1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化 目目 录录 第一章第一章 测量仪表基本知识测量仪表基本知识 第二章第二章 压力测量仪表压力测量仪表 第三章第三章 流量测量仪表流量测量仪表 第四章第四章 物位测量仪表物位测量仪表 第五章第五章 温度测量仪表温度测量仪表 第六章第六章 自动成份分析仪表自动成份分析仪表 第七章第七章 自动控制仪表自动控制仪表 第八章第八章 执行器执行器 第一章第一章 测量仪表基本知识测量仪表基本知识 第一节：化工自动化仪表的发展第一节：化工自动化仪表的发展 化工仪表及自动化化工仪表及自动化,最早出现在四十年代最早出现在四十年代,那时的仪表体积大那时的仪表体积大, 精度低。精度低。
2、 六十年后半期六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化自动化 仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展，并实现了用计仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展，并实现了用计 算机作数据处理的各种自动化方案。算机作数据处理的各种自动化方案。 七十年代以来七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、新技术、 新产品层出不穷新产品层出不穷,多功能组装式仪表也投入运行多功能组装式仪表也投入运行,特别是微型特别是微型 计算机的发展，在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。计算机的发展，在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。
3、 1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分 散型控制系统散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子把自动化技术推到了一个更高的水平。电子 技术、计算机技术的发展技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展也促进了常规仪表的发展,新型的新型的 数字仪表数字仪表,自动化仪表自动化仪表,程序控制器程序控制器,调节器等也不断投入使用。调节器等也不断投入使用。 第二节：化工自动化仪表的分类第二节：化工自动化仪表的分类 化工自动化仪表的分类方法很多化工自动化仪表的分类方法很多,根据不同原根据不同原 则可以进行相应的分类。则可以进行相应
4、的分类。 按仪表所使用的能源分类：可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表按仪表所使用的能源分类：可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少很少 见见); 按仪表组合形式：可以分为按仪表组合形式：可以分为 基地式仪表基地式仪表:将将测量测量、显示显示、控制控制等各部分集中组装在一个表壳里，从而形成等各部分集中组装在一个表壳里，从而形成 一个整体，并且可就地安装的的一类仪表。一个整体，并且可就地安装的的一类仪表。 单元组合仪表单元组合仪表:以统一的标准信号，将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够以统一的标准信号，将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够 独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单
5、元、显示单元、控制单元等）相互联系独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单元、显示单元、控制单元等）相互联系 而组合起来的一种仪表而组合起来的一种仪表 综合控制装置综合控制装置: 按仪表安装形式按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表(架装仪表是针对架装仪表是针对 常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安 装成盘装仪表装成盘装仪表) ; 根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字仪表等等。根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字仪表等等。 第三节：化工自动化
6、控制仪表优势功能第三节：化工自动化控制仪表优势功能 化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微 电脑芯片及技术电脑芯片及技术,减小了体积减小了体积,并提高了可靠性及抗干并提高了可靠性及抗干 扰性能。实现真正的以逸待劳的目的。扰性能。实现真正的以逸待劳的目的。 仪表有了可编程功能仪表有了可编程功能 计算机的软件进入仪表计算机的软件进入仪表,可以代替大量的硬件逻辑电可以代替大量的硬件逻辑电 路路,这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯 片的位控特性进行一个复杂功能的控制片的位控特性进行一个复杂功能的控制
7、,其软件编程很简其软件编程很简 单单(即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制) 。而如果。而如果 带之以硬件带之以硬件,就需要一大套控制和定时电路。所以软件移就需要一大套控制和定时电路。所以软件移 植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构,代替常规的逻辑代替常规的逻辑 电路。电路。 仪表有了记忆功能仪表有了记忆功能 以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路,只能在某只能在某 一时刻记忆一些简单状态一时刻记忆一些简单状态,当下一状态到来时当下一状态到来时,前一状态的前一状态的 信息就消失了。但微机引
8、入仪表后信息就消失了。但微机引入仪表后,由于它的随机存储器由于它的随机存储器 可以记忆前一状态信息可以记忆前一状态信息,只要通电只要通电,就可以一直保存记忆就可以一直保存记忆,并并 且可以同时记忆许多状态信息且可以同时记忆许多状态信息,然后进行重现或处理。然后进行重现或处理。 仪表有了计算功能仪表有了计算功能 由于自动化仪表内含微型计算机由于自动化仪表内含微型计算机,因此可以进行许多因此可以进行许多 复杂的计算复杂的计算,并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经 常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测
9、量的 给定极限检测等多方面的运算和比较。给定极限检测等多方面的运算和比较。 仪表有了数据处理的功能仪表有了数据处理的功能 在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量 值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和 软件软件,这些都可以很方便的用软件来处理这些都可以很方便的用软件来处理,一方面大大减轻一方面大大减轻 了硬件的负担了硬件的负担,又增加了丰富的处理功能。自动化仪表也又增加了丰富的处理功能。自动化仪表也 完全可以进行检索、优化等工作。完全可以进行检索、优化等工作。 第二章第二章 压力测量
10、仪表压力测量仪表 第一节：第一节： 压力单位压力单位 国际单位制（国际单位制（SI）-帕（帕（Pa），）， 工程大气压工程大气压-at 标准大气压标准大气压-atm 毫米汞柱毫米汞柱-mmHg 毫米水柱毫米水柱-mmH2O 1Pa=1牛牛/米米2（N/m2） 1Mpa=1105Pa 1 公斤力公斤力/厘米厘米2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa 1 巴巴(bar) = 0.1 MPa 1 毫米水柱毫米水柱(mmH2O) = 9.8110-6 MPa 1 毫米水银柱毫米水银柱(mmHg) = 1.33310-3 MPa 1 标准大气压标准大气压(atm) = 0.1013 MPa 第二
11、节：弹性式压力计第二节：弹性式压力计 测压原理：测压原理： 各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹 性变形。性变形。 特点及适用场合：特点及适用场合： 结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精 度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。 第三节：电气式压力计第三节：电气式压力计 测压原理：测压原理： 把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电 量，从而实现压力的间接测量。量，从而实现压力的间接测量。 特点及适用场合：特点及适用场合： 反应
12、较快，测量范围较广、精度可达反应较快，测量范围较广、精度可达0.2， 便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压 力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力 变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。 第四节：智能型压力变送器第四节：智能型压力变送器 高可靠性的微控制器及高精度温度补偿；高可靠性的微控制器及高精度温度补偿； 将被测介质的压力信号转换成将被测介质的压力信号转换成420mADC标准标准 信号叠加信号叠加HART数字信号；数字信号； 支持现场总线基于现场控制；支持
13、现场总线基于现场控制； 具有完整的自诊断功能和通讯功能；具有完整的自诊断功能和通讯功能； 零点自动迁移，零点量程外部可调；零点自动迁移，零点量程外部可调； 通过手持器和通过手持器和PC机可实现远程管理。机可实现远程管理。 第五节：压力计的选用第五节：压力计的选用 压力检测仪表的选择主要包括仪表的型式、量程压力检测仪表的选择主要包括仪表的型式、量程 范围、精度与灵敏度、外形尺寸以及是否需要远范围、精度与灵敏度、外形尺寸以及是否需要远 传和其他功能，如指示、记录、报警控制等；传和其他功能，如指示、记录、报警控制等； 必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与精度；必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与
14、精度； 必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压 力大小、粘度、易燃易爆程度等；力大小、粘度、易燃易爆程度等； 必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境 温度、电磁场、振动等。温度、电磁场、振动等。 第三章第三章 流量测量仪表流量测量仪表 第一节：概述第一节：概述 流量概念流量概念-指单位时间内流过管道某一截指单位时间内流过管道某一截 面的流体的体积，即瞬时流量。面的流体的体积，即瞬时流量。 流量的两种表示方法：流量的两种表示方法： 体积流量体积流量Q Q-单位时间内通过管道某一截面单位时间内通过管道某一截
15、面 的物料体积（的物料体积（m3/hm3/h） 质量流量质量流量M M-单位时间内通过管道某一截单位时间内通过管道某一截 面物料的质量（面物料的质量（kg/hkg/h） 第二节：差压式流量计第二节：差压式流量计 测量原理：在气体的流动管道上装有一个节流装置，测量原理：在气体的流动管道上装有一个节流装置， 其内装有一个孔板，中心开有一个圆孔，其孔径比管其内装有一个孔板，中心开有一个圆孔，其孔径比管 道内径小，气体流过孔板时由于孔径变小，截面积收道内径小，气体流过孔板时由于孔径变小，截面积收 缩，使稳定流动状态被打乱，因而流速将发生变化，缩，使稳定流动状态被打乱，因而流速将发生变化， 速度加快，气
16、体的静压随之降低，于是在孔板前后产速度加快，气体的静压随之降低，于是在孔板前后产 生压力降落，即差压（孔板前截面大的地方压力大，生压力降落，即差压（孔板前截面大的地方压力大， 通过孔板截面小的地方压力小）。差压的大小和气体通过孔板截面小的地方压力小）。差压的大小和气体 流量有确定的数值关系，即流量大时，差压就大，流流量有确定的数值关系，即流量大时，差压就大，流 量小时，差压就小。流量与差压的平方根成正比。量小时，差压就小。流量与差压的平方根成正比。 1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计 优点优点: 应用最多的孔板式流量计结构牢固应用最多的孔板式流量计结构牢固, ,性能稳定性能稳定
17、 可靠可靠, ,使用寿命长使用寿命长; ; 应用范围广泛应用范围广泛, ,至今尚无任何一类流量计可与至今尚无任何一类流量计可与 之相比拟之相比拟; ; 检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生 产产, ,便于规模经济生产。便于规模经济生产。 缺点缺点: 测量精度普遍偏低测量精度普遍偏低; ; 范围度窄范围度窄, ,一般仅一般仅3:14:1; 3:14:1; 现场安装条件要求高现场安装条件要求高; ; 压损大压损大( (指孔板、喷嘴等指孔板、喷嘴等) )。 一体化差压式流量计一体化差压式流量计 流量孔板流量孔板 第三节：转子流量计第三节：转子流量计 浮子流
18、量计浮子流量计, ,又称转子流量计又称转子流量计, ,是变面积式流量是变面积式流量 计的一种计的一种, ,在一根由下向上扩大的垂直锥管中在一根由下向上扩大的垂直锥管中, , 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的, , 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速 和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后， 通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为 玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工 业上最常用
19、的，对于小管径腐蚀性介质通常用业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用 玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键 的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转 子流量计。子流量计。 转子流量计的特点：转子流量计的特点： 转子流量计是工业上和实验室最常用的一转子流量计是工业上和实验室最常用的一 种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失 小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量 通过管道直径通过管道直径D150mmD150mm的小流量，也可以测
20、量的小流量，也可以测量 腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在 垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过 转子流量计。转子流量计。 金属管转子流量计金属管转子流量计 玻璃管转子流量计玻璃管转子流量计 第四节：涡街流量计第四节：涡街流量计 应用范围：涡街流量计用于测量气体、蒸汽或液应用范围：涡街流量计用于测量气体、蒸汽或液 体的体积流量、标况的体积流量。并可作为流量体的体积流量、标况的体积流量。并可作为流量 变送器应用于自动化控制系统中。变送器应用于自动化控制系统中。 测量原理：涡街流量计应用是根据卡门（测量原理：
21、涡街流量计应用是根据卡门（KarmanKarman） 涡街原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街涡街原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街 流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交 替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率 与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体 特征宽度有关特征宽度有关 。 涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比：涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比： 饱和蒸汽流量测量在饱和蒸汽流量测量在8080年代，人们普遍采用年代，人们普遍采用
22、标准孔板流量计，但从流量仪表发展状况来看，标准孔板流量计，但从流量仪表发展状况来看， 孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广；人们孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广；人们 对它的研究也最充分，试验数据最完善，但用标对它的研究也最充分，试验数据最完善，但用标 准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量，它仍存在一准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量，它仍存在一 些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压 管、三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范管、三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范 围小，一般为围小，一般为3 3比比1 1，对流量波动较大易造成测量，对流量波动较大易
23、造成测量 值偏低。而涡街流量计具有结构简单，涡街变送值偏低。而涡街流量计具有结构简单，涡街变送 器直接安装于管道上，克服了管路泄漏现象。另器直接安装于管道上，克服了管路泄漏现象。另 外，涡街流量计的压力损失较小，量程范围宽，外，涡街流量计的压力损失较小，量程范围宽， 对饱和蒸汽测量量程比可达对饱和蒸汽测量量程比可达3030比比1 1。因此，随着涡。因此，随着涡 街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使用越街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使用越 来越受到人们的青睐。来越受到人们的青睐。 涡街流量计涡街流量计 插入式涡街流量计插入式涡街流量计 第五节：电磁流量计第五节：电磁流量计 电磁流量计的工
24、作原理电磁流量计的工作原理 电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感 应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质 相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的 两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过 时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测 量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬 （橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电（橡胶，特氟隆等）实现
25、与流体和测量电极的电 磁隔离。磁隔离。 电磁流量计特点电磁流量计特点: : 测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力 和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与 平均流速呈线性关系，因此测量精度高。平均流速呈线性关系，因此测量精度高。 测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损 失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命 极长。极长。 由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中 形成的，是管道载面上的平均值，
26、因此传感器形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器 所需的直管段较短，长度为所需的直管段较短，长度为5 5倍的管道直径。倍的管道直径。 传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触，传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触， 只要合理选择电极和内衬材料，即可耐腐蚀和只要合理选择电极和内衬材料，即可耐腐蚀和 耐磨损。耐磨损。 双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采双向测量系统，可测正向流量、反向流量。采 用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性用特殊的生产工艺和优质材料，确保产品的性 能在长时候内保持稳定。能在长时候内保持稳定。 电磁流量计电磁流量计 分体式电磁流量计分体式电磁流量计 第六节：阿里巴流
27、量计第六节：阿里巴流量计 阿里巴流量计具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器阿里巴流量计具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器 处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性 能更加优于传统的流量仪表。能更加优于传统的流量仪表。 阿里巴流量传感器是检测杆、取压口和导杆组成，它横穿管阿里巴流量传感器是检测杆、取压口和导杆组成，它横穿管 道内部与管轴垂直，在检测杆迎流面上设有多个总压检测孔，道内部与管轴垂直，在检测杆迎流面上设有多个总压检测孔， 分别由总压导压管和静压导压管引出，根据总压与静压的差分别由总压导压管和静压导压管引出，根据总
28、压与静压的差 压值，计算流经管道流量。压值，计算流经管道流量。 特点特点: 1.精度：读数的精度：读数的 1% （未（未 标定），标定）， 0.5% （标定），（标定）， 同类产品最高同类产品最高 ; 2.重复性：读数的重复性：读数的 0.1% ; 3.量程比：量程比： 30 ： 1 ; 4. 椭圆形设计大幅度降低了椭圆形设计大幅度降低了 压损，减少了噪音压损，减少了噪音; 5. 单台传感器配备参数变送单台传感器配备参数变送 器可实现质量流量测量，真正器可实现质量流量测量，真正 静压测量，温度测量静压测量，温度测量 ; 6.安装简易，维护方便、自安装简易，维护方便、自 清洗清洗; 7.传感器不
29、产生流体分离点，传感器不产生流体分离点， 无涡流扰动无涡流扰动; 8. 对直管段要求低对直管段要求低. 第七节：楔形流量计第七节：楔形流量计 楔形流量计是八十年代开始开始逐步走向实用的一种新型楔形流量计是八十年代开始开始逐步走向实用的一种新型 流量计，其检测件是一个流量计，其检测件是一个V字形楔块（又称楔形节流件），字形楔块（又称楔形节流件）， 它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠 液体顺利通过，不会在节流件上游侧产生滞流。因此特别液体顺利通过，不会在节流件上游侧产生滞流。因此特别 适合在石油、化工等行业中用于体积流量和质量流量的
30、测适合在石油、化工等行业中用于体积流量和质量流量的测 量。量。 楔形流量计由楔形流量装置和差压变送器组成。当介质流楔形流量计由楔形流量装置和差压变送器组成。当介质流 过楔形节流件时，在节流件前后产生差压，对于任何流体，过楔形节流件时，在节流件前后产生差压，对于任何流体， 在很宽的流量范围内，甚至雷诺数低至在很宽的流量范围内，甚至雷诺数低至300，流量与差压的，流量与差压的 平方根成比例关系；差压变送器将来自流量装置的差压值平方根成比例关系；差压变送器将来自流量装置的差压值 转变成转变成420mA的标准输出或流量显示值：的标准输出或流量显示值： Q=KP2P1 主要特点：主要特点： 1.重复性好
31、、精确度高，经标定的楔形流量计，重复性好、精确度高，经标定的楔形流量计， 精度达精度达 0.5 级。级。 2.具有自清洁能力，无滞流区。具有自清洁能力，无滞流区。 3. 耐磨损、寿命长、可靠性高。耐磨损、寿命长、可靠性高。 4 .永久压损比孔板小。永久压损比孔板小。 5 .一体型结构，现场安装无需安装导压管路，直一体型结构，现场安装无需安装导压管路，直 接与管道进行螺纹或法兰连接。施工省时省力，接与管道进行螺纹或法兰连接。施工省时省力， 维护方便。维护方便。 第八节：质量流量计第八节：质量流量计 流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是 科里
32、奥利在科里奥利在18321832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。年研究水轮机时发现的，简称科氏力。 质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平 行的行的T T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈， 变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作 往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振 动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭 转振动，安装在振管
33、两端的拾振线圈将产生相位不同转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同 的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量 流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。 不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据 此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻 可间接测量介质的温度。可间接测量介质的温度。 质量流量计可分为两类：一类是直接式，即直接输出质量流量计可分为两类：一类是直接式，即直接输出 质量
34、流量；另一类为间接式或推导式，如应用超声流质量流量；另一类为间接式或推导式，如应用超声流 量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以 得出质量流量。得出质量流量。 应用实例：应用实例： 1.1.气化界区：气化界区： 气化炉煤浆流量：电磁流量计气化炉煤浆流量：电磁流量计 共共3636台；台； 气化炉氧气流量：孔板气化炉氧气流量：孔板+ +差压变送器差压变送器 共共3636台；台； 气化炉氧气分管流量：文丘里气化炉氧气分管流量：文丘里+3+3台差压变送器；台差压变送器； 灰水、黑水流量：楔形流量计灰水、黑水流量：楔形流量计+ +双法兰差压变送器双法
35、兰差压变送器 9 9台；台； 2.2.净化界区：净化界区： 变换废锅蒸汽流量：靶式流量计变换废锅蒸汽流量：靶式流量计 7 7台；台； 变换废锅给水流量：电磁流量计变换废锅给水流量：电磁流量计 6 6台；台； 低温甲醇洗：阿里巴流量计低温甲醇洗：阿里巴流量计 1212台；台； 3.3.甲醇界区：甲醇界区： 粗甲醇、精甲醇等：质量流量计粗甲醇、精甲醇等：质量流量计 5 5台；台； 4.4.尿素界区：尿素界区： 尿液、甲胺液流量：孔板尿液、甲胺液流量：孔板+ +差压变送器差压变送器 共共2 2台台. .？ 第四章第四章 物位测量仪表物位测量仪表 第一节：概述第一节：概述 物位测量仪表是测量液态和粉粒
36、状材料的液面和装载物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载 高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等 固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计； 测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪 表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶 解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。 物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、物位测量仪表的
37、种类很多，常用的有直读式液位计、 差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、 声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触 点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。 第二节第二节 差压式液位变送器差压式液位变送器 差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中 液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力 成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压
38、力可用成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用 压力表、压力传感器和压力变送器等。压力表、压力传感器和压力变送器等。 差压式液位变送器的选型原则差压式液位变送器的选型原则 对于腐蚀性液体对于腐蚀性液体,粘稠性液体粘稠性液体,熔融性液体熔融性液体,沉淀性液体等沉淀性液体等,当当 采取灌隔离液采取灌隔离液,吹气或冲液等措施时吹气或冲液等措施时,可选用差压变送器可选用差压变送器 对于腐蚀性液体对于腐蚀性液体,粘稠性液体粘稠性液体,易气化液体易气化液体,含悬浮物液体等含悬浮物液体等, 宜选用平法兰式差压变送器宜选用平法兰式差压变送器 对于易结晶液体对于易结晶液体,高粘度液体高粘度液体,结胶性
39、液体结胶性液体,沉淀性液体等沉淀性液体等,宜宜 选用插入式法兰差压变送器选用插入式法兰差压变送器 对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时,宜选用双法宜选用双法 兰式差压液位变送器兰式差压液位变送器 测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移机构测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移机构,其迁移量其迁移量 应在选择仪表量程时确定应在选择仪表量程时确定 对于正常工况下液体密度发生明显变化介质对于正常工况下液体密度发生明显变化介质,不宜选用差不宜选用差 压式液位变送器压式液位变送器 第三节：电容式物位传感器第三节：电容式物位传感器 电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化
40、，变电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变 换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变 化从而得到物位变化的。电容式物位仪表用于测化从而得到物位变化的。电容式物位仪表用于测 量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或 相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。 第四节：声波式物位仪表第四节：声波式物位仪表 声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利 用声波反射原理两类。声波阻断式物位仪表在物用声波反射原理两类。声波阻断式物位仪表
41、在物 位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束 时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发 出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声 波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反 射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。 第五节：核辐射物位计第五节：核辐射物位计 核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由 探测器接收。当物位改
42、变时，由于被测物料的吸收剂量改探测器接收。当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改 变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号 的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。 放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸 收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于 低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介 质物位的测量。质物位的测
43、量。 核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不 接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液 位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响， 但使用时须注意保护。但使用时须注意保护。 应用实例：应用实例： 1.1.气化界区：气化界区： 气化炉液位：双法兰差压变送器气化炉液位：双法兰差压变送器 共共9 9台；台； 煤浆槽液位：单法兰差压变送器煤浆槽液位：单法兰差压变送器 共共3 3台；台； 石灰石仓、煤仓料位、渣池液位：雷达液位
44、计石灰石仓、煤仓料位、渣池液位：雷达液位计 共共9 9台；台； 2.2.净化界区：净化界区： 低温甲醇洗：射频液位开关低温甲醇洗：射频液位开关 1717台；台； 3.3.甲醇界区：甲醇界区： 粗甲醇、精甲醇等储槽：雷达液位计粗甲醇、精甲醇等储槽：雷达液位计 5 5台；台； 4.4.氨合成界区：氨合成界区： 废热锅炉液位：双法兰差压变送器废热锅炉液位：双法兰差压变送器+ +射频导纳液位开关；射频导纳液位开关； 5.5.尿素界区：尿素界区： 合成塔、汽提塔液位：核射线液位计合成塔、汽提塔液位：核射线液位计 铯铯137.137. 第五章第五章 温度检测仪表温度检测仪表 第一节第一节 温度检测方法温度
45、检测方法 接触式测量接触式测量：即通过测量体与被测介质的接触来：即通过测量体与被测介质的接触来 测量物体的温度；测量物体的温度； 特点特点：简单、可靠、测量精度较高。但由于要达：简单、可靠、测量精度较高。但由于要达 到热平衡，因而产生了滞后。而且可能与被测介到热平衡，因而产生了滞后。而且可能与被测介 质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。 非接触式测量非接触式测量：即通过接收被测物体发出的辐射：即通过接收被测物体发出的辐射 热来判断温度。热来判断温度。 特点特点：其测温范围很广，其测温上限原则上不受：其测温范围很广，其测温上限原则上不受 限制；测温
46、速度比较快，而且可以对运动体进行限制；测温速度比较快，而且可以对运动体进行 测量，但一般测温误差较大。测量，但一般测温误差较大。 第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计 热电偶的测温原理热电偶的测温原理：是利用热电偶的热电效应来：是利用热电偶的热电效应来 测量温度的。测量温度的。 热电效应热电效应-将任意两种不同的导体将任意两种不同的导体A、B组成一组成一 个闭合回路，只要其连接点个闭合回路，只要其连接点l、2温度不同，在回温度不同，在回 路中就产生热电动势的现象。路中就产生热电动势的现象。 第三节第三节 热电阻温度计热电阻温度计 测温原理：是基于金属导体或半导体的电阻会随测温原理：是基于金属
47、导体或半导体的电阻会随 温度的变化而变化的特性。因此只要测出感温元温度的变化而变化的特性。因此只要测出感温元 件热电阻的阻值变化，就可测得被测温度。件热电阻的阻值变化，就可测得被测温度。 特点：测量精度高，在测量特点：测量精度高，在测量500500以下温度时，它的以下温度时，它的 输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高。输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高。 另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传，另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传， 同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温( ( 200200650)650)测量中得到了广泛的应用。测量中
48、得到了广泛的应用。 第四节第四节 一体化温度变送器一体化温度变送器 一体化温度变送器是温度传感器与变送器一体化温度变送器是温度传感器与变送器 的完美结合，以十分简捷的方式把的完美结合，以十分简捷的方式把 - 200+1600 范围内的温度信号转换为二范围内的温度信号转换为二 线制线制 420mA DC 的电信号传输给显示仪、的电信号传输给显示仪、 调节器、记录仪、调节器、记录仪、 DCS 等，实现对温度等，实现对温度 的精确测量和控制。一体化温度变送器是的精确测量和控制。一体化温度变送器是 现代工业现场、科研院所温度测控的更新现代工业现场、科研院所温度测控的更新 换代产品，是集散系统、数字总线系统的换代产品，是集散系统、数字总线系统的 必备产品。必备产品。 一体化温度变送器一般由测温探头（热电一体化温度变送器一般由测温探头（热电 偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单 元组成。采用固体模块形式将测温探头直元组成。采用固体模块形式将测温探头直 接安装在接线盒内，从而形成一体化的变接安装在接线盒内，从而形成一体化的变 送器。一体化温度变送器一般分为热电阻送器。一体化温度变送器一般
