過(guò)程控制儀表1

氧量分析儀1、氧含量分析儀是目前工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中應(yīng)用最多的在線分析儀表，主要用來(lái)分析混合氣體中的含氧量等。2、過(guò)程氧量分析器大致可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是根據(jù)電化學(xué)法制成，如原電池法、固體電介質(zhì)法和極譜法等；另一類(lèi)是根據(jù)物理法制成，如熱磁式、磁力機(jī)械式等。電化學(xué)法靈敏度高，選擇性好，但響應(yīng)速度較慢，維護(hù)工作量大。目前常用于微氧量分析。物理法響應(yīng)速度快，不消耗被分析氣體，穩(wěn)定性較好，使用維修方便。廣泛地應(yīng)用于常量分析。磁力機(jī)械式氧氣分析器有不受背景氣體導(dǎo)熱率、熱容的干擾。具有良好的線性響應(yīng)，精確度高等優(yōu)點(diǎn)。

3、氧化鋯分析儀利用氧化鋯固體電解質(zhì)在高溫下具有傳導(dǎo)氧離子的特性測(cè)量含氧濃度的。氧化鋯是固體電解質(zhì)，在高溫下具有傳導(dǎo)氧離子的特性。在氧化鋯兩側(cè)涂上多孔鉑電極，當(dāng)兩側(cè)氣體中氧濃度不同時(shí)，會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：這樣就構(gòu)成了以氧化鋯管為電解質(zhì)的濃差電池。如果把氧化鋯元件加熱到規(guī)定的溫度（750度），測(cè)量氣在一邊流動(dòng)，測(cè)量氣中氧濃度和參比氣中氧濃度之比的對(duì)數(shù)與電動(dòng)勢(shì)成正比，因而只要測(cè)得電動(dòng)勢(shì)就可以知道被測(cè)氣體的含氧濃度。

5、磁式氧分析儀基于氧氣的體積磁化率大，以及它的磁化率隨溫度升高而急劇降低的特性測(cè)量的。氧的磁化率遠(yuǎn)大于其他氣體磁化率這一物理現(xiàn)象來(lái)測(cè)量混合氣中氧含量的一種物理式氣體分析儀。由于直接測(cè)量磁化率值很復(fù)雜，工業(yè)上多采用間接測(cè)量，即根據(jù)磁化率隨溫度升高而減小的熱磁現(xiàn)象，通過(guò)橋式電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量。它適用于自動(dòng)連續(xù)地測(cè)定各種工業(yè)氣體中的氧含量二、紅外線分析器1、基于某些氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線輻射能具有選擇性吸收的特征，制成的一種物理式分析儀，能連續(xù)測(cè)量，測(cè)量范圍寬，精度高，靈敏度高，并且具有良好的選擇性，在工業(yè)上產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。各種多原子氣體（CO、CO2、CH4等）對(duì)紅外線都有一定的吸收能力，但不是整個(gè)波段都能吸收，而只是吸收一部分波段，這些波段稱(chēng)之為特征吸收波段。常見(jiàn)的多原子氣體特征吸收波長(zhǎng)見(jiàn)下表：2、由于氣體不同，吸收紅外線的波長(zhǎng)也不同。紅外線分析器就是基于某些氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線輻射能具有選擇性吸收的特性。當(dāng)紅外線通過(guò)混合氣體時(shí)，氣體中的被測(cè)組分吸收紅外線的輻射能，使整個(gè)混合氣體因受熱而引起溫度和壓力增加，這種溫度和壓力變化與被測(cè)氣體組分的濃度有關(guān)，把這種變化轉(zhuǎn)換成其他形式的能量變化，就能確定被測(cè)組分的濃度。

紅外線分析器的結(jié)構(gòu)3、紅外線分析的價(jià)格確定比在線色譜貴，紅外線分析的測(cè)量精度比在線色譜低，連續(xù)測(cè)量和反饋測(cè)量結(jié)果在線色譜比紅外線分析所測(cè)量的結(jié)果要準(zhǔn)確迅速，其實(shí)兩種選擇要根據(jù)實(shí)際工藝需要才行，若是需要實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并且有報(bào)警需要可以采用在線色譜儀。三、過(guò)程控制理論過(guò)程控制基本理論1——過(guò)程控制系統(tǒng)概念1、自動(dòng)控制系統(tǒng)是由：測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)調(diào)節(jié)控制器、執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）、被控對(duì)象的閉環(huán)回路構(gòu)成。為什么控制是必須的？一個(gè)詞：擾動(dòng)！2、生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控變量是溫度、壓力、流量、液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。過(guò)程控制的目的：提高生產(chǎn)的產(chǎn)量、增加高質(zhì)量產(chǎn)品的收益、降低能源的消耗、降低污染、降低生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)、提高生產(chǎn)的安全性、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、提高操作性、降低勞動(dòng)量。3、現(xiàn)今的過(guò)程控制系統(tǒng)如下圖：4、過(guò)程控制系統(tǒng)中常見(jiàn)名詞解釋?zhuān)海?）被控參數(shù)（亦稱(chēng)系統(tǒng)輸出）：被控過(guò)程內(nèi)要求保持穩(wěn)定的工藝參數(shù)；（2）控制參數(shù)（亦稱(chēng)操作變量控制介質(zhì)）：使被控參數(shù)保持期望值的物料量或能量；（3）干擾量：除被控參數(shù)外，作用于被控過(guò)程并引起被控參數(shù)變化的各種因數(shù)；

（4）設(shè)定值：與被控參數(shù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)定值（想要的值）；（5）反饋值：被控參數(shù)經(jīng)測(cè)量變送后的實(shí)際測(cè)量值；（6）偏差：設(shè)定值與反饋值之差；（7）控制作用：控制器的輸出值。5、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)：1、按被控變量分類(lèi)為：溫度、壓力、流量、液位等控制系統(tǒng)。

2、按控制器采用的控制規(guī)律分類(lèi)為：比例、比例積分、比例積分微分等控制系統(tǒng)。3、按被控變量的給定值是否變化分類(lèi)為：定值、隨動(dòng)和程序控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)：生產(chǎn)中，控制系統(tǒng)的作用是使被控變量保持在給定的生產(chǎn)指標(biāo)上不變。例如前面所述的液位控制和溫度控制。4、隨動(dòng)控制系統(tǒng)：生產(chǎn)中，控制系統(tǒng)的作用是使被控變量準(zhǔn)確而快速的跟隨給定值的變化而變化。例如化工生產(chǎn)中的比值系統(tǒng)，甲流體的流量與乙流體的流量保持一定的比值；當(dāng)乙流體流量變化時(shí)，甲流體的流量能快速而準(zhǔn)確的隨之變化。再如雷達(dá)系統(tǒng)、天線接收系統(tǒng)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)5、程序控制系統(tǒng)：生產(chǎn)中，控制系統(tǒng)的給定值是變化的、已知的時(shí)間函數(shù)；即被控變量按一定的時(shí)間程序變化。這類(lèi)系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用較普遍。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為程序控制提供了良好的技術(shù)條件。在生產(chǎn)過(guò)程控制中我們希望生產(chǎn)裝置達(dá)到：安全、環(huán)境保護(hù)、設(shè)備保護(hù)、平穩(wěn)操作

、產(chǎn)品質(zhì)量、利潤(rùn)、監(jiān)控和診斷的要求。過(guò)程控制基本理論2——安全這是安全領(lǐng)域中非常出名的模型圖，我們習(xí)慣稱(chēng)之為洋蔥模型?；A(chǔ)過(guò)程控制系統(tǒng)

(BPCS)

通過(guò)增加兩級(jí)警報(bào)和操作監(jiān)督或者干涉加強(qiáng)了功能。警報(bào)表明某個(gè)量超過(guò)了它的期望界限且可能需要操作行為。安全互鎖系統(tǒng)

(SIS)

也可以叫做設(shè)備安全系統(tǒng)或者緊急關(guān)斷系統(tǒng)

(ESD)。當(dāng)過(guò)程和BPCS層不能解決某個(gè)意外事故時(shí)，SIS

自動(dòng)執(zhí)行校正行為，如，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的高溫警報(bào)響起時(shí)，SIS

能夠自動(dòng)關(guān)斷反應(yīng)泵。如果出現(xiàn)過(guò)壓，割斷盤(pán)或者釋放閥門(mén)排除氣體或者蒸汽來(lái)提供實(shí)體保護(hù)（有時(shí)也點(diǎn)燃易燃物）。警報(bào)類(lèi)型類(lèi)型1：設(shè)備狀況警報(bào)。泵的開(kāi)關(guān)，或者馬達(dá)的運(yùn)作或者停止。類(lèi)型

2：非正常量警報(bào)。測(cè)得量超過(guò)期望界限。類(lèi)型

3：沒(méi)有傳感器的警報(bào)開(kāi)關(guān)。如果沒(méi)有必要知道過(guò)程變量的實(shí)際值，只要知道是高于（或者低于）一個(gè)期望界限。類(lèi)型

4：帶有傳感器的警報(bào)開(kāi)關(guān)。它為正常傳感器失誤提供一個(gè)保障。類(lèi)型

5：自動(dòng)關(guān)斷或者重啟系統(tǒng)。兩種警報(bào)結(jié)構(gòu)警系統(tǒng)在生產(chǎn)參數(shù)超出安全范圍時(shí)出現(xiàn)聲光提示，提醒操作人員調(diào)整?；ユi結(jié)構(gòu)1.

基本的過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCS）應(yīng)用的控制技術(shù)：PID、串級(jí)、前饋控制等；

控制不穩(wěn)定的變量；

控制與安全密切相關(guān)的變量；快速變化的穩(wěn)定變量；

監(jiān)測(cè)變化緩慢的變量；如：腐蝕、材料堆積等；

提供危險(xiǎn)的儀表故障響應(yīng)，在BPCS中需要使用儀表。2.

報(bào)警：需要通過(guò)人進(jìn)行分析

報(bào)警必須有相應(yīng)的報(bào)警設(shè)備給出可見(jiàn)的指示；

沒(méi)有任何動(dòng)作是完全自動(dòng)的；

設(shè)備的操作人員必須響應(yīng)。

計(jì)算機(jī)要存儲(chǔ)報(bào)警記錄；

傳感器的故障需要報(bào)警；

對(duì)于大多數(shù)報(bào)警需要設(shè)計(jì)誤差范圍；

容易簡(jiǎn)單識(shí)別的誤報(bào)警狀態(tài)；

估計(jì)并確定報(bào)警級(jí)別3.

安全互鎖系統(tǒng)（SIS）為了保證安全，通常自動(dòng)的停止部分設(shè)備的運(yùn)行；能夠轉(zhuǎn)換到存儲(chǔ)或處理；能夠停止?jié)撛诘奈：^(guò)程，如：著火。能夠識(shí)別過(guò)程的最壞情況。

SIS要防止“不平?！钡那闆r。必須能夠啟動(dòng)和停止；非?？斓臅簳r(shí)現(xiàn)象，可能不是很有意義也可稱(chēng)為緊急關(guān)斷系統(tǒng)。

SIS應(yīng)適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)儀表的故障。但是，儀表是SIS所要求的。

要求自動(dòng)的進(jìn)行特殊的處理。比基本的過(guò)程控制系（BPCS）統(tǒng)要進(jìn)一步。當(dāng)SIS作用時(shí)需要提示操作者。過(guò)程控制基本理論4——過(guò)程檢測(cè)基礎(chǔ)

檢測(cè)儀表就像過(guò)程控制系統(tǒng)的眼睛，幫助過(guò)程系統(tǒng)獲取到各種想要的參數(shù)，我們將從以下幾個(gè)方面研究：自動(dòng)化儀表的種類(lèi)；自動(dòng)化儀表的信號(hào)制式；過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與變送；變送器的基本構(gòu)成。一、自動(dòng)化儀表分類(lèi)1.

按安裝場(chǎng)地分：現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)（一次）、控制室類(lèi)（二次）

2.

按供給能源分：液動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)

3.

按信號(hào)類(lèi)型分：模擬式、數(shù)字式

4.

按結(jié)構(gòu)形式分：基地式、單元組合式、組裝式、集中/

分散式。二、自動(dòng)化儀表的信號(hào)制與能源供給

1.模擬儀表的信號(hào)制

（1）氣動(dòng)儀表：0.02—0.1MPa

（2）電動(dòng)儀表：4—20mA，250Ω，1—5V

直流電壓與電流的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)感應(yīng)、無(wú)相移、易轉(zhuǎn)換、易獲基準(zhǔn)。

2.

數(shù)字式儀表的通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。內(nèi)容：信息格式、編碼方式、信號(hào)發(fā)送與接收、接口標(biāo)準(zhǔn)等。

3.

能源供給直流集中供電的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小、重量輕、溫升慢（2）防停電能力強(qiáng)（3）無(wú)交流，易于防爆三、過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)與變送1.

檢測(cè)儀表（1）傳感器國(guó)標(biāo)《GB7665-87》規(guī)定：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。（2）變送器將輸出信號(hào)變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)即各儀表之間的通信協(xié)議：0—10mA、0—2V、20—100kPa;4—20mA、1—5V→數(shù)字信號(hào)。2.

檢測(cè)誤差（1）檢測(cè)誤差的描述

檢測(cè)誤差是指檢測(cè)儀表的測(cè)量值與被測(cè)物理量的真值之間的差值，它反映了儀表的檢測(cè)精度。真值：即被測(cè)物理量的真實(shí)（或客觀）取值。在當(dāng)前現(xiàn)行的檢測(cè)體系中，是將“認(rèn)定設(shè)備”的檢測(cè)結(jié)果作為真值。通常，各國(guó)（或國(guó)際組織）將其法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的專(zhuān)用設(shè)備作為認(rèn)定設(shè)備，它的檢測(cè)精度在這個(gè)國(guó)家（或國(guó)際組織）內(nèi)被認(rèn)為是最高的。顯而易見(jiàn)，用這種方法確定的

“真值”

稱(chēng)為“約定真值”。絕對(duì)誤差：儀表的實(shí)測(cè)值與“真值”之差記為：注：絕對(duì)誤差不能說(shuō)明檢測(cè)精度。

相對(duì)誤差：標(biāo)稱(chēng)相對(duì)誤差引用誤差：滿量程誤差，記為基本誤差：國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下使用時(shí)所出現(xiàn)的誤差。附加誤差：使用條件偏離了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件所出現(xiàn)的誤差。系統(tǒng)誤差：對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。隨機(jī)誤差或統(tǒng)計(jì)誤差：統(tǒng)計(jì)計(jì)算、濾波消除粗大誤差（疏忽誤差）：剔除3.檢測(cè)儀表的基本特性

（1）儀表的固有特性及性能指標(biāo)精確度（精度）及其等級(jí)：儀表檢測(cè)誤差的工程表示，衡量?jī)x表測(cè)量結(jié)果可靠性程度最重要的指標(biāo)。表示方法：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、

0.4、0.5、1.0、1.5、2.5。變差：正、反行程測(cè)量時(shí)的最大差值與量程之比的百分?jǐn)?shù)。靈敏度與分辨力：分辨力又稱(chēng)靈敏限：儀表輸出能響應(yīng)和分辨輸入的最小變化量，數(shù)字顯示儀表變化一個(gè)

二進(jìn)制最低有效位時(shí)輸入的最小變化量。漂移：時(shí)漂與溫漂動(dòng)態(tài)誤差：被測(cè)參數(shù)在干擾作用下處于變動(dòng)狀態(tài)時(shí)儀表的輸出值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異。

（2）檢測(cè)儀表的工作特性

理想工作特性。

零點(diǎn)調(diào)整與遷移。

量程調(diào)整。四、變送器的構(gòu)成原理

（1）模擬式變送器（2）數(shù)字式變送器過(guò)程控制基本理論5——溫度檢測(cè)儀表一、溫度的概念是物體冷熱程度的表示。換一種方法說(shuō)，互為熱平衡的兩物體，其溫度相等。二、溫度檢測(cè)方法1.

接觸式測(cè)溫2.

非接觸式測(cè)溫原理：載熱體→熱能→輻射能→受體溫度升高特點(diǎn)：無(wú)媒介，無(wú)上限，測(cè)速快，對(duì)熱場(chǎng)無(wú)干擾，用于運(yùn)動(dòng)物體、腐蝕性介質(zhì)的測(cè)溫；缺點(diǎn)：測(cè)量誤差大、標(biāo)定難結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴元件：高溫輻射計(jì)；低溫輻射計(jì)；光電溫度計(jì)。一、熱電偶測(cè)溫特點(diǎn)：

①構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便、具有較高的準(zhǔn)確度、溫度測(cè)量范圍寬；②常用測(cè)溫范圍：-50~+1600℃；特殊材料，測(cè)溫范圍可擴(kuò)為：-180~2800℃③應(yīng)用極為廣泛。原理：熱電效應(yīng)A、B兩種不同材料在溫度為T(mén)時(shí)（T≠T0）會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。常用材料及材料特點(diǎn)：特點(diǎn)：兩種材料組成的熱電偶應(yīng)輸出較大的熱電勢(shì)，以獲得較高的靈敏度，且要求電勢(shì)和溫度之間盡可能的成線性關(guān)系；能應(yīng)用于較寬的溫度范圍，物理和化學(xué)特性比較穩(wěn)定（較好的耐熱性、抗氧化、抗還原和抗腐蝕性）；具有較高的導(dǎo)電率和較低電阻溫度系數(shù)；工藝性好，利于批量生產(chǎn)。貴金屬熱電偶：鉑銠30-鉑銠6(B偶)，鉑銠13-鉑（R

偶），鉑銠10-鉑（S偶）；測(cè)溫范圍寬，性能穩(wěn)定，精度高，熱電勢(shì)小，熱電特性非線性大，價(jià)格貴。

廉價(jià)金屬熱電偶：鎳鉻-鎳硅（K偶），鎳鉻-銅鎳（E

偶）；靈敏度高，熱電勢(shì)大，熱電特性線性度好，價(jià)格低，測(cè)溫范圍較窄。

難融金屬的熱電偶：鎢錸合金構(gòu)成；用于高溫測(cè)量。根據(jù)熱電偶測(cè)溫原理，只有參比端溫度恒定時(shí)，回路總熱電勢(shì)EAB(T,T0)

才是溫度T的單值函數(shù)，所以熱電偶若想測(cè)量精確必須進(jìn)行熱電偶的參比端（冷端）溫度補(bǔ)償。補(bǔ)償方法：（1）冰點(diǎn)法（2）熱電勢(shì)修正法硬件法、軟件法（3）冷端補(bǔ)償器法（4）補(bǔ)償導(dǎo)線法（5）采用集成電路過(guò)程控制中常用補(bǔ)償導(dǎo)線方法。常用補(bǔ)償導(dǎo)線見(jiàn)下表：四、熱電阻測(cè)溫原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而改變的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度。特點(diǎn)：

1精度高；

2在低溫段下測(cè)溫靈敏度高；

3輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳、測(cè)量或自動(dòng)控制。常用熱電阻的類(lèi)型：1.

鉑熱電阻特點(diǎn)：精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠、易于提純、復(fù)制性好、具有良好的工藝性、可以制成極細(xì)的鉑絲、電阻率較高；在0°C

以上，其電阻與溫度的關(guān)系接近于直線(其電阻溫度系數(shù)為3.9×10－3Ω/°C)。常用鉑電阻分度號(hào)：

Pt1000，Pt100和

Pt102.

銅熱電阻特點(diǎn)：線性度好，電阻溫度系數(shù)大、價(jià)格低、精度適中；常用銅電分度號(hào)：Cu100和Cu50五、測(cè)溫儀表1、熱電偶、熱電阻在測(cè)溫過(guò)程中直接和被測(cè)介質(zhì)接觸，我們稱(chēng)之為一次原件（一次儀表），在過(guò)程控制系統(tǒng)中可直接引入控制部分，但精度較差。2、智能式變送器：特點(diǎn)（1）通用性強(qiáng)；（2）使用靈活；（3）多種補(bǔ)償校正功能；（4）具有控制功能；（5）具有通信功能；（6）具有自診斷功能。過(guò)程控制基本理論6——壓力檢測(cè)儀表一、壓力測(cè)量概述1、壓力的概念垂直并且均勻作用在單位面積上的力稱(chēng)為“壓強(qiáng)”。工程技術(shù)上一般稱(chēng)其為“壓力”。國(guó)際單位：帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)帕（Pa）工程上經(jīng)常使用，兆帕（MPa）

常用單位：工程大氣壓（公斤），kgf/cm21kgf/cm2=9.807×10Mpa=1×10Pa

≈0.1Mpa生產(chǎn)和生活中不同的壓力概念：（1）

大氣壓力：大氣壓力是地球表面上空氣的重量所產(chǎn)生的壓力。符號(hào)：P表示（2）

表壓力：如果測(cè)壓儀表所指示的壓力是以大氣壓力為零起算的壓力，則測(cè)量結(jié)果稱(chēng)為表壓力。符號(hào)——PG（3）

絕對(duì)壓力：是指不附帶任何條件的全壓力，它等于大氣壓力和表壓力之和。符號(hào)：Pa（4）

真空壓力：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，大氣壓力與絕對(duì)壓力之差。（5）

差壓（壓差）：兩個(gè)相關(guān)壓力之差。符號(hào)：ΔP2.

壓力的單位換算3.

壓力測(cè)量系統(tǒng)的分類(lèi)（1）靜重式：液柱式壓力計(jì)；活塞式壓力計(jì)（2）彈性式：彈簧管式膜片式膜盒式波紋管式（3）遠(yuǎn)傳式：電阻式電感式電容式振弦式二、液柱式壓力計(jì)

1.

液柱式壓力計(jì)的原理

原理：利用液柱所產(chǎn)生的壓力與被測(cè)壓力平衡。

封液：水、酒精、水銀。2.

液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差

環(huán)境溫度變化的影響；重力加速度變化的影響；毛細(xì)現(xiàn)象造成的影響；安裝、讀數(shù)、刻度等方面的誤差。三、彈性式壓力計(jì)1.

單圈彈簧管壓力計(jì)結(jié)構(gòu)：彈簧管、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針、刻度盤(pán)。2.

彈簧管壓力計(jì)3.

彈性式壓力計(jì)膜片式：測(cè)量腐蝕性介質(zhì)、非凝固、非結(jié)晶介質(zhì)；膜盒式：測(cè)量氣體的微壓和負(fù)壓。波紋管式壓力計(jì)：做流量和液位測(cè)量的顯示儀表。四、電遠(yuǎn)傳式壓力計(jì)根據(jù)測(cè)量原理分類(lèi)：電阻、電容、電感、振弦式1、遠(yuǎn)傳式彈簧管壓力計(jì)（1）

差動(dòng)變壓器式壓力計(jì)（原理如圖）（2）

霍爾式壓力計(jì)（原理如圖）2、電阻應(yīng)變式壓力變送器3、電容式壓力（差壓）變送器我們已兩室結(jié)構(gòu)來(lái)看下原理：壓力——位移——電容——轉(zhuǎn)換電路——標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4、電感式壓力（差壓）變送器過(guò)程控制基本理論7——流量檢測(cè)儀表流量測(cè)量是化工生產(chǎn)四大參數(shù)中最復(fù)雜的，原因如下：介質(zhì)對(duì)象的多樣性：液體、氣體、多相流。

液體：粘性的影響；氣體：壓縮性、理想氣體與真實(shí)氣體（蒸汽）；流動(dòng)狀態(tài)：層流、湍流（紊流）、介質(zhì)溫度、壓力均有很大影響，

這些就造成流量測(cè)量的復(fù)雜性，流量?jī)x表的多樣性一、流量測(cè)量概述1、流量測(cè)量中常用的物性參數(shù)體積流量：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：P=0.101Mpa

T=293K

P和T為工況狀態(tài)時(shí)被測(cè)介質(zhì)的壓力和溫度質(zhì)量流量：累積流量、流量總量：流體密度：可壓縮性介質(zhì)（一般指氣體）密度：流體的粘度：流體在管道內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中與管道內(nèi)壁直接有摩擦?xí)绊懥髁康臏y(cè)量，內(nèi)摩擦力與流體粘度成正比。2.

管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)雷諾數(shù)：用來(lái)表示流體流動(dòng)情況的無(wú)量綱數(shù)。Re=ρvd/μ

v流速、ρ密度、μ粘性系數(shù)、d為圓形管道的當(dāng)量直徑。層流和湍流：雷諾數(shù)<=2320為層流

雷諾數(shù)>2320為湍流二、流量測(cè)量?jī)x表1.

容積式流量計(jì)2.

浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)，又稱(chēng)為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，或變面積流量計(jì)原理：浮子流量計(jì)的測(cè)量本體由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成，當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，由于流體的作用，浮子上下端面產(chǎn)生一差壓，該差壓即為浮子的上升力。當(dāng)差壓值大于浸在流體中浮子的重量時(shí)，浮子開(kāi)始上升。隨著浮子的上升，浮子最大外徑與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度h與所通過(guò)的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。3.

渦輪流量計(jì)原理如圖，在管道中心放一個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐，當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，在一定流量范圍內(nèi)，渦輪旋轉(zhuǎn)角速度與流體速度成正比。4.

渦街流量計(jì)原理：在流體中設(shè)置漩渦發(fā)生體，當(dāng)流體流過(guò)時(shí)從漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的與流體平均速度成正比的漩渦，5.

電磁流量計(jì)法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感生電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。由上式可知，當(dāng)測(cè)量管結(jié)構(gòu)一定時(shí)，體積流量

qv

和

e/B

成正比，而與流體的狀態(tài)和物性參數(shù)無(wú)關(guān)，測(cè)量比值e/B即可得到體積流量。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為恒定值時(shí)，體積流量與感生電勢(shì)成正比。6.

超聲流量計(jì)超聲波流量計(jì)有好多種，以采用時(shí)差式測(cè)量為例：一個(gè)探頭發(fā)射信號(hào)穿過(guò)管壁、介質(zhì)、另一側(cè)管壁后，被另一個(gè)探頭接收到，同時(shí)，第二個(gè)探頭同樣發(fā)射信號(hào)被第一個(gè)探頭接收到，由于受到介質(zhì)流速的影響，二者存在時(shí)間差，進(jìn)而可以算出流體流量值。7.

節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)，在管道中設(shè)置了一個(gè)節(jié)流件，節(jié)流件上下游產(chǎn)生差壓，該差壓與流體流量有關(guān)。常見(jiàn)截流裝置：孔板、噴嘴、文丘里管8.

質(zhì)量流量計(jì)流體在旋轉(zhuǎn)的管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)壁管產(chǎn)生一個(gè)力如U型管，流體流經(jīng)U型管時(shí)，對(duì)管壁產(chǎn)生力，在力的作用下使管產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角，流體的質(zhì)量流量與扭轉(zhuǎn)角成正比。

過(guò)程控制基本理論8——物位檢測(cè)儀表一、物位的定義物位是液位、料位、界面的總稱(chēng)。液位：容器內(nèi)液體表面的位置。料位：固體塊、顆粒、粉料堆積高度和表面位置。界面：兩種互不相溶的物質(zhì)的界面位置。二、物位測(cè)量?jī)x表1、測(cè)液位的儀表：玻璃管（板）式、稱(chēng)重式、浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)）、靜壓式（壓力、壓差）、電容式、電感式、電阻式、超聲波式、激光式、微波式等2、測(cè)量界面的儀表：浮力式、差壓式、電極式、超聲波式等3、測(cè)量料位的儀表：重錘探測(cè)式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等三、常用物位測(cè)量?jī)x表1、浮力式：根據(jù)浮球或浮標(biāo)隨液位的高低而產(chǎn)生上下位移或浸于液體中的浮筒隨液位變化而引起浮力變化的原理。（1）

恒浮力（鋼帶、碼帶）（2）

變浮力（浮筒）原理如圖，浮筒隨液位變化產(chǎn)生浮力，浮筒本身的重力與浮力產(chǎn)生不平衡力，經(jīng)杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產(chǎn)生轉(zhuǎn)角變形由心軸4傳出，經(jīng)推板5傳到霍爾片6產(chǎn)生電勢(shì)可被檢測(cè)。2、差壓式液位計(jì)原理：容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)的變化。3、電容式物位計(jì)如圖圓柱形電容器，由兩個(gè)相互絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充入電介質(zhì)時(shí)，液位和兩極板直接電容成正比。4、超聲波物位計(jì)聲波在液體、氣體、固體內(nèi)傳播時(shí)有一定的速度，當(dāng)聲波穿越介質(zhì)時(shí)會(huì)被吸收而衰減，氣體吸收最強(qiáng)，衰減最大，固體吸收最弱，衰減也最小，聲波穿過(guò)不同密度介質(zhì)界面時(shí)會(huì)有反射，超聲波物位計(jì)就是根據(jù)聲波從發(fā)生到接收反射回波的時(shí)間間隔與物位成正比的原理來(lái)測(cè)量的。過(guò)程控制基本理論9——執(zhí)行器一、基本概念執(zhí)行器代替手動(dòng)操作，是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要部分。執(zhí)行器在系統(tǒng)中作用是接受控制器的輸出信號(hào)，直接控制被控介質(zhì)的的輸送量，達(dá)到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的，從而將被控變量維持在工藝指標(biāo)要求的數(shù)值上。最常用的執(zhí)行器就是閥門(mén)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：把控制器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)，有氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)之分。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：把位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成流通截面積的變化，有單座、雙座、偏心旋轉(zhuǎn)、套筒、蝶閥等。材質(zhì)：閥芯一般有不銹鋼、特殊合金、表面涂層閥芯等；閥體一般有鑄鋼、鑄鐵、青銅、高分子材料、復(fù)合材料等。材質(zhì)的選擇和執(zhí)行器接觸的介質(zhì)有關(guān)?？趶剑阂簿褪橇魍芰?/p>