1、iESLabiESLab1 燃气场站仪表自动化设计、建设燃气场站仪表自动化设计、建设、运行维运行维护护2009年5月 2山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行目录目录燃气场站的类型1场站仪表自动化的设计2场站仪表自动化的建设3场站仪表自动化的运行维护43山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行目录目录燃气场站的类型14山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行门站门站调压站调压站储配站储配站CNG加气站加气站天然气场站根天然气场站根据用途据用途划分划分燃气场站的类型燃气场站的类型5山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 1.燃气场站的类型v天然气场站根据用途分为:门站、调压站
2、、储配站、CNG加气站。6山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行假如系统配置图如下所示假如系统配置图如下所示7山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行燃气场站的类型燃气场站的类型v 门站：设在长距离输气管线与门站：设在长距离输气管线与城市燃气输配系统交接处的燃城市燃气输配系统交接处的燃气调压计量设施，简称城市门气调压计量设施，简称城市门站。来自长距离输气管线的燃站。来自长距离输气管线的燃气，先经过滤器清除其中机械气，先经过滤器清除其中机械杂质，然后通过调压器（燃气杂质，然后通过调压器（燃气调压器）、流量计（燃气计量）调压器）、流量计（燃气计量）进入城市燃气输配系统。如燃进入城市燃气输
3、配系统。如燃气需要加臭（使燃气具有明显气需要加臭（使燃气具有明显气味，以便漏气时易于察觉），气味，以便漏气时易于察觉），则调压、计量后要经过加臭装则调压、计量后要经过加臭装置。当燃气进站或出站压力超置。当燃气进站或出站压力超过规定压力时，安全装置自动过规定压力时，安全装置自动启动。站内发生故障时，可通启动。站内发生故障时，可通过越站旁通管供气。长距离输过越站旁通管供气。长距离输气管线如采用清管器清管，则气管线如采用清管器清管，则可将清管器接收装置设在燃气可将清管器接收装置设在燃气门站内，以利集中管理。门站内，以利集中管理。8山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行燃气场站的类型燃气场站的类
4、型v 调压站（柜）：调压站设调压站（柜）：调压站设于城市配气管网系统中的于城市配气管网系统中的不同压力级制的管道之间，不同压力级制的管道之间，或设于某些专门的用户之或设于某些专门的用户之间，有地上式和地下式之间，有地上式和地下式之分。站内主要设备是调压分。站内主要设备是调压器，其任务是按照用户的器，其任务是按照用户的需求，对管网中的天然气需求，对管网中的天然气进行调压，以满足用户的进行调压，以满足用户的需求。需求。9山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行调压站：v调压站又分为：调压站又分为：高中压区域调压站高中压区域调压站 中低压区域调压站中低压区域调压站 工业用户调压站工业用户调压站
5、居民用户调压站居民用户调压站v调压站设于城市配气管网系统中的不同压力级制的调压站设于城市配气管网系统中的不同压力级制的管道之间，或设于某些专门的用户之间，有地上式管道之间，或设于某些专门的用户之间，有地上式和地下式之分。和地下式之分。v站内主要设备是调压器，其任务是按照用户的需求，站内主要设备是调压器，其任务是按照用户的需求，对管网中的天然气进行调压，以满足用户的需求。对管网中的天然气进行调压，以满足用户的需求。10山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行燃气场站的类型燃气场站的类型v 燃气储配站：城市燃气输配系统中燃气储配站：城市燃气输配系统中储存和分配燃气的设施。其主要任储存和分配燃气
6、的设施。其主要任务是根据燃气调度中心的指令，使务是根据燃气调度中心的指令，使燃气输配管网达到所需压力和保持燃气输配管网达到所需压力和保持供气与需气之间的平衡。燃气储配供气与需气之间的平衡。燃气储配站的工艺流程应根据气源厂的性质、站的工艺流程应根据气源厂的性质、城市规模、负荷分布和管网压力级城市规模、负荷分布和管网压力级制等因素，通过技术经济比较后确制等因素，通过技术经济比较后确定。燃气储配站站址的选择要考虑定。燃气储配站站址的选择要考虑工艺、动力、给排水、土建安装、工艺、动力、给排水、土建安装、防火防爆、环境保护等方面的要求防火防爆、环境保护等方面的要求及其对投资和运行费用的影响，并及其对投资
7、和运行费用的影响，并和城市总体规划相协调。燃气储配和城市总体规划相协调。燃气储配站的工艺布置应保证工作可靠、安站的工艺布置应保证工作可靠、安全生产和便于运行管理。各建筑物全生产和便于运行管理。各建筑物和构筑物之间应满足安全防火距离和构筑物之间应满足安全防火距离的要求，应设环绕全站的消防道路，的要求，应设环绕全站的消防道路，压送、调压等生产车间的用电设备压送、调压等生产车间的用电设备应考虑防火防爆要求，站内燃气管应考虑防火防爆要求，站内燃气管道宜连成环状并设有检修和事故时道宜连成环状并设有检修和事故时使用的越站旁通管道。使用的越站旁通管道。11山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行燃气场站
8、的类型燃气场站的类型v CNG加气站加气站：压缩天然气：压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称简称CNG)是天然气加压是天然气加压(超过超过3,600磅磅/平方英寸平方英寸)并并以气态储存在容器中。它与管以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。道天然气的组分相同。CNG可可作为车辆燃料利用。作为车辆燃料利用。LNG可以可以用来制作用来制作CNG，这种以，这种以CNG为为燃料的车辆叫做燃料的车辆叫做NGV（Natural Gas Vehicle）。）。与生产与生产CNG的传统方法相比，的传统方法相比，这套工艺要求的精密设备费用这套工艺要求的精密设备费用更低，只需要约
9、更低，只需要约15%的运作和的运作和维护费用。维护费用。12山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行燃气调压器v燃气调压器（gas pressure regulator）俗称）俗称减压阀减压阀。v是通过自动改变经调节阀的燃气流量而使出口燃是通过自动改变经调节阀的燃气流量而使出口燃气保持规定压力的设备，通常分为直接作用式和气保持规定压力的设备，通常分为直接作用式和间接作用式两种。间接作用式两种。13山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行直接作用式调压器直接作用式调压器 v 由测量元件（薄膜）、传动部件（阀杆）和调节机构（阀门）组成。v 当出口后的用气量增加或进口压力降低时，出口压力就下
10、降，这时由导压管反映的压力使作用在薄膜下侧的力小于膜上重块（或弹簧）的力，薄膜下降，阀瓣也随着阀杆下移，使阀门开大，燃气流量增加，出口压力恢复到原来给定的数值。反之，当出口后的用气量减少或进口压力升高时，阀门关小，流量降低，仍使出口压力得到恢复。出口压力值可用调节重块的重量或弹簧力来给定。14山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行15山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行间接作用式调压器 v 由主调压器、指挥器和排气阀组成。当出口压力由主调压器、指挥器和排气阀组成。当出口压力p2低于低于给定值时，指挥器的薄膜就下降，使指挥器阀门开启，经节给定值时，指挥器的薄膜就下降，使指挥器阀门开
11、启，经节流后压力为流后压力为p3的燃气补充到主调压器的膜下空间。由于的燃气补充到主调压器的膜下空间。由于p3大大于于p2,使主调压器阀门开大使主调压器阀门开大,流量增加，流量增加，p2恢复到给定值。反恢复到给定值。反之之,当当p2超过给定值时超过给定值时,指挥器薄膜上升，使阀门关闭。同时，指挥器薄膜上升，使阀门关闭。同时，由于作用在排气阀薄膜下侧的力使排气阀开启，一部分压力由于作用在排气阀薄膜下侧的力使排气阀开启，一部分压力为为p3的燃气排入大气，使主调压器薄膜下侧的力减小，又由的燃气排入大气，使主调压器薄膜下侧的力减小，又由于于p2偏大，故使主调压器的阀门关小，偏大，故使主调压器的阀门关小，
12、p2也即恢复到给定值。也即恢复到给定值。燃气储配站、区域调压站和大型用户专用调压站，基本上都燃气储配站、区域调压站和大型用户专用调压站，基本上都采用间接作用式调压器。采用间接作用式调压器。16山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行17山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行18山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行目录目录场站仪表自动化的设计219山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行2.场站仪表自动化的设计2.0 场站设置v 1.自然条件和周围环境许可时，宜设置在露天，但应设置围墙、护栏或车挡；v 2.设置在地上单独的调压箱（悬挂式）内时；对居民和商业用户燃气进口压力不
13、应大于0.4MPA；对工业用户（包括锅炉）燃气进口压力不应大于0.8MPA；v 3.设置在地上单独的调压柜（落地式）内时；对居民、商业用户和工业用户（包括锅炉）燃气进口压力不宜大于1.6MPA；v 4.当受到地上条件限制，且调压装置进口压力不大于0.4MPA 时，可设置在地下单独的建筑物内或地下单独的箱内；v 5.液化石油气和相对密度大于0.75的燃气调压装置不得设于地下室、半地下室内和地下单独的箱体内。20山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 前期准备工作前期准备工作v1：现场考察工艺区和站控室（有配备的情况下）：现场考察工艺区和站控室（有配备的情况下）的位置。的位置。考察现场场站的
14、具体情况考察现场场站的具体情况 工艺区和站控室的工艺区和站控室的分布情况，为以后系统的建设提供好的规划。分布情况，为以后系统的建设提供好的规划。2：操作台、控制机柜的尺寸要求。：操作台、控制机柜的尺寸要求。操作台、控制柜的尺寸要求要根据场站的设操作台、控制柜的尺寸要求要根据场站的设备多少，站控室的环境，以及站控室的大小来选备多少，站控室的环境，以及站控室的大小来选择需要的操作的大小和防护等级要求。以便于项择需要的操作的大小和防护等级要求。以便于项目方案的制定和系统的便捷实用。目方案的制定和系统的便捷实用。21山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行设备的配置选型设备的配置选型v仪表的选型仪
15、表的选型v流量计的选型流量计的选型 流量仪表的种类繁多，下面讨论常用的七大类流流量仪表的种类繁多，下面讨论常用的七大类流量仪表的性能特点，并给出了流量仪表选型的建量仪表的性能特点，并给出了流量仪表选型的建议。流量是工业生产过程中常用的过程控制参数。议。流量是工业生产过程中常用的过程控制参数。目前，市场上大约有超过目前，市场上大约有超过100种不同的流量仪表，种不同的流量仪表，其中有一些属于实验室仪表，不适合工业应用。其中有一些属于实验室仪表，不适合工业应用。随着科学技术的发展，新型的流量仪表还在不断随着科学技术的发展，新型的流量仪表还在不断涌现。然而，没有一种流量仪表是涌现。然而，没有一种流量
16、仪表是“放之四海而放之四海而皆准皆准”的。为此，用户应当首先了解流量仪表的的。为此，用户应当首先了解流量仪表的性能特点，再结合所应用场合的工况条件，选择性能特点，再结合所应用场合的工况条件，选择性能价格比较高的产品性能价格比较高的产品 22山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v差压型流量计差压型流量计 差压型差压测量技术是目前应用最广泛的一种流量测量方法，差压型差压测量技术是目前应用最广泛的一种流量测量方法，几乎能测量各种工况下单相流体和高温高压下流体的流量。几乎能测量各种工况下单相流体和高温高压下流体的流量。70年代，这种技术曾占到市场份额的年代，这种技术曾占
17、到市场份额的80%。今天，随着新技术的。今天，随着新技术的应用，这个比例已降至应用，这个比例已降至40%左右，仍占了近左右，仍占了近“半壁江山半壁江山”。差。差压型流量计一般由节流装置。变送器两部份组成。节流装置常压型流量计一般由节流装置。变送器两部份组成。节流装置常见的有孔板。喷嘴。毕托管。均速管等。节流装置的作用是使见的有孔板。喷嘴。毕托管。均速管等。节流装置的作用是使流经的流体收缩且在其上。下游产生差压。根据伯努利能量守流经的流体收缩且在其上。下游产生差压。根据伯努利能量守恒定律和连续性方程可以得出：其中，为体积流量；恒定律和连续性方程可以得出：其中，为体积流量；P为测为测得的节流件上。
18、下游差压；为常数，它与节流件的几何形状。得的节流件上。下游差压；为常数，它与节流件的几何形状。直径比以及流体的温度。压力。粘度。密度等因素有关。由于直径比以及流体的温度。压力。粘度。密度等因素有关。由于是平方根关系，所以差压型流量仪表的测量范围一般不大，只是平方根关系，所以差压型流量仪表的测量范围一般不大，只有有3 15 1。在此范围内，孔板的读数精度约为。在此范围内，孔板的读数精度约为2%3%,文丘里管的读数精度约为文丘里管的读数精度约为3%4%。各种节流装置中，。各种节流装置中，孔板由于其结构简单，安装方便，所以最为常用。但是它对加孔板由于其结构简单，安装方便，所以最为常用。但是它对加工尺
19、寸要求严格。只要按规范要求加工。安装，经检验合格后工尺寸要求严格。只要按规范要求加工。安装，经检验合格后就可以在不确定度范围内进行流量测量，而不需要用实液检定。就可以在不确定度范围内进行流量测量，而不需要用实液检定。所有节流装置都有一个不可恢复的压力损失，压损最大的是锐所有节流装置都有一个不可恢复的压力损失，压损最大的是锐边孔板，为仪表最大差压的边孔板，为仪表最大差压的25%40%。毕托管的压损则很。毕托管的压损则很小，可以忽略不计，但它对流体形面的变化非常敏感。小，可以忽略不计，但它对流体形面的变化非常敏感。23山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 1.1.差压式流量计差压式流量计
20、v 压差式流量计是在管道中按上一孔板作为节流元件，当流体经过这一孔板压差式流量计是在管道中按上一孔板作为节流元件，当流体经过这一孔板时，载流面缩小，流速加快，压力下降，测出孔板前后压力差，而流量的时，载流面缩小，流速加快，压力下降，测出孔板前后压力差，而流量的大小与节流元件前后压力差的平方根成正比，把压力差转换成相应的电压大小与节流元件前后压力差的平方根成正比，把压力差转换成相应的电压或电流量信号。或电流量信号。图图2.312.31差压流量计原理差压流量计原理v 节流装置与差压计配套，可用于测量各种节流装置与差压计配套，可用于测量各种性质的液体、气体或蒸气的流量，一般用性质的液体、气体或蒸气的
21、流量，一般用于大于于大于50mm50mm管径的流量测量。管径的流量测量。v 压差流量计的测量精度稍差，但其结构简压差流量计的测量精度稍差，但其结构简单、制造方便，目前还是最常用的一种流单、制造方便，目前还是最常用的一种流量计。量计。12PPQC24山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v 转子流量计转子流量计 对于对于3以内的管道，此流量计效果较好。它的以内的管道，此流量计效果较好。它的突出优点是直接就地测量时不用外加电源。转突出优点是直接就地测量时不用外加电源。转子流量计按其制造材料不同，分为玻璃转子流子流量计按其制造材料不同，分为玻璃转子流量计和金属管转子流量
22、计两大类。玻璃转子流量计和金属管转子流量计两大类。玻璃转子流量计结构简单，转子位置清晰可见，易读数，量计结构简单，转子位置清晰可见，易读数，多用于常温、常压。透明和腐蚀性介质，如空多用于常温、常压。透明和腐蚀性介质，如空气、煤气、氩气等。金属管转子流量计一般带气、煤气、氩气等。金属管转子流量计一般带有磁性连接指示器，用于高温、高压的场合，有磁性连接指示器，用于高温、高压的场合，并且能传输出标准信号与记录仪等配套使用，并且能传输出标准信号与记录仪等配套使用，计量累积流量。目前市场上有一种带加载弹簧计量累积流量。目前市场上有一种带加载弹簧锥形头的垂直式变面积式流量计，它没有冷凝锥形头的垂直式变面积
23、式流量计，它没有冷凝室和缓冲室，测量范围达到室和缓冲室，测量范围达到100 1,并且是线并且是线性输出，最适于蒸汽的测量。性输出，最适于蒸汽的测量。25山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v 振荡型流量振荡型流量 振荡型涡街流量计是振荡型流量仪表的典型代表。振荡型涡街流量计是振荡型流量仪表的典型代表。它是在流体前进方向上放置一非流线形物体，流它是在流体前进方向上放置一非流线形物体，流体在该物体后方形成两列规则的非对称漩涡列。体在该物体后方形成两列规则的非对称漩涡列。漩涡列的频率与流速成一定比例。这种测量方法漩涡列的频率与流速成一定比例。这种测量方法的特点是管道内
24、无可动部件，读数重复性。可靠的特点是管道内无可动部件，读数重复性。可靠性好，使用寿命长，线性测量范围宽性好，使用寿命长，线性测量范围宽(气体约为气体约为30 1,液体约为液体约为10 1),几乎不受温度。压力。几乎不受温度。压力。密度。粘度等变化的影响，压力损失小，精度高密度。粘度等变化的影响，压力损失小，精度高(约约0 5%1%)。其工作温度可达。其工作温度可达300以上，以上，工作压力可达工作压力可达30P以上。但流体流速分布情以上。但流体流速分布情况和脉动流会影响测量精度。不同的介质可采用况和脉动流会影响测量精度。不同的介质可采用不同的漩涡感测技术，对于蒸汽可用振动盘式或不同的漩涡感测技
25、术，对于蒸汽可用振动盘式或压电晶体式，对于空气可采用热力式或超声波式，压电晶体式，对于空气可采用热力式或超声波式，而对于水，几乎所有感测技术都适用。和孔板一而对于水，几乎所有感测技术都适用。和孔板一样，涡街流量计的流量系数也是由一组尺寸来决样，涡街流量计的流量系数也是由一组尺寸来决定的。定的。26山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v 电磁型流量计电磁型流量计 电磁型这类流量计是利用导电的流体流经磁场时电磁型这类流量计是利用导电的流体流经磁场时产生感应电压的大小来检测流量的。因此它只适产生感应电压的大小来检测流量的。因此它只适用于导电介质用于导电介质(目前已有适
26、用于导电率低至目前已有适用于导电率低至0 008介质的产品介质的产品)。从理论上讲，这种方。从理论上讲，这种方法不受流体的温度。压力。密度和粘度的影响，法不受流体的温度。压力。密度和粘度的影响，量程比可达量程比可达100 1,精度约为精度约为0 5%。适用管径。适用管径从从2到到3。广泛应用于水。泥浆。纸浆或腐。广泛应用于水。泥浆。纸浆或腐蚀性介质的流量。电磁型流量计由于信号微弱，蚀性介质的流量。电磁型流量计由于信号微弱，满量程时，通常只有满量程时，通常只有2 58，流量很小时仅，流量很小时仅有几毫伏，易受外界干扰。因此，要求变送器的有几毫伏，易受外界干扰。因此，要求变送器的外壳。屏蔽线。测量
27、导管。变送器两端的管道都外壳。屏蔽线。测量导管。变送器两端的管道都要接地并单独设置接地点，绝对不要连接在电机。要接地并单独设置接地点，绝对不要连接在电机。电器等的公用地线上。电器等的公用地线上。27山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v 超声波流量计超声波流量计 超声波型这类流量计最常见的是超声波型这类流量计最常见的是多普勒流量多普勒流量计和时差流量计计和时差流量计。多普勒流量计是根据被测。多普勒流量计是根据被测流体中移动目标所反射的声波频率的变化来流体中移动目标所反射的声波频率的变化来检测流量的。此法适用于测量高速流体，不检测流量的。此法适用于测量高速流体，不
28、宜测量低速流体，且准确度较低，对管道内宜测量低速流体，且准确度较低，对管道内壁的光滑度要求较高，但它的电路简单。壁的光滑度要求较高，但它的电路简单。时时差流量计差流量计是通过超声波在注流体中顺流和逆是通过超声波在注流体中顺流和逆流传播的时间差来测量流量的。由于时差的流传播的时间差来测量流量的。由于时差的数量级很小数量级很小(一般为一般为10-6),因此，为保证因此，为保证测量准确度，对电子线路的要求较高，从而测量准确度，对电子线路的要求较高，从而仪表的成本相应增加。时差流量计一般适用仪表的成本相应增加。时差流量计一般适用于纯净且流速场均匀的层流液体。对于紊流于纯净且流速场均匀的层流液体。对于紊
29、流液体，可采用多声束时差流量计液体，可采用多声束时差流量计 28山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 4.4.速度式流量计速度式流量计v 速度式流量计常用的有涡轮流量计，该流量计则是在导管中心轴上安装一个涡轮装置，流体流过管道，推动涡轮转动，其涡轮的转速正比于流体的流量。5.容积式流量计容积式流量计 容积式流量计通常有容积式流量计通常有椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计，它靠一对加工精良的，它靠一对加工精良的椭圆齿轮在一个转动周期里，排出一定量的流体，只要累计出齿椭圆齿轮在一个转动周期里，排出一定量的流体，只要累计出齿轮转动的圈数，就可以得知一段时间内的流体总量。轮转动的圈数，就可以得知一段
30、时间内的流体总量。这种流量计可以达到极高的测量精度，一般可达到这种流量计可以达到极高的测量精度，一般可达到0.20.55，所以经常作为精密测量用，经常用于高黏度的流体测量。，所以经常作为精密测量用，经常用于高黏度的流体测量。29山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行流量计的选型流量计的选型v 总结总结v 流量计的选择面对庞大的流量计家族，要想选择一款经济实用的仪表，流量计的选择面对庞大的流量计家族，要想选择一款经济实用的仪表，确非易事。其中要考虑的因素很多：准确度。可靠性。费用。流体特确非易事。其中要考虑的因素很多：准确度。可靠性。费用。流体特性及其它种种因素。大致可参考以下四个方面：性
31、及其它种种因素。大致可参考以下四个方面：(1)仪表的工作性能。仪表的工作性能。(2)流体的物理。化学特性。流体的物理。化学特性。(3)现场安装条件及环境。现场安装条件及环境。(4)成本费用。成本费用。用户在选择时，不可能面面都照顾到，要权衡利弊。不过，最后的抉用户在选择时，不可能面面都照顾到，要权衡利弊。不过，最后的抉择往往是在择往往是在成本费用和仪表性能之间成本费用和仪表性能之间。随着生产工艺复杂程度和自动化程度的提高，会对流量测量及控制提随着生产工艺复杂程度和自动化程度的提高，会对流量测量及控制提出更新。更高和更多的要求，如出更新。更高和更多的要求，如57特大口径。特大流量测量；特大口径。
32、特大流量测量；超微小流量测量；钢水等高温介质的流量测量；液氮等超低温介质的超微小流量测量；钢水等高温介质的流量测量；液氮等超低温介质的流量测量等等。近年来，核磁共振流量计。放射性同位素流量计等新流量测量等等。近年来，核磁共振流量计。放射性同位素流量计等新仪表已日臻完善，流量测量准确度在不断提高。仪表已日臻完善，流量测量准确度在不断提高。30山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v 1、变送器要测量什么样的压力、变送器要测量什么样的压力先确定系统中要确认测量压力的最大值，先确定系统中要确认测量压力的最大值，一般而言，需要选择一个具有比最大值还一般而
33、言，需要选择一个具有比最大值还要大要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中，尤其是水压测量和主要是在许多系统中，尤其是水压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上下加工处理中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出变送器的标定持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命，然而，由于最大值会缩短传感器的寿命，然而，由于这样做会精度下降。于是，可以用一个缓这样做会精度下降。于是，可以用一个缓冲器来降低压力毛刺，但这样会降低传感冲器来降低压力毛刺，但这样会
34、降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时，要器的响应速度。所以在选择变送器时，要充分考虑压力范围，精度与其稳定性。充分考虑压力范围，精度与其稳定性。31山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v2、什么样的压力介质、什么样的压力介质 黏性液体、泥浆会堵上压黏性液体、泥浆会堵上压力接口，溶剂或有腐蚀性的物力接口，溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料。以上这介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材隔离膜及直接与介质接触的材料。料。32山东
35、建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v3、变送器需要多大的精度、变送器需要多大的精度 决定精度的有，非线性，迟滞性，非重复性，决定精度的有，非线性，迟滞性，非重复性，温度、零点偏置刻度，温度的影响。但主要由非温度、零点偏置刻度，温度的影响。但主要由非线性，迟滞性，非重复性，精度越高，价格也就线性，迟滞性，非重复性，精度越高，价格也就越高。越高。33山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v 4、变送器的温度范围、变送器的温度范围 通常一个变送器会标定两个温度范围，即通常一个变送器会标定两个温度范围，即正
36、常操作的温度范围和温度可补偿的范围。正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。正常操作温度范围是指变送器在工作状态正常操作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补范下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补范围时，可能会达不到其应用的性能指标。围时，可能会达不到其应用的性能指标。温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。在这个范围内工作，变送器肯定会达到型范围。在这个范围内工作，变送器肯定会达到其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输出，一是零点漂移；二是影响满量程输出。如：出，一是零点
37、漂移；二是影响满量程输出。如：满量程的满量程的+/-X%/，读数的，读数的+/-X%/，在超出温度范围时满量程的在超出温度范围时满量程的+/-X%，在温度补，在温度补偿范围内时读数的偿范围内时读数的+/-X%，如果没有这些参数，如果没有这些参数，会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的，还是由温度变化引起到度是由压力变化引起的，还是由温度变化引起的。温度影响是了解如何使用变送器时最复杂的的。温度影响是了解如何使用变送器时最复杂的一部分。一部分。34山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器
38、选型v 5、需要得到怎样的输出信号、需要得到怎样的输出信号 mV、V、mA及频率输出及频率输出 数字输出，选择怎样的数字输出，选择怎样的输出取决于多种因素，包括变送器与系统控制器或显示器输出取决于多种因素，包括变送器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在间的距离，是否存在“噪声噪声”或其他电子干扰信号。是否或其他电子干扰信号。是否需要放大器，放大器的位置等。对于许多变送器和控制器需要放大器，放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的间距离较短的OEM设备，采用设备，采用mA输出的变送器最为经输出的变送器最为经济而有效的解决方法济而有效的解决方法如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放
39、大的如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号，变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号，最好采用最好采用mA级输出或频率输出。级输出或频率输出。如果在如果在RFI或或EMI指标很高的环境中，除了要注意到指标很高的环境中，除了要注意到要选择要选择mA或频率输出外，还要考虑到特殊的保护或过滤或频率输出外，还要考虑到特殊的保护或过滤器。器。35山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v6、选择怎样的励磁电压、选择怎样的励磁电压 输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。输出信号的类型决定选择怎么
40、样的励磁电压。许多放大变送器有内置的电压调节装置，因此其许多放大变送器有内置的电压调节装置，因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置，需电源电压范围较大。有些变送器是定量配置，需要一个稳定的工作电压，因此，能够得到的一个要一个稳定的工作电压，因此，能够得到的一个工作电压决定是否采用带有调节器的传感器，选工作电压决定是否采用带有调节器的传感器，选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。36山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v7、是否需要具备互换性的变送器、是否需要具备互换性的变送器确定所需的变送器是否
41、能够适应多个使用系确定所需的变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲，这一点很重要。尤其是对于统。一般来讲，这一点很重要。尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中，那么客户用来产品。一旦将产品送到客户手中，那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性，那么即使是改变所用的变送器，也不人影换性，那么即使是改变所用的变送器，也不人影响整个系统的效果。响整个系统的效果。37山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v8、变送器超时工作后需要保持稳定度：、变送器超时工作后需要保持稳定度：大部分变送器
42、在经过超时工作后会产生大部分变送器在经过超时工作后会产生“漂漂移移”，因此很有必要在购买前了解变送器的稳定，因此很有必要在购买前了解变送器的稳定度，这种预先的工作能减少将来使用中会出现的度，这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。种种麻烦。38山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v9、变送器的封装、变送器的封装 变送器的封装，尤其往往容易忽略是它的机变送器的封装，尤其往往容易忽略是它的机架，然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺架，然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购传送器传一定要考虑到将来变送器的点。在选购传送器传一定要考
43、虑到将来变送器的工作环境，湿度如何，怎样安装变送器，会不会工作环境，湿度如何，怎样安装变送器，会不会有强烈的撞击或振动等。有强烈的撞击或振动等。39山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压力传感器压力传感器/变送器选型变送器选型v10、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连、在变送器与其它电子设备间采用怎样的连接：接：是否需要采用短距离连接？若是采用长距离是否需要采用短距离连接？若是采用长距离连接，是否需要采用一个连接器？连接，是否需要采用一个连接器？40山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行3、压力传感器的分类v 首先将压力通过弹性元件与位移联系上。41山东建筑大学燃气专业与燃气自
44、动化事业一路同行42山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行43山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行44山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行压压力力变变送送器器45山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行46山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行v电接点压力表：不仅可实现压力的测量，而且可实现压力的报警和控制。47山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 4.压力检测仪选用的主要依据(1)(1)控制系统对压力检测的要求。例如，测量精度、被测范围，控制系统对压力检测的要求。例如，测量精度、被测范围，以及对附加装置的要求等。以及对附加装置的要求等。v(2)(2)被
45、测介质的性质。例如，介质温度高低、粘度大小、有无被测介质的性质。例如，介质温度高低、粘度大小、有无腐蚀和易燃易爆情况等。腐蚀和易燃易爆情况等。v(3)(3)现场环境条件。例如，高温、腐蚀、潮湿、振动等。现场环境条件。例如，高温、腐蚀、潮湿、振动等。v 除此以外，对弹性式压力表，为了保证弹性元件在弹性变形除此以外，对弹性式压力表，为了保证弹性元件在弹性变形的安全范围内可靠地工作，在选择压力表量程时必须留有余的安全范围内可靠地工作，在选择压力表量程时必须留有余地。地。48山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行2.2.1.3 温度检测与选型 3 3）热电偶冷端温度的补偿方法）热电偶冷端温度的补
46、偿方法-补偿电桥法补偿电桥法v 利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻随温度变化，产生补偿电利用电桥不平衡原理，桥臂热电阻随温度变化，产生补偿电压。压。),(),(),(00TTETTETTEnababnab),(TTEVnababVTTETTEnabab),(),(00v 环境温度Tn不等于20，电桥失去平衡，产生电势Vab=Eab(Tn,T)，叠加补偿电桥又叫毫伏发生器。v 使用时，注意零点是20图图2.7 不不平平衡衡电电桥桥补补偿偿原原理理Eab(T,T0)v r1=r2=r3=1,与温度无关；v 在Tn=20，热电阻rcu=1,Vab=0热电偶两结点所产生的总的热电势热电偶两结点所产生的总的
47、热电势等于热端热电势与冷端热电势之差等于热端热电势与冷端热电势之差49山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行2.2.1.3 温度检测与选型 （2）热电阻的种类及结构形式 1 1）种类及特性）种类及特性v 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称前者简称热电阻热电阻，后者简称，后者简称热敏电阻热敏电阻。v 铂、铜为应用最广的热电阻材料铂、铜为应用最广的热电阻材料，虽然铁、镍的温度系数和，虽然铁、镍的温度系数和电阻率均比铂、铜要高，但由于存在着不易提纯和非线性严电阻率均比铂、铜要高，但由于存在着不易提纯和非线性严重的
48、缺点，因而用得不多。随着低温和超温测量技术的发展，重的缺点，因而用得不多。随着低温和超温测量技术的发展，已开始采用铟、锰和碳等作为热电阻的材料。已开始采用铟、锰和碳等作为热电阻的材料。50山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行 2.2.1.3 温度检测与选型 铂热电阻铂热电阻(-200(-200850)850)：v 规格型号：规格型号：PtPt100100、PtPt1010、PtPt1000 1000 v 结构：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒结构：电阻丝、绝缘管、保护套管、接线盒v 特点：准确度高，稳定性好、性能可靠、有较高电阻率，广泛特点：准确度高，稳定性好、性能可靠、有较高电阻率，
49、广泛应用于基准、标准化仪器中。应用于基准、标准化仪器中。v 铂电阻阻值与温度变化之间的关系可近似用下式表示：铂电阻阻值与温度变化之间的关系可近似用下式表示：在在-1900-1900温度范围内：温度范围内：n 在在06600660温度范围内：温度范围内：51山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行2.2.1.3 温度检测与选型 铜热电阻铜热电阻(-50(-50150)150)v 由于铂为贵金属，一般在测量精度要求不高和测温范围较小由于铂为贵金属，一般在测量精度要求不高和测温范围较小时，均采用铜电阻。时，均采用铜电阻。规格型号：规格型号：CuCu5050,Cu,Cu100100v 特点：线性度
50、高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、特点：线性度高、电阻温度系数高、价格便宜、电阻率低、易氧化。易氧化。v 由于铜电阻的电阻率仅为铂电阻的由于铜电阻的电阻率仅为铂电阻的l/6l/6左右左右,当温度高于当温度高于100100时易被氧化。适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。时易被氧化。适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。v 电阻值与温度变化之间的关系：电阻值与温度变化之间的关系：52山东建筑大学燃气专业与燃气自动化事业一路同行2.2.1.3 温度检测与选型v 传感器内热电阻的结构随用途不同而各异。铜热电组结构示意图铂热电阻结构示意图a）云母弹簧型 b)玻璃封装型 c)塑料型引出线云母骨
