化工仪表自动化培训(60张)课件.ppt

,化工检测仪表,化工仪表自动化培训,化工检测仪表化工仪表自动化培训,一、化工测量与仪表,检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多：根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据组合：基地式、单元式、综合控制根据安装：现场、盘装、架装根据是否可引入计算机：智能、非智能根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分：检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器,返回目录,一、化工测量与仪表检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分,分 类,按功能按被测按工作原理或结构形式按能源其它检测仪表压力液柱式,返回目录,温度参数是不能直接测量的，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，实现间接测量。工业上测温的基本原理有：应用热膨胀原理测温：双金属温度计应用压力随温度变化的原理测温：压力式温度计应用热阻效应测温：热电阻应用热电效应测温：热电偶应用热辐射原理测温,按工作原理分： 有膨胀式、 热电阻、热电偶以及辐射等。按测量方式分： 有接触式和非接触式两类。,一、温度测量仪表,返回目录按工作原理分：一、温度测量仪表,返回目录,1、原理 热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的； 它的测温范围很广，可测量-200160O范围，在特殊情况下，可测至2800 的高温。,【热电偶】,2、特点 测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来方便。,第一节温度测量仪表,返回目录 1、原理【热电偶】2、特点第一节温度测,返回目录,3、热电偶的类形,8种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 201300 B ：铂铑30-铂铑6 3001600 K ：镍铬-镍硅 -501000 J ：铁-康铜 -40750 R ：铂铑13-铂 -01600 E ：镍铬-康铜 -40 1000 T ：铜-康铜 -40 350 ,【热电偶】,第一节温度仪表分类,返回目录3、热电偶的类形8种标准化热电偶：【热电偶】第一节,4、冷端补偿（1）补偿导线概念：在一定温度范围内（100 以下）与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，其材料也是廉价金属，。（2）作用：无论是补偿型还是延伸型，补偿导线本身并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端延伸作用，改变冷端位置。在规定的范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，因而仍存在一定的误差。,第一节温度仪表分类,【热电偶】,4、冷端补偿第一节温度仪表分类【热电偶】,（3）补偿导线的正确选用补偿导线的使用是以热电偶中间温度定律为依据的。各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用，使用时正、负极必须对应。,第一节温度仪表分类,【热电偶】,4、冷端补偿,（3）补偿导线的正确选用第一节温度仪表分类【热电偶】4、冷,【热电偶】,第一节温度仪表分类,5、对热电偶冷端温度补偿 冰点法 计算修正法；（查表，冷端温度为0） 仪表零点校正法 补偿电桥法 补偿热电偶法,【热电偶】第一节温度仪表分类5、对热电偶冷端温度补偿,第一节温度仪表分类,故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原,返回目录,【热电阻】,1、热电阻材料,实际应用最广的是铜、铂两种材料，并已列入了标准化生产。铂电阻（PT100） -200850铜电阻（Cu50、Cu100） -50150,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。其中铂电阻的测量精度是最高的，可作为基准仪器。,第一节温度仪表分类,返回目录【热电阻】1、热电阻材料实际应用最广的是铜、铂两种材,返回目录,2、常见故障原因及处理,第一节温度仪表分类,返回目录2、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法温度示,第二节 压力测量仪表,压力单位帕/Pa兆帕/ MPa工程大气压/ (kgf/cm2,7,在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。,第二节 压力测量仪表,一、压力的表示方法,7在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。 p表,返回目录,二、压力测量仪表的分类,压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电气式、活塞式等。实际工业应用中，压力检测仪表以弹性式和电气式为主。,1、 弹性式压力计,类型：弹簧管压力计（可测高、中、低压）、波纹管压力计（测微压、低压）及膜式压力计（低压）等。特点：结构简单、使用可靠、读数清晰、价格低廉，在工业上广泛应用。,第二节 压力测量仪表,返回目录二、压力测量仪表的分类 压力测量原理可分为,二、压力测量仪表的分类,第二节 压力测量仪表,压力测量仪表液柱式弹性式电气式活塞式图片原理流体静力学原理,压力检测方法及仪表,弹簧管,拉杆,指针,中心齿轮,扇形齿轮,接头,游丝,刻度盘,调整螺钉,游丝和调整螺钉有什么作用呢？,弹簧管压力表,1、弹性式压力计,第二节 压力测量仪表,压力检测方法及仪表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度,1、检测元件：弹簧管2、传送放大部分：扇形齿轮和中心齿轮3、游丝：克服变差,主要部件,1、弹性式压力计,第二节 压力测量仪表,1、检测元件：弹簧管主要部件1、弹性式压力计第二节 压,弹性元件,1、弹性式压力计,第二节 压力测量仪表,弹性元件1、弹性式压力计第二节 压力测量仪表,扁圆形 椭圆形 半圆形,弹簧管的各种横截面图,21,双圆形 8字形 厚壁扁圆形,1、弹性式压力计,第二节 压力测量仪表,扁圆形 椭圆形,膜片,膜盒,22,波纹管,1、弹性式压力计,第二节 压力测量仪表,膜片膜盒22波纹管1、弹性式压力计第二节 压力测量仪表,8,它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。,优点,精度高、结构简单,缺点,易碎，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。,2、液柱式压力计,二、压力测量仪表的分类,第二节 压力测量仪表,8它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。,3、电气式压力计,原理：通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）。种类：（1）在弹簧管压力表中附加变换装置：霍尔片式（霍尔效应）、电感式（电磁感应）；（2）不许附加变换装置：应变片式（应变效应）、振弦式（压力频率）。,第二节 压力测量仪表,3、电气式压力计 原理：通过机械和电气元件将被测压力转换成电,组成,一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。,图2-5 电气式压力计组成方框图,18,3、电气式压力计,第二节 压力测量仪表,组成 一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组,19,应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。,3、电气式压力计,第二节 压力测量仪表,应变片式压力传感器,19 应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。应变,压阻式压力传感器,压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。 采用单晶硅片为弹性元件。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。,工作原理,3、电气式压力计,第二节 压力测量仪表,压阻式压力传感器 压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻,电容式压力变送器,工作原理,先将压力的变化转换为电容量的变化，然后通过转换、放大部分转换成标准电流信号输出。,3、电气式压力计,第二节 压力测量仪表,电容式压力变送器 工作原理先将压力的变化转换为电容量的变化,它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。用途：校验各种压力变送器压力传感器压力开关差压变送器数字压力表等专用压力校验仪器。,优点,缺点,测量精度很高，允许误差可小到0.05%0.02%。,结构较复杂，价格较贵。,4、活塞式压力计,第二节 压力测量仪表,它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成,三、压力检测仪表的选择,1.仪表量程选用为保证安全性，压力较稳定时，最大工作压力不超过仪表量程的3/4，压力波动较大时，最大工作压力不超过仪表量程的2/3。为保证准确度，最小工作压力不低于满量程的1/3。,第二节 压力测量仪表,三、压力检测仪表的选择1.仪表量程选用第二节 压力测量,2仪表精度的选择,根据在测量时允许的最大测量误差选择仪表，可根据仪表的精度等级算出用该仪表测量可能引起的最大示值绝对误差 另外在选择仪表时不需一味追求高精度，只要满足测量精度要求即可。,弹簧管压力表量程和精度系列,我国目前弹簧管压力表量程系列： 1, 1.6, 2.5, 4.0, 6.0kPa以及10n倍 精度系列： 0.005, 0.02, 0.05；0.1,0.2,0.5； 工业表 1.0, 1.5, 2.5,三、压力检测仪表的选择,第二节 压力测量仪表,2仪表精度的选择 根据在测量时允许的最大测量误差选择仪,例题：有一压力容器，压力范围0.40.6MPa，压力变化速度较缓，不要求远传。试选择压力仪表（给出量程和精度等级）测量该压力，测量误差不大于被测压力的4%。,根据最大工作压力,根据最小工作压力,被测压力的最大示值绝对误差,所选仪表的基本误差,所以可选择量程范围为01.0MPa弹簧管压力表,可选择1.5级的压力表,三、压力检测仪表的选择,第二节 压力测量仪表,例题：有一压力容器，压力范围0.40.6MPa，压力变化速,3仪表类型选择 （1）被测介质的性质，例如，氧气、乙炔都有专门的测量仪表，对腐蚀性介质要采用不锈钢或其他耐腐蚀的材料。氧用压力表：禁油（向弹簧管内注射四氯化碳或丙酮清洗）；乙炔用压力表：禁止用铜垫片；氨用压力表：弹簧管不可用铜； （2）对仪表输出信号的要求，例如是否需要为电信号 （3）使用环境（高温、震动、电磁场）。,三、压力检测仪表的选择,第二节 压力测量仪表,3仪表类型选择三、压力检测仪表的选择第二节 压力测量,四压力表的安装,气上部 防堵汽侧上部 防堵，防液，防气液侧下部 防堵，防汽,1、取压口的选择,第二节 压力测量仪表,四压力表的安装气气汽液1、取压口的选择第二节 压力测,2导压管的敷设为了使导压管正确传递压力或压差，应作到：导压管长度小于50m，内径为6-10mm。对于水平敷设，导压管要有1:101:20的坡度，测量液体介质时下坡，测量气体介质时上坡。3当被测介质易冷凝或冻结，必须加装伴热管后再行保温；当测量腐蚀性介质时，应加装隔离罐；当测量高温蒸气压力时，应加装冷凝盘管；测量含尘气体时，应加装灰尘捕集器；测量高于60度的介质时，应加装环行圈；,四压力表的安装,第二节 压力测量仪表,2导压管的敷设四压力表的安装第二节 压力测量仪表,返回目录,4、常见故障原因及处理,第二节 压力测量仪表,返回目录4、常见故障原因及处理故障现象可能原因处理方法压力无,返回目录,第 三 节 流 量 仪 表,【基本概念】 流量是单位时间内流经某一截面的流体数量。 体积流量：流体量以体积表示时称为体积流量。 qv=uA 质量流量：流体量以质量表示时称为质量流量。 qm=qv=uA【分类】 工业上常用的流量仪表可分为： （1）速度式流量计：以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算的仪表。如：差压式流量计、转子流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计、叶轮式流量计。 （2）容积式流量计：它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计。 （3）质量流量计,返回目录第 三 节 流 量 仪 表【基本概念】,返回目录,一、孔板流量计,节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，孔板是目前使用最广的一种流量测量仪表。 在节流装置中，应用最多的是孔板、喷嘴、文丘利管等。 根据能量守恒定律及流体连续原理，节流装置的流量公式可以写成： Q=kP 取压方式：角接取压、法兰取压、径距取压。 如果孔板反装，则所测流量偏小。,第 三 节 流 量 仪 表,返回目录一、孔板流量计 节流装置与差压变,转子流量计又称面积式流量计或恒压降式流量计。特点：可以测量多种介质的流量，压力损失小而且稳定，反应灵敏，量程较宽，结构简单，价格便宜，使用维护方便。注意：但转子流量计的精度受测量介质的温度、密度和粘度的影响，而且仪表必须垂直安装。,从流量公式可知，流量值与被测流体密度有关。为了便于成批生产，生产厂是在工业标准状态下（20，0.10133MPa），用水或空气进行标度。对液体测量，仪表示值代表20时水的流量值。对气体测量，则是代表20，0.10133MPa压力 下空气的流量值。实际使用时，须对指示值进行修正。,第 三 节 流 量 仪 表,二、转子流量计,转子流量计又称面积式流量计或恒压降式流量计。从流量公式可知，,三、漩涡流量计,漩涡流量计（又称涡街流量计）是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。精度高、测量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。,第 三 节 流 量 仪 表,三、漩涡流量计漩涡流量计（又称涡街流量计）是利用有规则的漩涡,四、质量流量计,定义,直接测量单位时间内所流过的介质的质量,即质量流量M。,优点,质量流量计的最后输出信号只与介质的质量流量M成比例,这就能从根本上提高流量测量的精度,省去了烦琐的换算和修正。,第 三 节 流 量 仪 表,四、质量流量计定义直接测量单位时间内所流过的介质的质量,即质,超声波（频率在20000HZ以上）流量测量属于非接触式测量。它通过发射超声波，穿过流动的流体，被接收后，经过信号处理反映出流体的流速。根据流速便能算出流量。 超声波的测量有多种不同的方式。如：时差法、相差法、频差法等。,第 三 节 流 量 仪 表,五、超声波流量计,第 三 节 流 量 仪 表五、超声波流量计,特点：超声波流量计属非接触式测量，不会影响被测流体的流动状况。精度高，量程范围可达201。,要求流体清洁，以避免对超声波束的干扰。测量管前后要有足够长的直管段，以保证流速均匀。,第 三 节 流 量 仪 表,五、超声波流量计,特点：超声波流量计属非接触式测量，不会影响被测流体的流动状况,40,和差压式流量计相似，流量和力是开方关系。可用于较小的雷诺数状态，特别是于高粘度的流体，如重油、沥青等的流量测量。精度为23%。,第 三 节 流 量 仪 表,五、靶式流量计,半导体应变片式靶式流量变送器 1靶；2输出力杠杆； 3,41,1.工作原理,椭圆齿轮流量计结构原理,通过椭圆齿轮流量计的体积流量,2.使用特点,适用于高黏度介质的流量测量。 测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。 椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。 椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。 椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。,第 三 节 流 量 仪 表,五、椭圆齿轮流量计,411.工作原理椭圆齿轮流量计结构原理通过椭圆齿轮流量计的体,六、涡轮流量计,优点,安装方便。 测量精度高，可耐高压。 反应快，可测脉动流量。 输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。,缺点,一般应加过滤器。 安装时，前后要有一定的直管段。,第 三 节 流 量 仪 表,六、涡轮流量计涡轮流量计1涡轮；2导流器；3磁电感应转,七、电磁流量计,根据电磁感应原理，用于测量导电液体与浆液的体积流量。,电磁流量计原理,注意：只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量。为了避免直流磁场产生的直流感应电势使电极周围导电液体电解，导致电极表面极化，而减小感应电势，一般采用交流励磁。 使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安装时要远离一切磁源。不能有振动。,第 三 节 流 量 仪 表,七、电磁流量计根据电磁感应原理，用于测量导电液体与浆液的体积,测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压力损失很小。可以测量各种导电液体的流量，如酸、碱、盐溶液，流体可以含有固体颗粒、悬浮物或纤维等。输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性质（例温度、压力、粘度等）变化和流动状态的影响。测量响应速度快，可用来测量脉动流量。,七、电磁流量计,第 三 节 流 量 仪 表,优 点：,测量导管内无任何阻碍物，因而被测流体的压力损失很小。七、电磁,【概念】液位、料位以及界位总称为物位。【分类】 物位测量仪表的种类很多，按液位、料位和界位来可分： 1、液位仪表：浮力式（浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）、电容式、电感式、电阻式、超声波式、微波式等。2、界位仪表：浮力式、差压式、电极式、超声波式等。3、料位仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。,第四节 液位测量仪表,【概念】第四节 液位测量仪表,一、浮力式液位计,（1）恒浮力式液位计如浮球、浮标式液位计。,第四节 液位测量仪表,（2）变浮力式液位计如浮筒式液位计。,一、浮力式液位计（1）恒浮力式液位计第四节 液位测量仪表,8,为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用法兰式差压变送器。,二、差压式液位计,第四节 液位测量仪表,根据液体静力学原理，有：Pb=Pa+gH,8 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大,翻板液位计的翻板是由导磁的薄铁皮制成。垂直排列，并各自能绕框架上的小轴翻转。翻板一面涂红漆，另一面涂银灰色漆。工作时，液位计的连通管经法兰与容器相连通，构成一连通器。连通器中间有浮标，它随液位的变化而变化。浮标中间有一磁钢，其位置正好与液面一致。当液位上升时，磁钢将吸引翻板，并将它们逐个翻转，使红的一面在外边；下降时，又将它们翻过来，使银灰的一面在外边。即以颜色表示液位高低，十分醒目。,三、翻板液位计,第四节 液位测量仪表,翻板液位计的翻板是由导磁的薄铁皮制成。垂直排,原理：电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量 分类：有平极板式、同心圆柱式等等。 应用：它的适用范围非常广泛，对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动的容器的液位。,四、电容式液位计,第四节 液位测量仪表,原理：电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量,超声波液位计利用波在介质中的传播特性。超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。,五、超声波液位计,第四节 液位测量仪表,(a)气介式 (b) 液介式 (c)固介式单探头超声波液位计,超声波液位计利用波在介质中的传播特性。超声波液位计按传声,原理：射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱。 吸收射线的能力：固体液体气体应用的射线源主要是：Co60（钴）和Cs137（铯）,特点：,适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。,六、核辐射液位计,第四节 液位测量仪表,原理：射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱。,雷达式液位计是一种采用微波技术的液位检测仪表。采用发射反射接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比。,可以用来连续测量腐蚀性液体、高黏度液体和有毒液体的液位。 它没有可动部件、不接触介质、没有测量盲区,而且测量精度几乎不受被测介质的温度、压力、相对介电常数的影响,在易燃易爆等恶劣工况下仍能应用。,优点,七、雷达液位计,第四节 液位测量仪表,雷达式液位计是一种采用微波技术的液位检测仪表。采用发,主要内容： 概述 差压及压力变送器 温度变送器 流量变送器 液位变送器 智能压力变送器,第五节 变 送 器,56,主要内容：第五节 变 送 器56,一、概述,第五节 变 送 器,57,调节器被控对象测量变送环节+x执行器zeuqyf一、概述第,2. 变送器的信号： 将各种物理量转换成统一的标准信号，标准信号是仪表（不同厂家的仪表）之间的协议。 由010mA(05V,010V) 420mA(15V) 全数字化双向通信信号(FF)。3. 变送器的发展： 首先是传感器和变送器分离。 现在是传感器和变送器功能合一。变送器为输出标准信号的传感器，由于微机械加工技术和微电子技术的发展，敏感元件和信号调理电路一体化，构成集成变送器或智能变送器。,第五节 变 送 器,58,2. 变送器的信号：第五节 变 送 器58,4. 变送器的构成原理 变送器主要由测量部分、放大器和反馈部分组成。构成原理图。,变送器的构成原理图,第 五 节 变 送 器,59,4. 变送器的构成原理变送器的构成原理图第 五 节 变,结 束！,结 束！,