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  工业仪器仪表化工仪表知识培训_能源/化工_工程科技_专业资料。--仪表专业技术培训 ?《仪表基础知识》 一、生产过程几大参数 及常用检测仪表 1、温度及常用检测仪表 温度是用来表征工艺介质、工艺设备、管线、容 器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位:℃ K

  --仪表专业技术培训 ?《仪表基础知识》 一、生产过程几大参数 及常用检测仪表 1、温度及常用检测仪表 温度是用来表征工艺介质、工艺设备、管线、容 器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位:℃ K A、热膨胀式温度计:玻璃棒(酒精、水银),直读 式。 B、双金属温度计(万向型):也是膨胀原理,直读 式。 C、热电阻温度计:常用的有PT100 、 Cu50,远传 式。 即0℃时CU的电阻为50欧姆,铂的电阻 为100欧姆。电阻随温度的升高而升高,成 正比例关系。 D、热电偶:西贝克电动势,远传式,输出 mV信号。 常用:E镍络-康铜、K镍络-镍硅、B铂 铑-铂 原理:两种不同金属材质的热电特性不同, 有一 定电势差,其差值与温度成正比。 . 双金属 温度计. 1.1、双金属温度计 双金属温度计的测温元件由两种不同膨胀系 数彼此牢固结合的金属片制成的。它是一种适合 中、低温现场检测的仪表。可直接测量气体或液 体的温度。 精度等级较低:1.0、1.5、2.5,主要用于现 场指示。 其中电接点双金属温度计是带有报警输出的。 1.2 铂电阻温度计 铂电阻是铂丝制成的测温元件。它是利用铂 金属的电阻值变化而变化的特性来测量温度的。 常用的分度号为PT100。 PT100即表示热电阻在0℃时的阻值:R为100Ω PT100的测量范围及精度 测量范围:-200--+850℃,适用于500 ℃以内温 度的测量。 精度: A级 B级 △T=(0.3+5.0*10-2T) 其中:T为被测量温度的绝对值℃ 允许通过电流:≤5mA 绝缘电阻:电阻元件与保护管之间的绝缘电 阻≮100MΩ 热电阻按结构可分为:组装式和铠装式 -2 △T=(0.15+2.0*10 T) 1.3 热电偶 热电偶是利用两种不同材料相接触而产生的热 电势随温度变化的特性来测量温度的。由于热电偶 具有结构简单、使用方便、测量范围宽、便于远距 离传送和集中检测等特点,因而在工业生产中得以 广泛使用。热电偶的热电特性由电极材料的化学成 分和物理性能所决定,热电势的大小与组成热电偶 的材料及两端温度有关,与热电偶的粗细无关。 热电偶的测温范围及精度 热电偶 类别 分 度 号 K E J 无差等级 I 误差值{±} 1.5℃或0.4%T II 测量范围 -40-1000 ℃ -40-800 ℃ -40-750 ℃ 误差值{±} 2.5℃或0.75%T 测量范围 -40-1200 ℃ -40-900 ℃ -40-750 ℃ 镍铬-镍硅(镍铝) 镍铬-铜镍(康铜) 铁-铜镍(康铜) 铜-铜镍(康铜) 铂铑10-铂 铂铑13-铂 铂铑30-铂铑6 T S R B 0.5℃或0.4%T 1 ℃或 1+0.003(T1000) -40-350 ℃ 0-1600 ℃ 0-1600 ℃ 1℃或0.75%T 1.5℃或0.25%T -40-350 ℃ 0-1600 ℃ 0-1600 ℃ 600-1700 ℃ --- 表中T为被测温度的绝对值℃,测温范围是指热 偶丝,不包括保护套管。 绝缘电阻:热电偶与其保护套管之间的绝缘电阻应 不小于5MΩ(100V) 在工业生产中利用热电偶来测量温度通常要使用到 补偿导线,各种分度号的热电偶使用的补偿导线是 不相同的,根据说明选用。 测温元件在管道上、设备上安装时,固定方式有两 种:螺纹连接、法兰连接。 ? 热电偶 ? 热电偶故障造成的几次紧急停车生产事故 ? A、转化炉集气管测温热电偶套管断裂,造成转化 气泄漏着火; ? B、转化炉盲三通热电偶因插入深度没有达到中心 线,实测温度显示偏低,造成二段转化炉超温, 废锅、二段炉损坏; 2、物位及常用检测仪表 用来表达容器内储存物质表面高低位置的参数。 A、钢带液位计:油罐、水塔 B、玻璃(管)板液位计:容器液位 C、磁浮子液位计:润滑油箱 D、同位素液位计:高压容器 E、浮球液位计:塔底液面 F、浮筒液位计:容器液位 G、差压式液位计:量程大于2米的容器 H、磁伸缩液位计:容器液位 I、超声波液位计:常温开口容器 J、雷达液位计:精密测量 导波雷达:介电常数大于1.3的液位测量 是替代浮筒液位计的新型仪表 K、射频导纳液位计:界面测量 L、静压式液位计:开口水箱 导波雷达和音叉开关 3、压力及常用检测仪表 3.1 压力表 实验室所使用的标准压力表精度较高,而在生产装置 中管道上或容器、机泵进出口等设备上作为现场指示的压 力表精度都比较低,而这类压力表根据传统习惯归工艺管 理,它们包括:全不锈钢压力表、不锈钢耐震压力表、膜 片耐震压力表、隔膜压力表、化学密封压力表。 对上述所说到的压力表应进行以下检查: A、零点示值检查 (I)有零值限止钉的压力表,其指针应紧靠在限止钉上。 (II)无零值限止钉的压力表,起指针须在零值分度线上。 B、示值检查 (I)压力表指针的移动,在全分度范围内应平稳,不得有 跳动或卡住现象。 (II)在轻敲表壳后,其指针值变动量不得超过最大允许基 本误差的1/2。 现场指示型压力表在测量稳定压力时,可在测量上限值的 1/3-2/3范围内使用,在测量交变压力表,则应不大于测 量上限值的1/2为宜,对于在瞬间的测量时,允许使用在 测量上限值的3/4。 3.2 压力表:我们常用的两种压力表 1)一般压力表(弹簧管) 一般压力表适用测量无爆炸,不结晶,不凝固,对 铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。 2)隔膜压力表 隔膜压力表采用间接测量结构,适用于测量粘度 大、易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或颗粒 状固体介质的压力。隔离膜片有多种材料,以适应各种 不同腐蚀性介质。 3.3 双波纹管差压计 常用于气体流量测量 一般压力表 隔膜式压力表 3.4 差压变送器: 电容式 扩散硅压阻式 单晶硅谐振硅式 3.5 压力变送器: 可测量表压、绝压、线 压力变送器工作原理 压力变送器是利用压力传感器将压力信 号转换为频率信号,送到脉冲计数器,直接 传递到CPU(微处理器)进行数据处理,经 D/A转换器转换为与输入信号相对应的420mADC 的输出信号,并在模拟信号上叠加 一个HART数字信号进行通信的压力检测仪 表。 压力变送器的工作原理如下: 3.6 压力开关 压力开关是一种借助弹性元件受压后产生位移以驱 动微动开关工作的压力控制仪表。通常使用于报警 或联锁保护系统中。 压力开关的主要技术指标包括以下内容: (1)设定值控制范围 (2)控制精度 (3)控制方式:一位式或二位式 (4)触点容量:380VAC\2A或220VAC\3A (6)使用环境:温度-25-70℃。相对湿度不大于85 %。 3.7 差压开关 差压开关是一种差压控制仪表,与压力开关类似。 差压开关的主要技术指标: (1)设定值控制范围 (2)控制精度 (3)触点容量 (4)使用环境 4、流量及检测仪表 流量是表征生产过程中所传送物料数量的数。 一般分为重量流量和体积流量KG/h、M3/h A、孔板:前后差压与流量成正比 B、转子流量计(变截面积):转子的高度与流 量成正比 C、楔形流量计:前后差压与流量成正比。适用 于介质粘度大、易结晶、易结焦、有颗粒的场 合。 D、靶式流量计:靶受介质冲击发生位移,其大 小与流量成正比。 转子流量计 楔形流量计 . 靶式流量计 . E、超声波流量计: F、质量流量计:克利奥里力原理,测量 精度高,用于交接。 G、电磁流量计:法拉第电磁感应原理 H、阿牛巴流量计:差压法,主要用于测 量蒸汽流量。 I、托巴管流量计 :差压法,主要用于大 口径水、污水、蒸汽的测量 电磁流量计特点 ● 测量管无阻碍流动部件、 无压损、直管段要求较低。 ● 测量不受流体密度、粘 度、温度、压力和电导率 变化的影响。 ● 适用于导电率5us/cm 的流体流量测量 ● 量程比大,达1:20, 满量程流速范围可0.5m/s10m/s范围自由选定 J、旋涡流量计:根据漩涡发生体后产生 的漩涡数量,测量流量。 K、腰轮流量计:根据腰轮转动的频率 测量流量。对介质洁净度要求高。 L、刮板流量计:根据刮板转动的频率 测量流量。 M、涡轮流量计:根据涡轮转动的频率 测量流量。 N、螺杆流量计:根据螺杆转动的频率 测量流量。有单、双螺杆。 ?5、组分在线、氧含量:顺磁式氧量分析仪、氧化 锆氧量分析仪; ? 5.2、H2、CO、CO2:红外分析仪; ? 5.3、烃含量组成:色普仪; ? 5.4、水质分析:PH、电导、溶氧、硅; ? 5.5、粉尘含量:粉尘检测仪; ? 5.6、组分软测量技术:由温度、压力反 映某种组分的含量。如蒸馏系统。 6、其它测量 ? 6.1、转速、振动、位移传感器: ? 6.2、可燃气体报警: ? 6.3、重量、火焰、厚度检测 ? 6.4、电量变送器:电压、电流、功率等 ? 6.5、火灾报警: 二、自动化仪表的信号制 1、气动仪表 A、气源压力:0.14MP B、输出:0.02---0.10MP 2、气动薄膜调节阀 A、气源压力: 0.14MP、 0.25MP B、输入信号:4---20mA DC 3、电动仪表 A、电源:----220V AC 、24VDC B、输入:△P 、P 、mV 、mA 、欧姆 C、输出:0---10mADC、 4---20mADC、 1---5VDC 三、自动化仪表的两大基本结构 1、喷嘴挡板机构及气动放大器 P0为气动放大器的输入压力(0.14MPa) P1为气动放大器的背压 在气动放大器中背压P1的大小决定了膜 片对针型阀作用力的大小,从而决定了阀的 开度,而使输出的气动信号发生变化。 由图中可以看到,当档板逐渐靠近盖住 喷嘴时背压逐渐接近并达到气源压力P0。但 由于档板和喷嘴都是金属材料,所以实际上 不可能完全盖住,也就是说P1只可能接近气 源压力P0。 当档板远离喷嘴时,P1为大气压力。但 喷嘴有一定的阻力,所以实际上是P1接近于 大气压力。档板与喷嘴之间的距离在实际工 作中一般很微小,只有零点零几毫米。 喷嘴—档板机构在目前的仪表系统中主 要用于电—气阀门定位器中。 2、电—磁平衡机构 四、执行机构 1、调节阀: 按动力可分为: 气动、电动、自力式 按阀体结构可分为: 单座阀、双座阀、笼式阀、球 形阀、碟 阀、角形阀、三通阀、 隔膜阀、偏心阀。 1.1单座阀 1.2双座阀 1.3套筒阀 1.4角形阀 1.5三通阀 1.6碟阀 1.7隔膜阀 2、挡板机构:烟道气调节 3、变频器:取代调节阀,如液位 调节。 4、气缸:大口径阀门或动作要求 快。 5、油缸:汽轮机转速调节 调节阀 阀芯阀座 笼式调节阀 单座调节阀 五、典型控制 1、单回路控制:增加实例 2、串级控制:如精馏塔塔顶温度调节 3、比例控制:如水碳比调节 4、三冲量控制: 锅炉汽包液位、给水流量、排汽流量 5、逻辑控制:如大于、小于、三取二等等 6、先进控制:多变量输入,多变量输出。 ?PID的参数的整定: 对于简单的单回路控制系统,根据在工程中得到 的实际经验,一般设定如下: 液位调节系统,P=20%~80%, I=1~5,D=0。 流量调节系统,P=40%~100%, I=1~5,D=0。 温度调节系统:P=20%~60%,I=5~10, D=5~20。 压力调节系统:P=30%~70%,I=1~5,D=0。 六、DCS控制系统 1、DCS是分散控制系统(Distributed Control System)的简称,国内一般习惯称为集散控制系 统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的 以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计 算机(Computer) 通讯(Communication)、显示 (CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是 分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组 态方便。 2、控制系统由以下硬件组成: 控制站、操作站、工程师站和过程控制网络 2.1 控制站是系统的核心部件,它负责直接 处理现场的I/O信号、信息交换、控制算法、 逻辑控制,以及实现工业过程的实时控制功 能。控制站任一组成部分都能根据用户的要 求实现冗余配置。 2.2 操作站是一套由PC机、CRT显示器、键 盘、鼠标、打印机等组成的人机界面。它使 得操作者能够完成对生产过程的监控和管理。 高性能的工业PC、友好的工艺画面、多窗口 图形显示,更好的实现控制过程的集中显示、 操作和管理。 2.3 工程师站是专门为专业工程师设计 的,安装了组态软件和系统维护工具, 对系统进行组态和维护。 2.4 过程控制网是实现工程师站、控制 站、操作站的连接,完成信息、控制指 令的传输,可采用双重化冗余化配置, 使得信息传输更加安全、高速。 3.系统结构图 4.主要DCS品牌 4.1国际品牌 美国Honeywell、ABB、日本Yokogawa、日本 YAMATAKE、美国FOXBORO 、德国Siemens等。 4.2国内品牌 浙大中空SUPCON、北京和利时、上海新华

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