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化工场仪外本原常识

日期:2019-10-02 19:33 来源: 压力仪表

  仪表基础知识仪表基础知识编写人: 周明青岛青岛惠城石化科技有限公司惠城石化科技有限公司 2目录• 仪表的概述• PID图中的仪表描述• 温度类仪表• 压力类仪表• 物位类仪表• 流量类仪表• 分析类仪表• 重量检测及其他• DCS知识 3仪表的分类--按作用形式•表, 如现场压力表、 温度计、 玻璃转子流量计等。就地仪表---通常指现场安装显示且不远传信号的仪•测元件, 如热电偶、 电磁流量计、 电容式液位计等。一次仪表---带信号转换和信号远传功能的仪表的检•信号并显示的仪表, 包括变送器、 二次显示、 调节器运算输出等。二次仪表---将测量的信号转换为可计量...

  仪表基础知识仪表基础知识编写人: 周明青岛青岛惠城石化科技有限公司惠城石化科技有限公司 2目录 仪表的概述 PID图中的仪表描述 温度类仪表 压力类仪表 物位类仪表 流量类仪表 分析类仪表 重量检测及其他 DCS知识 3仪表的分类--按作用形式表, 如现场压力表、 温度计、 玻璃转子流量计等。就地仪表---通常指现场安装显示且不远传信号的仪测元件, 如热电偶、 电磁流量计、 电容式液位计等。一次仪表---带信号转换和信号远传功能的仪表的检信号并显示的仪表, 包括变送器、 二次显示、 调节器运算输出等。二次仪表---将测量的信号转换为可计量的标准电气阀、 调节阀、 变频器等。执行机构---最终执行运算指令的仪表, 如快速切断  温度类仪表---包括温度计、 热电偶、 热电阻等。 压力类仪表---包括压力表、 传感器等。 流量类仪表---包括转子流量计、 电磁流量计、 超声波流量计、 质量流量计等。 物位类仪表---包括接触式和非接触式。 分析类仪表---包括pH检测、 可燃气体检测、 在线仪表的分类--按功能  开关量信号---DI、 DO数字信号输入输出, 如电机运行状态显示、 限位开关反馈、 电机启停输出、 阀门开关输出等, 一般是两位式的。 模拟量信号---AI、 AO模拟信号输入输出, 模拟量是指变量在一定范围连续变化的量也就是在一定范围(定义域) 内可以取任意值。 包括电流信号、 电压信号、 电阻信号等。 脉冲信号---脉冲信号是一种跃变信号, 其持续时间短暂, 可以只有几个微秒甚至几个纳秒。5仪表信号的分类  PLC---可编程逻辑控制。 PLC实质是一种专用于工业控制的计算机, 其硬件结构基本上与微型计算机相同, 基本构成为:电源、 CPU、 存储器、 I/O模块、 功能模块和通讯模块等。 DCS---DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System) , 在国内自控行业又称之为集散控制系统。 现场总线技术---现场总线(Fieldbus) 是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线, 它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、 控制器、 执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。6仪表的集中控制  量程---仪表的测量范围。 精度等级---仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度, 最大引用误差去掉正, 负号及百分号叫精度等级, 工业仪表等级分为0. 1, 0. 2, 0. 5, 1. 0, 1. 5, 2. 5级等。 通讯协议---RS232、 RS458、 Hart协议、 Brain协议等。 零点漂移---当放大电路输入信号为零时, 由于受温度变化, 电源电压不稳等因素的影响, 使静态工作点发生变化, 并被逐级放大和传输, 导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的。 分体式、 一体式。ILPA7仪表术语  FC---事故状态下自动处于关闭状态。 FO---事故状态下自动处于开启状态。 FL---事故状态下保持阀门原位, 不动作。 正作用---阀杆行程增大时, 阀门流通面积增大。 反作用---阀杆行程增大时, 阀门流通面积减小。 等百分比调节、 快开、 线性。 单作用、 双作用。 电动、 气动; 定位器、 回讯器。 气动三联件: 空气过滤器、减压阀、 油雾器8控制阀门术语  仪表字符说明:9PID图中仪表描述 10PID图中仪表描述  就地仪表的描述。 远传仪表的描述。 控制回路的描述。 报警功能的描述。 逻辑功能的描述。11PID图中仪表描述  膨胀式温度计。 毛细管温度计。 双金属温度计。普通双金属温度计带电接点的双金属温度计 远红外测温仪。12温度类仪表  热电偶的类型:分度号为S、 R、 K、 E、 T、 J、 N型常用K型热电偶 热电偶的安装方式法兰安装式固定螺纹式活动卡套式 热电偶的装配形式铠装热电偶和装配式热电偶13温度类仪表  热电偶的输出信号及转换热电偶的输出信号为直流毫伏信号, 可以经补偿导线直接将毫伏信号接入专用的热电偶模块, 也可以用温度变送器将毫伏信号转换为毫安信号再传输。 热电偶模块: SM47014温度类仪表  热电阻---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。 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。 工业用热电阻一般采用Pt100, Pt10, Cu50, Cu100, 铂热电阻的测温的范围一般为零下200-零上600℃, 铜热电阻为零下40到零上140℃。 热电阻和热电偶一样的区分类型, 但是他却不需要补偿导线, 而且比热电偶便宜。 热电阻的安装方式与热电偶类似。15温度类仪表  热电阻与热电偶相比有以下特点:(1) 、 同样温度下输出信号较大, 易于测量。(2) 、 测电阻必须借助外加电源。(3) 、 热电阻感温部分尺寸较大, 而热电偶工作端是很小的焊点, 因而热电阻测温的反应速度比热电偶满;(4) 、 同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。 热电阻的输出信号:Pt100热电阻在零度时输出100欧姆电阻, 100度时输出145. 7欧姆。 和利时的SM系统用SM430模块接收热电阻信号。16温度类仪表  就地安装压力表: 由导压系统(包括接头、 膜盒、 弹簧管、 限流螺钉等) 、 齿轮传动机构、 示数装置(指针与度盘)和外壳(包括表壳、 表盖、 表玻璃等) 所组成。普通压力表隔膜压力表: 隔膜压力表适用于测量强腐蚀、 高温、 高粘度、 易结晶、 易凝固、 有固体浮游物的介质压力以及必须避免测量介质直接进入通用型压力仪表和防止沉淀物积聚且易清洗的场合。17压力类仪表  压力变送器:一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器(也称作压力传感器) 、 测量电路(变送器) 和过程连接件三部分组成。 它能将测压元件传感器感受到的气体、 液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4~20mADC等) , 以供给指示报警仪、 记录仪、 调节器等二次仪表进行测量、 指示和过程调节。 压力变送器可分为:一般压力变送器微差压变送器负压变送器18压力类仪表  电容式压力变送器:被测介质的两种压力通入高、 低两压力室, 作用在 元件(即敏感元件) 的两侧隔离膜片上, 通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。 电容式压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。 当两侧压力不一致时, 致使测量膜片产生位移, 其位移量和压力差成正比, 故两侧电容量就不等, 通过振荡和解调环节,转换成与压力成正比的信号。 扩散硅压力变送器:扩散硅变送器工作原理: 当外界液位发生变化时, 压力作用在不锈钢隔离膜片上, 通过隔离硅油传递到扩散硅压力敏感元件上引起电桥输出电压变化, 压力传感器将压力信号转换成电信号, 经差分放大和输出放大器放大, 最后经V/A电压电流转换成与被测介质(液体) 的液位压力成线mA标准电流输出信号。19压力类仪表  压力变送器的信号输出: 4~20mA电流输出。 压力变送器的供电: 一般采用24VDC供电, 两线制。 两线制、 三线压力类仪表  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, 或液面位置的仪表称为液位计, 又称液位计。 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。 如果是对物料高度进行连续的检测, 称为连续测量。 如果只对物料高度是否到达某一位置进行检测称为限位测量或料位开关。21物位类仪表  物位仪表的种类:1. 音叉料位计。2. 电容式物位计。3. 超声波物位计。4. 雷达物位计。5. 法兰式液位计。6. 磁翻板液位计。7. 浮筒液位计。8. 玻璃管液位计。ILPA22物位类仪表  玻璃管液位计。玻璃管液位计是一种直读式液位测量仪表, 适用于工业生产过程中一般贮液设备中的液体位置的现场检测, 其结构简单, 测量准确, 是传统的现场液位测量工具。 玻璃管液位计的特点1、 读数清晰、 直观。2、 结构简单、 维修方便。3、 无远传功能和报警功能。4、 玻璃管易破裂。23物位类仪表  磁翻板液位计。磁性浮子液位计(也可称为磁翻板液位计) 根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。 当被测容器 中的液位升降时, 液位计本体管中的磁性浮子也随之升降, 浮子 内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器, 驱动红、 白翻柱 翻转180 , 当液位上升时翻柱由白色转变为红色, 当液位下降时 翻柱由红色转变为白色, 指示器的红白交界处为容器内部液位的实 际高度, 从而实现液位清晰的指示。 磁翻板液位计的特性 高灵敏度(避免面板花脸现象) 、 宽视窗(便于观看) 高温、 高压、 腐蚀性和易燃易爆介质液位的连续测量。 现场指示、 信号远传(4~20mA或HART) 。 显示器以红色指示液位, 直观、 醒目。24物位类仪表  电容式液位计电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。 它是一根金属棒或金属导览插入盛液容器内, 金属棒作为电容的一个极, 容器壁作为电容的另一极。 两电极间的介质即为液体及其上面的气体。 由于液体的介电常数 1和液面上的介电常数 2不同, 比如: 1 2, 则当液位升高时, 两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。 反之当液位下降, 值减小, 电容量也减小。 所以, 可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。 电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值, 而且, 只有 1和 2的恒定才能保证液位测量准确, 因被测介质具有导电性, 所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。 电容液位计体积小, 容易实现远传和调节, 适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。25物位类仪表  电容式液位计的特点1、 量程范围宽, 2~100米。2、 可测液体和固体。3、 可测量腐蚀性介质。4、 结构简单, 维护量少。5、 可测量不同介电常数液体的界面。 电容式液位计的输出1、 电容式液位计输出4~20mA信号。2、 采用两线物位类仪表  法兰液位计。单法兰液位计和双法兰液位计实际上都属于压力变送器类。测量原理是根据液体液位不同时给测量膜片的压强不同而准确地计算出液位。单法兰液位计是检测高压端与大气亚的差压, 而双法兰液位计一般用于密闭容器测量高压端与液面上方气体压力的差压。 法兰液位计的类型:1、 平膜片型2、 凸膜片型27物位类仪表  法兰液位计的特点:1、 测量精度高。2、 基本不受液面波动的影响。3、 可测量高压密闭容器的液位。4、 不适用与易结垢介质的测量。 法兰式液位计的输出1、 法兰式液位计输出4~20mA信号。2、 采用两线物位类仪表  超声波液位计: 超声波液位计是液位仪表的一种, 主要用于测量液位或物位水平。 超声波液位计的测量范围广泛, 液体和固体位置监控都可使用。 超声波液位计凭借其自身独特的优点, 在工业生产领域有着广泛的应用。 超声波液位计是根据超声波的反射原理来进行设计的, 超声波液位计在工作时会由探头部分发射出超声波, 超声波到达液面后被反射回液位计探头, 通过对超声波折返时间的计算, 就可以得出液位计探头到液面之间的距离, 从而获得液位测量数值。 由于超声波液位计不与物料直接接触, 因此可适应强腐蚀性环境。 超声波液位计不适用于:1. 带搅拌的容器。2. 强挥发性液体环境、 较多水蒸汽的工作环境。3. 70度以上的工作温度。29物位类仪表  超声波液位计工作示意图:30物位类仪表  超声波液位计的安装要求。 换能器发射超声波脉冲时, 都有一定的发射开角。 从换能器下缘到被测介质表面之间, 由发射的超声波波束所辐射的区域内, 不得有障碍物, 因此安装时应尽可能避开罐内设施, 如: 人梯、 限位开关、 加热设备、 支架等。 另外须注意超声波波束不得与加料料流相交。 安装仪表时还要注意: 仪表距罐壁必须保持一定的距离; 仪表的安装尽可能使换能的发射方向与液面垂直。 超声波液位计工作时应避开强电流、 强电磁、 高电压的干扰, 且超声波液位计不适用于强振动工作环境。 超声波液位计在安装时应当考虑超声波液位计存在盲区的可能性, 当液位上升或下降到盲区后, 超声波液位计就无法测量并获得液位数据, 这一点应当在超声波液位计安装时必须予以考虑, 保证超声波液位计至少高于液位50公分。31物位类仪表  超声波液位计的输入输出: 超声波液位计的输入电源与换能器的发射功率相关, 一般测量距离在8米以内时采用24VDC两线制供电方式; 测量距离大于11米以上时采用220VAC四线制供电。 超声波液位计输出4~20mA信号。32物位类仪表  雷达液位计雷达液位计也属于非接触性物位仪表, 能测量液体也能测量固体料位。其测量原理与超声波液位计类似, 不同的是超声波液位计发射的是超声波, 而雷达液位计发射的是电磁波。雷达液位计分棒式天线、 喇叭口天线mA信号。雷达液位计有两线VAC, 四线制大功率雷达的抗干扰能力强, 精度很高, 但价格相应较贵。33物位类仪表  流量计是测量在选定的时间间隔内流体总量的仪表。 流量计的分类1、 容积式流量计, 如椭圆齿轮流量计。2、 差压式流量计, 如孔板流量计。3、 浮子流量计, 如玻璃转子流量计、 金属转子流量计。4、 电磁流量计。5、 超声波流量计。6、 流体振荡流量计, 如涡街流量计、 质量流量计。7、 涡轮流量计。34流量类仪表  椭圆齿轮流量计又称排量流量计, 属于容积式流量计一种, 在流量仪表中是精度较高的一类。 它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分, 根据计量室逐次、 重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。FCC35流量类仪表  孔板流量计---属于差压流量计, 测量原理: 充满管道的流体流经管道内的节流装置, 在节流件附近造成局部收缩, 流速增加, 在其上、 下游两侧产生静压力差, 根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。 孔板流量计可以测量气体、 液体和蒸汽流量, 应用较广泛。 结构简单、价格便宜, 但精度略差。 孔板安装要求前10D后5D, 安装是否合理对测量精度影响较大。36流量类仪表  浮子流量计(转子流量计) ---在由下向上扩大的圆锥形内孔的垂直管子中, 浮子的重量由自下而上的流体所产生的力承受, 并由管子中浮子的位置来表示流量值。 浮子流量计没有上游直管段要求。 只能用于自下向上垂直流的管道安装。 浮子流量计结构简单、 价格低廉, 精度较差。 浮子流量计一般用于较低雷诺数, 选用粘度不敏感形状的浮子。37流量类仪表  超声波流量计是近年才开发应用的流量计。测量原理: 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。 因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速, 从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器, 当流体不流动时, 声脉冲以相同的速度在两个方向上传播。 如果管道中的气体有一定流速V, 则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些, 而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。根据对信号检测的原理, 目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括: 直接时差法、 时差法、 相位差法、 频差法) 波束偏移法、 多普勒法、 相关法、 空间滤波法及噪声法等类型。 其中以噪声法原理及结构最简单, 便于测量和携带, 价格便宜但准确度较低, 适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。38流量类仪表  超声波流量计的特点:优点:(1) 可做非接触式测量; (2) 为无流动阻挠测量, 无压力损失; (3) 可测量非导电性液体, 对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。缺点:(1) 传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体。(2) 多普勒法测量精度不高。39流量类仪表 电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。电磁流量计工作原理是基于法拉第电磁感应定律。 流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。 两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。 其电极头与衬里内表面基本齐平。 励磁线圈由双方波脉冲励磁时, 将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。 此时, 如果具有一定电导率的流体流经测量管。 将切割磁力线感应出电动势E。 电动势E正比于磁通量密度B, 测量管内径d与平均流速v的乘积。 电动势E(流量信号) 由电极检出并通过电缆送至转换器。 转化器将流量信号放大处理后, 可显示流体流量, 并能输出脉冲, 模拟电流等信号, 用于流量的控制和调节。 电磁流量计属于精度相对较高的一种流量计。40流量类仪表  电磁流量计的优点:1) 电磁流量计的传感器结构简单, 测量管内没有可动部件, 也没有任何阻碍流体流动的节流部件。 所以当流体通过流量计时不会引起任何附加的压力损失, 是流量计中运行能耗最低的流量仪表之一。2) 可测量赃污介质、 腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量。 这是由于仪表测量管内部无阻碍流动部件, 与被测流体接触的只是测量管内衬和电极, 其材料可根据被测流体的性质来选择。 例如, 用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做内衬, 可测量各种酸、 碱、 盐等腐蚀性介质; 采用耐磨橡胶做内衬, 就特别适合于测量带有固体颗粒的、 磨损较大的矿浆、 水泥浆等液固两相流以及各种带纤维液体和纸浆等悬浊液体。3) 电磁流量计是一种体积流量测量仪表, 在测量过程中, 它不受被测介质的温度、 粘度、 密度以及电导率(在一定范围) 的影响。 因此, 电磁流量计只需经水标定后, 就可心用来测量其它导电性液体的流量。41流量类仪表 4) 电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比, 而与对称分布下的流动状态(层流或湍流) 无关。 所以电磁流量计的量程范围极宽。5) 电磁流量计无机械惯性, 反应灵敏, 可以测量瞬时脉动流量, 也可测量正反两个方向的流量。6) 工业用电磁流量计的口径范围极宽, 从几毫米一直到几米, 而且国内已有口径达3m的实流校验设备, 为电磁流量计的应用和发展奠定了基础。42流量类仪表  电磁流量计的缺点:1) 不能用来测量气体、 蒸汽以及含有大量气体的液体。2) 不能用来测量电导率很低的液体介质, 如对石油制品或有机溶剂等介质, 目前电磁流量计还无能为力。3) 普通工业用电磁流量计由于测量管内衬材料和电气绝缘材料的限制,不能用于测量高温介质; 如未经特殊处理, 也不能用于低温介质的测量, 以防止测量管外结露(结霜) 破坏绝缘。4) 电磁流量计易受外界电磁干扰的影响。电磁流量计输出4~20mA信号。电磁流量计一般采用四线流量类仪表  分析类仪表包括:在线pH测量仪电导仪气体分析仪在线色谱分析仪盐量计电磁浓度计在线分析类仪表  在线pH计 pH测量已经是很成熟的技术, 但是在线pH测量需要解决测量电极的保护和清洗问题。 横河在线pH计, 带反吹洗系统的采用220VAC电源输入, 四线制; 不带反吹洗系统的采用24VDC电源输入, 两线分析类仪表  称重仪包括称重模块(称重传感器) 和变送器。 称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。 采用四线VDC电源输入, 输出4~20mA信号。46称重仪表  火焰检测器---常用的有电离式、 和紫外线型。 输出有数字信号和模拟信号区别。 用途是监控火嘴燃烧状况, 避免事故。47火焰检测器  零速开关 (ZSS) 是检测旋转, 往复或运输设备是否运转的开关, 非接触式的装置可对苛刻条件下的设备提供价格经济的保护。工作原理: 在轴、 轮的检测处人为制造“金属凸起” 或安装“金属检测片” , 将XZ-A/D型旋转探测器靠近检测处安装即可。 当被传动轴、 轮转动, 旋转探测器检测到变化的“旋转脉冲” 时, 呈现“接通” 状态。 当设备发生故障时, 旋转探测器检测不到“旋转脉冲” 的时间超过“停转信号滞后时间”的情况下, 呈现“断开” 状态。 两线VDC供电, 输出干节点信号。48零速开关 49THE END谢谢 !

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