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1、儀表專業(yè)技術(shù)培訓(xùn),儀表基礎(chǔ)知識,一、生產(chǎn)過程幾大參數(shù) 及常用檢測儀表,1、溫度及常用檢測儀表 溫度是用來表征工藝介質(zhì)、工藝設(shè)備、管線、容器、爐膛冷熱程度的一大參數(shù)。常用單位： KA、熱膨脹式溫度計(jì)：玻璃棒（酒精、水銀），直讀式。B、雙金屬溫度計(jì)（萬向型）：也是膨脹原理，直讀式。C、熱電阻溫度計(jì)：常用的有PT100 、 Cu50，遠(yuǎn)傳式。,.,即0時CU的電阻為50歐姆，鉑的電阻為100歐姆。電阻隨溫度的升高而升高，成正比例關(guān)系。D、熱電偶：西貝克電動勢，遠(yuǎn)傳式，輸出mV信號。 常用：E鎳絡(luò)康銅、K鎳絡(luò)鎳硅、B鉑銠鉑 原理：兩種不同金屬材質(zhì)的熱電特性不同，有一 定電勢差，其差值與溫度成正比。,雙

2、金屬溫度計(jì).,1.1、雙金屬溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)的測溫元件由兩種不同膨脹系數(shù)彼此牢固結(jié)合的金屬片制成的。它是一種適合中、低溫現(xiàn)場檢測的儀表?？芍苯訙y量氣體或液體的溫度。 精度等級較低：1.0、1.5、2.5，主要用于現(xiàn)場指示。 其中電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)是帶有報警輸出的。,1.2 鉑電阻溫度計(jì),鉑電阻是鉑絲制成的測溫元件。它是利用鉑金屬的電阻值變化而變化的特性來測量溫度的。常用的分度號為PT100。 PT100即表示熱電阻在0時的阻值：R為100 PT100的測量范圍及精度 測量范圍：-200-+850，適用于500 以內(nèi)溫度的測量。,精度： A級 T（0.15+2.0*10-2T) B級 T（0

3、.3+5.0*10-2T)其中：T為被測量溫度的絕對值 允許通過電流：5mA 絕緣電阻：電阻元件與保護(hù)管之間的絕緣電阻100M 熱電阻按結(jié)構(gòu)可分為：組裝式和鎧裝式,1.3 熱電偶,熱電偶是利用兩種不同材料相接觸而產(chǎn)生的熱電勢隨溫度變化的特性來測量溫度的。由于熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍寬、便于遠(yuǎn)距離傳送和集中檢測等特點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得以廣泛使用。熱電偶的熱電特性由電極材料的化學(xué)成分和物理性能所決定，熱電勢的大小與組成熱電偶的材料及兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的粗細(xì)無關(guān)。,熱電偶的測溫范圍及精度,表中T為被測溫度的絕對值，測溫范圍是指熱偶絲，不包括保護(hù)套管。絕緣電阻：熱電偶與其保護(hù)套管之

4、間的絕緣電阻應(yīng)不小于5M（100V）在工業(yè)生產(chǎn)中利用熱電偶來測量溫度通常要使用到補(bǔ)償導(dǎo)線，各種分度號的熱電偶使用的補(bǔ)償導(dǎo)線是不相同的，根據(jù)說明選用。測溫元件在管道上、設(shè)備上安裝時，固定方式有兩種：螺紋連接、法蘭連接。,熱電偶,熱電偶故障造成的幾次緊急停車生產(chǎn)事故A、轉(zhuǎn)化爐集氣管測溫?zé)犭娕继坠軘嗔?，造成轉(zhuǎn)化氣泄漏著火；B、轉(zhuǎn)化爐盲三通熱電偶因插入深度沒有達(dá)到中心線，實(shí)測溫度顯示偏低，造成二段轉(zhuǎn)化爐超溫，廢鍋、二段爐損壞；,2、物位及常用檢測儀表,用來表達(dá)容器內(nèi)儲存物質(zhì)表面高低位置的參數(shù)。A、鋼帶液位計(jì)：油罐、水塔B、玻璃（管）板液位計(jì)：容器液位C、磁浮子液位計(jì)：潤滑油箱D、同位素液位計(jì)：高壓容器

5、E、浮球液位計(jì)：塔底液面,F、浮筒液位計(jì)：容器液位G、差壓式液位計(jì)：量程大于2米的容器H、磁伸縮液位計(jì)：容器液位I、超聲波液位計(jì)：常溫開口容器J、雷達(dá)液位計(jì)：精密測量 導(dǎo)波雷達(dá)：介電常數(shù)大于1.3的液位測量 是替代浮筒液位計(jì)的新型儀表K、射頻導(dǎo)納液位計(jì)：界面測量L、靜壓式液位計(jì)：開口水箱,導(dǎo)波雷達(dá)和音叉開關(guān),3、壓力及常用檢測儀表3.1 壓力表 實(shí)驗(yàn)室所使用的標(biāo)準(zhǔn)壓力表精度較高，而在生產(chǎn)裝置中管道上或容器、機(jī)泵進(jìn)出口等設(shè)備上作為現(xiàn)場指示的壓力表精度都比較低，而這類壓力表根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣歸工藝管理，它們包括：全不銹鋼壓力表、不銹鋼耐震壓力表、膜片耐震壓力表、隔膜壓力表、化學(xué)密封壓力表。對上述所說到的

6、壓力表應(yīng)進(jìn)行以下檢查：A、零點(diǎn)示值檢查（I）有零值限止釘?shù)膲毫Ρ?，其指針?yīng)緊靠在限止釘上。,（II）無零值限止釘?shù)膲毫Ρ恚鹬羔橅氃诹阒捣侄染€上。B、示值檢查（I）壓力表指針的移動，在全分度范圍內(nèi)應(yīng)平穩(wěn)，不得有跳動或卡住現(xiàn)象。（II）在輕敲表殼后，其指針值變動量不得超過最大允許基本誤差的1/2?，F(xiàn)場指示型壓力表在測量穩(wěn)定壓力時，可在測量上限值的1/3-2/3范圍內(nèi)使用，在測量交變壓力表，則應(yīng)不大于測量上限值的1/2為宜，對于在瞬間的測量時，允許使用在測量上限值的3/4。,3.2 壓力表：我們常用的兩種壓力表1)一般壓力表（彈簧管） 一般壓力表適用測量無爆炸，不結(jié)晶，不凝固，對銅和銅合金無腐蝕作

7、用的液體、氣體或蒸汽的壓力。2)隔膜壓力表 隔膜壓力表采用間接測量結(jié)構(gòu)，適用于測量粘度大、易結(jié)晶、腐蝕性大、溫度較高的液體、氣體或顆粒狀固體介質(zhì)的壓力。隔離膜片有多種材料，以適應(yīng)各種不同腐蝕性介質(zhì)。 3.3 雙波紋管差壓計(jì) 常用于氣體流量測量,一般壓力表 隔膜式壓力表,3.4 差壓變送器：電容式擴(kuò)散硅壓阻式單晶硅諧振硅式3.5 壓力變送器：可測量表壓、絕壓、真空,3.6 壓力變送器工作原理 壓力變送器是利用壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，送到脈沖計(jì)數(shù)器，直接傳遞到CPU（微處理器）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為與輸入信號相對應(yīng)的4-20mADC 的輸出信號，并在模擬信號上疊加一個HAR

8、T數(shù)字信號進(jìn)行通信的壓力檢測儀表。,壓力變送器的工作原理如下：,P,單晶硅傳感器,膜盒組件,CPU,內(nèi)置存儲器,D/A,MODEM,手持智能終端,4-20MADC及數(shù)字信號,3.6 壓力開關(guān)壓力開關(guān)是一種借助彈性元件受壓后產(chǎn)生位移以驅(qū)動微動開關(guān)工作的壓力控制儀表。通常使用于報警或聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。壓力開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)包括以下內(nèi)容：（1）設(shè)定值控制范圍（2）控制精度（3）控制方式：一位式或二位式（4）觸點(diǎn)容量：380VAC2A或220VAC3A,（6）使用環(huán)境：溫度-25-70。相對濕度不大于85。3.7 差壓開關(guān)差壓開關(guān)是一種差壓控制儀表，與壓力開關(guān)類似。差壓開關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）設(shè)定值控

9、制范圍（2）控制精度（3）觸點(diǎn)容量（4）使用環(huán)境,4、流量及檢測儀表,流量是表征生產(chǎn)過程中所傳送物料數(shù)量的數(shù)。一般分為重量流量和體積流量KG/h、M3/hA、孔板：前后差壓與流量成正比B、轉(zhuǎn)子流量計(jì)（變截面積）：轉(zhuǎn)子的高度與流量成正比C、楔形流量計(jì)：前后差壓與流量成正比。適用于介質(zhì)粘度大、易結(jié)晶、易結(jié)焦、有顆粒的場合。D、靶式流量計(jì)：靶受介質(zhì)沖擊發(fā)生位移，其大小與流量成正比。,轉(zhuǎn)子流量計(jì),楔形流量計(jì),.,靶式流量計(jì),.,E、超聲波流量計(jì)：F、質(zhì)量流量計(jì)：克利奧里力原理，測量精度高，用于交接。G、電磁流量計(jì)：法拉第電磁感應(yīng)原理H、阿牛巴流量計(jì)：差壓法，主要用于測量蒸汽流量。I、托巴管流量計(jì) ：差

10、壓法，主要用于大口徑水、污水、蒸汽的測量,電磁流量計(jì)特點(diǎn), 測量管無阻礙流動部件、無壓損、直管段要求較低。 測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響。 適用于導(dǎo)電率5us/cm的流體流量測量 量程比大，達(dá)1：20，滿量程流速范圍可0.5m/s-10m/s范圍自由選定,J、旋渦流量計(jì)：根據(jù)漩渦發(fā)生體后產(chǎn)生的漩渦數(shù)量，測量流量。K、腰輪流量計(jì)：根據(jù)腰輪轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。對介質(zhì)潔凈度要求高。L、刮板流量計(jì)：根據(jù)刮板轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。M、渦輪流量計(jì)：根據(jù)渦輪轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。N、螺桿流量計(jì)：根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)動的頻率測量流量。有單、雙螺桿。,5、組分在線分析5.1、氧含量：順磁式氧量分析儀、

11、氧化鋯氧量分析儀；5.2、H2、CO、CO2：紅外分析儀；5.3、烴含量組成：色普儀；5.4、水質(zhì)分析：PH、電導(dǎo)、溶氧、硅；5.5、粉塵含量：粉塵檢測儀；5.6、組分軟測量技術(shù)：由溫度、壓力反映某種組分的含量。如蒸餾系統(tǒng)。,6、其它測量,6.1、轉(zhuǎn)速、振動、位移傳感器：6.2、可燃?xì)怏w報警：6.3、重量、火焰、厚度檢測6.4、電量變送器：電壓、電流、功率等6.5、火災(zāi)報警：,二、自動化儀表的信號制,1、氣動儀表 A、氣源壓力：0.14MP B、輸出：0.02-0.10MP2、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 A、氣源壓力： 0.14MP、 0.25MP B、輸入信號：4-20mA DC,3、電動儀表A、電源：

12、-220V AC 、24VDCB、輸入：P 、P 、mV 、mA 、歐姆C、輸出：0-10mADC、 4-20mADC、 1-5VDC,三、自動化儀表的兩大基本結(jié)構(gòu),1、噴嘴擋板機(jī)構(gòu)及氣動放大器P0為氣動放大器的輸入壓力（0.14MPa）P1為氣動放大器的背壓,p0,節(jié)流孔,p1,噴嘴,擋板,在氣動放大器中背壓P1的大小決定了膜片對針型閥作用力的大小，從而決定了閥的開度，而使輸出的氣動信號發(fā)生變化。 由圖中可以看到，當(dāng)檔板逐漸靠近蓋住噴嘴時背壓逐漸接近并達(dá)到氣源壓力P0。但由于檔板和噴嘴都是金屬材料，所以實(shí)際上不可能完全蓋住，也就是說P1只可能接近氣源壓力P0。,當(dāng)檔板遠(yuǎn)離噴嘴時，P1為大氣壓

13、力。但噴嘴有一定的阻力，所以實(shí)際上是P1接近于大氣壓力。檔板與噴嘴之間的距離在實(shí)際工作中一般很微小，只有零點(diǎn)零幾毫米。 噴嘴檔板機(jī)構(gòu)在目前的儀表系統(tǒng)中主要用于電氣閥門定位器中。2、電磁平衡機(jī)構(gòu),四、執(zhí)行機(jī)構(gòu),1、調(diào)節(jié)閥： 按動力可分為： 氣動、電動、自力式 按閥體結(jié)構(gòu)可分為： 單座閥、雙座閥、籠式閥、球形閥、碟 閥、角形閥、三通閥、隔膜閥、偏心閥。,1.1單座閥,1.2雙座閥,1.3套筒閥,1.4角形閥,1.5三通閥,1.6碟閥,1.7隔膜閥,2、擋板機(jī)構(gòu)：煙道氣調(diào)節(jié)3、變頻器：取代調(diào)節(jié)閥，如液位調(diào)節(jié)。4、氣缸：大口徑閥門或動作要求快。5、油缸：汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)閥閥芯閥座 籠式調(diào)節(jié)閥 單座

14、調(diào)節(jié)閥,五、典型控制1、單回路控制：增加實(shí)例2、串級控制：如精餾塔塔頂溫度調(diào)節(jié)3、比例控制：如水碳比調(diào)節(jié)4、三沖量控制： 鍋爐汽包液位、給水流量、排汽流量5、邏輯控制：如大于、小于、三取二等等6、先進(jìn)控制：多變量輸入，多變量輸出。,PID的參數(shù)的整定：對于簡單的單回路控制系統(tǒng)，根據(jù)在工程中得到的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般設(shè)定如下：液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，P=20%80%, I=15,D=0。流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，P=40%100%, I=15,D=0。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：P=20%60%，I=510， D=520。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)：P=30%70%，I=15,D=0。,六、DCS控制系統(tǒng)1、DCS是分散控制系統(tǒng)(Distribute

15、d Control System)的簡稱，國內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)(Computer) 通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。 2、控制系統(tǒng)由以下硬件組成：控制站、操作站、工程師站和過程控制網(wǎng)絡(luò),2.1 控制站是系統(tǒng)的核心部件，它負(fù)責(zé)直接處理現(xiàn)場的I/O信號、信息交換、控制算法、邏輯控制，以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程的實(shí)時控制功能?？刂普救我唤M成部分都能根據(jù)用戶的要求實(shí)現(xiàn)冗余配置。2.2 操作站是一套由PC機(jī)

16、、CRT顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等組成的人機(jī)界面。它使得操作者能夠完成對生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理。高性能的工業(yè)PC、友好的工藝畫面、多窗口圖形顯示，更好的實(shí)現(xiàn)控制過程的集中顯示、操作和管理。,2.3 工程師站是專門為專業(yè)工程師設(shè)計(jì)的，安裝了組態(tài)軟件和系統(tǒng)維護(hù)工具，對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和維護(hù)。2.4 過程控制網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)工程師站、控制站、操作站的連接，完成信息、控制指令的傳輸，可采用雙重化冗余化配置，使得信息傳輸更加安全、高速。,3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,4.主要DCS品牌4.1國際品牌美國Honeywell、ABB、日本Yokogawa、日本YAMATAKE、美國FOXBORO 、德國Siemens等。4.2國內(nèi)品牌浙大中空SUPCON、北京和利時、上海新華,