儀表培訓(xùn)課件.ppt

儀表基礎(chǔ)知識交流主講人：,概述自動化儀表是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的重要工具，被廣泛應(yīng)用于石油、化工等各工業(yè)部門。在自動化系統(tǒng)中，自動化儀表將被控變量轉(zhuǎn)換成電信號或氣壓信號后，除了送至顯示儀表進(jìn)行指示和記錄外，還需送至控制儀表進(jìn)行自動控制，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，使被控變量達(dá)到預(yù)期的要求。過程控制儀表包括檢測儀表、調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行器、操作器、以及可編程調(diào)節(jié)器等各種新型控制儀表及裝置。從廣義上講，儀表分為兩大部分：控制系統(tǒng)和測量儀表。控制系統(tǒng)包括DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等，測量儀表包括溫度儀表、流量儀表、液位儀表、壓力儀表、調(diào)節(jié)儀表等。山東利豐達(dá)生物科技有限公司屬于石油化工行業(yè)，因此自動化程度相對較高。公司的儀表控制系統(tǒng)是DCS系統(tǒng)，裝置測量儀表涵蓋了溫度、壓力、流量、液位、調(diào)節(jié)儀表。,目錄：,-1-,一、DCS控制系統(tǒng),DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem),在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)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)、通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。,2、DCS控制系統(tǒng)構(gòu)成硬件操作管理系統(tǒng)、過程控制站、通信系統(tǒng)DCS系統(tǒng)診斷程序應(yīng)用程序系統(tǒng)軟件組態(tài)程序標(biāo)準(zhǔn)畫面等軟件用戶軟件組態(tài)結(jié)果運(yùn)行數(shù)據(jù)過程歷史數(shù)據(jù),3、DCS的功能,4、公司各個裝置DCS控制系統(tǒng)1）MTBE-芳構(gòu)化聯(lián)合裝置浙江中控JX-300XP2)烷基化裝置杭州和利時MACS5.2.43)廢酸裝置杭州和利時MACS6.5.24）儲運(yùn)罐區(qū)杭州和利時MACS5.2.4備注：國產(chǎn)的DCS主要就是兩大家：浙江中控和杭州和利時。現(xiàn)在和利時已經(jīng)主推MACS6系統(tǒng)。,二、壓力測量儀表,P絕壓(絕對零壓為基準(zhǔn)來表示的壓力),P表壓(以大氣壓為基準(zhǔn)來表示的壓力),P負(fù)壓（真空度）被測流體的絕對壓力低于大氣壓時壓力表測得的壓力,P絕壓,1大氣壓力線（101KPa),絕對零壓(絕對真空下的壓力),2.1表壓、絕對壓力、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系,2.2壓力測量基本知識,法定計(jì)量單位是Pa，1Pa=1N/m2，壓力的法定工程單位還有：MPa、kPa、,非法定工程單位：kgf/cm2、atm、mmH2O、mmHg、bar等1kgf/cm2=1atm=10000mmH2O=760mmHg=1bar=0.1MPa,2.3應(yīng)用中注意事項(xiàng),三、流量測量儀表,2.1常見的幾大流量測量儀表,2.1.1差壓式流量計(jì),充滿管道的流體,當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時,流束將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生差壓.流體流量愈大,產(chǎn)生的差壓愈大,這樣可依據(jù)差壓來測量流量的大小.這種方法是以流體連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努力方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的.,2.1.1.1測量原理（以標(biāo)準(zhǔn)孔板為例）：,2.1.1.2孔板節(jié)流裝置流量計(jì)的應(yīng)用,2.1.1.3孔板節(jié)流裝置流量計(jì)的使用,2.1.1.4差壓式流量計(jì)的投用與停用方法,2.1.1.5儀表三閥組的操作,2.1.1.6差壓變送器的使用,又稱浮子流量計(jì)，是恒壓降變流通截面積流量計(jì)的一種，由一個錐形管和一個置于錐形管內(nèi)可以上下自由移動的轉(zhuǎn)子(也稱浮子)構(gòu)成。,2.1.2轉(zhuǎn)子流量計(jì),當(dāng)流體自下而上流入錐管時，被轉(zhuǎn)子截流，這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差，轉(zhuǎn)子在壓力差的作用下上升，這時作用在轉(zhuǎn)子上的力有四個:流體對轉(zhuǎn)子的動壓力(W)、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力(F)和轉(zhuǎn)子自身的重力(G)及粘性力(N)(一般不適合高粘度介質(zhì),所以不考慮)。轉(zhuǎn)子重心與錐管管軸會相重合，作用在轉(zhuǎn)子上的三個力都沿平行于管軸。當(dāng)三個力達(dá)到平衡(G=F+W)時，轉(zhuǎn)子就平穩(wěn)地浮在錐管內(nèi)某一位置上。對于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子大小和形狀己經(jīng)確定，因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流體對浮子的動壓力是隨流體流速的大小而變化的。因此當(dāng)流體流速變大或變小時，轉(zhuǎn)子將做向上或向下的移動，相應(yīng)位置的截面積也發(fā)生變化，直到流速變成平衡時對應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置上穩(wěn)定。對于一臺給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對應(yīng)關(guān)系。,2.1.2.1測量原理,2.1.2.2使用常識,1、流量變動而浮子或指針移動呆滯？,?,可能是由于卡塞所致（浮子和導(dǎo)向軸，指示部分連桿或指針卡住，磁耦合的磁鐵磁性下降）。遠(yuǎn)傳型金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)其遠(yuǎn)傳部分是靠磁性與轉(zhuǎn)子耦合的，若介質(zhì)中含有易被磁性物質(zhì)吸附的小顆粒，則轉(zhuǎn)子易被磨損和卡塞，造成測量不準(zhǔn)或無法測量，解決的辦法是在前面加裝磁過濾器。,2、實(shí)際流量與指示值不一樣？,?,可能是由于浮子或錐管腐蝕、導(dǎo)致面積變化。浮子或錐管內(nèi)有贓污異物，流體物性（密度，溫度，壓力）變化等等。,2.1.2.3故障判斷,在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體(阻流體)，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被介質(zhì)來流的平均速度為U，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式：f=StU1/d=StU/md式中U1旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/sSt斯特勞哈爾數(shù)m旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比,2.1.3渦街流量計(jì),2.1.3.2特點(diǎn),2.1.3.3渦街流量計(jì)的安裝使用要求,質(zhì)量流量計(jì)測量的是流體的質(zhì)量流量，不受流體溫度、壓力、密度等參數(shù)變化的影響，且測量精度很高（可達(dá)0.1%），無直管段要求，故在一些要求進(jìn)行精確測量和嚴(yán)格控制進(jìn)料的場合以及用于貿(mào)易結(jié)算進(jìn)行計(jì)量的時候，常常使用質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行流量測量，但因其價(jià)格昂貴使用面不是太廣。,2.1.4質(zhì)量流量計(jì),利用科里奧利加速度理論制成的流量計(jì)。當(dāng)一定的質(zhì)量流體流過振動的管道時，會產(chǎn)生使管道彎曲和扭曲的科氏力。這些微小的管道變形被安裝在最佳位置處的傳感器檢測出來并進(jìn)行電子評估。由于傳感器測得的相位遷移信號與質(zhì)量流量成正比，科里奧利質(zhì)量流量計(jì)可以直接測量質(zhì)量流量。測量與流體的密度、溫度、粘度、壓力及電導(dǎo)率無關(guān)。測量管道始終以共振的方式振動。在工作條件下，這個共振頻率是測量管道幾何形狀、流量計(jì)材料特性和測量管中流體（也在振動）質(zhì)量的函數(shù)并可以精確地測量被測流體的密度。,2.1.4.1基本原理,2.1.4.2質(zhì)量流量計(jì)的安裝使用要求,2.1.4.3質(zhì)量流量計(jì)的投用與停用方法,?,（SensorError、DensOverrng、SlugflowDriveoverrange)即傳感器出錯、密度超限、團(tuán)狀流、驅(qū)動超限）可能是異相流體（即含有固體顆粒，又含有氣泡）、汽液混相流、管道堵塞、氣穴、閃蒸、管道有震動、流速超出傳感器量程、核心處理器故障等。,?,變送器出現(xiàn)ZeroTooHigh或ZeroTooLow表示在傳感器調(diào)零期間流體沒有完全終止流動，導(dǎo)致變送器計(jì)算出來的零點(diǎn)流量偏移太大而不能進(jìn)行精確的流量測量，在調(diào)零時必須使流體完全終止流動。,2.1.4.4故障現(xiàn)象,電磁流量計(jì)用于測量導(dǎo)電液體介質(zhì)流量，介質(zhì)溫度不宜超過120度，壓力不宜超1.6MPa，不宜在負(fù)壓狀態(tài)下使用，流速不得低于0.3m/s，被測介質(zhì)中不能含有較多的磁鐵性物質(zhì)和氣泡，被測流體基本無壓損，測量精度可達(dá)0.5%，量程比寬為20：1，其測量原理為法拉第電磁感應(yīng)定理。,2.1.5電磁流量計(jì),電磁流量計(jì)的基本測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動時，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如圖所示。流量計(jì)的測量管是由內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金短管制作，兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵磁線圈由雙向方波脈沖勵磁時，將在與測量管軸線垂直的方向上產(chǎn)生磁通量密度為B的工作磁場，此時，如果具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測量管，將切割磁力線，并感應(yīng)出電動勢E。電動勢E正比于磁通量密度B，測量管內(nèi)徑d與平均流速v的乘積。電動勢E（流量信號）由電極檢出并通過電纜送至轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將流量信號放大處理后，可顯示流體流量，并能輸出脈沖、模擬電流等信號，用于流量的控制和調(diào)節(jié)。其原理公式為：E=KBDV式中：E-為電極間的信號電壓（v）B-磁通密度（T）D-測量管內(nèi)徑（m）V-平均流速（m/s）,2.1.5.1工作原理,式中k,D為常數(shù)，由于勵磁電流是恒流，故B也是常數(shù)，則由EKBdV可知，體積流量Q與信號電壓E成正比，即流速感應(yīng)的信號電壓E與體積Q成線性關(guān)系。因此，只要測量出E就可確定流量Q，這是電磁流量計(jì)的基本工作原理。由EKBDV可知，被測流體介質(zhì)的溫度、密度、壓力、電導(dǎo)率、液固兩相流體介質(zhì)的液固成分比等參數(shù)不會影響測量結(jié)果。至于流動狀態(tài)只要符合軸對稱流動（如層流或者紊流）就不會影響測量結(jié)果。因此說電磁流量計(jì)是一種真正的體積流量計(jì)。只要用普通的水實(shí)際標(biāo)定后，就可以測量其他任何導(dǎo)電流體介質(zhì)的體積流量，而不需要任何修正。這是電磁流量計(jì)的一突出優(yōu)點(diǎn)，是其他任何流量計(jì)所沒有的。測量管內(nèi)無活動及阻流部件，因此幾乎沒有壓力損失，并且有極高的可靠性。,2.1.5.2電磁流量計(jì)的安裝要求,2.1.5.3電磁流量計(jì)的投用與停用方法,3.流量計(jì)使用的幾個常見問題,四、物（界）位測量,2.1液位測量常識,2.2雷達(dá)物位計(jì)簡介,微波物位計(jì)俗稱雷達(dá)（Radar）物位計(jì)，雷達(dá)是英文RadioDetectionandRaging（無線電檢測與測距）首字母的縮寫詞。雷達(dá)物位計(jì)采用微波脈沖的測量方法，并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常，波束能量低，可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi)，對液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量。適用于粉塵、溫度、壓力變化大，有惰性氣體及蒸汽存在的場合。對人體及環(huán)境均無傷害。雷達(dá)物位計(jì)還具有不受介質(zhì)比重的影響，不受介電常數(shù)變化的影響，不需要現(xiàn)場校調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。,2.3差壓液位計(jì),浮筒液位計(jì)是根據(jù)阿基米德定律和磁耦合原理設(shè)計(jì)而成的液位測量儀表，儀表可用來測量液位、界位和密度，負(fù)責(zé)上下限位報(bào)警信號輸出。專用于測量壓力容器內(nèi)液位，由四個基本部分組成:浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器。原理浸在液體中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和彈簧彈力的復(fù)合作用。當(dāng)這三個力達(dá)到平衡時，浮筒就靜止在某一位置。當(dāng)液位發(fā)生變化時，浮筒所受浮力相應(yīng)改變，平衡狀態(tài)被打破，從而引起彈力變化即彈簧的伸縮，以達(dá)到新的平衡。彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移。這樣，通過指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動裝置使其指示出液位。限位開關(guān)的儀表即可實(shí)現(xiàn)液位信號的報(bào)警功能。基于位移測量原理，懸掛在測量彈簧上的位移筒體沉浸在被測液體中，并受到阿基米德向上浮力作用，其作用力與排開液體質(zhì)量成正比。根據(jù)液位高低，筒體浸入深度不同，向上浮力發(fā)生變化，測量彈簧將要作相應(yīng)延伸，以達(dá)到測量結(jié)果。,2.4浮筒液位計(jì),磁翻柱液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)、磁浮子液位計(jì)，鋼帶液位計(jì)都是根據(jù)恒浮力原理進(jìn)行測量的，有頂裝和側(cè)裝兩種形式，頂裝磁致伸縮液位計(jì)由探測桿和抱探測桿上下浮動的浮子組成。儀表安裝時要求連通管或探測桿的垂直度要好，液面變化不要太劇烈，介質(zhì)內(nèi)不能有固體雜質(zhì)，否則容易導(dǎo)致浮子卡塞。,2.5其它液位計(jì),五、溫度測量,2.1溫度測量儀表簡介,2.2常見鉑電阻分度號,2.3常見熱電偶分度號,2.4溫度測量儀表簡單問題的判斷方法,采用的調(diào)節(jié)閥包括：氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥、氣動三通切斷閥、氣動楔式閘閥、氣動切斷閥、自力式調(diào)節(jié)閥、電磁閥。,六、調(diào)節(jié)閥,執(zhí)行機(jī)構(gòu),閥體,有的閥門帶手輪機(jī)構(gòu)、閥位開關(guān)、閥位變送器、氣路電磁閥，根據(jù)不同的需要，結(jié)構(gòu)也不相同,閥門定位器,過濾器減壓閥,是控制閥的推動裝置，它按輸出信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移（直行程或角行程位移），從而帶動控制閥的閥芯動作；閥體部件是控制閥的調(diào)節(jié)部分，它直接與介質(zhì)接觸，由閥芯的動作改變控制閥的節(jié)流面積達(dá)到調(diào)節(jié)的目的.,2.1氣動薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu),執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類和作用形式：分為氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大類（均包含直行程和角行程方式）。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)又可分為氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)（分單作用和雙作用氣缸）等。氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為正、反作用兩種形式，當(dāng)信號壓力增加時推桿向下動作的叫正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)信號壓力增加時推桿向上動作的叫反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常接受的氣信號為20100kPa，也有采用80200kPa、120300kPa等氣信號的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，供氣壓力一般分別為140kPa、300kPa、340kPa。氣動活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用400kPa的氣源。,2.1.1執(zhí)行機(jī)構(gòu),1,根據(jù)閥體部件的形式分類：直通單座截止式調(diào)節(jié)閥體、偏心旋轉(zhuǎn)閥體（凸輪撓曲閥體）、球閥體、蝶閥體、楔式閘閥體、三通閥體。,根據(jù)閥門的原始狀態(tài)可分為故障開（氣關(guān)）、故障關(guān)（氣開）兩種形式。,2,2.2分類,具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠等特點(diǎn)，使用于流量變化小、調(diào)節(jié)精度要求不高或儀表氣源供應(yīng)困難的場合。有內(nèi)取壓式和外取壓式，對于調(diào)節(jié)精度要求稍高的應(yīng)用場合，需要采用指揮器膜頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，裝置所用的均為穩(wěn)定閥后的壓力。,2.3自力式調(diào)節(jié)閥,2.3.1自力式調(diào)節(jié)閥的使用,2.4電磁閥,2.4.1使用選用考慮因素,電磁閥不動作？,?,2.4.2電磁閥故障原因,2.5調(diào)節(jié)閥的安裝要求,2.6調(diào)節(jié)閥的安裝要求,2.7調(diào)節(jié)閥故障的判斷,有輸出、閥不動作？,?,氣源系統(tǒng)故障,2.8調(diào)節(jié)閥故障原因,調(diào)節(jié)閥漏量大，調(diào)節(jié)閥全關(guān)時閥芯與閥座之間有空隙，造成閥全關(guān)時介