1、2020/5/19 1 马跃辉马跃辉 2020/5/19 2 仪表及自动化的基本知识 培训内容：培训内容： 1、仪表概述、仪表概述 2、仪表基础知识、仪表基础知识 3、现场仪表、现场仪表 4、控制仪表、控制仪表 1.1目的和意义 2020/5/19 3 在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代 替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动 地进行，称为化工自动化。地进行，称为化工自动化。 实现化工自动化的目的是：实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本， 加快生产速度，
2、降低生产成本，提高产品数量和质量提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全。 确保生产安全。 2020/5/19 4 化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大,精 度低。 六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪 表便向着小体积、高性能的方向迅速发展，并实现了用计算机 作数据处理的各种自动化方案。 七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、 新产品层出不穷,多功能组装式仪表也投入运行,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。 1975年出现了以微处理器为基础的过程
3、控制仪表：集中分散 型控制系统,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,也促进了常规仪表的发展,新型的数字仪 表,自动化仪表,程序控制器,调节器等也不断投入使用。 1.2仪表概述 2020/5/19 5 工业自动化仪表重点发展基于现场 总线技术的主控系统装置及智能化仪表、 特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领 域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、 网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数 字技术的转变，5年内数字仪表比例达到 60%以上； 1.3仪表及自动化的发展趋势 2.1过程参数检测基本概念 过程参数检测过程参数检测-指连续生产过程中的温度、压力、 流量、液位和成分等
4、参数的检测。 检测仪表检测仪表-将检测元件、变送器及显示装置统称为 检测仪表。 一次仪表一次仪表-一般为将被测量转换为便于计量的物理 量所使用的仪表，即为检测元件。 二次仪表二次仪表-将测得的信号变送转换为可计量的标准 电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置 。 2020/5/19 6 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 2020/5/19 7 仪表的性能指标通常用精确度、变差精确度、变差 、灵敏度、灵敏度、 重复性、稳定性、重复性、稳定性、 可靠性可靠性来描述。 测量过程测量过程-利用一个已知的单位量(即标准量)与 被测的同类量进行比较的过程。 测量误差测量误差-在测量过程中测量结果与
5、被测量的真在测量过程中测量结果与被测量的真 值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程 度。度。 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 2020/5/19 8 1. 精确度精确度 又称精度，指的是仪表测量值与真值接近的准确程度， 与误差相对而言，通常用相对百分误差表示。精确度 是仪表的一个很重要质量指标，常用精度等级来规范 和表示。精度等级就是最大相对误差去掉正负号和， 按国家统一规定划分的等级有 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,2.5,4等。 仪表精度等级一般都标志在仪表标尺或标牌上，
6、如 等，数字越小，说明精度越高。 0.5 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 2020/5/19 9 2.指示变差指示变差 变差指的是仪表被测变量（输入信号）多次从不同方向 达到同一数值时，仪表指示值之间的最大差值，或是说 仪表在外部条件保持不变情况下，被测参数由小到大变 化和由大到小变化不一致的程度，两者之差即为仪表的 变差。变差产生主要原因是仪表传动机构的间隙，运动 部件的摩擦，弹性元件的滞后等，现在随着电子技术发 展，这些原因将越来越少，特别是智能仪表中，变差作 为仪表性能指标已是不重要的对象了。 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 2020/5/19 10 3. 重复性重复性 重复性是
7、指在不同测量条件下，如不同方法，不同观测 者，在不同的测量环境对同一被测的量进行检测时，得 到测量结果的一致程度。与变差相反，随着智能仪表的 发展，重复性将成为仪表的重要性能指标。 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 4. 稳定性稳定性 在规定工作条件下，仪表某些性能随时间保持不变的 能力称未稳定性。仪表稳定性在我们化工仪表中是一 个需重点关心的指标，由于化工企业的环境比较恶劣 ，压力、稳定及腐蚀性因素会使仪表部件随应用时间 变长而保持稳定能力降低，仪表稳定性也会下降。 2020/5/19 11 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 5. 可靠性可靠性 仪表可靠性是化工企业仪表专业重点关心的另一
8、重要 性能指标，仪表可靠性和仪表维护量是成反比的，仪 表可靠，则仪表维护量就小。通常用平均无故障时间 （MTBF）来描述仪表可靠性，MTBF越大，仪表可靠 性越高。 2020/5/19 12 2.2检测仪表的性能检测仪表的性能 2020/5/19 13 6. 灵敏度与反应时间灵敏度与反应时间 灵敏度灵敏度：测量的反应时间：测量的反应时间 反应时间反应时间：显示值变化相显示值变化相 对于实际值变化的滞后时间对于实际值变化的滞后时间 。 被测变量被测变量 仪仪 表表 显显 示示 值值 2.3检测系统的构成图检测系统的构成图 2020/5/19 14 被被 测测 参参 数数 敏敏 感感 元元 件件
9、信信 号号 变变 换换 信信 号号 传传 输输 信信 号号 测测 量量 显示显示 记录记录 控制控制 + - A/D PLC 2.4仪表的分类仪表的分类 自动化控制仪表可简单的分为自动化控制仪表可简单的分为 检测仪表检测仪表 显示仪表显示仪表 控制仪表控制仪表 执行器执行器 2020/5/19 15 检测仪表分为： 流量仪表 压力仪表 液位仪表 温度仪表 成分分析仪表 2020/5/19 16 2.4.1仪表的分类之检测仪表仪表的分类之检测仪表 2.4.2仪表的分类之显示仪表仪表的分类之显示仪表 显示仪表分为： 指示仪 记录仪 信号报警器 屏幕显示器 2020/5/19 17 2.4.3仪表的
10、分类之控制仪表仪表的分类之控制仪表 可编程控制器 计算机控制系统 分散控制系统 总线控制系统 2020/5/19 18 2.4.4仪表的分类之执行器仪表的分类之执行器 调节阀 变频器 2020/5/19 19 2.5常用仪表信号（1）重点 仪表常用的电信号包括：仪表常用的电信号包括： 420mADC信号 15VDC信号 脉冲信号 RTD（热电阻）PT100信号 mV信号(热电偶) 2020/5/19 20 2.5常用仪表信号（2）重点 常见的调节阀气源信号： 20-100KPa 40-200KPa 80-240KPa 气缸阀气源压力一般不低于气缸阀气源压力一般不低于450KPa 2020/5/
11、19 21 2.6仪表位号的表示方法 在测量、控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都 有自己的仪表位号，仪表位号由字母代号和回路编号 两部分组成。第一个字母表示被测变量，后继字母表 示仪表的功能；回路编号可以按装置或工段（区域） 进行编制，一般用三至五位数字表示，如下例所示： 2020/5/19 22 2.6PI图中常见的仪表字母含义（1） 2020/5/19 23 字母 第一位字母 后继字母 被测变量 修饰词 读出功能 输出功能 修饰词 A 分析 报警 B 烧嘴、火焰 供选用 供选用 供选用 C 电导率 控制 D 密度 差 E 电压（电动势） 检测元件 F 流量 比（分数） G 供选用 视镜
12、、观察 H 手动 高 I 电流 显示 J 功率 扫描 K 时间、时间程序 变化速率 操作器 L 物位 灯 低 M 水分或湿度 瞬动 中、中间 2.6PI图中常见的仪表字母含义（1） 2020/5/19 24 O 供选用 节流孔 P 压力、真空 连接点、测试 点 Q 数量 积算、累计 R 核辐射 记录 S 速度、频率 安全 开关、联锁 T 温度 传送 U 多变量 多功能 多功能 多功能 V 振动、机械监视 阀、阀门、百 叶窗 W 重量、力 X 未分类 X轴 未分类 未分类 未分类 Y 事件、状态 Y轴 继动哭、计算器、转换器 Z 位置、尺寸 Z轴 驱动器、执行机构未分类的最 终执行元件 示例 对
13、于对于FIC7301中字母按以上表格说明应中字母按以上表格说明应 表示为仪表测量为流量，带指示、控制表示为仪表测量为流量，带指示、控制 功能；功能； LIHH7301表示为液位指示且带有高高表示为液位指示且带有高高 限联锁控制、报警。限联锁控制、报警。 2020/5/19 25 2.7PI图中的一部分 2020/5/19 26 3.13.1压力仪表压力仪表 压力的概念 单位及换算 压力仪表 压力变送器 2020/5/19 27 2020/5/19 28 1、 大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它 和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。 2、 差压（压差）：两个压力之间的相对差值。
14、3、 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有 压力。 绝对压力是相对零压力而言的压力。 4、 表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是 一个正值，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力- 大气压0。 5、 负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对 压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力， 即负压力=绝对压力-大气压0。 3.1.13.1.1压力的一些概念压力的一些概念（重点） 2020/5/19 29 3.1.2压力的表示压力的表示 压力的表示和分类：压力的表示和分类： 绝对压力绝对压力 单位面积所受到的力单位面积所受到的力 相对压力（表压）相对压力
15、（表压） 绝对压力与大气压之差绝对压力与大气压之差 真空度真空度 大气压与绝对压力之差大气压与绝对压力之差 绝 对 压 力 绝 对 压 力 绝对绝对 压力压力 真空度真空度 表压表压 标准大气压标准大气压 2020/5/19 30 3.1.33.1.3压力单位及换算压力单位及换算（重点） 压强（俗称压力）：压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。单位面积所受到的垂直作用力。 工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个 概念。概念。 1Mpa=1000Kpa=10.1972Kgf/cm2 =10bar=145.038 lb/in2 =750
16、0.62mmHg =10.1972*104mmH2O =9.86927atm 注：注： lb/in2(磅磅/平方英寸平方英寸 英制压强单位英制压强单位) 2020/5/19 31 3.1.4压力仪表压力仪表 现场压力表，从表盘直径看最常见的有60mm,100mm,150mm 三 种规格。从接口看最常见的有M20X1.5, 1/2NPT, 法兰连接（有 法兰尺寸和耐压等级要求） 2020/5/19 32 电接点压力表 一般有双节点 作为报警、或 启泵的条件。 3.1.4压力仪表压力仪表 2020/5/19 33 3.1.4压力仪表压力仪表 压力变送器压力变送器 最常见的分为电容式压力变送器和单晶
17、 硅压力变送器。其它还有扩撒硅压力变送器。 目前主流压力变送器主流几乎都采用了智能协议。 电容式压力变送器电容式压力变送器：采用结构简单、坚固耐用且极 稳定的可变电容形式，可变电容由压力腔上的膜片 和固定在其上的绝缘电极所组成，当感受到压力变 化时，膜片要产生微微的翘曲变形，从而改变了两 极的间距，采用独特的检测电路测电容的微小变化， 并进行线性处理和温度补偿。传感器输出与被测压 力成正比的直流电压或电流信号。精巧的结构、高 性能的材料及先进的检测电路的完美结合，赋予了 电容式 压力变送器以很高的性能。 2020/5/19 34 单晶硅谐振式传感器：是一块单晶硅芯片上采用微电 子机械加工技术，
18、在单晶硅芯片上制成两个完全一致 的H形状的谐振梁，并以一定的频率产生振动。其谐 振频率取决于梁的长度和张力，其梁的长度已经确定， 而张力是随压力变化而变化。从而把压力的变化转换 成频率的变化，对差压采用频率差分技术，并将频率 差信号直接输出到CPU进行运算和A/D转换。 单晶硅谐振式压力变送器 1、精度高 2、稳定性好 3、静压特性好 4、具有良好的单向受压特性 5、具有较宽的测量范围 6、方便的组态能力和自诊断功能 2020/5/19 35 差压变送器差压变送器 一般使用来测量阻力、液位或者与流 量节流元件配套使用测量流量仪表。 该类型仪表往往与三阀组或者五阀组配 套使用。 目前国内应用三阀
19、组较为普遍。对于三 阀组类型的仪表有一个开关投用程序。 投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开 负压阀； 关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正 压阀。 2020/5/19 36 最具有代表性的压力变送器： 1、EJA川仪横河（重庆川仪），通讯时叠加Brain或Hart协议的数字信号。 2、Rosemount（中国北京远东）通讯时叠加Hart协议的数字信号。 通讯时有专用的手操器，可以在主控室、现场进行仪表的组态。 3.1.4压力仪表压力仪表压力变送器压力变送器 艾默生公司生产的375手操器 2020/5/19 37 3.1.4压力仪表压力仪表压力开关压力开关 压力开关压力开关 1、压力开关是
20、一种简单的（压力控制装置），当 被测压力达到额定值时，压力开关可发出（警报或 控制）信号。 2、压力开关的工作原理是：当被测 压力超过额定值时，弹性元件的自由端（产生位 移），直接或经过比较后推动（开关元件），改变 （开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目 的。 3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧 管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。 开 关元件有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开 关）等。 4.压力开关的开关形式有（常开式）和 （常闭式）两种。 5、压力开关的调节方式有（两 位式）和（三位式）两种。 6.压力开关的参数可 调，依实际使用压力范围调节 2020/5/19 38 3
21、.2温度仪表温度仪表 玻璃管温度计 双金属温度计 压力式温度计 热电阻 热电偶 温度变送器 温度开关 非接触式温度计 2020/5/19 39 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只 能通过物体随温度变化的某些特性来间接测 量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 它规定了温度的读数起点（零点）和测量温 度的基本单位。目前国际上用得较多的温标 有华氏温标、摄氏温标、热力学温标。 3.2.1温度的概念 2020/5/19 40 华氏温标（ F）规定：在标准大气压下，冰的熔点为 32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为 报氏1度，符号为 F。 摄氏温度（）规定：在标准大气压下，冰的
22、熔点为 0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为 报氏1度，符号为。 摄氏温度值t和华氏温度值tF有如下关系如下关系： Ctt F )32( 9 5 3.2.2温标的换算（1） 2020/5/19 41 热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规 定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。 15.273/KTCt 3.2.2温标的换算（2） 2020/5/19 42 玻璃管温度计：玻璃管温度计： 这种温度表非常简单、普通。 目前高精度的往往使用在仪 表 校验间实验室内。 由于价格便宜，目前工厂内 还有应用。 3.2.3温度仪表-玻璃管温度计 2020/5/19 43 由于两
23、种金属的热膨胀系数不同，双金属片在温度改变时，两面 的热胀冷缩程度不同，因此在不同的温度下，其弯曲程度发生改 变。利用这一原理，制成温度计叫双金属温度计双金属温度计。 双金属温度计双金属温度计 3.2.3温度仪表-双金属温度计 2020/5/19 44 压力式温度计压力式温度计 压力表式温度计的测量原理 压力表式温度计是根 据在封闭容器中的液体、气体或低沸点液体和饱 和蒸汽，受热后体积膨胀或压力变化这一原理而 制作的，并用压力来测量这种变化，从而测得温 度 3.2.3温度仪表-压力式温度计 2020/5/19 45 热电阻是中低温区最常用的一 种温度检测器。它的主要特点是测量 精度高，性能稳定
24、。其中铂热电阻的 测量精确度是最高的，它不仅广泛应 用于工业测温，而且被制成标准的基 准仪。 热电阻测温原理： 热电阻测温是 基于金属导体的电阻值随温度的增加 而增加这一特性来进行温度测量的。 热电阻大都由纯金属材料制成，目前 应用最多的是铂和铜。 3.2.3温度仪表-热电阻（常用） 2020/5/19 46 热电偶是中高温区最常用的一种温度检测元件。它的主要特点 是测量精度高，性能稳定。它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标 准的基准仪。 热电偶的工作原理 两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。 当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势, 因而
25、在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是 利用这一效应来工作的。热电偶按材料分最常用的为K型（4.096mV）K 镍铬-镍硅 -200-+1000 ,E型(6.319mV),镍铬 铜镍 -200-+700 。 3.2.3温度仪表-热电偶（常用） 2020/5/19 47 如图所示，两种不同材料的导体或半导体A 和B焊接起来，构成一个闭合回路。置于被 测温度为 t 的介质 中，称为工作段，另一 端为自由端，放在温度为t0的恒定温度下， 当工作段的被测介质温度发生变化时，热电 势也随温度发生一定规律的变化。 热电偶产生的热电动势，其大小只与电极材料与两端的温差有关，而与热 电极
26、的长度和直径的粗细无关。 采用热电偶为测量元件的变送器称之为热电偶温度变送器。从外观上看， 热电阻和热电偶温度变送器没有太大的区别。 3.2.3温度仪表 2020/5/19 48 热电偶产生热电势的条件热电偶产生热电势的条件是两热电极材料相异、两两热电极材料相异、两 接点温度相异接点温度相异。 3.2.3温度仪表-热电偶 2020/5/19 49 序号 分度号 热电偶名称（材料） 测量范围(OC) 1 S 铂 铑10-铂 01600 2 B 铂 铑90-铂铑6 6001800 3 K 镍铬-镍硅 -2001300 4 J 铁-康铜 -2101200 5 R 铂 铑13-铂 01300 6 E
27、镍铬-康铜 -200900 7 F 铜-康铜 0350 3.2.3温度仪表（热电偶的分类）重点 2020/5/19 50 温度变送器的作用: 有人说是测量温度的，这是不对的。 其作用是将检测的热电偶或则热电阻 等温度信号转变为标准的仪表信号如 4-20mADC,或者1-5VDC. 3.2.3温度仪表-温度变送器 2020/5/19 51 温度开关温度开关 传统的温度开关 多为机械式，其 分为：蒸气压力 式温控器、液体 膨胀式温控器、 气体吸附式温控 器、金属膨胀式 温控器。目前我 厂没有使用该产 品 3.2.3温度仪表-温度开关 2020/5/19 52 非接触式温度计非接触式温度计 非接触式
28、温度计是靠红外辐射,亮度, 色差等方法感应、比较，得出被测 物件温度。好处是可遥测，量程大， 可测极高温物件。如红外测温计、 亮度测温计等。缺点是一般精度不 高。 但是作为工厂辅助测温元件是 不可缺少的。 3.2.3温度仪表-红外线测温 2020/5/19 53 流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的 量. 这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量 (qv),简称体积流量; 用流量的流量的质量来表示称为瞬时质量流量(qm),简 称质量流量. 3.3.1流量的概念 2020/5/19 54 涡轮流量计 孔板流量计（含一体化孔板流量计，属于节流装置） 质量流量计 转子流量计 涡街流量计 超声波流
29、量计 电磁流量计 明渠流量计 3.3.2流量仪表种类流量仪表种类 2020/5/19 55 3.3.3流量计流量计 涡轮流量计涡轮流量计：当当被测流体流过涡轮流量计传感器 时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管 道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电 转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期 性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号， 经放大器放大后，送至显示仪表显示。 qv=f/K (7.1) qm=qv (7.2) 式中 qv,qm分别为体积流量，m3/s， 质量流量，kg/s； f流量计输出信号的频率，Hz； K流量计的仪表系数，P/m3。 2020/5/19 56 节流装置
30、测量原理：节流装置测量原理：充满管道的流体，当它们流充满管道的流体，当它们流 经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节 流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力 低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差， 介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差 就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡 量流体流量的大小量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡 定律和流动连续性定律为基准的
31、。 3.3.3流量计流量计-节流装置（重点）节流装置（重点） 2020/5/19 57 仪表里标准的三种节流元件：仪表里标准的三种节流元件： a: 孔板（反应炉的燃烧空气测量装置）孔板（反应炉的燃烧空气测量装置） b: 喷嘴喷嘴 c: 文丘里管（尾气炉尾气流量测量装置）文丘里管（尾气炉尾气流量测量装置） 对于标准节流元件，流体的流量与其差压成（方根）关系 Q=K*SQRT(P) 其中为差压，想一想，如果取压段有一段堵了，会是什么情况？ 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 58 孔板的取压口方向 1、节流装置安装在垂直管道上时，取压口 的位置在取压装置的平面上可任意选择； 2、节流装置安
32、装在水平管道或倾斜管道上 时，取压口的位置选择取决于被测介质的特 性，见下图： 问题：如果孔板装反了 会有什情况发生？ 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 59 2、安装基本要求 垂直度 节流件上游端面与管道轴线的垂直度不大于1。 不同轴度 节流件应与管道同轴。 直管段长度 节流装置应安装在两段有恒定横截面积的圆筒形直管段之间，最短 直管段长度随节流件形式、阻流件形式和直径比而异。 关于直管段的问题：下面给出了一个表格。2003年国际标准化组织 公布了ISO5167新标准，对直管段做了新的要求。但国标的改变压 力很大，一直没有出来。 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 60 质
33、量流量计 流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力， 它是科里奥利在1832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行的T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，振动管作往复周在振 管周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的 振动管，就会上产生科氏力效应，使两根振管扭 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，据此解算出介质密度。安装在 传感器器振管上的铂电
34、阻可间接测量介质的温度。 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 61 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 62 转子流量计 浮子流量计,又称转子流量计,是变面积面积 式流量计式流量计的一种 , 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 , 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， 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，关键的控制点也 有用全钛材等贵重金属为材质的转子流 量计
35、 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 63 涡街流量计 在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使 流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串 规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋 涡分离频率与流量成正比的流量计。 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 64 超声波流量计依据测量原理 常见的有两类： 时间差计量（传播速度差法） 多普勒原理计量 右图为丹尼尔超声波流量计 在中国非常具有代表性。 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 65 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 导电介质相当于法拉第实验中的导电金属杆， 上下两端的两个电磁线圈产生恒
36、定磁场。当 有导电介质有导电介质流过时，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磁隔离。 3.3.3流量计流量计 2020/5/19 66 差压液位变送器双（法兰液位计） 电浮筒式液位 磁翻板液位计 玻璃板液位计 雷达液位计 超声波液位计 深度液位计 核辐射料位计 3.4液位料位仪表 2020/5/19 67 差压液位变送器双（法兰液位计） 利用对测量介质的两点之间由于存在液位高度所产生 的压差进行测量的变送器仪表。 和测量阻力表几乎一样，只不过压差范围要小。 双法兰属于一种特殊的差压变送器。 2020/5
37、/19 68 电浮筒液位计 电浮筒是根据阿基米德原理 工作的，当液位变化时，浮 筒（宽度是沉筒）所受浮力 变化，通过支点，使扭力管 受力作用后产生扭变，检测 元件检测出后，变送器功能 模块电路将测量信号经缓冲、 放大和电压/电流变换后， 输出420mA标准电流信号， 此时与作用在浮筒上的浮力 成正比例变化。 2020/5/19 69 磁翻板液位计 磁翻板式液位变送器是以浮子内磁 钢驱动双色薄片的翻转来指示液位 的一种新型仪表。主体内磁浮子随 液位的升降而上下运动，同时驱使 主体外指示器内的双色薄片翻转， 有液位时转示红色、无液位时转示 白色。 2020/5/19 70 玻璃板液位计 根据连通器
38、原理，将容器内介质 液体引至外部玻璃板液位计内， 通过透明玻璃直接显示容器内液 位实际高度。 2020/5/19 71 3.5特殊仪表 振动监视仪表 振动轴位移检测 2020/5/19 72 3.5特殊仪表 2020/5/19 73 根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中 作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电 涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为 电涡流式传感器。 当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的阻值也发生变 化，阻值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电 压经过检波、滤波、线性补偿、
39、放大归一处理转化成电压（电流）变化， 最终完成机械位移(间隙)转换成电压（电流）。由上所述，电涡流传感 器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感 器的性能与被测体有关。 3.5特殊仪表 2020/5/19 74 3.6分析仪表 可燃气体检测仪 在线分析仪表 . 在线色谱分析 . 在线露点分析 . 在线CO2分析 2020/5/19 75 调节阀由执行机构和阀组成调节阀由执行机构和阀组成 4.1执行器 2020/5/19 76 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。调节阀由执行机构和阀组成调节阀由执行机构和阀组成，执 行机构起推动作用，而阀起
40、调节流量的作用。 调节阀的产品类型很多，按其能源方式不同主要分为气 动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、智能调节阀四大 类，我厂现在使用的基本上是气动调节阀，即以压缩空 气为动力源的调节阀。在此仅介绍气动调节阀的组成与 分类。 按调节型式：调节型、切断型、调节切断型三种 按移动型式：直行程和角行程两种 按流量特性：直线、等百分比、抛物线、快开四种 按上阀盖型式：普通型、散热型、长颈型、波纹管密封 型四种 按阀芯形状：平板形、柱塞形、窗口形、套筒形、多级 形、偏旋形、蝶形、球形等 4.1执行器 2020/5/19 77 根据国际电工委员会（IEC）对调 节阀的定义（control valve，又
41、名控制阀）。调节阀由执行机构 和阀体部件两部分组成。 其中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。是推杆产生相应的位 移。 阀体是调节阀的调节部分，它 直接与介质接触，由于调节阀的 阀芯作用，改变调节阀的节流面 积，达到调节目的。 调节阀调节阀 2020/5/19 78 调节阀调节阀 按执行机构划分按执行机构划分 ： 气动执行机构 电动执行机构 液动执行机构 . 气动薄膜执行机构 气动活塞执行机构 2020/5/19 79 执行机构的组成有那 几部分组成？ 2020/5/19 80 调节阀阀体一般情 况下介质流动 方向是下进上出。 调节阀阀体的结构调节阀阀体的结构
42、调节阀阀体的构成 2020/5/19 81 常用的阀体种类有直通单座、 直通双座、角形、隔膜、小 流量、三通、偏心旋转、蝶 形、套筒式、球形等 2020/5/19 82 调节阀的作用方式选择调节阀的作用方式选择 调节阀的作用方式只是在选用气动执行 机构时才有，其作用方式通过执行机构正反 作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式 有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正 (气开型)、反反(气关型)，通过这四种组合 形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。 对于调节阀作用方式的选择，主要从三方面 考虑: a)工艺生产安全; b)介质的特性; c)保证产品质量，经济损失最小 2020/5/19 83
43、 执行机构的正反作用执行机构的正反作用 执行机构的正反作用是指： 当气信号增加时阀杆向下 移动，则为正作用。 反之为反作用。 上进气为正作用 下进气为反作用 执行机构的正反作用执行机构的正反作用 2020/5/19 84 气开和气关是针对整个执行器所说的，就是执行机构调节阀的 这个系统。气动信号增加，执行器流通量口径增加为气开。反之， 为气关。 调节阀气开与气关调节阀气开与气关 气关 气开 气开 气关 2020/5/19 85 流开、流闭是对介质流动方向而言， 其定义为： 在节流口，介质的流动 方向向着阀打开方向流动（即与阀 开方向相同）时，叫流开； 反之， 向着阀关闭方向流动（即与阀关方 向
44、相同）时，叫流闭。 如简图为流 开阀，流向反则为流闭阀。 流开、流闭流开、流闭 2020/5/19 86 故障开故障关故障开故障关FO/FC 知道了调节阀的气开与气关，那么故障开与故障关就迎刃而解。 当调节阀失气后阀位处在关位置就为气开阀，当调节阀失气后阀位 处在关位就为气开阀 阀门气开作用：当控制信号中断时阀门处于 关断 状态，用 表示。 阀门气关作用：当控制信号中断时阀门处于 开启 状态，用 O 表示。 2020/5/19 87 开关阀 开关阀的种类很多，按阀体分最常见的有蝶阀、球阀 按执行机构分：气动、电动汽缸阀 球阀 弹簧复位气缸球阀 双作用气缸球阀 蝶阀 普通蝶阀 偏心蝶阀 2020
45、/5/19 88 这是一个气动双作用汽缸阀 从结构上看 两个进气排气孔。 一个阀位指示。 其附件最重要有： 电磁阀（这种类型一般配两位五通电磁阀） 反馈开关（状态开关） 过滤减压器 2020/5/19 89 2020/5/19 90 角行程双气缸球阀 这种不同的是带手轮 2020/5/19 91 2020/5/19 92 角行程阀芯 a 偏心旋转阀芯 b 蝶形阀 c 球形阀芯 用于O形阀 d 球形阀芯 用于V形阀 2020/5/19 93 三偏心蝶阀三偏心蝶阀 2020/5/19 94 三偏心蝶阀三偏心蝶阀 2020/5/19 95 V形球阀形球阀 2020/5/19 96 2020/5/19
46、 97 常用量名称： 1：AI 模拟量输入模拟量输入 2：AO 模拟量输出模拟量输出 3：DI 开关量输入开关量输入 4：DO 开关量输出开关量输出 化工仪表传递信号包括: 2020/5/19 98 简单控制系统：简单控制系统： 通常是指由一个被控对象、一个检测元件及通常是指由一个被控对象、一个检测元件及 传感器（变送器）、一个调节器和一个执行传感器（变送器）、一个调节器和一个执行 器构成的单闭环控制系统，有时也称单回路器构成的单闭环控制系统，有时也称单回路 控制系统。控制系统。 2020/5/19 99 被控对象被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生自动控制系统中，工艺参数需要控制的生
47、 产过程、设备或机器等。产过程、设备或机器等。 被控变量被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。 操纵变量操纵变量受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，受控制器操纵的，用以克服干扰的影响， 使被控变量保持设定的物理量或能量。使被控变量保持设定的物理量或能量。 扰动量扰动量除操纵变量，作用于被控对象并引起被控变除操纵变量，作用于被控对象并引起被控变 量变化的因素。量变化的因素。 设定值设定值被控变量的预定值。被控变量的预定值。 偏差偏差被控变量的设定值与实际值之差。被控变量的设定值与实际值之差。 闭环控制闭环控制指控制器与被控对象之间即有顺向控制又指控制
48、器与被控对象之间即有顺向控制又 有反向联系的自动控制。有反向联系的自动控制。 基本概念 2020/5/19 100 简单控制系统的典型方块图：简单控制系统的典型方块图： 2020/5/19 101 闭环回路：闭环回路是指既有输出控制，又有反馈信号的回路。 系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或 多个闭环。 开环回路：开环回路是指只有输出 控制，没有反馈信号的回路。 2020/5/19 102 复杂控制系统的典型方块图（串级）：复杂控制系统的典型方块图（串级）： 2020/5/19 103 DCS DCS简介 2020/5/19 104 DCS为英文Distribu
49、ted Control System的缩写，又名集 中分散控制系统（简称集散控制系统），也叫分布式 控制系统，是集计算机技术、控制技术、通讯技术和 CRT技术为一体的综合性控制系统，他的集中指监视、 操作、管理集中，分散为对工艺过程控制分散、危险 的分散。克服了常规仪表和集中式仪表的缺点，结合 两者的优点，以其可靠性、灵活性、人机界面友好等 特点被广泛应用。 DCS简介： 2020/5/19 105 DCS可分控制站、操作站（工程师站）、 通讯网络三部分 DCS基本组成： 2020/5/19 106 DCS特点 DCS相对PLC而言，功能更强大，处理量更多，具有较多特点。 控制功能多样化 操作简便 人机界面
