1、液液 位位 控控 制制基 本 内 容123 物位检测物位检测 常用的液位检测仪表常用的液位检测仪表 物位仪表的使用物位仪表的使用 工业应用案例工业应用案例-精制盐水罐液位控制精制盐水罐液位控制 控制规律控制规律 自动控制仪表自动控制仪表 PLCPLC 在许多生产过程中，物位都需要进行检测和控制，以保证生在许多生产过程中，物位都需要进行检测和控制，以保证生产正常连续运行，确保产品质量。如锅炉内的水位，油罐、水塔产正常连续运行，确保产品质量。如锅炉内的水位，油罐、水塔和各种储液罐的液位，粮仓、煤粉仓、水泥库和化学原料库中的和各种储液罐的液位，粮仓、煤粉仓、水泥库和化学原料库中的料位以及高温条件下连
2、续生产中的铝水、钢水或铁水的液位等。料位以及高温条件下连续生产中的铝水、钢水或铁水的液位等。4.14.1物位检测物位检测4.1.14.1.1概述概述（1 1）物位）物位 液位：液位：容器中液体介质的高低。容器中液体介质的高低。液位计：液位计：测量液位的仪表。测量液位的仪表。料位：料位：容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。料位计：料位计：测量料位的仪表。测量料位的仪表。(2)(2)物位测量的意义物位测量的意义 通过物位的测量，可以正确获知容器设备中所储原料、半成通过物位的测量，可以正确获知容器设备中所储原料、半成品或产品的体积或重量，以保证连续供应生产中各个环节所
3、需品或产品的体积或重量，以保证连续供应生产中各个环节所需要的物料或进行经济核算；要的物料或进行经济核算；通过物位测量，还可以了解容器内的物位是否在规定的工艺通过物位测量，还可以了解容器内的物位是否在规定的工艺要求范围内，并可进行越限报警，以保证生产过程的正常进行，要求范围内，并可进行越限报警，以保证生产过程的正常进行，保证产品的产量和质量，保证生产安全。保证产品的产量和质量，保证生产安全。4.14.1物位检测物位检测4.1.14.1.1概述概述4.1.24.1.2物位测量的方法物位测量的方法 接触式仪表接触式仪表 接触式物位仪表主要有直读式、差压式、浮力式、电磁式接触式物位仪表主要有直读式、差
4、压式、浮力式、电磁式 （包括电容式、电阻式、电感式）、重锤式等物位仪表。（包括电容式、电阻式、电感式）、重锤式等物位仪表。非接触式仪表非接触式仪表 非接触式物位仪表主要有核辐射式、声波式、光电式等物非接触式物位仪表主要有核辐射式、声波式、光电式等物 位仪表。位仪表。4.14.1物位检测物位检测4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器将差压变送器的一端接液相，另一将差压变送器的一端接液相，另一端接气相。端接气相。差压液位变送器原理图 差压式液位计是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相差压式液位计是利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理工作
5、的。应变化的原理工作的。4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器ppgHpp21gHppp21 被测介质的密度是已知的，压差被测介质的密度是已知的，压差P P与液位高度与液位高度H H成正比，成正比，测出压差就知道被测液位高度。测出压差就知道被测液位高度。压力表式液位计压力表式液位计当被测容器是敞口的，气相压力为大气当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压变送器的负压室通大压时，只需将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号，也可以在气即可。若不需要远传信号，也可以在容器底部安装压力表。如图所示容器底部安装压力表。如图所示 4.2常用的检测仪表4
6、.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器液位变送器在化工上的应用液位变送器在化工上的应用 利用差压变送器测量液位时，将液位形成的差压转换成统一利用差压变送器测量液位时，将液位形成的差压转换成统一标准电信号输出。由于安装位置条件不同，物位存在仪表零点标准电信号输出。由于安装位置条件不同，物位存在仪表零点迁移问题。迁移问题。量程迁移有无迁移、负迁移和正迁移三种情况。量程迁移有无迁移、负迁移和正迁移三种情况。4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器作用在变送器正、负压室的差压与液位高度作用在变送器正、负压室的差压与液位高度的关系为的关系为P=HgP=Hg，当
7、被测液位，当被测液位H=0H=0时，时，P=0P=0，此时作用在变送器正、负压室的压，此时作用在变送器正、负压室的压力相等，变送器的输出为下限值；当力相等，变送器的输出为下限值；当H=HmaxH=Hmax时，变送器的输出为上限值。这种情况即为时，变送器的输出为上限值。这种情况即为无迁移。无迁移。无迁移无迁移使用差压变送器或差压计测量液位时，如图使用差压变送器或差压计测量液位时，如图所示，差压变送器的正压室取压口正好与容所示，差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液面处于同一水平位置。器的最低液面处于同一水平位置。4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器负迁移示
8、意图 负迁移负迁移在生产中有时为防止贮槽内液体和气体在生产中有时为防止贮槽内液体和气体进入变送器的取压室而造成管线堵塞或进入变送器的取压室而造成管线堵塞或腐蚀，以及保持负压室的液柱高度恒定，腐蚀，以及保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点间分别装在变送器正、负压室与取压点间分别装有隔离罐，并充以隔离液。如图所示。有隔离罐，并充以隔离液。如图所示。4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器01211pgHghp0222pghpghghgHpp2221121ghhgHp2121负迁移示意图在使用差压变送器测量液位时，一般来说在使用差压变送器测量液位时，一
9、般来说则 负迁移负迁移4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器正迁移示意图 正迁移正迁移 由于工作条件的不同，有时会出现正由于工作条件的不同，有时会出现正迁移的情况，如图所示。当变送器的安装迁移的情况，如图所示。当变送器的安装位置与容器的最低液位不在同一水平位置位置与容器的最低液位不在同一水平位置上时上时4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器20pp12112ppHghg正迁移示意图在使用差压变送器测量液位时，一般来说在使用差压变送器测量液位时，一般来说 正迁移正迁移01211pgHghp则112pHghg 4.2常用的检测仪表
10、4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器法兰式差压变送器测量液位示意图1法兰式测量头；2毛细管；3变送器为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如图所示。法兰式差压变送器，如图所示。4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式液位变送器 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 4.2常用的检测仪表4.2.14.2.1差压式液位变送器差压式
11、液位变送器 浮力式液位计是通过飘浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮力式液位计是通过飘浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液位发生变化时其浮力发生相应的变化。主要有浮子式浮筒，在液位发生变化时其浮力发生相应的变化。主要有浮子式液位计和沉筒式液位计两种。液位计和沉筒式液位计两种。4.2.24.2.2浮力式式液位计浮力式式液位计 （1）浮子式液位计）浮子式液位计作为检测元件的浮子漂浮在液面上，浮子随着液面高低的作为检测元件的浮子漂浮在液面上，浮子随着液面高低的变化而上下移动，所受到的浮力大小保持一定，检测浮子变化而上下移动，所受到的浮力大小保持一定，检测浮子所在的位置可知液面的高低。浮子的形状常
12、见的有圆盘形、所在的位置可知液面的高低。浮子的形状常见的有圆盘形、圆柱形和球形等。圆柱形和球形等。浮子式液位计是一种恒浮力式液位计。浮子式液位计是一种恒浮力式液位计。4.2常用的检测仪表浮子式液位计示意图 浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的质量及浮力平衡，从而绳带的拉力与浮子的质量及浮力平衡，从而保证浮子处于平衡状态而漂在液面上。设圆保证浮子处于平衡状态而漂在液面上。设圆柱型浮子的外直径为柱型浮子的外直径为D D，浮子浸入液体的高度，浮子浸入液体的高度为而，液体密度为为而，液体密度为p p，则浮子所受到的浮力为，则浮子所受到的浮力为2Dgh4
13、F=4.2.24.2.2浮力式式液位计浮力式式液位计 4.2常用的检测仪表4.2.24.2.2浮力式式液位计浮力式式液位计 4.2常用的检测仪表把浮子换成浮球，测量从容器内移把浮子换成浮球，测量从容器内移到容器外，浮球用杠杆直接连接浮到容器外，浮球用杠杆直接连接浮球，可直接显示罐内液位的变化，球，可直接显示罐内液位的变化，如图如图4-74-7所示。所示。（2 2）沉筒式液位计）沉筒式液位计 沉筒式液位计的基本原理是利用悬挂在容器中的沉筒，沉筒式液位计的基本原理是利用悬挂在容器中的沉筒，由于被浸没的高度不同，以致所受的浮力不同来测量液位高由于被浸没的高度不同，以致所受的浮力不同来测量液位高度。沉
14、筒式液位计主要是由变送器和显示仪表两部分组成。度。沉筒式液位计主要是由变送器和显示仪表两部分组成。变送器的种类很多，但检测元件均为沉筒。沉筒的长度就是变送器的种类很多，但检测元件均为沉筒。沉筒的长度就是仪表的量程，一般为仪表的量程，一般为3003002000mm2000mm。沉筒式液位计是典型的变浮力液位计。沉筒式液位计是典型的变浮力液位计。按结构不同，可分为位移平衡式、力平衡式和带差动变按结构不同，可分为位移平衡式、力平衡式和带差动变压器的沉筒液位计几种。压器的沉筒液位计几种。4.2.24.2.2浮力式式液位计浮力式式液位计 4.2常用的检测仪表（2 2）沉筒式液位计）沉筒式液位计4.2.2
15、4.2.2浮力式式液位计浮力式式液位计 4.2常用的检测仪表沉筒式液位计是典型的沉筒式液位计是典型的变浮力液位变浮力液位计计。沉筒式液位计的基本原理是利。沉筒式液位计的基本原理是利用悬挂在容器中的沉筒，由于被浸用悬挂在容器中的沉筒，由于被浸没的高度不同，以致所受的浮力不没的高度不同，以致所受的浮力不同来测量液位高度。只要测出浮筒同来测量液位高度。只要测出浮筒所受浮力变化的大小，便可以知道所受浮力变化的大小，便可以知道液位的高低。液位的高低。沉筒的长度就是仪表的量程沉筒的长度就是仪表的量程 注意注意4.2.34.2.3电容式物位计电容式物位计dDLCln2电容器的组成1内电极；2外电极通过测量电
16、容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。4.2常用的检测仪表dDLCln200dDHLdDHCln2ln20当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为 HKdDHCCCiXln200当液位上升为当液位上升为H H时，电容量变为时，电容量变为电容量的变化为电容量的变化为4.2.34.2.3电容式物位计电容式物位计4.2常用的检测仪表电容量的变化与液位高度电容量的变化与液位高度H H成正比。该法是利用被测介成正比。该法是利用被测介质的介电系数质的介电系数与空气介电系数与空气介
17、电系数0 0不等的原理进行工不等的原理进行工作，（作，（-0 0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。距离越小，仪表越灵敏。4.2.34.2.3电容式物位计电容式物位计4.2常用的检测仪表用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易大，容易“滞留滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。导电固体料位。dDHCXln201金属电极棒；2容器壁电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关
18、系为料位检测4.2.34.2.3电容式物位计电容式物位计4.2常用的检测仪表4.2.44.2.4核辐射液位计核辐射液位计HeII0射线的透射强度随着射线的透射强度随着。核辐射物位计示意图1辐射源；2接受器 适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。些限制。4.2常用
19、的检测仪表4.2.54.2.5超声波液位计超声波液位计 超声波在气体、液体和固体中传播，具有一定的传播速度。超声波在气体、液体和固体中传播，具有一定的传播速度。超声波在介质中传播时会被吸收而衰减，在气体中传播的衰减最超声波在介质中传播时会被吸收而衰减，在气体中传播的衰减最大，在固体中传播的衰减最小。超声波在穿过两种不同介质的分大，在固体中传播的衰减最小。超声波在穿过两种不同介质的分界面时会产生反射和折射，对于声阻抗差别较大的界面，几乎为界面时会产生反射和折射，对于声阻抗差别较大的界面，几乎为全反射。从发射超声波至接收发射回来的信号的时间间隔与分界全反射。从发射超声波至接收发射回来的信号的时间间
20、隔与分界面位置有关，超声波式物位仪表正是利用超声波的这一特点进行面位置有关，超声波式物位仪表正是利用超声波的这一特点进行物位测量的。物位测量的。4.2常用的检测仪表4.2.54.2.5超声波液位计超声波液位计 设超声波到液面的距离为设超声波到液面的距离为H H，波的传，波的传播速度为播速度为c c，传播时间间隔为，传播时间间隔为tt，则，则 H=1/2ctH=1/2ct想通过测量超声波传播时间来确定物想通过测量超声波传播时间来确定物位，声速位，声速c c必须恒定。必须恒定。单探头超声波液位计图为单探头超声波液位计，它使用一个图为单探头超声波液位计，它使用一个换能器，由控制电路控制，分时交替作换
21、能器，由控制电路控制，分时交替作发射器与接收器。发射器与接收器。4.2常用的检测仪表4.2.64.2.6雷达式液位计雷达式液位计cdt/2雷达物位计的运行时间与物位的关系为雷达物位计的运行时间与物位的关系为雷达物位计是非接触式连续测量的脉冲型物位计，无位移、无传动部件、雷达物位计是非接触式连续测量的脉冲型物位计，无位移、无传动部件、不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉尘的限制，适用于高粘度、有腐蚀性不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉尘的限制，适用于高粘度、有腐蚀性介质的物位测量；同时雷达物位计没有测量盲区，液位测量误差仅为介质的物位测量；同时雷达物位计没有测量盲区，液位测量误差仅为0.11.0mm，分辩
22、率达，分辩率达120mm。既可用于工业测量，也可用于计量。既可用于工业测量，也可用于计量。4.2常用的检测仪表重锤连在与电机相连的鼓轮上，重锤连在与电机相连的鼓轮上，电机发讯使重锤在执行机构控电机发讯使重锤在执行机构控制下动作，从预先定好的原点制下动作，从预先定好的原点处靠自重开始下降，通过计数处靠自重开始下降，通过计数或逻辑控制记录重锤下降的位或逻辑控制记录重锤下降的位置；当重锤碰到物料时，产生置；当重锤碰到物料时，产生失重信号，控制执行机构停失重信号，控制执行机构停转转反转，使电机带动重锤反转，使电机带动重锤迅速返回原点位置。迅速返回原点位置。六、雷达式液位计六、雷达式液位计4.2.74.
23、2.7重锤物位计重锤物位计 4.2常用的检测仪表4.3物位仪表的使用4.3.14.3.1物位仪表的选用物位仪表的选用 物位检测仪表种类繁多、性能各异，又各有所长、各有所短。物位检测仪表种类繁多、性能各异，又各有所长、各有所短。因此，应全面综合被测对象的特点、工艺测量要求和性价比进行因此，应全面综合被测对象的特点、工艺测量要求和性价比进行合理选用。对大多数工艺对象的液面和界面测量，选用差压式仪合理选用。对大多数工艺对象的液面和界面测量，选用差压式仪表、沉筒式仪表或浮子式仪表便可满足要求。如不满足时，可选表、沉筒式仪表或浮子式仪表便可满足要求。如不满足时，可选用雷达式、电容式、电阻式、核辐射式等物
24、位检测仪表。用雷达式、电容式、电阻式、核辐射式等物位检测仪表。物位仪表选型主要是物位仪表选型主要是从实用和经济从实用和经济两方面考虑。两方面考虑。4.3物位仪表的使用4.3.14.3.1物位仪表的选用物位仪表的选用 根据被测对象的特点，例如是检测液位、还是检测料位或界根据被测对象的特点，例如是检测液位、还是检测料位或界位；是检测密闭容器中的物位还是敞口容器中的物位；是否需要位；是检测密闭容器中的物位还是敞口容器中的物位；是否需要克服液体的泡沫所造成的假液位的影响；以及接触介质的压力、克服液体的泡沫所造成的假液位的影响；以及接触介质的压力、温度、粘度、腐蚀性、稳定性如何；是否含有固体颗粒、脏污、
25、温度、粘度、腐蚀性、稳定性如何；是否含有固体颗粒、脏污、结焦及粘附等；考虑工艺测量的要求，例如是现场指示，还是远结焦及粘附等；考虑工艺测量的要求，例如是现场指示，还是远传显示；是连续检测，还是定点检测；及仪表的安装场所，包括传显示；是连续检测，还是定点检测；及仪表的安装场所，包括仪表的安装高度及仪表使用环境的防爆等级、干扰程度等选用仪仪表的安装高度及仪表使用环境的防爆等级、干扰程度等选用仪表类型。表类型。（1）仪表类型的选用）仪表类型的选用4.3物位仪表的使用4.3.14.3.1物位仪表的选用物位仪表的选用(2)(2)按应用要求选择按应用要求选择 测量液位的仪表有：玻璃管（板）式、浮力式（浮子
26、、浮筒、测量液位的仪表有：玻璃管（板）式、浮力式（浮子、浮筒、浮球）、静压式（压力、差压）、电磁式（电容、电阻、电感、浮球）、静压式（压力、差压）、电磁式（电容、电阻、电感、磁致伸缩、磁性）、超声波式、核辐射式、激光式、矩阵涡流式磁致伸缩、磁性）、超声波式、核辐射式、激光式、矩阵涡流式等。等。测量料位的仪表有：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光测量料位的仪表有：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、核辐射式等。式、核辐射式等。测量界面的仪表有：浮力式、差压式、超声波式等。测量界面的仪表有：浮力式、差压式、超声波式等。（3 3）按准确度要求选择）按准确度要求选择 目前，在物位计量中，计量准确度要
27、求较高时，多采用高准确度物目前，在物位计量中，计量准确度要求较高时，多采用高准确度物位仪表，如磁致伸缩液位计、雷达液位计、矩阵涡流液位计等，可参位仪表，如磁致伸缩液位计、雷达液位计、矩阵涡流液位计等，可参阅阅石油化工仪表控制系统选用手册石油化工仪表控制系统选用手册。4.3物位仪表的使用4.3.14.3.1物位仪表的选用物位仪表的选用（4 4）按工作条件要求选择）按工作条件要求选择 一般工作条件下，可选择一般物位计，如差压式、浮力式等；较差一般工作条件下，可选择一般物位计，如差压式、浮力式等；较差工作条件下，可选择电容式、矩阵涡流式、射频导纳式；恶劣工作条工作条件下，可选择电容式、矩阵涡流式、射
28、频导纳式；恶劣工作条件下，可选择核辐射式物位计。件下，可选择核辐射式物位计。（5 5）按测量范围选择）按测量范围选择 2m2m以下：高温以下：高温(450(450以下以下)粘性介质粘性介质内浮球式；内浮球式；一般介质一般介质外浮筒式或差压式。外浮筒式或差压式。2m2m以上：一般介质以上：一般介质差压式、雷达式、矩阵涡流式、磁性液位计；差压式、雷达式、矩阵涡流式、磁性液位计；特殊介质特殊介质法兰差压式、核辐射式法兰差压式、核辐射式 4.3物位仪表的使用4.3.14.3.1物位仪表的选用物位仪表的选用 物位仪表没有通用的产品，每类产品都有其适应范围和选用场物位仪表没有通用的产品，每类产品都有其适应
29、范围和选用场所，也各有局限性。同时，测量方法也在发展中，新的物位测量仪所，也各有局限性。同时，测量方法也在发展中，新的物位测量仪表层出不穷。一定要认真把握住选型要点，选准、选好。表层出不穷。一定要认真把握住选型要点，选准、选好。4.3.2 4.3.2 实践应用实践应用-物位检测故障处理物位检测故障处理(1)(1)锅炉汽包液位指示不准锅炉汽包液位指示不准工艺过程：工艺过程：锅炉汽包液位指示，采用差压变送器检测液位，同时在锅炉汽包液位指示，采用差压变送器检测液位，同时在汽包另一侧安装玻璃板液位计。汽包另一侧安装玻璃板液位计。故障现象：故障现象：开车时，差压变送器输出比玻璃板液位计指示高很多。开车时
30、，差压变送器输出比玻璃板液位计指示高很多。4.3物位仪表的使用4.3.2 4.3.2 实践应用实践应用-物位检测故障处理物位检测故障处理（1 1）锅炉汽包液位指示不准）锅炉汽包液位指示不准分析与判断：分析与判断：采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充采用差压变送器检测密闭容器液位时，导压管内充满冷凝液，用满冷凝液，用100%100%负迁移将负压室内多于正压管内的液柱迁移掉，负迁移将负压室内多于正压管内的液柱迁移掉，使差压变送器的正负压力差使差压变送器的正负压力差P=rP=r*h h。h h为液位高度，为液位高度，r r为水的密度。为水的密度。差压变送器的量程就是差压变送器的量程就是Hr
31、Hr，为汽包上下取压阀门之间的距离。调，为汽包上下取压阀门之间的距离。调校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，校时，水的密度取锅炉正常生产时沸腾状态的值，r r0.760.76。锅炉刚。锅炉刚开车时，锅炉内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度开车时，锅炉内温度、压力没有达到设计值，此时水的密度r r0.980.98，虽然虽然h h不变，但不变，但h h*r r的值增大，的值增大，P=rP=r*h,h,差压变送器的压差增大，变差压变送器的压差增大，变送器输出增加。玻璃板液位计只和送器输出增加。玻璃板液位计只和h h有关，所以它指示正常，从而出有关，所以它指示正常，从而出现差压变送器指示液
32、位高度大于玻璃板液位计高度。现差压变送器指示液位高度大于玻璃板液位计高度。4.3物位仪表的使用（2 2）锅炉汽包液位指示不准）锅炉汽包液位指示不准处理方法：处理方法：这种情况是暂时现象，过一段时间锅炉达到正常运这种情况是暂时现象，过一段时间锅炉达到正常运行时，两表指示就能达到一致，所以不必加以处理。但要和工艺行时，两表指示就能达到一致，所以不必加以处理。但要和工艺操作人员解释清楚。在这里，要注意一点，由于仪表人员解释不操作人员解释清楚。在这里，要注意一点，由于仪表人员解释不清楚这个现象产生的原因，而工艺操作人员又坚持要两表指示一清楚这个现象产生的原因，而工艺操作人员又坚持要两表指示一致，为了达
33、到一致，仪表人员将差压变送器零位下调，直至两表致，为了达到一致，仪表人员将差压变送器零位下调，直至两表指示一致。待锅炉运行一段时间后，要记住将变送器的零位调回指示一致。待锅炉运行一段时间后，要记住将变送器的零位调回来，否则，就会出现差压变送器的测量值指示偏低。来，否则，就会出现差压变送器的测量值指示偏低。4.3.2 4.3.2 实践应用实践应用-物位检测故障处理物位检测故障处理4.3物位仪表的使用（2 2）合成氨铜塔液位波动大）合成氨铜塔液位波动大(时高时低时高时低)，指示不稳，指示不稳工艺过程：工艺过程：由一台核液位计与控制室控制系统组成铜塔液位调节系由一台核液位计与控制室控制系统组成铜塔液
34、位调节系统。统。故障现象：故障现象：在生产过程中，铜塔液位指示不稳，时高时低，导致调在生产过程中，铜塔液位指示不稳，时高时低，导致调节系统失调，影响了工艺的正常操作。节系统失调，影响了工艺的正常操作。分析与判断：分析与判断：铜塔液位控制系统是保证铜塔液位控制在有效范围，铜塔液位控制系统是保证铜塔液位控制在有效范围，如果液位高于控制范围高限，将引起压缩机带液，液位低于控制范围低如果液位高于控制范围高限，将引起压缩机带液，液位低于控制范围低限，那么高压气体进入低压系统，后果将不堪设想。工艺要求该液位调限，那么高压气体进入低压系统，后果将不堪设想。工艺要求该液位调节系统必须灵、准、稳，如果铜塔液位不
35、稳，则不能达到系统正常控制节系统必须灵、准、稳，如果铜塔液位不稳，则不能达到系统正常控制的目的。根据故障判断思路进行检查，首先把调节系统打在手动位置进的目的。根据故障判断思路进行检查，首先把调节系统打在手动位置进行手动调节，看液位是否能稳定下来，从而来判断到底是液位计故障，行手动调节，看液位是否能稳定下来，从而来判断到底是液位计故障，还是调节器或调节阀故障。通过手动调节，液位逐渐稳定，没有再出现还是调节器或调节阀故障。通过手动调节，液位逐渐稳定，没有再出现波动。这说明核液位计及调节阀没有问题，液位出现波动是由于调节系波动。这说明核液位计及调节阀没有问题，液位出现波动是由于调节系统的统的PIDP
36、ID参数设置不当所引起的。参数设置不当所引起的。4.3.2 4.3.2 实践应用实践应用-物位检测故障处理物位检测故障处理4.3物位仪表的使用处理方法：处理方法：把调节系统打在手动位置进行调节，待工艺状况把调节系统打在手动位置进行调节，待工艺状况及液位指示稳定后，对调节系统的及液位指示稳定后，对调节系统的PIDPID参数重新整定，然后，把参数重新整定，然后，把调节系统恢复到自动控制，通过观察记录曲线看调节系统恢复到自动控制，通过观察记录曲线看PIDPID参数的设置参数的设置是否合理。通过对调节系统是否合理。通过对调节系统PIDPID参数的整定，该问题得到解决。参数的整定，该问题得到解决。4.3
37、.2 4.3.2 实践应用实践应用-物位检测故障处理物位检测故障处理4.3物位仪表的使用（2 2）合成氨铜塔液位波动大）合成氨铜塔液位波动大(时高时低时高时低)，指示不稳，指示不稳4.4 工业案例-精制盐水罐液位控制 粗盐经化盐工段制成饱和一次精制盐水，一次精制盐水再进粗盐经化盐工段制成饱和一次精制盐水，一次精制盐水再进入螯合树脂塔内进行二次盐水精制。盐水二次精制工序包括三套入螯合树脂塔内进行二次盐水精制。盐水二次精制工序包括三套螯合树脂塔吸附单元、去离子精制盐水罐及其附属设备。螯合树脂塔吸附单元、去离子精制盐水罐及其附属设备。4.4.14.4.1二次盐水精制工艺流程简介二次盐水精制工艺流程简
38、介 二次精制盐水送电解槽 去离子精盐水罐 螯合树脂吸附单元 一次合格盐水 预加热器 图图4-15 4-15 二次盐水精制的工艺装备流程示意图二次盐水精制的工艺装备流程示意图4.4 工业案例-精制盐水罐液位控制 去离子精盐水罐目的是为了储存精制好的二次盐水，是为了给去离子精盐水罐目的是为了储存精制好的二次盐水，是为了给电解工序提供原料的。所以，对去离子精盐水罐液位进行检测控制，电解工序提供原料的。所以，对去离子精盐水罐液位进行检测控制，是为了连续供应电解工序所需要的物料，保证生产连续稳定运行的。是为了连续供应电解工序所需要的物料，保证生产连续稳定运行的。根据工艺需要，为了生产能稳定进行，去离子精
39、盐水罐的液位根据工艺需要，为了生产能稳定进行，去离子精盐水罐的液位不能太低，如果太低说明原料太少，这样就不能满足后续工艺生产不能太低，如果太低说明原料太少，这样就不能满足后续工艺生产的要求；去离子精盐水罐的液位也不能太高，一旦高了，控制不好的要求；去离子精盐水罐的液位也不能太高，一旦高了，控制不好容易溢出，造成浪费。因此，液位控制要求适中，一般液位要求恒容易溢出，造成浪费。因此，液位控制要求适中，一般液位要求恒定，控制在定，控制在50%50%左右。左右。4.4.24.4.2精制盐水的工艺控制要求精制盐水的工艺控制要求4.4 工业案例-精制盐水罐液位控制（1 1）分析工艺中影响精制盐水的液位）分
40、析工艺中影响精制盐水的液位变化的因素有哪些变化的因素有哪些（2 2）选择合适的操纵变量）选择合适的操纵变量（3 3）选择合适的检测仪表，对液位进）选择合适的检测仪表，对液位进行检测行检测（4 4）完成精制盐水液位控制系统）完成精制盐水液位控制系统4.4.34.4.3精制盐水的液位控制系统的构成精制盐水的液位控制系统的构成LICLT一 次 盐 水二 次 盐 水 模 块精 制 盐 水 罐4.5 控制规律4.5.1 4.5.1 概述概述 xzfefp 在研究控制器的控制规律时，经常是假定控制器的输入在研究控制器的控制规律时，经常是假定控制器的输入信号信号e e是一个是一个阶跃信号阶跃信号，然后来研究
41、控制器的输出信号，然后来研究控制器的输出信号p p随时随时间的变化规律。间的变化规律。控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。输入信号输入信号是经比较机构后的偏差信号是经比较机构后的偏差信号e e ，它是给定值信号，它是给定值信号x x与变送与变送器送来的测量值信号器送来的测量值信号z z之差。控制器的之差。控制器的输出信号输出信号就是控制器送往执就是控制器送往执行器（常用气动执行器）的信号行器（常用气动执行器）的信号p p。注意注意控制器的控制规律就是指控制器的控制规律就是指p p和和e e之间的函数关系，即之间的函数关系，即 控制
42、器控制器的基本的基本规律规律位式控制位式控制比例控制（比例控制（P P）积分控制（积分控制（I I）微分控制（微分控制（D D）比例积分控制比例积分控制 （PIPI）比例微分控制比例微分控制 （PDPD）比例积分微分控制比例积分微分控制 （PIDPID）4.5 控制规律4.5.1 4.5.1 概述概述4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制 双位控制的动作规律是当测量大于给定值时，控制器的输出为双位控制的动作规律是当测量大于给定值时，控制器的输出为最大（或最小），而当测量值小于给定值时，则输出为最小（或最最大（或最小），而当测量值小于给定值时，则输出为最小（或最大），即控制器只有两个输出值，相
43、应的控制机构只有开和关两个极大），即控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个极限位置，因此又称限位置，因此又称开关控制。开关控制。4.5 控制规律位式控制中的位式控制中的双位控制双位控制是自动控制系统中最简单也很实用的一种控制规律。是自动控制系统中最简单也很实用的一种控制规律。00,)0(0,minmaxeepeepp或或 理想双位控制器理想双位控制器理想的双位控制器其输出理想的双位控制器其输出p p与输入偏差额与输入偏差额e e之间的关系为：之间的关系为：4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制4.5 控制规律双位控制示例举举 例例4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制4.5 控
44、制规律图是一个采用双位控制的液位图是一个采用双位控制的液位控制系统，它利用控制系统，它利用电极式液位电极式液位计计来控制贮槽的液位，槽内装来控制贮槽的液位，槽内装有一根电极作为测量液位的装有一根电极作为测量液位的装置，电极的一端与继电器置，电极的一端与继电器J J的线的线圈相接，另一端调整在液位给圈相接，另一端调整在液位给定值的位置，导电的流体由电定值的位置，导电的流体由电磁阀磁阀V V的管线进入贮槽，经下部的管线进入贮槽，经下部出料管流出。出料管流出。控制过程：控制过程：贮槽外壳接地，当液位低于给定值贮槽外壳接地，当液位低于给定值H H0 0时，流体未接触电极，继电时，流体未接触电极，继电器
45、断路，此时电磁阀器断路，此时电磁阀V V全开，流体流入贮槽使液位上升，当液位上升全开，流体流入贮槽使液位上升，当液位上升至稍大于给定值时，流体与电极接触，于是继电器接通，从而使电磁至稍大于给定值时，流体与电极接触，于是继电器接通，从而使电磁阀全关，流体不再进入贮槽。但槽内流体仍在继续往外排出，故液位阀全关，流体不再进入贮槽。但槽内流体仍在继续往外排出，故液位将要下降。当液位下降至稍小于给定值时，流体与电极脱离，于是电将要下降。当液位下降至稍小于给定值时，流体与电极脱离，于是电磁阀磁阀V V又开启，如此反复循环，而液位被维持在给定值上下很小一个又开启，如此反复循环，而液位被维持在给定值上下很小一
46、个范围内波动。范围内波动。4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制4.5 控制规律实际的双位控制特性具有中间区的双位控制过程4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制4.5 控制规律 双位控制过程中一般采用双位控制过程中一般采用振幅振幅与与周期周期作为品质指标作为品质指标 注意注意 被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。被控变量波动的上、下限在允许范围内，使周期长些比较有利。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因而应用很普遍。4.5.2 4.5.2 位式控制位式控制4.5 控制规律 为了避免出现双位控制所带来的等幅振荡
47、现象，应该使为了避免出现双位控制所带来的等幅振荡现象，应该使控制阀的开度（即控制器的输出值）与被控变量的偏差成比控制阀的开度（即控制器的输出值）与被控变量的偏差成比例。根据偏差大小，控制阀可以处于不同的位置，这样就有例。根据偏差大小，控制阀可以处于不同的位置，这样就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。于稳定，达到平衡状态。4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律举例简单的比例控制系统示意图ebapepba或,4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律eKpP
48、4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律%100/minmaxminmaxpppxxe 比例度比例度控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数。对值之比的百分数。%1001minmaxminmaxxxppKP举例举例DDZ-DDZ-型比例作用控制，温度刻度范围为型比例作用控制，温度刻度范围为400400800800，控制器输出工作范围是控制器输出工作范围是0 010mA10mA。当指示指针从。当指示指针从600600移到移到700700，此时控制器相应的输出从，此时控制器相应的输出从4mA4mA变为变为9mA9mA，
49、其，其比例度的值为多少？比例度的值为多少？%50%10001049/400800600700对于这台控制器，温度变化全量程的对于这台控制器，温度变化全量程的5050（相当于（相当于200200），控制器的输出就能从最小变为最大，在此区间），控制器的输出就能从最小变为最大，在此区间内，内，e e和和p p是成比例的。是成比例的。4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律对于单元组合仪表对于单元组合仪表比例度比例度与放大倍数与放大倍数K KP P成反比成反比。控制器的比例度控制器的比例度越小，它的放大倍数越小，它的放大倍数K KP P就越大，就越大，它将偏差（控制器输入）放大
50、的能力越强，反之亦它将偏差（控制器输入）放大的能力越强，反之亦然。然。结论结论4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律比例控制系统过渡过程比例控制系统过渡过程阶跃干扰作用阶跃干扰作用液位开始下降液位开始下降作用在控制阀上的信号作用在控制阀上的信号进水量增加进水量增加偏差的变化曲线偏差的变化曲线4.5.34.5.3比例控制（比例控制（P P）4.5 控制规律（3 3）比例度对过渡过程品质指标的影响）比例度对过渡过程品质指标的影响图4-22简单的比例控制系统示意图举例举例通过图可以看出，控制过程结束时，液位的新稳态的值将低于给通过图可以看出，控制过程结束时，液位的新稳态的值
