街流量计三、涡街流量计基本原理基本原理：涡街流量计是根据卡门涡街原理

16、制成的。在流动的流体中插入一个非流线型柱状物（如圆柱体或三角形柱体），则在柱体下游会产生两列不对称且又有规律的漩涡。该漩涡在柱体的侧后产生、分开、形成漩涡列，通常称作卡门涡街或卡门涡列。涡列的个数即涡街频率和流体的流速成正比。因而，通过测量旋涡频率，就可知道流体的流速，从而测出流体流量三、涡街流量计三、涡街流量计涡街流量计是由检测器（圆柱或三角柱等）、涡街流量计是由检测器（圆柱或三角柱等）、放大器和转换器等组成。放大器和转换器等组成。特点特点：管道内无可动部件，寿命长、量程比大、压力损失小。精度较高，量程比宽，可达100:1，安装简便，维护量小，故障极少。流速分布及脉动流影响测量，有直管段要求

17、，检测元件必要时清污。三、涡街流量计三、涡街流量计 仪表示值几乎不受温度、压力、密度、黏度及成分等影响。用水或空气标定的流量计可用于其他液体或气体的流量测量而不用校正。涡街流量计适用于各种液体、气体、蒸汽流量的测量。适用介质：适用介质：可用于测量水、蒸汽、氮气等。我厂主要在水厂、空分、聚丙烯、亚砜等装置。安装注意安装注意：直管段要求一般前10D后5D。测量蒸汽要求蒸汽不能带水，否则影响测量。四、电磁流量计四、电磁流量计 基本原理：基本原理：是基于电磁感应定律工作的，被测介质垂直于磁力线方向流动，因而在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势Ex=KQ。感应电势Ex与被测介质的体积流量Q

18、成正比。电磁流量计由变送器和转换器两部分组成，二者之间用连接线（励磁线信号线）相互连接。电磁流量计的特点电磁流量计的特点 测量导管内无可动部件和阻流体，因而无压损，无机械惯性，所以反应十分灵敏。测量范围宽，量程比一般为10：1，最高可达100：1。流速范围一般为16m/s，也可扩展到0.510 m/s.流量范围可测每小时几十毫升到十几立方米，测量管径范围可从2mm到2400mm，甚至可达300mm.可测含有固体颗粒、悬浮物（如矿浆、煤粉浆、纸浆等）或酸、碱、盐溶液等具有一定电导率的液体体积流量；也可测脉动流量；并可进行双向测量。EX与Q成线性关系，故仪表具有均匀刻度，且流体的体积流量与介质的物

19、性（如温度、压力、密度、粘度等）、流动状态无关，所以电磁流量计只需用水标定后，即可用来测量其他导电介质的体积流量而不用修正。电磁流量计局限性和不足 使用温度和压力不能太高，具体使用温度与管道衬里的使用温度和压力不能太高，具体使用温度与管道衬里的材料发生膨胀、变形、变质的温度有关，一般不超过材料发生膨胀、变形、变质的温度有关，一般不超过120；最高使用压力取决于管道强度、电极部分的密封；最高使用压力取决于管道强度、电极部分的密封状况以及法兰的规格等，一般使用压力不超过状况以及法兰的规格等，一般使用压力不超过1.6MPa。应用范围有限。电磁流量计不能用来测量气体、蒸汽和应用范围有限。电磁流量计不能

20、用来测量气体、蒸汽和石油制品等非导电流体的流量。石油制品等非导电流体的流量。当流速过低时，要把与干扰信号相同数量级的感应电势当流速过低时，要把与干扰信号相同数量级的感应电势进行放大和测量是比较困难的，而且仪表也易产生零点漂进行放大和测量是比较困难的，而且仪表也易产生零点漂移。因此，电磁流量计的满量程流速的下限一般不得低于移。因此，电磁流量计的满量程流速的下限一般不得低于0.5m/s。流速与速度分布不均匀时，将产生较大的测量误差。因流速与速度分布不均匀时，将产生较大的测量误差。因此，在电磁流量计前必须有个适当长度的直管段，以消除此，在电磁流量计前必须有个适当长度的直管段，以消除各种局部阻力对流速

21、分布对称性的影响。各种局部阻力对流速分布对称性的影响。安装注意安装注意1、可垂直、水平、倾斜安装。最好垂直安装，减少由于液体流过在电极上出现气泡造成误差；安装位置要选择在任何时候测量导管内都充满液体。在垂直的工艺管道上安装时，被测介质的流向应自下而上，在水平和倾斜的工艺管道上安装时，两个测量电极不应在工艺管道的正上方和正下方位置；上游直管段的长度应大于5倍工艺管道内径。2、信号微弱要求接地严格。远离磁源、不能有振动；流量计、被测介质及工艺管道三者之间应连成等电位，并应接地。五、超声波流量计超声波流量计 利用超声波测量流体的流速、流量的技术，不仅仅用于工业计量，而且也广泛地应用在医疗、海洋观测、

22、河流等各种计量测试中。基本原理：基本原理：运用多普勒方法，通过测量超声脉冲传播时间差，得出介质流速，进而就能求出流量。属于速度式流量计。在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器与接收器。当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为(c+u)；而声波传播方向与流体流动方向相反（即逆流方向）时，其传播速度为(c-u)。声波在流体中的传播速度C已知，只要测出时差t便可求出流速u，进而就能求出流量Q。超声波流量计的主要特点 流体中不插入任何元件，对流束无影响，也没有压力损失；能用于任何特别是具有高粘度、强腐蚀，非导电性等性能的液体的流量测量，也能测量气体流量；对于大口径管道的流量测量，不会因

23、管径大而增加投资；量程比较宽，可达5：1；输出与流量之间呈线性等优点。超声波流量计的缺点 当被测液体中含有气泡或有杂音时，将会影响声的传播，降低测量精度；超声波流量计实际测定的流体流速，当流速分布不同时，将会影响测量精度，故要求变送器前后分别应有10D和5D的直管段；此外，它的结构较复杂，成本较高。适用介质适用介质：可用于测量自来水、工业用水、冷却循环水、软化水、污水、饮料等。我厂主要在硫磺、水厂等装置。安装注意安装注意：1、换能器安装远离气泡及漂浮物，水平直管段要求一般前5D后2D。2、避开共振、电磁干扰环境，测量管和控制器间电缆要短避免信号衰减干扰，流量井要有标志六、质量流量计质量流量计

24、基本原理基本原理：20世纪80年代，美国Micromotion公司首先开发出来。质点在旋转参照系中直线运动时，同时受旋转角速度和直线速度的作用即受到科里奥利力（科氏力）作用F=2mw*u。一般由传感器和转换器组成，流体流过U型管产生电磁激励振荡和形变，通过转换器将这种变化转换成电信号。特点特点 1、管道内无可动部件，可靠性高，可直接测量质量流量。2、量程比宽、精度较高，可达1%，安装简便，维护量小，故障极少。对示值不用加以理论的或人工经验的修正；输出信号仅与质量流量成比例，而与流体的物性（如温度、压力、黏度、密度、雷诺数等）无关；与环境条件（如温度、湿度、大气压等）无关；只需检测、处理一个信号

25、（即仪表的输出信号），就可进行远传和控制。适用介质适用介质：可用于测量腐蚀性、脏污介质、悬浮液，两相流体（气体含量小于10%）等，如硫酸、硫醚、甲醇、油、液化气等。我厂主要在催化、气分、重整加氢、液化气站、亚砜等装置。安装注意安装注意：1、可水平、垂直安装，垂直效果好，停用时管道无积液，防止结垢。2、无直管段要求，但必须充满液体，出口应有10-20KPa的背压。第四节第四节 压力检测压力检测 1、压力概念及其单位 在物理学中,将气或液相的介质，垂直作用于单位面积上的压力称为“压强”。在工程上，压力定义为垂直均匀地作用于单位面积上的力，用符号P表示。所以工程技术中的压力与物理学中的压强概念相同。

26、在国际单位制中定义1N垂直作用于1m2面积上所形成的压力为l帕斯卡(简称“帕”，符号Pa)。(2)压力的表示方法 压力有绝对压力、表压力、负压或 真空度三种表示方法，其关系如下图。绝对压力是指物体所受的实际压力。表压力是指一般压力仪表所测得的压力。P表压=P绝对压力一P大气压力 真空度是指大气压与低于大气压的绝对压力之差，是负的表压(负压)，即 P真空度=P大气压力一P绝对压力 压力仪表分类压力仪表分类 压力检测的方法很多，按敏感元件和转换原理的特性不同，一般分为四类：（1）液柱压力计。它是根据流体静力学原理，把被测压力或差压转换成液体高度（差），压力计一般采用充有水或水银的玻璃U形管或单管。

27、（2）弹性式压力仪表。它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成弹性元件的位移，并通过机械传动机构直接带动指针。常见的弹性式压力计有弹簧管压力仪表、膜盒压力仪表、波纹管压力仪表等。（3）电远传式压力仪表。这类仪表的敏感元件一般也是弹性元件，通过进一步应用转换元件（或装置）和转换电路将与被测压力成正比的弹性元件的位移转换成电信号输出，实现信号的远距离输送。常见的有力平衡式压力变送器、电容式压力变送器、霍尔式压力传感器等。（4）物性型压力传感器。它是基于在压力作用下，敏感元件的某些物理特性发生变化的原理。常见的物性型压力传感器有应变式压力传感器、压阻式压力传感器、压电式压力传感器等。第五节第

28、五节 物位检测物位检测 物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位、界面可分为：测量液位的仪表：玻璃管（板）式、称重式、浮力式（浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）电容式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波式等 测量界面的仪表：浮力式、差压式、电极式和超声波式等；测量料位的仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等 一、浮力式液位计一、浮力式液位计 测量原理：浮力式液位计是根据浮在液面上的浮球或浮标随液位的高低而产生上下位移，或浸于液体中的浮筒随液位变化而引起浮力的变化原理而工作的。浮力式液位计分两种：（1）恒浮力式液体计：恒浮力式液位计是利用浮子本身的重量和所受的浮力

29、均为定值，并使浮子始终漂浮在液面上，并跟随液面的变化而变化的原理来测量液位的。如浮球、浮标式等。（2）变浮力式液位计：变浮力式液位计（浮筒式液位计）的检测元件是沉浸在液体中的浮筒，它随液位变化而产生浮力的变化，去推动气动或电动元件，发出信号给显示仪表，以指示被测液面值，浮筒液面计应垂直安装。其垂直度允许偏差为2/1000。安装高度应使正常液位或分界液位处于浮筒中心，并便于操作和维修。二、差压式液位计测量原理：差压式液位计是利用容器内液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。差压式液位计的特点是：检测元件在容器中几乎不占空间，只需在容器壁上开

30、一个或两或两个孔即可；检测元件只有一、两根导压管，结构简单，安装方便，便于操作维护，工作可靠；采用法兰式差压变送器可以解决高粘度、易凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介质的液位测量问题；差压式液位计通用性强，可以用来测量压力和流量等参数。当差压计一端接液相，另一端接气相时，根据流体静力学原理，有：PB=PA+gH P=PB-PA=gH在一般情况下，被测介质的密度和重力加速度都是已知的，因此，差压计测得的差压与液位的高度H成正比，这样就把测量液位高度的问题变成了测量差压的问题。零点迁移问题 采用差压式液位计测量液位时，由于安装位置不同，一般情况下均会存在零点迁移问题。包括正迁移和负迁移两种情况液位

31、测量的正迁移 液位测量的负迁移 正迁移正迁移:当差压式液位计的取压口当差压式液位计的取压口低于低于储槽底部储槽底部 P P1 1=P=PB B+h ho opgpg=P=PA A+hghg+h+ho og g P P2 2=P=PA A P=P P=P1 1-P-P2 2=hg=hg+h+ho og g负负迁移迁移:当差压式液位计的取压口高当差压式液位计的取压口高于于储槽底部储槽底部 P P1 1=P=PA A+hh1 1g g+h+ho o2 2g g P P2 2=P=PA A+h+h1 12 2g g P=P P=P1 1-P-P2 2=h=h1 1g g-（h h1 1-h-ho o）

32、2 2g g用差压式液位计测分界面原理图 利用差压式液位计还可以测量液体的分界利用差压式液位计还可以测量液体的分界面面 P P1 1=h=h0 02 2g+(hg+(h1 1+h+h2 2)1 1g g P P2 2=(h=(h2 2+h+h1 1+h+h0 0)l lg g p=Pp=Pl l-P-P2 2=0 0g(g(2 2-1 1)使用差压计测量液位时，必须注意以下两个问题：遇到含有杂质、结晶、凝固或易自聚的被测介质，用普通的差压变送器可能引起连接管线的堵塞，此时，需要采用法兰式差压变送器。当差压变送器与容器之间安装隔离罐时，需要进行零点迁移。三、超声波液位计三、超声波液位计测量原理：

33、测量原理：超声波物位计就是根据声波从发射至接收到反射回波的时间间隔与物位高度成比例的原理来检测物位的。当声波从一种介质向另一种介质传播时，在密度不同、声速不同的分界面上传播方向要发生改变，即一部分被反射。当声波从液体或固体传播到气体，或相反的情况，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射。声波换能器通过压电晶体发射超声脉冲，并接收来自被测介质表面的回波，通过测量发射及接收的时间间隔来完成物位的准确测量。若设探头到液面的距离为H，声波在液体中的传播速度为u，则有以下关系：H=ut/2 对于一定的液体来说，速度u是已知的，因此，只要声速C一定，便可以用测量时间的方法来确定出H的高度。超声波液

34、位计主要特点超声波液位计主要特点 超声波物位无可动部分，探头的压电晶片虽振动，但振幅很小，结构简单，寿命长。仪表不受湿度、粘度的影响，并与介质的介电系数、电导率、热导率等无关。可测范围广，液体、粉末、块体（固体颗粒）的物位都可测量。检测元件（探头）不接触被测介质，因此，此表适用于强腐蚀性、高粘度、有毒介质和低温介质的物位和界面测量。超声波液位计局限性超声波液位计局限性检测元件不能承受高温，声速又受介质的温度、压力的影响，大部分超声变送器都只能在常温常压下使用只能在常温常压下使用，少数高档的可在温度范围上稍有扩充。有些被测介质对声波吸收能力很强，故它的应用有一定的局限性。电路复杂，造价较高罐内有

35、无蒸汽、粉尘及搅拌，容器形状及安装位置。四、导波雷达液位计四、导波雷达液位计测量原理测量原理：雷达是通过发射和接收电磁电磁波波来测量物位的。而电磁波的传播速度是恒定的，不受具体工况条件的影响。导波雷达特点导波雷达特点：能耗低；不受液面波动及障碍物的影响；介质介电常数的变化对测量无明显影响；不受雾气、泡沫、挂料的影响，以及不受介质密度变化的影响。在导波雷达选型时，应注意几点在导波雷达选型时，应注意几点：介质的介电常数、黏度、温度等。不能测量液化气不能测量液化气等。第二章 调节阀控制仪表调节阀工艺过程检测仪表给定值偏差被测变量调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置。调节

36、阀组成 调节阀由执行机构和阀体两部分组成。执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀体部分是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作改变调节阀节流面积，达到调节流量的目的。调节阀分类 按用途和作用分类 a.两位阀：主要用于关闭或接通介质；b.调节阀：主要用于调节系统。选阀时，需要确定调节阀的流量特性；c.分流阀：用于分配或混合介质；d.切断阀：通常指泄漏率小于十万分之一的阀。按主要参数分类 1 按压力分类 (1)真空阀：工作压力低于标准大气压；(2)低压阀：公称压力PN1.6MPa；(3)中压阀：PN2.56.4MP

37、a；(4)高压阀：PNl0.080.OMPa，通常为PN22、PN32；(5)超高压阀：PNIOOMPa。2 按介质工作温度分类 (1)高温阀：t450；(2)中温阀：220t450；(3)常温阀：40t220；低温阀：200t40。常用分类法常用分类法 这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国内、国际最常用的分类方法。一般分为九个大类：(1)单座调节阀：只有一个阀芯和一个阀座 (2)双座调节阀：有两个阀芯和阀座 (3)套筒调节阀：(4)角形调节阀；(5)三通调节阀；(6)隔膜阀：流量特性接近于快开特性 (7)蝶阀：流量特性接近于快开特性 (8)球阀：分为O形球阀和V型球阀 (9)偏心

38、旋转阀。前6种为直行程，后三种为角行程。这九种产品亦是最基本的产品，也称为普通产品、基型产品或标准产品。各种各样的特殊产品、专用产品都是在这九类产品的基础上改进变型出来的。调节阀的选择调节阀的选择 根据工艺条件，选择合适的结构形式和材质 根据工艺对象特点，选择合适的流量特性 根据工艺操作参数，选择合适的阀门尺寸 根据阀杆受力大小，选择足够推力的执行机构 根据工艺过程要求，选择合适的辅助装置 控制阀的阀部分由阀的内件和阀体组成，控制阀的阀部分由阀的内件和阀体组成，阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀盖盖 上阀盖和填料函用于对阀杆密封和对阀杆上阀盖和填料函用于对

39、阀杆密封和对阀杆进行导向，防止工艺介质沿控制阀门的阀进行导向，防止工艺介质沿控制阀门的阀杆这个可动部件向外泄漏，它是阀体不可杆这个可动部件向外泄漏，它是阀体不可分割的一部分。分割的一部分。调节阀结构和材质调节阀结构和材质常规的上阀盖结构形式一般有四种：常规的上阀盖结构形式一般有四种：普通型：适用于常温，工作温度：-20200 散热片型：适用于高温或低温，工作温度：-60450 长颈型：适用于深度冷冻场合，工作温度：-60-250 波纹管密封型：适用于有毒性、易挥发或贵重流体，填料函一般为聚四氟乙烯或柔性石墨。填料的选择也是一个问题，填料选择不当，控制阀的摩擦力增大而导致控制阀死区增大或者很容易

40、使阀杆密封失效。因此，选择控制阀，除了阀体结构、材质、执行机构、口径计算外，还应根据控制流体的压力、温度、压差、流体的性质，合理选择上阀盖的结构形式和填料函，以防止流体沿着控制阀阀杆泄漏出来，即应充分考虑阀杆密封的性能和使用寿命。这在工程设计中显得非常重要。调节阀调节阀 调节阀的流量特性调节阀的流量特性 调节阀的可调比：是指调节阀所能控制的最大流量和最小流量的比值。调节阀的流量特性：是指被测介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的数学关系：F/Fmax=f（l/L）其中：F/Fmax：相对流量，即为调节阀某一开度流量与全开流量之比。l/L：相对开度，即调节阀某一开度行程与全开行程之比。理想流

41、量特性理想流量特性 理想流量特性理想流量特性：调节阀前后压差恒定情况下的流量特性。：调节阀前后压差恒定情况下的流量特性。典型理想流量特性有：典型理想流量特性有：1、快开流量特性快开流量特性：在阀开度较小时就有较大的流量，随着：在阀开度较小时就有较大的流量，随着开度的增长，流量很快达到最大。开度的增长，流量很快达到最大。2、直线流量特性直线流量特性：指调节阀的相对流量与相对位移成直线：指调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。3、抛物线流量特性抛物线流量特性：指调节阀的单位相对位移的变化所引：指调节阀的单位相对位移的

42、变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。一般用的较少系。一般用的较少4、等百分比（对数）流量特性等百分比（对数）流量特性：指调节阀的单位相对位移：指调节阀的单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大系。即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。而增大。1243 理想流量特性 Q/Qmax%1、快开2、直线3、抛物线4、等百分比（对数）快开流量特性特点：适用于快速启闭的切断阀或双位调节系统。隔膜

43、阀的流量特性接近于快开特性。直线流量特性特点：阀门在开度小时流量相对变化值大，灵敏度高，不易控制，甚至发生震荡；而在大开度时，流量相对变化值小，调节缓慢，不够及时。等百分比（对数）流量特点特性：阀门在开度小时，调节阀放大系数小，调节平缓；在大开度时调节阀放大系数大，调节灵敏有效。碟阀的流量特性接近于等百分比特性调节阀作用方式选择调节阀作用方式选择 气动调节阀有风开、风关两种方式气动调节阀有风开、风关两种方式 风开阀：有风时阀打开；无风时阀关闭风开阀：有风时阀打开；无风时阀关闭 风关阀：有风时阀关闭；无风时阀打开风关阀：有风时阀关闭；无风时阀打开 调节阀到底选择风开阀还是风关阀，是从调节阀到底选

44、择风开阀还是风关阀，是从保证生产安全来考虑的，不得随意更改保证生产安全来考虑的，不得随意更改气动执行机构作用形式气动执行机构作用形式 气动执行机构气动执行机构有正作用、反作用两种作用有正作用、反作用两种作用形式形式 正作用：信号压力增加时推杆向里动作的正作用：信号压力增加时推杆向里动作的叫正作用执行机构；叫正作用执行机构；反作用：信号压力增加时推杆向外动作的反作用：信号压力增加时推杆向外动作的叫反作用执行机构。叫反作用执行机构。阀芯安装方式阀芯安装方式 阀有正装和反装两种类型阀有正装和反装两种类型 正装：当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之正装：当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之间流通面积减小，称为正装

45、；间流通面积减小，称为正装；反装：当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之反装：当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之间流通面积增大，称为反装间流通面积增大，称为反装调节阀作用方式 由于气动执行机构有由于气动执行机构有正、反两种作用形式，正、反两种作用形式，而阀也有正装和反装而阀也有正装和反装两种方式，因此，实两种方式，因此，实现气动调节阀的气开、现气动调节阀的气开、气关就有气关就有4种组合种组合执行机构阀气动调节阀正正风关正反风开反正风开反反风关正反正正正风关风开反反反风开风关组合方式图组合方式图调节阀附件调节阀附件 阀门定位器 电磁阀 电-气转换器阀门定位器阀门定位器 阀门定位器阀门定位器：是调节阀的主要附

46、件，它与：是调节阀的主要附件，它与气动调节阀配套使用，接受调节器的输出气动调节阀配套使用，接受调节器的输出信号，然后它的输出信号去控制气动调节信号，然后它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，从而使阀门机械装置反馈到阀门定位器，从而使阀门的位置能按调节器输出的控制信号进行正的位置能按调节器输出的控制信号进行正确定位。确定位。阀门定位器的产品按其结构形式和工作原阀门定位器的产品按其结构形式和工作原理可以分为：电气阀门定位器、气动阀门理可以分为：电气阀门定位器、气动阀门定位器和智能阀门定位器定位器和智能阀门定位器

47、通用型阀门定位器有单动作型和双动作型。通用型阀门定位器有单动作型和双动作型。反馈方式通常有直行程和角行程之分；反馈方式通常有直行程和角行程之分；作用形式：正作用、反作用两种；作用形式：正作用、反作用两种；特性：线性、等百分比、快开等特性选择特性：线性、等百分比、快开等特性选择 气源：净化风额定压力气源：净化风额定压力0.140.7MPa 输入信号：输入信号：420mA DC（电气定位器）（电气定位器）或或20100KPa（气动定位器）（气动定位器）输出信号：输出信号：0.020.1MPa或或0.040.2MPa,最大输出可到最大输出可到100%气源压力气源压力(双动作型阀双动作型阀门定位器门定

48、位器 提高控制阀控制精度，准确定位；提高控制阀控制精度，准确定位；能够增大调节阀的输出功率；能够增大调节阀的输出功率；提高调节阀响应速度提高调节阀响应速度 可改善控制阀流量特性；可改善控制阀流量特性；克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响克服阀杆的摩擦力并消除不平衡力的影响 可实现分程控制可实现分程控制 可实现调节阀反向动作可实现调节阀反向动作阀门定位器作用阀门定位器作用电磁阀电磁阀 电磁阀是利用电磁力的作用电磁阀是利用电磁力的作用,推动阀芯换位推动阀芯换位,以实现气流或液流换向的阀类以实现气流或液流换向的阀类.通常由电磁控制部分和换向部分通常由电磁控制部分和换向部分(主阀主阀)两部两部分组成分

49、组成.电磁阀通常与控制阀配套使用电磁阀通常与控制阀配套使用,实现气路转实现气路转换换,从而实现控制阀门的动作从而实现控制阀门的动作.电电-气转换器：气转换器：接受接受420mA DC的电流信号的电流信号并将其转换成并将其转换成20100KPa标准气动信号标准气动信号,送送到气动执行机构。到气动执行机构。电电-气转换器气转换器分析仪表种类 Gas Chromatographs 气相色谱仪-最广泛应用的分析仪-可方便地分析复杂混合气体中的多种组份 Mass Spectrometers 质谱仪-目前分析速度最快的分析仪通常应选择过程质谱的过程为通常应选择过程质谱的过程为 快速反应快速反应 多样品点多

50、样品点 测量组份为测量组份为C6 或分子重量低于其的组份或分子重量低于其的组份 需要严格控制的过程需要严格控制的过程(高精度高精度)Continuous Gas Analyzers 连续气体分析仪(热导/氧/红外/)-根据分析任务进行选择 Photometers 光度计(红外/紫外)Trace water/Trace O2/Trace H2S 微水/微氧/微H2S分析仪 Physical Property Analyzers 物理特性分析仪(干点/闪点/倾点/蒸汽压 )-主要应用于石化炼油 NIR/FTIRs 近红外/傅立叶变换近红外光谱仪 -八十年代发展的最新在线分析技术 Others(水质