仪表基础指示培训讲义PPT38页全文案例分析电子版

仪表基础指示培训讲义单位：仪修车间培训人员：简介生产过程自动化的基础概念自动化仪表的发展状况仪表参数过程控制仪表过程控制系统生产过程自动化的基本概念概念：简单的说：就是在生产过程中，在生产设备上配备一些自动化仪表、装置来显示、记录和控制生产过程中的重要工艺参数，使整个生产过程能自动的维持正常状态，当受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，又能自动的调回到规定的数值范围内，这就是生产过程自动化。生产过程自动化的基本概念自动化系统分类:(一)自动检测系统：在生产过程中，为了及时而准确地了解与掌握生产过程运行的情况，需要用各种自动测量仪表，不断地对工业生产过程的各个参数进行检测，并把测量结果自动地指示和记录下来，以代替操作者对各个参数的不断观察和记录。因此，自动检测系统又程为生产过程的“眼睛”。生产过程自动化的基本概念（二）自动信号联锁保护系统当生产过程由于某一偶然因素，如仪表失灵或工艺上的原因引起生产过程不正常时，就有引起爆炸、燃烧或其它事故的可能。为了确保生产安全，保证产品质量，常对关键性参数设有信号自动联锁装置。在事故即将发生前，信号系统能自动的发出声、光报警信号，告诫人们注意。如工况过程接近危险时，联锁系统立即采取紧急措施，打开生产过程自动化的基本概念安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生和扩大。（三）自动操纵系统自动操纵系统可根据预先规定的步骤，自动地对生产设备进行某种周期性操作。它利用自动操纵装置可以自动地启动、停运设备，或进行交替动作。如果指挥系统是一个程序发生器，则构成了程序控制系统。生产过程自动化的基本概念（四）自动调节系统：生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的，生产过程大多属连续生产，各设备都相互关联着，其中某以设备中的工艺条件发生变化时，都可能引起其它设备中某些参数波动，或偏离正常的工艺条件时，为了保证生产能按预定生产技术指标的要求正常运行，就需要一些自动调节装置，对生产中某些重要的参数进行自动调节，使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地回复到规定的数值范围内系统生产过程自动化的基本概念另外我们要注意的是自动调节系统是一个负反馈系统（人工调节也是负反馈，不过这种负反馈作用是通过人来实现的）。该负反馈系统是将调节对象的输出，通过测量变送环节、调节环节、执行器反馈到调节对象输入端的闭合系统。自动调节器执行器（调节阀）调节对象测量变送环节给定值＋偏差调节信号调节作用被调参数测量值自动化仪表的发展状况（一）分散型控制系统这是20世纪70年代后期由仪表制造厂和计算机制造厂推出的新产品。作为最简单的形式，它是由各个基本控制站与数据总线构成。每个控制站可控制几个回路，相互间由数据总线传递信息，并可配置屏幕显示器操作站等。（二）可编程数字调节器：简称单回路调节器。它们采用微处理器为基本元件。不需另加A/D与D/A插件。自动化仪表的发展状况（三）微计算机系统微计算机包括个人计算机（PC）、单片机、单板机等，有些本来是通用的，如加配A/D和D/A模块和操作台等，也可供过程控制之用。仪表分类按功能按被测变量按工作原理或结构形式按组合形式按能源其他压力液柱式，弹性式，电气式，活塞式单元组合电、气智能温度膨胀式，热电偶，热电阻，辐射单元组合智能流量节流式，转子式，靶式，电磁，漩涡单元组合电、气智能物位直读，浮力，静压，声波，敷设，光学单元组合电、气智能成分PH,氧化锆，色谱，红外，紫外实验室和流程显示仪表模拟和数字单点、指示和记录电、气多点、动圈，自动平衡电桥，电位差计打印调节自力式气动（控制）组装式基地式电动仪表可编程单元组合执行机构薄膜、活塞、长行程、其他执行机构和气电液执行器阀可以进行对数直阀单通单座，单通双座，套筒（笼式）；球阀各种组合线快开隔膜阀，偏心旋转，角形，三通，阀体分离抛物线仪表参数仪表参数分温度、压力、物位、流量、成分等几种类别。用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。一、压力：均匀而垂直地作用在单位面积上的力。1bar=1×105帕（N/M2）1公斤＝1kgf/cm2=0.1mpa10帕＝1mmh201标准大气压＝1.1×105pa在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。工程上所用的压力指示值，大多为表压（绝对压力的指示值除外）。表压是绝对压力之差，即P表压＝P绝对压力－P大气压力。当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示，它是大气压力与绝对压力之差，即P真空度＝P大气压力－P绝对压力仪表参数1、压力仪表类型的选用仪表类型的选用必须满足工艺生产的要求。例如是否需要远传、自动记录或报警；被测介质的性质（如被测介质的温度高低、粘度、大小、腐蚀性、脏污程度、是否易燃易爆等）；现场环境条件（如湿度、温度、磁场强度、振动等）2、压力仪表测量范围的确定当测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5。一般被测压力的最小值不应低于测量仪表上限值的1/3。从而保证仪表的输出量与输入量之间的线性关系，提高结果的精确度及灵敏度。仪表参数3、压力变送器的选用需要在控制室内显示的仪表，一般选用压力变送器或压力传感器。对于爆炸危险场所，常选用气动压力变送器、防爆型电动2型或3型压力变送器；对于微压力的测量，可采用微差压变送器；对粘稠、易堵、易结晶和腐蚀性强的测量介质，宜选用带法兰的膜片式压力变送器；在大气腐蚀场所及强腐蚀性等介质测量中，还可选用1151系列、3051系列或820系列压力变送器。二、温度：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。仪表参数1、温度计的分类温度计辐射式光学式、比色式非接触式红外线热敏探测、光电探测、热电探测膨胀式玻璃液体、双金属接触式压力式液体、气体、蒸汽热电偶K型、E型、B型、S型、T型热电阻Cu50、Cu100、Pt10、Pt1002、热电偶测稳基本原理将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，如图所示当导体A和B的两个接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应tt0AB热电偶回路仪表参数3、热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时，）而测稳点到仪表的距离都很远，为了节省热点偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热点偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热点偶补偿导线的作用只起延长热点极，使热点偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0不等于零时对测温的影响。另外，在使用热点偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100摄氏度。仪表参数4、热电阻热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。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。热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意的是热电阻和显示仪表的分度号必须一致，并且为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。热电阻的常见故障是热电阻的短路和断路。仪表参数三、流量流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值。流量仪表可分为两大类：（1）速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、旋涡流量计、冲量式流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。（2）容积式流量计：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。如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等等。仪表参数1、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，是目前炼油、化工生产中使用最广的一种流量测量仪表。节流装置中应用最多的是孔板、喷嘴、文丘利管和文丘利喷嘴，其测量原理是：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。由节流元件、连接管路和差压变送器组成一体，统称差压式流量计。差压变送器由两部分组成，下半部分为测量部分，包括测量室、测量元件（膜盒）等；上半部分为转换部分，包括主杠杆、适量机构、副杠杆、差压变送器、反馈机构、调零装置和放大器等。仪表参数2、容积式流量计容积式流量计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，精度可达正负0.2%。3、转子流量计：又称面积式流量计或恒压降式流量计，它也是以流体流动是的节流原理为基础的一种流量测量仪表。工作原理：转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质密度且能随被测介质流量大小上下浮动的转子组成，当流体自下向上流过锥管时，转子因受到流体的冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管之间的环形流通面积增大，流体流速减低，冲击作减弱，直到流体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相平衡。此时，转子停留在某一高度上。如果流体的流量再增大，则平衡时转子所处位置更高，反之相反。根据转子悬浮的高低就可知流量的大小。仪表参数4、靶式流量计靶式流量计主要测量某些粘度较高的介质或含有悬浮物及颗粒介质，如重油、渣油、沥青等，即低雷诺值、含固体颗粒的浆液以及腐蚀性介质。测量原理：靶式流量计是应用流体动压原理测量流量的，它是在流体经过的管道中，垂直于流动方向安装一圆盘型的钢片，称之为靶。当流体流动时，流动质点冲击于靶上，使靶受到作用力且与流速之间存在一定的关系。因此，通过力矩转换的方式测出靶上所受到的力（动压），便可以求出流速和流量。靶式流量计的测量部分由靶、测量管、主杠杆、轴封膜片组成，它的作用是将被测流量转换成作用于主杠杆上的测量力矩；它的转换部分有气动和电动两种类型。仪表参数5、容积式流量计的特性（1）泄露量的影响容积式流量计是采用精密测量体积的方法测量流体总量（累积流量），相对其它流量计而言，流量的大小和被测介质粘度的变化对其精度的影响较小。但限于转动元件和计量室的室壁之间总存在有一定的间隙，必然会引起被测介质的泄露，这就造成了仪表的示值与实际流过仪表的流体体积之间的误差。（2）流体粘度的影响容积式流量计测量不同粘度流体时，被测流体的粘度对仪表的误差是有影响的，粘度对误差的影响是通过泄露量的影响反映出来的，被测流体的流量越小，粘度越低，则仪表的误差越大。另外流体本身的粘度也造成一定的压力损失，所以容积式流量计的压力损失是较大的。仪表参数四、物位物位测量的目的是：（1）正确测得容器储藏物质的容量或量重；（2）监视容器内物位，使之保持在一定高度，对物位允许的上、下限发出报警；（3）连续监视或调节容器中流入流出物料的平衡。物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位、界位来分可分为：（1）、液位：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、电感式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波式等；（2）、界位：浮力式、差压式、电极式和超声波式等（3）、料位：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等仪表参数1、浮球式液位计对于温度、粘度较高，而压力不太高的密闭容器内的液体介质的液位测量，一般采用浮球式液位计。2、浮筒式液位计浮筒式液位计属于扭力管式液位变送器，它主要测量一些比较干净的、密度比较小、粘度比较小的介质。利用的是连通器的工作原理。它的量程取决于浮筒的高度。变送器的输出信号不仅于液位高度有关，并且于被测液体的密度有关，因此密度发生变化时，必须进行密度修正。浮筒式液位计还可用于两种液体分界面的测量。仪表参数3、差压式液位计差压式液位计是利用当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而工作的。普通差压式液位计测量