儀表自動(dòng)化理論課件

儀表自動(dòng)化理論制作人:楊陽儀表自動(dòng)化理論制作人:楊陽1目錄一、概述二、儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理三、儀表工位號(hào)、字母含義

四、儀表控制系統(tǒng)------單回控制五、復(fù)雜控制系統(tǒng)------串級(jí)控制六、DCS------集散控制系統(tǒng)返回目錄目錄一、概述二、儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和常2第一章概述自動(dòng)化儀表作為一類專門的儀表，最早出現(xiàn)于本世紀(jì)40年代初，當(dāng)時(shí)由于石油、化工、電力等工業(yè)對自動(dòng)化的需要，出現(xiàn)了將測量、記錄、調(diào)節(jié)儀表。自動(dòng)化儀表根據(jù)能源的種類，還可以分為電動(dòng)、氣動(dòng)等儀表。其中氣動(dòng)儀表的出現(xiàn)比電動(dòng)儀表早，而且價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，特別對石油化工等易燃易爆的生產(chǎn)現(xiàn)場，具有本質(zhì)性的安全防爆性能，因而在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，一直處于優(yōu)勢地位。但從60年代起，由于電動(dòng)儀表的晶體管化和集成電路化，控制功能日益完備，在使用低電壓、小電流時(shí)，可在電路上及結(jié)構(gòu)上采取嚴(yán)密措施，限制進(jìn)入易燃易爆場所的能量，從而保證在生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)發(fā)生足以引起燃燒或爆炸的“危險(xiǎn)火花”。這樣，限制電動(dòng)儀表使用的一個(gè)主要障礙被掃除，電信號(hào)比氣壓信號(hào)在傳送和處理上的優(yōu)越性就能得到充分的發(fā)揮。大家知道，氣壓信號(hào)傳遞速度慢，傳輸距離短，管線安裝不便。相比之下，電信號(hào)傳輸、放大、變換、測量都比氣壓信號(hào)方便得多，特別是電動(dòng)儀表容易和電子巡回檢測裝置和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)配合使用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全盤自動(dòng)化。因此，近年來電動(dòng)儀表取得了顯著的優(yōu)勢。目前我國電動(dòng)儀表中并存著兩種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型儀表中采用0~10毫安直流電流作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，而在DDZ-Ⅲ型儀表中，采用目前國際上統(tǒng)一的4~20毫安直流電流作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。從安全防爆、減少損耗、節(jié)省能量考慮，信號(hào)電流的滿度值都希望選小一些。但太小也有困難，起點(diǎn)電流太小將會(huì)給兩線制儀表帶來困難，因?yàn)樗鼘⒁蠼档驼麄€(gè)儀表在零信號(hào)時(shí)消耗的總電流。而在目前的元器件水平下，起點(diǎn)電流比4mA再小有時(shí)將發(fā)生困難。因此，目前國際上采用4～20mA作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。有利于識(shí)別儀表斷電、斷線等故障，且為現(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制提供了可能。返回目錄第一章概述自動(dòng)化儀表作為一類專門的3第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理1、檢測與過程控制儀表（通常稱自動(dòng)化儀表）分類方法很多很多：根據(jù)能源分：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、核能等根據(jù)組合：基地式、單元式、綜合控制根據(jù)安裝：現(xiàn)場、盤裝、架裝根據(jù)是否可引入計(jì)算機(jī)：智能、非智能根據(jù)儀表信號(hào)形式：模擬儀表、數(shù)字儀表最通用的分類是按儀表在測量與控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分：檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行器見表１返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和1、檢測與過程控制儀表（通4按功能按被測變量按工作原理或結(jié)構(gòu)形式按能源其它檢測儀表壓力液柱式、彈性式、電氣式電、氣

溫度電偶、電阻、輻射、

流量節(jié)流、轉(zhuǎn)子、靶式、渦電、氣物位浮力、靜壓、聲波、光學(xué)、輻射電、氣成分PH值、色譜、氧分析、紅外電、核顯示

模擬和數(shù)字電、氣

指示和記錄調(diào)節(jié)儀表

自力式電、氣

組裝式

可編程式電執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜工、活塞、長行程、其它電、氣、液

閥直通、套筒、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)、三通

直線、對數(shù)、拋物線、快開表1儀表分類表

返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理按功能按被測變量按工作原理或結(jié)構(gòu)形式按能源其它檢測儀表壓力液5返回目錄第一節(jié)溫度儀表分類溫度參數(shù)是不能直接測量的，一般只能根據(jù)物質(zhì)的某些特性值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)間接測量，溫度測量的基本原理是與這些特性值的選擇密切相關(guān)的。工業(yè)上測溫的基本原理有：應(yīng)用熱膨脹原理測溫應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫應(yīng)用熱輻射原理測溫按工作原理分：有膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射等。按測量方式分：有接觸式和非接觸式兩類。

第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第一節(jié)溫度儀表分類按工作原理分：第二章儀表6返回目錄1、原理熱電偶溫度計(jì)是基于熱電效應(yīng)這一原理測量溫度的；它的測溫范圍很廣，可測量-200~160O℃范圍內(nèi)在在特殊情況下，可測至2800℃的高溫。第二節(jié)熱電偶將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成如圖所示的閉合回路，如果兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同（T>T0),則在回路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為賽貝克熱電效應(yīng)。圖中閉合回路稱之為熱電偶。導(dǎo)體A和B稱之為熱電偶的熱電絲或熱偶絲。熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)中，置于溫度為t的被測對象中的接點(diǎn)稱為測量端，又稱工作端，溫度為參考溫度t0的另一端稱之為參考端，又稱自由端或冷端。2、特點(diǎn)測量精度高，測量范圍廣，構(gòu)造簡單，使用方便，不受大小和形狀的限制，外有保護(hù)套管，用起來方便。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄1、原理第二節(jié)熱電偶將兩種7返回目錄3、熱電偶的類形8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：S：鉑銠10-鉑–20～1300℃B：鉑銠90-鉑銠6300～1600℃K：鎳鉻-鎳硅-50～1000℃J：鐵-康銅-40～750℃R：鉑銠13-鉑-0～1600℃E：鎳鉻-康銅-40～1000℃T：銅-康銅-40～350℃4、各種熱電偶的分度表均是在參考端即溫度t0為0℃的條件下得到的熱電勢與溫度之間的關(guān)系，因此，熱電偶測溫時(shí)，冷端溫度必須為0℃，否則將產(chǎn)生測量誤差。而在工業(yè)上使用時(shí)，要使冷端溫度保持在0℃是比較困難的，所以，必須根據(jù)不同的使用條件和要求的測量精度，對熱電偶冷端溫度采用一些不同的處理辦法，常用的方法有如下幾種：補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法冰點(diǎn)法計(jì)算修正法儀表零點(diǎn)校正法補(bǔ)償電橋法第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄3、熱電偶的類形8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：4、各種熱電偶的分85、補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法熱電偶做得很長，使冷端延長到溫度比較穩(wěn)定的地方。由于熱電偶本身不便于敷設(shè)，對于貴金屬熱電偶也很不經(jīng)濟(jì)，因此，采用一種專用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來，而這種導(dǎo)線也是由兩種不同金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（100℃以下）與所連接的熱電偶具有相同或十分相近的熱電特性，其材料也是廉價(jià)金屬，將這種導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。注意：無論是補(bǔ)償型還是延伸型，補(bǔ)償導(dǎo)線本身并不能補(bǔ)償熱電偶冷端溫度的變化，只是起到熱電偶冷端延伸作用，改變冷位置。在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于補(bǔ)償導(dǎo)線熱電特性不可能與熱電偶完全相同，因而仍存在一定的誤差。返回目錄6、計(jì)算修正法當(dāng)熱電偶冷溫度不是0℃而是t0時(shí)，測得的熱電偶回路中的熱電勢為E(t,t0)?？刹捎谜竭M(jìn)行修正：E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)性測溫的情況，而對于現(xiàn)場的連續(xù)測量顯然是不實(shí)用的第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理5、補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法返回目錄6、計(jì)算修正法第二章儀表分類、9第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理7、常見故障原因及處理返回目錄故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)電極短路找出短路原因，如潮濕或絕緣損壞接線柱處積灰清掃補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極性接反糾正接線補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線冷端補(bǔ)償不符要求調(diào)整冷端補(bǔ)償達(dá)到要求熱偶安裝位置不當(dāng)按規(guī)定重新安裝溫度示值偏高補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線有直流干擾信號(hào)進(jìn)入排除直流干擾顯示不穩(wěn)定接線柱處接觸不良將接線柱擰緊測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地找出故障點(diǎn)，修復(fù)絕緣熱偶安裝不牢或有震動(dòng)緊固電偶，消除震動(dòng)熱電偶電極將斷未斷更換熱偶外界干擾查出干擾源，采取屏蔽措施顯示誤差大熱電偶電極變質(zhì)更換熱偶熱電偶安裝位置不當(dāng)改變安裝位置保護(hù)管表面積灰清除積灰顯示無窮大接線斷路找到斷點(diǎn)，重新接好熱電極斷開或損壞更換熱電偶第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和7、常見故障原因及處理返回10返回目錄第二節(jié)熱電阻1、測溫原理：熱電阻溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)溫度測量的。2、熱電阻材料目前，使用的金屬熱電阻材料有銅、鉑、鎳、鐵等，其中因鐵、鎳提純比較困難，其電阻與溫度的關(guān)系線性較差，純鉑絲的各種性能最好，純銅絲在低溫下性能也好，所以實(shí)際應(yīng)用最廣的是銅、鉑兩種材料，并已列入了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。鉑電阻（PT100）-200~850℃銅電阻（Cu50、Cu100）-50~150℃鎳電阻（Ni100）-60~180℃熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑電阻的測量精度是最高的，可作為基準(zhǔn)儀器。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第二節(jié)熱電阻1、測溫原理：2、熱電阻材料11返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)保護(hù)管內(nèi)有金屬屑、積灰，接線柱處臟污或短路除去金屬屑，清掃灰塵、水滴等，找到短路點(diǎn)，加強(qiáng)絕緣溫度示值無窮大熱電阻或引線斷路更換熱電阻，找到斷點(diǎn)重新接好溫度顯示負(fù)值熱電阻接線有錯(cuò)或有短路現(xiàn)象改正接線，找出短路處，加強(qiáng)絕緣溫度顯示誤差大熱電阻絲材料受腐蝕變質(zhì)更換熱電阻返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、常見故障原因及12返回目錄第三節(jié)壓力測量1、基本概念在物理概念中，壓力是垂直作用在單位面積上的力。是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，在壓力測量中，常有絕對壓力、表壓力、負(fù)壓力和真空度之分。所謂絕對壓力是指被測介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號(hào)Pj表示。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，用Pq來表示。絕對壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力，有Pb來表示。即Pb=Pj-Pq。當(dāng)絕對壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為負(fù)值（即負(fù)壓力），此負(fù)壓力值的絕對值，稱為真空度，用Pz來表示。P表P真P絕P絕絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力、表壓、（真空度）的關(guān)系第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第三節(jié)壓力測量1、基本概念在物理13返回目錄2、壓力測量原理按測量原理分為兩種：根據(jù)壓力的定義直接測量單位面積上受力的大小。例：液柱式、彈性式應(yīng)用壓力作用于物體后所產(chǎn)生的各種物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)壓力。例：電阻式：它是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值隨壓力的變化而變化。壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受壓力作用發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，在其相對的兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷的現(xiàn)象。3、壓力測量儀表的分類壓力測量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等。彈性式壓力計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移。類型：彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)等。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、價(jià)格低廉，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄2、壓力測量原理按測量原理分為兩種：3、壓力測量儀表14返回目錄電氣式壓力計(jì)通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）。結(jié)構(gòu)分類：各種壓力傳感器和壓力變送器。例：電容式壓力變送器它是由檢測和變送兩個(gè)環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。變送環(huán)節(jié)則將電容變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4~20mADC輸出。測壓點(diǎn)的選擇被測介質(zhì)直管段測量流動(dòng)介質(zhì)：取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直。測液體壓力：取壓點(diǎn)在管道下部測氣體壓力：取壓點(diǎn)在管道上部第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄電氣式壓力計(jì)通過機(jī)械和電氣元件將被測15返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法壓力無指示無電源檢查電源接線，接通電源信號(hào)接線斷路檢找斷點(diǎn)，重新接線壓力指示跳動(dòng)被測介質(zhì)壓力波動(dòng)大關(guān)小閥門開度安裝位置震動(dòng)大可安裝減震器或移到震動(dòng)小的地方顯示不變化導(dǎo)壓管堵透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、常見故障原因及16返回目錄第四節(jié)流量儀表1、基本概念流量是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示。體積流量：流體量以體積表示時(shí)稱為體積流量。qv=uA質(zhì)量流量：流體量以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量。qm=ρqv=ρuA2、分類工業(yè)上常用的流量儀表可分為兩大類（1）速度式流量計(jì)：以測量流體在管道中的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算的儀表。（2）容積式流量計(jì)：它以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)。流量測量儀表還可以有以下的分類節(jié)流式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)流體振動(dòng)式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第四節(jié)流量儀表1、基本概念流量測量儀表還可以17返回目錄差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置與差壓變送器配套測量流體的流量，是目前使用最廣的一種流量測量儀表。在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)能和位能，在一定條件下這兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和是不變的。節(jié)流元件測量流量就是利用這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)的。在節(jié)流裝置中，應(yīng)用最多的是孔板、噴嘴、文丘利管等。根據(jù)能量守恒定律及流體連續(xù)原理，節(jié)流裝置的流量公式可以寫成： Q=k√△P第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置與差壓變送18返回目錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱面積式流量計(jì)或恒壓降式流量計(jì)，也是以液體流動(dòng)時(shí)的節(jié)流原理為基礎(chǔ)的一種流量測量儀表。其特點(diǎn)是可以測量多種介質(zhì)的流量，壓力損失小而且穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏，量程較寬，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，使用維護(hù)方便。但轉(zhuǎn)子流量計(jì)的精度受測量介質(zhì)的溫度、密度和粘度的影響，而且儀表必須垂直安裝。原理：轉(zhuǎn)子流量計(jì)是由一段向上擴(kuò)大的圓錐形管子和密度大于被測介質(zhì)密度，且能隨被測介質(zhì)流量大小上下浮動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成的。當(dāng)液體自下而上流過時(shí)，轉(zhuǎn)子因受到液體沖擊而向上運(yùn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子的上移，轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形流通面積增大，液體流速減低，沖擊作用減弱，直到液體作用在轉(zhuǎn)子上向上的推力與轉(zhuǎn)子在流體中的重力相平衡。此時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在錐管中某一高度上。如果液體流量再增大，則平衡時(shí)轉(zhuǎn)子所處的位置更高；反之則相反。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子懸浮的高低就可測知液體流量的大小。

第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱面積式流量計(jì)或19返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低正壓則切斷閥未打開或正導(dǎo)壓管堵打開切斷閥，透通導(dǎo)壓管平衡閥關(guān)不嚴(yán)關(guān)嚴(yán)平衡閥或更換三閥組顯示偏高負(fù)壓則切斷閥未打開或負(fù)導(dǎo)壓管堵打開切斷閥，透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液被介質(zhì)置換重新加注隔離液，使兩導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液顯示跳動(dòng)被測介質(zhì)壓力波動(dòng)大關(guān)小閥門開度安裝位置震動(dòng)大可安裝減震器或移到震動(dòng)小的地方顯示不變化導(dǎo)壓管堵透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)沒有開方運(yùn)算設(shè)置開方運(yùn)算返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、常見故障原因及20返回目錄第五節(jié)物位儀表1、概念生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位。把料斗、堆場倉庫等儲(chǔ)存的固體塊、顆粒、粉料等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互一相溶的物質(zhì)的界面位置稱為界位。液位、料位以及界位總稱為物位。用來測量物位的儀表稱為物位儀表。2、分類物位測量儀表的種類很多，按液位、料位和界位來可分：（1）液位儀表：浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)、沉筒）、靜壓式（壓力式、差壓式）、電容式、電感式、電阻式、超聲波式、微波式等。（2）界位儀表：浮力式、差壓式、電極式、超聲波式等。（3）料位儀表：重錘探測式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。3、浮力式液位計(jì)浮力式液位計(jì)有兩種。一種是維持浮力不變的液位計(jì)，稱為恒浮力式液位計(jì)，如浮球、浮標(biāo)式液位計(jì)等。另一種是在檢測過程中浮力是發(fā)生變化的，稱為變浮力式液位計(jì)，如沉筒式液位計(jì)等。（1）恒浮力式液位計(jì)恒浮力式液位計(jì)是利用浮子本身的重量和所受的浮力均為定值，并使浮子始終漂浮在液面上，并隨液面的變化而變化的原理來測量液位的。第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第五節(jié)物位儀表第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理21返回目錄（2）變浮力式液位計(jì)變浮力式液位計(jì)的檢測元件是沉浸在液體事的浮筒。它隨液位變化而產(chǎn)生浮力的變化，去推動(dòng)氣動(dòng)或電動(dòng)元件，發(fā)出信號(hào)給顯示儀表，以指示被測液面的值。圖示為位移平衡浮筒式液位變送原理圖。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，浮筒1（又稱沉筒）本身的重力與所受的浮力的不平衡力，經(jīng)杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角彈性變形，由心軸4傳出，經(jīng)推板5傳到霍爾片6，轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以遠(yuǎn)傳給顯示儀表指示。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄（2）變浮力式液位計(jì)圖示為位移22返回目錄（3）差壓式液位計(jì)差壓式液位是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。圖為差壓式液位計(jì)測量原理圖。當(dāng)差壓計(jì)一端接液相，另一端接氣相時(shí)，根據(jù)液體靜力學(xué)原理，有：Pb=Pa+ρgH式中H------液位高度ρ------被測介質(zhì)密度g--------被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣人杂校骸鱌=Pb-Pa=ρgH在一般情況下，被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計(jì)測得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄（3）差壓式液位計(jì)圖為差壓式液位計(jì)測量23返回目錄(4)翻板液位計(jì)翻板液位計(jì)的翻板是由導(dǎo)磁的薄鐵皮制成。垂直排列，并各自能繞框架上的小軸翻轉(zhuǎn)（如圖）。翻板一面涂紅漆，另一面涂銀灰色漆。工作時(shí)，液位計(jì)的連通管經(jīng)法蘭與容器相連通，構(gòu)成一連通器。連通器中間有浮標(biāo)，它隨液位的變化而變化。浮標(biāo)中間有一磁鋼，其位置正好與液面一致。當(dāng)液位上升時(shí)，磁鋼將吸引翻板，并將它們逐個(gè)翻轉(zhuǎn)，使紅的一面在外邊；下降時(shí)，又將它們翻過來，使銀灰的一面在外邊。即以顏色表示液位高低，十分醒目。返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄(4)翻板液位計(jì)返回目錄第二章儀表分類24返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低或不變化沉筒脫落或漏；浮球脫落修復(fù)沉筒、浮球或更換沉筒沉筒扭力管被污物卡住清理異物顯示偏高筒底部有污物排污顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、常見故障原因及25返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理第六節(jié)執(zhí)行器1、概含執(zhí)行器常稱為調(diào)節(jié)閥，它由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)部分，它按控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，通過閥桿使調(diào)節(jié)閥閥蕊產(chǎn)生相應(yīng)的位移。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥蕊與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

2、分類執(zhí)行器按其能源形式分氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類。氣動(dòng)執(zhí)行器按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式分薄膜式、活塞式和長行程式。電動(dòng)和液動(dòng)執(zhí)行器按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式分為直行程和角行程兩類。目前在石化工業(yè)中普遍采用氣動(dòng)執(zhí)行器。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和第六節(jié)執(zhí)行器226返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它接受0.02~0.1MPa氣動(dòng)信號(hào)。它正作用和反作用兩種形式，當(dāng)信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下移動(dòng)的叫正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上移動(dòng)的叫反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜（有彈簧）的薄膜的有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力和位移也越大。氣動(dòng)活塞式（無彈簧）執(zhí)行機(jī)構(gòu)隨氣缸兩側(cè)壓差而移動(dòng)。因?yàn)闆]有反力彈簧抵消推力，所以有很大的輸出推力，適用于高靜壓、高差壓的工藝場合。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)27返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又稱閥。種類很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途來分，其基本形式是直通單座閥、直通雙座閥、蝶閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥、角形閥等。

（1）直通單座閥：閥體內(nèi)只有一個(gè)閥蕊和閥座，閥桿帶動(dòng)閥蕊上下移動(dòng)來改變閥蕊與閥座之間的相對位置，從而改變流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是泄漏量小。（2）直通雙座閥：閥體內(nèi)只有兩個(gè)閥蕊和閥座，閥桿帶動(dòng)閥蕊上下移動(dòng)來改變閥蕊與閥座之間的相對位置，從而改變流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是適用壓差比同口徑單座閥大。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（1）28返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理（3）蝶閥：又稱翻板閥，由于閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度不同，使閥的流通面積不同，從而調(diào)節(jié)流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是適用于大口徑、大流量和濃稠漿液及懸浮粒的場合。（4）偏心旋轉(zhuǎn)閥：又稱凸輪撓曲閥，簡稱偏心閥。球面閥蕊6連在柔臂7上與輪轂8相接，輪轂與轉(zhuǎn)軸4用鍵滑配，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)球面閥蕊旋轉(zhuǎn)改變流體流量。工作時(shí)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的，推桿的運(yùn)動(dòng)通過曲柄傳給轉(zhuǎn)軸。其主要優(yōu)點(diǎn)是流路阻力小，可調(diào)比大，適用大壓差、嚴(yán)密封的場合和粘度大及有顆粒介質(zhì)的場合。很多場合可以取代直單、雙座閥。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和（3）蝶閥：又稱翻29返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理（5）套筒閥：也叫籠式閥，它的閥體與一般直通單座閥相似，閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套筒，也叫籠子。閥蕊可在套筒中上下移動(dòng)，利用套筒導(dǎo)向。閥蕊在套筒中移動(dòng)，改變了套筒的節(jié)流孔面積，形成了各種特性并實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。由于套筒閥采用了平衡閥蕊結(jié)構(gòu)，閥蕊上、下受壓相同，不平衡力小，并且閥蕊利用套筒側(cè)面導(dǎo)向，所以它的穩(wěn)定性好，不易振蕩，閥蕊也不易人損壞。它的優(yōu)點(diǎn)前后壓差大和液體出現(xiàn)閃蒸或空化的場合，穩(wěn)定性好，噪聲低，可取代大部分直通單、雙座閥，但它不適用于含顆粒介質(zhì)的場合。5、調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式兩種形式。氣開式：有壓力信號(hào)時(shí)閥開、無壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)；氣關(guān)式反之。氣開、氣關(guān)選擇依據(jù)：工藝生產(chǎn)安全、節(jié)約能源以及從介質(zhì)特性等。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和（5）套筒閥：也叫30返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理5、閥門定位器閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，可分為氣動(dòng)閥門定位器和電-氣閥門定位器。動(dòng)閥門定位器接受氣動(dòng)信號(hào)0.02~0.1MPa，輸出0.02~0.1MPa。電-氣閥門定位器將4~20mADC的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成0.02~0.1MPa的氣壓，并按氣動(dòng)閥門定位器的功能進(jìn)行工作。閥門定位器接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，并利用閥桿的位移進(jìn)行反饋，將位移信號(hào)直接與閥位比較，改善閥桿行程的線性度，克服閥桿的各種附加摩擦力，消除被調(diào)介質(zhì)在閥上產(chǎn)生的不平衡力的影響，從而使閥位對應(yīng)于調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)正確定位。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和5、閥門定位器31返回目錄第三章

儀表工位號(hào)、字母含義

返回目錄第三章儀表工位號(hào)、字母含義32返回目錄第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制1、控制系統(tǒng)中常用的名詞術(shù)語被控對象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。如鍋爐水位。操縱變量：受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。如鍋爐給水。擾動(dòng)量：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值：被控變量的預(yù)定值。偏差：被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。2、分類控制系統(tǒng)具有各種各樣的形式，但總的來可分為兩大類，即開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)系統(tǒng)的輸出信號(hào)不反饋到系統(tǒng)的輸入端，因而也不對控制作用產(chǎn)生影響的系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)的輸出通過測量變送環(huán)節(jié)，又反回系統(tǒng)的輸入端，與給定信號(hào)比較，以偏差的形式進(jìn)入調(diào)節(jié)器，對系統(tǒng)起控制作用，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)封閉的反饋回路，這種控制系統(tǒng)被稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。返回目錄第四章儀表控制系統(tǒng)------單回控制33返回目錄3、簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)又稱單回路控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控對象、一個(gè)測量變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)器一個(gè)調(diào)節(jié)閥所組成的單回路閉合控制系統(tǒng)。4、調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器是將變送器來的測量信號(hào)與給定值進(jìn)行比較后，對偏差信號(hào)按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算的結(jié)果以統(tǒng)一的信號(hào)輸出，去控制執(zhí)行器動(dòng)作。調(diào)節(jié)器最基本的調(diào)節(jié)規(guī)律有：比例調(diào)節(jié)規(guī)律、積分調(diào)節(jié)規(guī)律、微分調(diào)節(jié)規(guī)律、比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律、比例微分調(diào)節(jié)規(guī)律、比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律。第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制返回目錄3、簡單控制系統(tǒng)4、調(diào)節(jié)器第四章儀表控制系統(tǒng)--34返回目錄（1）比例調(diào)節(jié)規(guī)律其輸出信號(hào)p與輸入偏差信號(hào)e之間成比例關(guān)系，即p=kPe比例度與放大倍數(shù)kP成反比,kP越大，比例作用越強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：控制及時(shí)。缺點(diǎn)：存在余差，所謂余差就是指過渡時(shí)間終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之間的差值。余差的值隨著調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kp的增大而減小，但是余差不能靠放大倍數(shù)的增大而完全消除。為了消除余差，必須引進(jìn)積分作用。（2）積分調(diào)節(jié)規(guī)律其輸出信號(hào)p與輸入偏差信號(hào)e的積分成正比。積分時(shí)間Ti=1/KI越短，積分作用越強(qiáng)，消除余差越快，Ti太小，系統(tǒng)振蕩加劇。優(yōu)點(diǎn)：消除余差。缺點(diǎn)：控制不及時(shí),常與比例組合起來用。（3）微分調(diào)節(jié)規(guī)律控制器的輸出信號(hào)與偏差信號(hào)的變化速度成正比，微分時(shí)間TD越大，微分作用越強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)：超前控制。缺點(diǎn)：其輸出不能反映偏差的大小，不能單獨(dú)用在比例作用的基礎(chǔ)上增加微分作用就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。加入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔檬怯泻锰幍?，但微分作用不能加得過分，否則反應(yīng)速度過快，反而會(huì)引起過分的振蕩，這是不利的。由于這時(shí)的Kp值較純比例作用時(shí)的Kp為大，所以余差比純比例作用時(shí)為小。這就是說，微分作用只能使余差減小，而不能消除余差。第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制返回目錄（1）比例調(diào)節(jié)規(guī)律第四章儀表控制系統(tǒng)------35返回目錄5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇目前工業(yè)上用的控制器主要有三種控制規(guī)律：比例控制控制規(guī)律（P）比例積分控制規(guī)律（PI）比例積分微分控制規(guī)律（PID）選擇控制規(guī)律主要根據(jù)控制器的特性和工藝要求來決定。比例比例積分比例微分比例積分微分第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制返回目錄5、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇目前工業(yè)上用的控制器主要有三36返回目錄6、控制器正、反作用正作用：當(dāng)給定值不變，被控變量測量值增加時(shí)，控制器的輸出也增加；或者當(dāng)測量值不變，給定值減小時(shí)，控制器的輸出增加的稱正作用。反作用：反之，如果測量值增加（或給定值減?。r(shí)，控制器的輸出減小?？刂破鞯淖饔梅较虼_定：先確定閥的氣開、氣關(guān)，再用物理分析法。第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制返回目錄6、控制器正、反作用正作用：當(dāng)給定值不變37返回目錄7、控制器參數(shù)的工程整定所謂控制器參數(shù)的整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制質(zhì)量最好時(shí)的控制器參數(shù)值。具體來說，就是確定最合適的控制器比例度δ、積分時(shí)間Ti和微分時(shí)間Td。參數(shù)整定方法臨界比例度法衰減曲線法經(jīng)驗(yàn)湊試法控制器參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表控制對象對象特性比例積分微分流量參數(shù)波動(dòng)40~1000.3~1溫度滯后大20~603~100.5~3壓力30~700.4~3液位于20~80第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制返回目錄7、控制器參數(shù)的工程整定所謂控制器參數(shù)388、控制系統(tǒng)的投運(yùn)返回目錄準(zhǔn)備工作儀表檢查檢查控制器的正、反作用及控制閥的氣開、氣關(guān)型式控制閥的投運(yùn)控制器的手動(dòng)和自動(dòng)的切換控制器參數(shù)的整定第四章

儀表控制系統(tǒng)------單回控制8、控制系統(tǒng)的投運(yùn)返回目錄準(zhǔn)備工作第四章儀表控制系統(tǒng)--39第五章

復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄1、基本概念通常復(fù)雜控制系統(tǒng)是多變量的，具有兩個(gè)以上變送器、控制器或執(zhí)行器所組成的多個(gè)回路的控制系統(tǒng)，所以又稱為多回路控制系統(tǒng)。2、分類串級(jí)控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)開環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制變比值控制帶邏輯提量的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)自動(dòng)選擇性調(diào)節(jié)系統(tǒng)第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄1、基本概念40第五章

復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄3、串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)是兩個(gè)調(diào)節(jié)器相串連，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定，副調(diào)節(jié)器的輸出控制執(zhí)行器動(dòng)作，如圖所示。串級(jí)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：不僅能迅速克服作用于副回路的干擾,而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具的后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄3、串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)的414、串級(jí)控制系統(tǒng)中控制器正、反作用選擇第五章

復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄副控制器作用方向的選擇同簡單控制系統(tǒng)。主控制器作用方向的選擇原則：當(dāng)主、副變量增加（或減?。r(shí)，如果由工藝分析得出，為使主、副變量減?。ɑ蛟黾樱罂刂崎y的動(dòng)作方向是一致的時(shí)候，主控制器應(yīng)選“反”作用；反之，則應(yīng)選“正”作用。5、串級(jí)控制系統(tǒng)的投用串級(jí)控制系統(tǒng)的投用的方法是先投副回路，后投主回路。其主要步驟為：（1）先將主、副調(diào)節(jié)器均設(shè)置為手動(dòng)，。副調(diào)節(jié)器“內(nèi)、外”給定置外給定，主調(diào)節(jié)器的“內(nèi)、外”給定置內(nèi)給定。（2）用副調(diào)節(jié)器手動(dòng)操作，當(dāng)主參數(shù)接近給定值，副參數(shù)也較平穩(wěn)后，將副調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切換到自動(dòng)。（3）當(dāng)主調(diào)節(jié)器偏差為零時(shí)，主調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切換到自動(dòng)。6、串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級(jí)系統(tǒng)參數(shù)整定的方法是先副后主、先比例次積分后微分的原則。4、串級(jí)控制系統(tǒng)中控制器正、反作用選擇第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)42第五章

復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄第五章復(fù)雜控制系統(tǒng)返回目錄43第六章

DCS返回目錄1、概念DCS就是集散控制系統(tǒng)，是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)和CRT技術(shù)為一體的綜合性高技術(shù)產(chǎn)品。DCS概括起來可分為集中管理部分、分散控制監(jiān)測部分和通訊部分三大部分。集中管理部分又可分為操作站、工程師站和上位計(jì)算機(jī)。分散控制監(jiān)測部分可分為現(xiàn)場控制站和現(xiàn)場監(jiān)測站。通訊部分又叫高速數(shù)據(jù)通路，是實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理的關(guān)鍵。其連接DCS的操作站、工程師站、上位計(jì)算機(jī)、控制站和監(jiān)測站等各個(gè)部分，完成數(shù)據(jù)、指令及其它信息的傳遞。2、DCS操作站標(biāo)準(zhǔn)顯示功能圖形顯示系統(tǒng)總貌顯示分組顯示整定顯示報(bào)警顯示操作記錄和事件記錄趨勢顯示系統(tǒng)狀態(tài)顯示第六章DCS返回目錄1、概念44DCS結(jié)構(gòu)圖信息命令站(ICS)通訊單元RS-232RS-422RS-485V網(wǎng)(V-NET)節(jié)點(diǎn)(最大數(shù)為8個(gè))I/O單元(最大數(shù)為5個(gè))

模擬I/O過程I/O過程I/OI/O模塊RIO

總線(BUS)

現(xiàn)場控制單元(FCU)工程師站(WS)E網(wǎng)(E-NET)返回目錄DCS結(jié)構(gòu)圖信息命令站(ICS)通訊單元RS-232V網(wǎng)(V45儀表自動(dòng)化理論制作人:楊陽儀表自動(dòng)化理論制作人:楊陽46目錄一、概述二、儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理三、儀表工位號(hào)、字母含義

四、儀表控制系統(tǒng)------單回控制五、復(fù)雜控制系統(tǒng)------串級(jí)控制六、DCS------集散控制系統(tǒng)返回目錄目錄一、概述二、儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和常47第一章概述自動(dòng)化儀表作為一類專門的儀表，最早出現(xiàn)于本世紀(jì)40年代初，當(dāng)時(shí)由于石油、化工、電力等工業(yè)對自動(dòng)化的需要，出現(xiàn)了將測量、記錄、調(diào)節(jié)儀表。自動(dòng)化儀表根據(jù)能源的種類，還可以分為電動(dòng)、氣動(dòng)等儀表。其中氣動(dòng)儀表的出現(xiàn)比電動(dòng)儀表早，而且價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，特別對石油化工等易燃易爆的生產(chǎn)現(xiàn)場，具有本質(zhì)性的安全防爆性能，因而在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，一直處于優(yōu)勢地位。但從60年代起，由于電動(dòng)儀表的晶體管化和集成電路化，控制功能日益完備，在使用低電壓、小電流時(shí)，可在電路上及結(jié)構(gòu)上采取嚴(yán)密措施，限制進(jìn)入易燃易爆場所的能量，從而保證在生產(chǎn)現(xiàn)場不會(huì)發(fā)生足以引起燃燒或爆炸的“危險(xiǎn)火花”。這樣，限制電動(dòng)儀表使用的一個(gè)主要障礙被掃除，電信號(hào)比氣壓信號(hào)在傳送和處理上的優(yōu)越性就能得到充分的發(fā)揮。大家知道，氣壓信號(hào)傳遞速度慢，傳輸距離短，管線安裝不便。相比之下，電信號(hào)傳輸、放大、變換、測量都比氣壓信號(hào)方便得多，特別是電動(dòng)儀表容易和電子巡回檢測裝置和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)配合使用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全盤自動(dòng)化。因此，近年來電動(dòng)儀表取得了顯著的優(yōu)勢。目前我國電動(dòng)儀表中并存著兩種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型儀表中采用0~10毫安直流電流作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，而在DDZ-Ⅲ型儀表中，采用目前國際上統(tǒng)一的4~20毫安直流電流作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。從安全防爆、減少損耗、節(jié)省能量考慮，信號(hào)電流的滿度值都希望選小一些。但太小也有困難，起點(diǎn)電流太小將會(huì)給兩線制儀表帶來困難，因?yàn)樗鼘⒁蠼档驼麄€(gè)儀表在零信號(hào)時(shí)消耗的總電流。而在目前的元器件水平下，起點(diǎn)電流比4mA再小有時(shí)將發(fā)生困難。因此，目前國際上采用4～20mA作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。有利于識(shí)別儀表斷電、斷線等故障，且為現(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制提供了可能。返回目錄第一章概述自動(dòng)化儀表作為一類專門的48第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理1、檢測與過程控制儀表（通常稱自動(dòng)化儀表）分類方法很多很多：根據(jù)能源分：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、核能等根據(jù)組合：基地式、單元式、綜合控制根據(jù)安裝：現(xiàn)場、盤裝、架裝根據(jù)是否可引入計(jì)算機(jī)：智能、非智能根據(jù)儀表信號(hào)形式：模擬儀表、數(shù)字儀表最通用的分類是按儀表在測量與控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分：檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行器見表１返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和1、檢測與過程控制儀表（通49按功能按被測變量按工作原理或結(jié)構(gòu)形式按能源其它檢測儀表壓力液柱式、彈性式、電氣式電、氣

溫度電偶、電阻、輻射、

流量節(jié)流、轉(zhuǎn)子、靶式、渦電、氣物位浮力、靜壓、聲波、光學(xué)、輻射電、氣成分PH值、色譜、氧分析、紅外電、核顯示

模擬和數(shù)字電、氣

指示和記錄調(diào)節(jié)儀表

自力式電、氣

組裝式

可編程式電執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜工、活塞、長行程、其它電、氣、液

閥直通、套筒、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)、三通

直線、對數(shù)、拋物線、快開表1儀表分類表

返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理按功能按被測變量按工作原理或結(jié)構(gòu)形式按能源其它檢測儀表壓力液50返回目錄第一節(jié)溫度儀表分類溫度參數(shù)是不能直接測量的，一般只能根據(jù)物質(zhì)的某些特性值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)間接測量，溫度測量的基本原理是與這些特性值的選擇密切相關(guān)的。工業(yè)上測溫的基本原理有：應(yīng)用熱膨脹原理測溫應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫應(yīng)用熱輻射原理測溫按工作原理分：有膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射等。按測量方式分：有接觸式和非接觸式兩類。

第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第一節(jié)溫度儀表分類按工作原理分：第二章儀表51返回目錄1、原理熱電偶溫度計(jì)是基于熱電效應(yīng)這一原理測量溫度的；它的測溫范圍很廣，可測量-200~160O℃范圍內(nèi)在在特殊情況下，可測至2800℃的高溫。第二節(jié)熱電偶將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成如圖所示的閉合回路，如果兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不同（T>T0),則在回路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為賽貝克熱電效應(yīng)。圖中閉合回路稱之為熱電偶。導(dǎo)體A和B稱之為熱電偶的熱電絲或熱偶絲。熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)中，置于溫度為t的被測對象中的接點(diǎn)稱為測量端，又稱工作端，溫度為參考溫度t0的另一端稱之為參考端，又稱自由端或冷端。2、特點(diǎn)測量精度高，測量范圍廣，構(gòu)造簡單，使用方便，不受大小和形狀的限制，外有保護(hù)套管，用起來方便。第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄1、原理第二節(jié)熱電偶將兩種52返回目錄3、熱電偶的類形8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：S：鉑銠10-鉑–20～1300℃B：鉑銠90-鉑銠6300～1600℃K：鎳鉻-鎳硅-50～1000℃J：鐵-康銅-40～750℃R：鉑銠13-鉑-0～1600℃E：鎳鉻-康銅-40～1000℃T：銅-康銅-40～350℃4、各種熱電偶的分度表均是在參考端即溫度t0為0℃的條件下得到的熱電勢與溫度之間的關(guān)系，因此，熱電偶測溫時(shí)，冷端溫度必須為0℃，否則將產(chǎn)生測量誤差。而在工業(yè)上使用時(shí)，要使冷端溫度保持在0℃是比較困難的，所以，必須根據(jù)不同的使用條件和要求的測量精度，對熱電偶冷端溫度采用一些不同的處理辦法，常用的方法有如下幾種：補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法冰點(diǎn)法計(jì)算修正法儀表零點(diǎn)校正法補(bǔ)償電橋法第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄3、熱電偶的類形8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：4、各種熱電偶的分535、補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法熱電偶做得很長，使冷端延長到溫度比較穩(wěn)定的地方。由于熱電偶本身不便于敷設(shè)，對于貴金屬熱電偶也很不經(jīng)濟(jì)，因此，采用一種專用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來，而這種導(dǎo)線也是由兩種不同金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（100℃以下）與所連接的熱電偶具有相同或十分相近的熱電特性，其材料也是廉價(jià)金屬，將這種導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。注意：無論是補(bǔ)償型還是延伸型，補(bǔ)償導(dǎo)線本身并不能補(bǔ)償熱電偶冷端溫度的變化，只是起到熱電偶冷端延伸作用，改變冷位置。在規(guī)定的范圍內(nèi)，由于補(bǔ)償導(dǎo)線熱電特性不可能與熱電偶完全相同，因而仍存在一定的誤差。返回目錄6、計(jì)算修正法當(dāng)熱電偶冷溫度不是0℃而是t0時(shí)，測得的熱電偶回路中的熱電勢為E(t,t0)?？刹捎谜竭M(jìn)行修正：E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)只適用于實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)性測溫的情況，而對于現(xiàn)場的連續(xù)測量顯然是不實(shí)用的第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理5、補(bǔ)償導(dǎo)線延伸法返回目錄6、計(jì)算修正法第二章儀表分類、54第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理7、常見故障原因及處理返回目錄故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)電極短路找出短路原因，如潮濕或絕緣損壞接線柱處積灰清掃補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極性接反糾正接線補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線冷端補(bǔ)償不符要求調(diào)整冷端補(bǔ)償達(dá)到要求熱偶安裝位置不當(dāng)按規(guī)定重新安裝溫度示值偏高補(bǔ)償導(dǎo)線與熱偶極不配套更換相配套的補(bǔ)償導(dǎo)線有直流干擾信號(hào)進(jìn)入排除直流干擾顯示不穩(wěn)定接線柱處接觸不良將接線柱擰緊測量線路絕緣破損，引起斷續(xù)短路或接地找出故障點(diǎn)，修復(fù)絕緣熱偶安裝不牢或有震動(dòng)緊固電偶，消除震動(dòng)熱電偶電極將斷未斷更換熱偶外界干擾查出干擾源，采取屏蔽措施顯示誤差大熱電偶電極變質(zhì)更換熱偶熱電偶安裝位置不當(dāng)改變安裝位置保護(hù)管表面積灰清除積灰顯示無窮大接線斷路找到斷點(diǎn)，重新接好熱電極斷開或損壞更換熱電偶第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和7、常見故障原因及處理返回55返回目錄第二節(jié)熱電阻1、測溫原理：熱電阻溫度計(jì)是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值與溫度成一定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)溫度測量的。2、熱電阻材料目前，使用的金屬熱電阻材料有銅、鉑、鎳、鐵等，其中因鐵、鎳提純比較困難，其電阻與溫度的關(guān)系線性較差，純鉑絲的各種性能最好，純銅絲在低溫下性能也好，所以實(shí)際應(yīng)用最廣的是銅、鉑兩種材料，并已列入了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。鉑電阻（PT100）-200~850℃銅電阻（Cu50、Cu100）-50~150℃鎳電阻（Ni100）-60~180℃熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑電阻的測量精度是最高的，可作為基準(zhǔn)儀器。第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第二節(jié)熱電阻1、測溫原理：2、熱電阻材料56返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法溫度示值偏低或不穩(wěn)保護(hù)管內(nèi)有金屬屑、積灰，接線柱處臟污或短路除去金屬屑，清掃灰塵、水滴等，找到短路點(diǎn)，加強(qiáng)絕緣溫度示值無窮大熱電阻或引線斷路更換熱電阻，找到斷點(diǎn)重新接好溫度顯示負(fù)值熱電阻接線有錯(cuò)或有短路現(xiàn)象改正接線，找出短路處，加強(qiáng)絕緣溫度顯示誤差大熱電阻絲材料受腐蝕變質(zhì)更換熱電阻返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、常見故障原因及57返回目錄第三節(jié)壓力測量1、基本概念在物理概念中，壓力是垂直作用在單位面積上的力。是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，在壓力測量中，常有絕對壓力、表壓力、負(fù)壓力和真空度之分。所謂絕對壓力是指被測介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號(hào)Pj表示。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，用Pq來表示。絕對壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力，有Pb來表示。即Pb=Pj-Pq。當(dāng)絕對壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為負(fù)值（即負(fù)壓力），此負(fù)壓力值的絕對值，稱為真空度，用Pz來表示。P表P真P絕P絕絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力、表壓、（真空度）的關(guān)系第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第三節(jié)壓力測量1、基本概念在物理58返回目錄2、壓力測量原理按測量原理分為兩種：根據(jù)壓力的定義直接測量單位面積上受力的大小。例：液柱式、彈性式應(yīng)用壓力作用于物體后所產(chǎn)生的各種物理效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)壓力。例：電阻式：它是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值隨壓力的變化而變化。壓電效應(yīng)：當(dāng)晶體受壓力作用發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，在其相對的兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷的現(xiàn)象。3、壓力測量儀表的分類壓力測量原理可分為液柱式、彈性式、電阻式、電容式、電感式和振頻式等。彈性式壓力計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移。類型：彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)等。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、價(jià)格低廉，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄2、壓力測量原理按測量原理分為兩種：3、壓力測量儀表59返回目錄電氣式壓力計(jì)通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）。結(jié)構(gòu)分類：各種壓力傳感器和壓力變送器。例：電容式壓力變送器它是由檢測和變送兩個(gè)環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。變送環(huán)節(jié)則將電容變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)4~20mADC輸出。測壓點(diǎn)的選擇被測介質(zhì)直管段測量流動(dòng)介質(zhì)：取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直。測液體壓力：取壓點(diǎn)在管道下部測氣體壓力：取壓點(diǎn)在管道上部第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄電氣式壓力計(jì)通過機(jī)械和電氣元件將被測60返回目錄第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法壓力無指示無電源檢查電源接線，接通電源信號(hào)接線斷路檢找斷點(diǎn)，重新接線壓力指示跳動(dòng)被測介質(zhì)壓力波動(dòng)大關(guān)小閥門開度安裝位置震動(dòng)大可安裝減震器或移到震動(dòng)小的地方顯示不變化導(dǎo)壓管堵透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、常見故障原因及61返回目錄第四節(jié)流量儀表1、基本概念流量是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來表示。體積流量：流體量以體積表示時(shí)稱為體積流量。qv=uA質(zhì)量流量：流體量以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量。qm=ρqv=ρuA2、分類工業(yè)上常用的流量儀表可分為兩大類（1）速度式流量計(jì)：以測量流體在管道中的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算的儀表。（2）容積式流量計(jì)：它以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)。流量測量儀表還可以有以下的分類節(jié)流式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)流體振動(dòng)式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第四節(jié)流量儀表1、基本概念流量測量儀表還可以62返回目錄差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置與差壓變送器配套測量流體的流量，是目前使用最廣的一種流量測量儀表。在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)能和位能，在一定條件下這兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和是不變的。節(jié)流元件測量流量就是利用這個(gè)原理來實(shí)現(xiàn)的。在節(jié)流裝置中，應(yīng)用最多的是孔板、噴嘴、文丘利管等。根據(jù)能量守恒定律及流體連續(xù)原理，節(jié)流裝置的流量公式可以寫成： Q=k√△P第二章

儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理

和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄差壓式流量計(jì)節(jié)流裝置與差壓變送63返回目錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱面積式流量計(jì)或恒壓降式流量計(jì)，也是以液體流動(dòng)時(shí)的節(jié)流原理為基礎(chǔ)的一種流量測量儀表。其特點(diǎn)是可以測量多種介質(zhì)的流量，壓力損失小而且穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏，量程較寬，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，使用維護(hù)方便。但轉(zhuǎn)子流量計(jì)的精度受測量介質(zhì)的溫度、密度和粘度的影響，而且儀表必須垂直安裝。原理：轉(zhuǎn)子流量計(jì)是由一段向上擴(kuò)大的圓錐形管子和密度大于被測介質(zhì)密度，且能隨被測介質(zhì)流量大小上下浮動(dòng)的轉(zhuǎn)子組成的。當(dāng)液體自下而上流過時(shí)，轉(zhuǎn)子因受到液體沖擊而向上運(yùn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子的上移，轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形流通面積增大，液體流速減低，沖擊作用減弱，直到液體作用在轉(zhuǎn)子上向上的推力與轉(zhuǎn)子在流體中的重力相平衡。此時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在錐管中某一高度上。如果液體流量再增大，則平衡時(shí)轉(zhuǎn)子所處的位置更高；反之則相反。因此，根據(jù)轉(zhuǎn)子懸浮的高低就可測知液體流量的大小。

第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱面積式流量計(jì)或64返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低正壓則切斷閥未打開或正導(dǎo)壓管堵打開切斷閥，透通導(dǎo)壓管平衡閥關(guān)不嚴(yán)關(guān)嚴(yán)平衡閥或更換三閥組顯示偏高負(fù)壓則切斷閥未打開或負(fù)導(dǎo)壓管堵打開切斷閥，透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液被介質(zhì)置換重新加注隔離液，使兩導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液顯示跳動(dòng)被測介質(zhì)壓力波動(dòng)大關(guān)小閥門開度安裝位置震動(dòng)大可安裝減震器或移到震動(dòng)小的地方顯示不變化導(dǎo)壓管堵透通導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管切斷閥未打開打開切斷閥顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)沒有開方運(yùn)算設(shè)置開方運(yùn)算返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、常見故障原因及65返回目錄第五節(jié)物位儀表1、概念生產(chǎn)過程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位。把料斗、堆場倉庫等儲(chǔ)存的固體塊、顆粒、粉料等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互一相溶的物質(zhì)的界面位置稱為界位。液位、料位以及界位總稱為物位。用來測量物位的儀表稱為物位儀表。2、分類物位測量儀表的種類很多，按液位、料位和界位來可分：（1）液位儀表：浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)、沉筒）、靜壓式（壓力式、差壓式）、電容式、電感式、電阻式、超聲波式、微波式等。（2）界位儀表：浮力式、差壓式、電極式、超聲波式等。（3）料位儀表：重錘探測式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。3、浮力式液位計(jì)浮力式液位計(jì)有兩種。一種是維持浮力不變的液位計(jì)，稱為恒浮力式液位計(jì)，如浮球、浮標(biāo)式液位計(jì)等。另一種是在檢測過程中浮力是發(fā)生變化的，稱為變浮力式液位計(jì)，如沉筒式液位計(jì)等。（1）恒浮力式液位計(jì)恒浮力式液位計(jì)是利用浮子本身的重量和所受的浮力均為定值，并使浮子始終漂浮在液面上，并隨液面的變化而變化的原理來測量液位的。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄第五節(jié)物位儀表第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理66返回目錄（2）變浮力式液位計(jì)變浮力式液位計(jì)的檢測元件是沉浸在液體事的浮筒。它隨液位變化而產(chǎn)生浮力的變化，去推動(dòng)氣動(dòng)或電動(dòng)元件，發(fā)出信號(hào)給顯示儀表，以指示被測液面的值。圖示為位移平衡浮筒式液位變送原理圖。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，浮筒1（又稱沉筒）本身的重力與所受的浮力的不平衡力，經(jīng)杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角彈性變形，由心軸4傳出，經(jīng)推板5傳到霍爾片6，轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，經(jīng)功率放大后轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以遠(yuǎn)傳給顯示儀表指示。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄（2）變浮力式液位計(jì)圖示為位移67返回目錄（3）差壓式液位計(jì)差壓式液位是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。圖為差壓式液位計(jì)測量原理圖。當(dāng)差壓計(jì)一端接液相，另一端接氣相時(shí)，根據(jù)液體靜力學(xué)原理，有：Pb=Pa+ρgH式中H------液位高度ρ------被測介質(zhì)密度g--------被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣人杂校骸鱌=Pb-Pa=ρgH在一般情況下，被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計(jì)測得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題。第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄（3）差壓式液位計(jì)圖為差壓式液位計(jì)測量68返回目錄(4)翻板液位計(jì)翻板液位計(jì)的翻板是由導(dǎo)磁的薄鐵皮制成。垂直排列，并各自能繞框架上的小軸翻轉(zhuǎn)（如圖）。翻板一面涂紅漆，另一面涂銀灰色漆。工作時(shí)，液位計(jì)的連通管經(jīng)法蘭與容器相連通，構(gòu)成一連通器。連通器中間有浮標(biāo)，它隨液位的變化而變化。浮標(biāo)中間有一磁鋼，其位置正好與液面一致。當(dāng)液位上升時(shí)，磁鋼將吸引翻板，并將它們逐個(gè)翻轉(zhuǎn)，使紅的一面在外邊；下降時(shí)，又將它們翻過來，使銀灰的一面在外邊。即以顏色表示液位高低，十分醒目。返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理返回目錄(4)翻板液位計(jì)返回目錄第二章儀表分類69返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、常見故障原因及處理故障現(xiàn)象可能原因處理方法顯示偏低或不變化沉筒脫落或漏；浮球脫落修復(fù)沉筒、浮球或更換沉筒沉筒扭力管被污物卡住清理異物顯示偏高筒底部有污物排污顯示誤差大變送器與儀表量程設(shè)置不一致重新設(shè)置量程檢測元件損壞更換壓力計(jì)零點(diǎn)量程調(diào)跑了重新調(diào)校壓力計(jì)返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、常見故障原因及70返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理第六節(jié)執(zhí)行器1、概含執(zhí)行器常稱為調(diào)節(jié)閥，它由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動(dòng)部分，它按控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，通過閥桿使調(diào)節(jié)閥閥蕊產(chǎn)生相應(yīng)的位移。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分，它與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，改變閥蕊與閥座間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。

2、分類執(zhí)行器按其能源形式分氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類。氣動(dòng)執(zhí)行器按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式分薄膜式、活塞式和長行程式。電動(dòng)和液動(dòng)執(zhí)行器按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式分為直行程和角行程兩類。目前在石化工業(yè)中普遍采用氣動(dòng)執(zhí)行器。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和第六節(jié)執(zhí)行器271返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它接受0.02~0.1MPa氣動(dòng)信號(hào)。它正作用和反作用兩種形式，當(dāng)信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向下移動(dòng)的叫正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上移動(dòng)的叫反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜（有彈簧）的薄膜的有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力和位移也越大。氣動(dòng)活塞式（無彈簧）執(zhí)行機(jī)構(gòu)隨氣缸兩側(cè)壓差而移動(dòng)。因?yàn)闆]有反力彈簧抵消推力，所以有很大的輸出推力，適用于高靜壓、高差壓的工藝場合。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)72返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又稱閥。種類很多，根據(jù)結(jié)構(gòu)、用途來分，其基本形式是直通單座閥、直通雙座閥、蝶閥、三通閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、套筒閥、角形閥等。

（1）直通單座閥：閥體內(nèi)只有一個(gè)閥蕊和閥座，閥桿帶動(dòng)閥蕊上下移動(dòng)來改變閥蕊與閥座之間的相對位置，從而改變流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是泄漏量小。（2）直通雙座閥：閥體內(nèi)只有兩個(gè)閥蕊和閥座，閥桿帶動(dòng)閥蕊上下移動(dòng)來改變閥蕊與閥座之間的相對位置，從而改變流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是適用壓差比同口徑單座閥大。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和4、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（1）73返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理（3）蝶閥：又稱翻板閥，由于閥板在閥體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度不同，使閥的流通面積不同，從而調(diào)節(jié)流體流量。其主要優(yōu)點(diǎn)是適用于大口徑、大流量和濃稠漿液及懸浮粒的場合。（4）偏心旋轉(zhuǎn)閥：又稱凸輪撓曲閥，簡稱偏心閥。球面閥蕊6連在柔臂7上與輪轂8相接，輪轂與轉(zhuǎn)軸4用鍵滑配，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)球面閥蕊旋轉(zhuǎn)改變流體流量。工作時(shí)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的，推桿的運(yùn)動(dòng)通過曲柄傳給轉(zhuǎn)軸。其主要優(yōu)點(diǎn)是流路阻力小，可調(diào)比大，適用大壓差、嚴(yán)密封的場合和粘度大及有顆粒介質(zhì)的場合。很多場合可以取代直單、雙座閥。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和（3）蝶閥：又稱翻74返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理（5）套筒閥：也叫籠式閥，它的閥體與一般直通單座閥相似，閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套筒，也叫籠子。閥蕊可在套筒中上下移動(dòng)，利用套筒導(dǎo)向。閥蕊在套筒中移動(dòng)，改變了套筒的節(jié)流孔面積，形成了各種特性并實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。由于套筒閥采用了平衡閥蕊結(jié)構(gòu)，閥蕊上、下受壓相同，不平衡力小，并且閥蕊利用套筒側(cè)面導(dǎo)向，所以它的穩(wěn)定性好，不易振蕩，閥蕊也不易人損壞。它的優(yōu)點(diǎn)前后壓差大和液體出現(xiàn)閃蒸或空化的場合，穩(wěn)定性好，噪聲低，可取代大部分直通單、雙座閥，但它不適用于含顆粒介質(zhì)的場合。5、調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式兩種形式。氣開式：有壓力信號(hào)時(shí)閥開、無壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)；氣關(guān)式反之。氣開、氣關(guān)選擇依據(jù)：工藝生產(chǎn)安全、節(jié)約能源以及從介質(zhì)特性等。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和（5）套筒閥：也叫75返回目錄第二章

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和常見儀表故障、分析、判斷、處理5、閥門定位器閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，可分為氣動(dòng)閥門定位器和電-氣閥門定位器。動(dòng)閥門定位器接受氣動(dòng)信號(hào)0.02~0.1MPa，輸出0.02~0.1MPa。電-氣閥門定位器將4~20mADC的電信號(hào)，轉(zhuǎn)換成0.02~0.1MPa的氣壓，并按氣動(dòng)閥門定位器的功能進(jìn)行工作。閥門定位器接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，并利用閥桿的位移進(jìn)行反饋，將位移信號(hào)直接與閥位比較，改善閥桿行程的線性度，克服閥桿的各種附加摩擦力，消除被調(diào)介質(zhì)在閥上產(chǎn)生的不平衡力的影響，從而使閥位對應(yīng)于調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)正確定位。返回目錄第二章儀表分類、結(jié)構(gòu)、原理和5、閥門定位器76返回目錄第三章

儀表工位號(hào)、字母含義

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