仪表培训教材资料.docx

1、绪论仪表在工业生产过程中主要用于检测和控制仪表的分类上按不同的方式标准可以进行不同的分类按功能可分为：显示仪表、监测仪表、控制仪表、执行器（机构）按测量对象可分为：温度、压力、物位、流量、分析仪表等显示监测仪表包括：指示仪、记录仪、报警器、累计仪等控制仪表是指调节器，按组合方式一般可分为基地式和单元式按能源种类一般可分为气动式和电动式执行器（机构）是指调节控制阀一、主要品质要求：首先，我们先熟悉几个概念：真值：是一个本身所具有的真实值。它是一个理想的概念，一般无法得到。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。约定真值：是一个近似真值的值。它与真值之差可以忽略不计。实际测量中可以是在没

2、有系统误差的情况下，足够多次测量值的平均值。相对真值：是当高一级标准器的误差仅为低一级的1/31/20 时，可以认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。绝对误差：是测量结果与真值之差。即，测量值真值相对误差：是绝对误差与被测量值之比。常用绝对误差与仪表示值之比以百分数表示。即，绝对误差 /仪表示值 *100%引用误差：是绝对误差与量程之比以百分数表示。即，绝对误差 /量程 *100%下面，是几个品质要求的定义：1. 精确度：是指测量结果和实际值的一致程度， 精确度高意味着系统误差和随即误差都很小，可称为准确度。精确度等级：是仪表按精确度高低分成的等级，他决定仪表在标准条件下的误差限，也

3、就是仪表基本误差的最大允许值。其表达式为：(测量值 实际值 )/（上限值下限值） *100%如果某台仪表的最大允许引用误差为1.5%，那么该仪表的准确度等级为 1.5 级。2. 灵敏度：是仪表对被测参数变化的灵敏程度。它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表输出变化，与引起输出信号变化的被测参数（输入信号）变化量之比。即，灵敏度 = /。因此，仪表的灵敏度可以用一个比值和输出、被测量（输入）两个量的单位来表示。3. 非线性误差：也称为线性度，是实际值与理论值之差和量程的比值。是由于制造过程而引起的误差。即，（实际值理论值） /量程4. 差变：由于参数向上或向下变化时，而产生的测量值与实际值间的迟滞误

4、差。即，（正向值反向值） /量程 *100%5. 动态误差：是仪表测量时，在显示时与参数实际值由于时间的滞后而产生的误差。（跟踪变化过程中）二、模拟仪表按工作组合方式可分：为基地式，检测、显示、控制、调节等功能放在一起；2单元组合式，用统一的信号联系工作的模式；两种。比较而言，单元组合式仪表的通用性好，是当今应用的首选。按动作能源的种类可分为：气动和电动两种。气动仪表：现在是气动型（QD型），信号范围是 20100Kpa电动仪表：现在是电动型，（DD 型），是集成电路控制， 供电统一 24V，本安型，信号范围是 420mA；以前是电动型，是晶体管控制的，供电220V，隔爆型，信号范围为 010

5、 mA，现在已经基本淘汰使用了。第一部分压力检测仪表检测压力的仪表称为压力表或压力计。根据生产工艺的不同要求， 分为：指示型、记录型、远传变送型、指示报警型、指示调节型等。一、压力的基本概念压力指均匀而垂直作用于单位面积上的力。表达式为： P=F/A 二、 压力检测的基本原理1利用液体压力平衡原理。2利用弹性形变原理。3利用物质的某一物理效应与压力的关系来检测压力。针对本厂的使用情况，主要介绍弹性式压力表。第一节：弹性式压力表按照测量范围的不同，常用的弹性元件有膜片、波纹管、弹簧管等。应用弹性元件测压的原理是基于弹性元件的弹性特性。当其在轴向受力时，会产生拉伸或压缩位移。工业生产中以单圈弹簧管

6、结构应用较多，它的测压原理：单圈弹簧管是弯成270圆弧形的空心管 , 截面为椭圆形。一端固3定，另一端为自由端，为弹簧管中心角的初始角, 为中心角的变化量,R、r 分别为外径和内径， a、b 为弹簧管截面的长半轴和短半轴。当通入被测压力 P 时，由于椭圆形截面在压力 P 的作用下，将趋向圆形，其自由端延伸产生角位移，弹簧管中心角减小。根据弹性形变的原理可知： / =P（1- 2） R2(1-b 2/a 2) /E、E- 材料的泊松系数和弹性模量； h壁厚；k弹簧管的几何参数为 Rh/ a2；、与 a/b 的值有关的参数。正确地选择和安装是保证压力表在生产过程中测量结果安全可靠的重要环节。压力表

7、的选择需要考虑测量范围、精度等级和类型三方面。、测量范围的选择的根据“化工自控设计技术规定” ，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限的2/3 ；测量脉动压力时， 最大工作压力不应超过测量上限的 1/2 ；测量高压时，最大工作压力不应超过测量上限的 3/5 ；一般被测压力的最小值不应低于仪表测量上限的 1/3 。从而确保仪表输入与输出之间的线性关系，提高仪表测量结果的精确度和灵敏度。、 精确等级的选择仪表的精度等级是根据引用误差来划分的。一般选择精度等级的数值加、后应小于或等于工艺要求仪表允许最大引用误差。、 仪表类型的选择根据被测介质的性质是否有特别要求；是否需要信号远传、记录或报警

8、以及现场环境条件等对仪表类型进行选择如果要求就地压力指示，一般选用压力表即可。对特殊介质要选用专4用压力表。对于常用的水、汽、油等介质可采用普通弹簧管压力表。如果要求压力信号远传，一般选用压力传感器或变送器。对粘稠、易凝、易结晶等介质，首选择法兰式结构传感器或变送器。压力仪表的安装正确与否， 直拉影响测量结果准确性和仪表使用寿命。一、取压位置的选择测取静压信号，取压位置应按下列原则：（一）选在被测介质直线流动的管段部分；（二）取压位置的上游侧不应有阻力件，或必须保证一定直管段；（三）测量液体压力时，取压点在管道截面的下侧；测量气体时取压点应在管道横截面的上侧。二、注意事项：压力表应安装在易观察

9、、易维修、尽易避免振动和高温环境；测量蒸汽压力或压差时，应装冷凝管；测量有腐蚀性的介质，应加装充有中性介质的隔离罐。压力变送器压力变送器是采用弹性元件与各种电信号的转换元件组合，可以将弹性元件变压变形产生的位移转换为电信号进行远传显示工与控制仪表配合实现压力参数的控制。压力传感器是压力检测系统的重要组成部分。由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号输出。主要有：应变式压力传感器和压电式压力传感器以及光导纤维压力传感器。应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力5的传感器。压电式压力传感器是利用弹性元件的变形，改变可变电容的电容量，用测量电容的方法测出电容量，实

10、现压力电容的转换。对于微压力的测量，采用微差压变送器；对粘稠、易堵、易结晶和腐蚀的介质，宜选用带法兰的膜片式压力变送器。安装注意事项同压力表安装一样。第二部分物位测量测量液位、界位或料位的仪表称为物位计，本厂现用的有多种。第一章浮力式液位计第一节 测量原理一、恒浮力法液位测量它是利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化，当浮子静止在液面上时，平衡关系为：W-F=G当我们忽略绳子的重力及摩擦力等因素影响时，W和 G可以为是常数， 因此浮力停留在任何高度液面上时，F 也为常数，故此法为恒浮力法。其实际运用中主要是带杠杆的浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递信号的液位计和磁翻板转式液位计以及浮球式

11、液位计。二、变浮力法液位测量将一个截面相同，重力为W的圆筒形金属浮筒悬挂在弹簧上，浮筒的重力被弹簧的弹性力所平衡。当浮筒部分浸液达到新的平衡时，满足以下关系： CX=W-A gC-弹簧刚度； X- 弹簧压缩位移； A- 浮筒截面积；H- 浮筒浸没高度6当液位变化时，浮筒所变的浮力发生变化，浮筒发生位移：C（X-X）=W-A（H+H-X） g最终可以得到：X=AgH/C+Ag=K.因此 : 变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化,然后再将力的变化转换为机械位移, 并转换为标准信号 , 以便远传和显示。工业生产中应用变浮力原理测量液位的液位计，主要还有扭力管式液位计和轴封膜片式浮

12、筒液位计，这里我们介绍一下扭力式浮筒液位计，它在本厂中有多处使用。浮筒浸没在被测液体中检测液位变化，浮筒杠杆吊在扭力管一端，扭力管另一端固定。当被测液位变化时浮筒所受浮力变化，扭力管产生角位移，与液位变化一一对应。当液位低于浮筒下端时，此时作用口为F=W （ W 等于浮筒的重力），此时杠杆作用在扭力管上的扭力矩最大，产生最大的扭角max.当液位浸没整个浮筒时，作用在扭力管上的扭力矩最小，扭角min 。当液位高度为 H时, 浮筒浸没深度为 H-X, 作用在杠杆上的力Fx=W-A(H-X) gA-浮筒的截面积。我们知道浮筒上移的距离与液位高度成正比. 即 X=KH，Fx=W-AH(1-K) g因此

13、浮筒所受浮力的变化量为：F=Fx-F=-A（ 1-K） gH；由此可以得出 : 液位 H与 F 成正比关系 . 这样 , 角位移可以通过机械机传动放大机构带动指针就地指示液位高度, 也可转换成标准信号传输或7同时实现现场指示和远传需要.第二章压力式液位计主要分静压式和差压式液位计 . 静压式液位计是根据液位高度产生的静压实现液位测量的 , 一般为敝口器 . 工业生产中应用的有压力表测液位和法兰式变送器测液位 . 差压式液位计是对于密封容器而言的 ( 不需要考虑容器顶部的压力 ), 关系式 :H= P/ g。差压变送器正压室接容器底部，负压室接其上部，当介质密度确定后，即可知容器中液位高度。在工

14、业生产中，由于周围环境的影响，差压仪表取压点不一定在容器底部，这就要求做信号迁移，有三种情况：（画图）当被测介质粘度小，无腐蚀、无结晶，并且气相部分不冷凝，变送器安装高度与容器下部取压位置同一高度，选择a 这种安装方式，称无迁移。当变送器安装位置低于下部取压点的高度时，这时液位高度与差压的关系式：P=Hg+hg 为了避光输出信号失真，必须调整差压P 的零点，使其输出 4mA标准信号为正迁移。为了防止容器中具有腐蚀的介质进入变送器，造成腐蚀现象，在变送器的正、负取压管线上从分别装有隔离罐，内充隔离液， 密度。 ( 。).这时时需要考虑隔离液产生的差压关系式：P=Hg-(h2-h1) 。g=Hg-

15、h。 g. 当 H 为零时，变送器传输的信号小于4mA,满液位时，信号大于20mA，为了使变送器正常工作，调整变送器的测量范围：- h。gHg- h。 g 即可。当被测介质粘性很大，易沉淀、易结晶或腐蚀性很强的情况下，为了避免导压管的堵塞或仪表受腐蚀，使用法兰式差压液位变送器进行正常的液8位测量。其分两类：单法兰和双法兰式。同样，法兰式液位计也存在“零点迁移”问题，但只与取压点有关与仪表安装位置无关。第三章电容式液位计电容式液位计由电容物位传感器和检测电路新组成。一、测量原理它由两个长度为L，半径分别为 R和 r 的圆筒形金属导体组成内外电极。中间隔的绝缘物质构成圆筒形电容器。电容表达式为：C

16、。=2。L/ R/r。- 绝缘物质的介电常数。当有液位 H时，电容发生变化，表达式为：C=2xH/( R/r)+2 。 (L-H)/( R/r) x- 被测液体的介电常数C=Cx-C。=2 H(x- 。)/( R/r)=KH为了提高灵敏度，应使 r 接近 R,来增大系数 K 值, 所以一般不采用容器壁做外电极 , 而是采用直径较小的竖管做外电极 . 这种方法只适用于流动性较好的介质 .如果被测介质为导电液体 , 内极要采用绝缘材料覆盖 , 可采用金属容器壁与导电液体一起做外电极 .第四章超声波物位计超声波一般是指频率高于 20KHz以上的弹性振动 , 这种振动以波动的形式在介质中的传播过程就形

17、成超声波 . 根据声波从发时至接收到反射波的时间间隔与物位高度之间的关系 , 可以进行物位的测量 . 基本原理的关系式 :H=Vt/2v 是超声波在介质中传播速度9t 为由发射到接收强历的时间液介式测量方法 , 探头固定安装在液体中最低液位处 , 探头发出的超声波脉冲在液体由探头传至液面 , 反射后再从液面返回到同一探头接收 .第三部分温度检测仪表在工业生产中，比较常见的测温方法有：1利用物质膨胀与温度关系测温。如双金属温度计，压力式温度计和玻璃管式液体温度计。2利用导管或半导体的电阻与温度关系测温。如铂电阻温度计。3利用热电效应测温如热电偶温度计。我们依次介绍一下：第一节膨胀式温度计根据选择

18、物体和工作原理不同可分：液体膨胀式，固体膨胀式和压力式温度计。液体膨胀式温度计由感温泡，工作液体、毛细管、刻度尺及膨胀室组成，主要依靠温包内工作液受热膨胀沿毛细管上升。变化反应在刻度尺上。其灵敏度取决于感温包的大小和工作液的膨胀系数。固休膨胀式温度计工业中使用最多的是双金属温度计。它的原理是：感温元件是由两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的。受热后形变不同，引起双金属片向形变小的一侧弯曲。工业上广泛应用的双金属温度计是将感温元件制成螺旋形，一端固定，另一端连在刻度盘指针的芯轴心上，温度变化时，双金属片产生角位移，带动指针指示出相应的温度。其特点是结构简单、耐振动、价格低等。压力式温度计是

19、根据在封闭系统中介质受热膨胀引起压力变化这一原10理制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测量温度。主要由温包、毛细管、弹簧管等构成。按照感温介质的不同分液体压力式、气体压力式和蒸气压力式三类。第二节热电偶温度传感器热电偶温度传感器将被测温度转化为毫伏级热电势信号输出，通过连接导线与显示仪表相连组成测温体系，实现远距离温度传输。热电偶的测温原理是基于热电效应，长度相同的两种不同导体或半导体，连接成闭合回路，如果两个接点的温度不同，则在回路中产生热电势。产生的热电势是由温差电势和接触电势两部分组成。热电偶测温，应用了中间温度定律。即热电势等于热电偶在两种温度时的热电势。工业用热电极材料应满足以下

20、要求：热电极的物理性和化学性能稳定性要高；材料组织要均匀、有韧性、复现性好，便于成批生产及互换等。热电偶结构类型较多，当前应用最广泛的有普通型热电偶及铠装热电偶：（一）普通型热电偶由热电极、绝缘子、保护套管及接线盒器部分组成。（二）铠装热电偶是将热电偶丝与绝缘材料及金属套管复合拉伸工艺加工而成可弯曲的坚实组合体。具有一定的可挠性，安装使用方便，测量端有接壳、绝缘、露端等形式。在工业生产中，要使冷端保持在0是比较困难的，所以要根据不同的使用条件及要求的测量精度，对冷端温度采用不同的处理方法：11（一）补偿导线延伸法在一定温度范围内（ 100以下）与所连接的热电偶具有相同或相近的热电特征，其材料以

21、廉价，称为补偿导线。补偿导线有正负这分，使用时型号匹配和粘性对应。（三）补偿电桥法补偿电桥法是采用不平衡电桥产生的直流毫伏信号来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。热电偶温度传感器的安装：热电偶接触式温度计，为了确保测量的准确性，首先，根据管道或设备工作压力大小，工作温度介质腐蚀性要求等方面，合理确定热电偶的结构形式和安装方式；其次，正确选择测温点；热电偶工作端应处于管道流速大处；最后，要合理确定其插入深度。第三节 热电阻温度计工业上常用热电阻温度计来测量 -200-600 之间的温度。在特殊情况下，低温可测至 1K，高温达 1200。一、测温原理基于金属导体或半导体电阻值与温度呈一定

22、函数关系的原理实现测温的，实验证明，大多数金属导体当温度每升高 1，其阻值均增 0.36 0.68 , 具有下的电阻温度系数 , 而半导体相反 .二、类型有普通型和铠装两种。普通热电阻温度计由电阻体、绝缘套管、保护管、接线盒和连接电阻体与接线盒引出线几个部件组成。铠装型是将12电阻体与引出线焊接好后，装入金属小套管，再充以绝缘材料，最后密封，加工成为组合体。其安装与热电偶相同第四部分流量仪表流量检测仪表可分为两大类：体积流量仪表和质量流量仪表。第一节 差压式流量计差压式流量计主要由三种部分组成。第一部分为节流装置，它将被测流量值转换成差压值；第二部分为信号的传输管线；第三部分为差压变送器，用来

23、检测差压并转换成标准电流信号，由显示仪显示。一、流量检测原理流量变化时，则孔板前后产生的压差也随之变化，测出孔板前后压差的大小，就可知流量表的流量值。用公式表示： kkk。标准节流装置的取压方式有三种 : 角接取压、法兰取压、径距取压 .二、节流装置（1）安装节流件的管道应该是直的，截面为圆形。（2）管道内壁洁净。（3）节流件前后要有足够长的直管段，并在此前1D 处达到充分紊流。（4）若节流件上游的阻流件除若干个90o弯头外，还串联其它形成的阻流件，则在这两个阻流件间加装直管。三、温度压力补偿在实际检测中，工艺过程的参数压力和温度会有波动，不能完全符合节流装置的设计参数。易引起较大检测误差，因

24、此有必要进行修正。13四、差压检测流量检测的差压计有多种形式：膜片式，膜盒式，双波纹管，差压变送器。五、差压式流量计的安装测量气体时，选用差压仪表高于节流装置，以利于管道内冷凝液回流到工艺管道内。测量液体和蒸汽时，选用差压计低于节流装置，这样可使测量管道内不易有气泡存在。当导压管水平安装时，导压管保持一定坡度，一般 1：12。对于特殊介质有特殊要求。第二节 转子流量计一、工作原理转子流量计的测量环节是由一个垂直的锥形管与管内可以上下移动的浮子组成，当被测介质的流束由下而上通过时，浮子移动至至上升力等于浸在介质中浮子的重量时，浮子稳定在一定刻度上，便可以知道流量。二、类型根据其锥形管材料不同，分

25、为玻璃管转子流量计和金属管转子流量计。前者为就地指示型，后者多制成流量变送器。三、安装（1）选用的流量计满足工艺要求；（2）仪表在固定支撑上锥管垂直安装，流向正确；（3）流量计前面装全开阀，后可装流量调节阀，设置旁路。14第三节容积式流量计一、检测原理通过测量元件把流体连续不断地分割成固定体积的单元流体，然后根据测量元件的动作次数给出流体的总量。二、种类常用的有：椭圆齿轮流量计，腰轮流量计，刮板式流量计的及旋转活塞流量计。三、造型容积式流量计的特点在是准确高，一般为0.5 0.2 级. 量程范围宽一般为 1:10 以上 , 并可以测小流量 . 选型时应充分考虑工艺过程中的诸多因素,综合比较 ,

26、 确定所用仪表品种 .四、流量计的安装1被测介质为洁净的液体，上游设置过滤器和消气装置。2安装场所振动小，温度合适避免强磁场干扰。3安装在水平管线上，少数口径较小的也允许安在垂直管线上。第四节、电磁流量计它由电磁流量传感器，电磁流量转换器两大部分组成。变送顺根据电磁感应定律，将流体转换成感应电势信号，往转换器变换成标准电流信号，由显示器显示出相应流量值。一、工作原理导体在磁场中运动做切割磁力线，在导体中便会有感应电势产生，在管道两侧各插入一要电极，引出感应电势，由仪表指出流量的大小。15二、分类按组成环节可分：分体式电磁流量计和一体型电磁流量计。三、造型1传感器的口径应与所连接工艺管径相同。2

27、一般选用标准电极，对易产生结晶治污的介质，可选取互换式电极。3根据被测介质的腐蚀性及温度选择被里材料。四、安装变送器的外壳，屏蔽线，检测导管以及变送器两端的连接管道要接地。远离一切磁源，不能有振动。信号电缆和励磁电缆必须单独穿在钢管内，以屏蔽外界电磁干扰并保护电缆不受机械损伤。第五节涡轮流量计涡轮流量计是一种速度流量计， 当被测液体流过仪表时， 冲击涡轮叶片，使涡轮旋转到一定检测范围内，涡轮转速与流量成正比。它由流量变送器和显示仪表组成。将涡轮置于摩擦力很小的滚珠轴承中，由磁钢和感应线圆组成的磁电装置在变送器的壳体上，当流体流过变送器时推动涡轮转动，并在磁电装置中感应出电脉冲信号，放大后送入显

28、示仪表。涡轮流量变送器是根据流体动量矩原理进行工作的，最终用公式表达流量与转数的关系式： n=qn- 涡轮旋转时 , 相应的机械转数 , 流量系数 ,q 流量 .16注意事项 :(1) 要求介质洁净 , 有必要时需在变送器前加装过滤器 ;(2) 一般要求水平安装 , 保持入口直管段的长度取管道内径 10 倍以上 , 出口取 5 倍以上。第六节漩涡 ( 涡街 ) 流量计一、检测原理及组成漩涡流量计是由漩涡发生体和频率检测器构成的变送器、信号转换等环节组成，输出 4-20mA直流电流信号或脉冲电压信号。在滚动的液体中， 垂直流动方向放置一个非流线型物体， 在一定情况下，在物体后面，两侧交替产生有规

29、律的漩涡，满足一定条件下，两列非对称漩涡是稳定的，单测漩涡产生的频率 f 与流量 q 成正比。 q=*f 仪表常数常见的漩涡发生体有圆柱形, 三角柱形和T 柱形 , 其中三角柱型应用较多.由于漩涡式流量计属于速度式仪表 , 要求保持一定雷诺数 , 因此 , 在漩涡检测器前要有 15 倍的管道内径 , 后有 5 倍的直管段 . 而且内壁光滑 , 敏感元件要保持清洁 , 经常吹洗 .第五部分调节阀调节阀的种类很多，根据阀的结构、用途来分，其基本形式是直通单座阀、直通双座阀、碟阀、三通阀等。直通单座调节阀的阀体内只有一个阀芯和一个阀座。其特点是结构简单、泄漏量小和允许误差小。因此，它适用于要求泄漏量

30、小，工作压差较17小的干净介质的场合。在应用中特别注意其允许压差，防止阀门关不死。直通双座调节阀的阀体内有两个阀芯和阀座。具有允许压差大，泄漏量较大的特点。放适用于阀两端压差较大。泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用范围于高粘度和含纤维场合。角形调节阀体为直角，其流路简单，阻力小，适用于高压差，高粘度，含有悬浮物和颗粒状物质的调节。一般使用于底进侧出，但在高压差场合下，也采用侧进底出。三通阀的阀体有三个连管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度控制、配比控制和旁路控制。蝶阀是通过挡板以转轴为中心旋转来控制流体的流量。其结构紧凑、体积小、成本低、流通能力大，特别适用于低压差

31、、大口径、大流量的气体或带有悬浮物质流体的场合，但泄漏较大。套筒阀的阀内有一个圆柱形套筒，利用套筒导向，阀芯可在套筒中上下移动。套筒上开有一定形状的窗口（节流孔） ，阀芯移动时，就改变了节流孔的面积，从而实现流量控制。O 形球阀的阀芯是球体，其上开有一个直径和管道直径相等的通孔，转轴带动球体旋转，起调节和切断作用。流量特性为快开特性，一般用于位式控制。V 形球阀是球体形阀芯上开孔为V形口，流通截面为三角形。 流通量大，可调比大，流量特性近似为等百分比特性。第六部分电动调节仪表电动调节仪表由电动单元组合仪表和动圈式调节仪表组成。接受01810mADC或 420mADC的输入信号，并将其转换成相应

32、的输出力F 和直线位移或输出力矩和角位移，以推动调节机构动作。电动执行机构由伺服放大器、伺服电机、位置发送器和减速器四部分组成。伺服放大器主要包括放大器和两组可控硅交流开关。我们着重介绍 DDZ-型电动调节器。它有两个基型品种：全刻度批示调节器和偏差指示调节器。测量信号和内给定信号均为 1-5VDC，通过指示电路，由双针指示表来显示。两指示值之差即为调节器的输入偏差。调节器的输出信号由输出指示表显示。控制器的工作状态有“自动” 、“软手操”、“硬手操”和“保持”四种，由两个开关进行切换。一般在基型调节器的基础上， 可附加其它单元， 如输入报警、 偏差报警，输出限幅单元等，以增加调节器功能。30

33、50-0LV本厂使用的在线水份分析是利用干燥气和样气流经传感器时, 引起石英晶体振荡片表层镀膜的物质发生改变, 此变化经检测转换成一定频率的脉冲信号 , 两种信号经过分析仪处理可以得出相应函数数值.样气压力在2050psi 否则影响结果准确性 , 而且要定期排放仪表前的过滤器 , 避免杂质进入 .二氧化碳分析仪本厂工艺要求对原料气进行脱二氧化碳处理我们选用 Model CAT200. CAT200支持四种测量方式 : 红外线、热磁式、电化学和热导。热导式分析仪方式是把气体导热系数的变化转换成热敏电阻值的变化，通19过对热敏电阻值进行测量，来反映出待测组分的体积百分比含量。电化学式分析方法是在固

34、体电解质片两侧，烧结另一种电极，构成一个浓差电池。在扩散作用和电场作用达到平衡，氧离子正、反运动速率相等。在固体电解质两侧形成电位差，浓差电势与被测气体氧的体积有一定函数关系，可以得到待测组分的含量。红外线非分光式是电源的连续光谱全部投射到待测样品上， 而待测组分对红外线有选择性吸收，即待测组分仅吸收其特征波长的红外线。当待测组分的吸收系数固定后，红外线的光强度与待测组分的浓度存在一定函数关系。热磁式氧分析仪是基于氧气在外磁场的作用下被感应磁化，利用这一特性对混合气体中的含氧量进行分析。这一过程可以连续性且不受背景气体的干扰，精度高。本厂使用的 Model CAT200 是利用红外线在样气室和

35、参比室中的辐射能量被吸收情况不同，来检测待测组分含量。第七部分DCS 系统简介 ：DCS （Distributid Control System）又名集中分散控制系统，也叫分布式控制系统。其是集计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术为一体的综合性高技术产品。 DCS通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制，即不同于常规仪表控制系统，又不同于集中式的计算机控制系统，而是集中了两者的优点，克服了它们各自的不足。 DCS以其可靠性、灵活性、人机界面友好性及通讯的方便性等特点日益被广泛应用。DCS概括起来可分为三大部分： 集中管理部分、 分散控制监视

36、部分和通讯部20分。如下图：操作站操作站工程师站FCS 现FCS 扩场控制展控制机柜机柜集中管理部分又可分为操作站、 工程师站。操作站是由微处理器、 CRT、键盘、打印机等组成的人机系统，实现集中显示，集中操作和集中管理；采用先进的 DELL工业计算机。工程师站主要用于组态和维护。工程师站用于全系统的信息管理和优化控制；装有先进的实时控制软件CS3000。分散控制监测部分按功能可分为现场控制站和现场监测站。现场控制站是由一个微处理器、存储器、 I/O 输入输出端板、 A/D、D/A 转换器、内总线、电源和通信接口等组成，可以控制多个回路，具有较强的运算能力和各种控制算法功能，可自主地完成回路控

37、制任务，实现分散控制。现场监测站或叫数据采集装置也是微计算机结构，主要是采集非控制变量以进行数据处理，并将某个采集的过程信息经高速数据公路送到上位计算机。21通信部分又叫高速数据通路，是实现分散控制和集中管理的关键。其连接 DCS的操作站、工程师站、现场控制站和监测站等各个部分，完成数据、指令及其他信息的传递；采用双冗余的以太网，实现实时、高速、可靠的运行。DCS是一个以微机为基础的标准产品的分级系列，这些产品可以根据对象任意组合，为连续或间歇过程提供任意程度的分散控制。DCS具有如下特点：（ 1）控制功能多样化 DCS 的最低级为现场控制站或现场控制单元，一般都具有几十种运算控制算法或其它数

38、学和逻辑功能，如四则运算、逻辑运算、前馈、超前控制、 PID 控制、自适应控制和滞后时间补偿等，还有顺序控制和各种联锁保护、报警功能。根据控制对象的不同要求，把这些功能组合起来，能方便地满足系统的要求。（ 2）操作简便 DCS 各级都配备了灵活且功能强大的人机接口。操作员通过 DCS可以对被控对象进行集中监视，通过各种功能键实现各种操作功能。打印机可以打印各种需要的信息及报表。（ 3）系统便于扩展 DCS 的设计是根据不同规模的工程对象进行的。部件设计采用积木式的结构，可以模板、模板箱及至控制柜和站等为单位，逐步增加。用户通过通讯链路可以方便地从单台数字调节器或过程控制站扩展成小系统， 或将小

39、规模系统扩展成中规模或大规模系统。 DCS设置有工程师站或工程师键盘，系统工程师根据控制对象可生成需要的自动控制系统。（ 4）维护方便 DCS 的设计是按照标准化、积木化、系列化进行的。22积木式的模板功能单一，便于装配和维修更换，系统配有智能的自动故障检查诊断程序和再起动等功能，维修非常方便。（ 5）可靠性高 DCS 是监视集中而控制分散，故障影响面小，并且在设计时已考虑到有联锁保护功能、自诊断功能、冗余措施、系统故障人工手动控制操作措施等，使系统可靠性大大提高。（ 6）便于与其他计算机联用 DCS 配备有高、中、低不同速率和不同模式的通讯接口，可方便地与个人计算机或其他大型计算机联用，组成

40、工厂自动化综合控制和管理系统。随着 DCS系统向开放系统发展，在符合开放系统的各制造厂产品间可以相互连接、相互通信和进行数据交换，第三方的应用软件也能在系统中应用，从而使 DCS进入了更高的阶段。本次 DCS组态用的是 YOKOGAWA公司的 CS3000系统。该系统软件体系分为现场控制站软件、操作站实时监控软件及工程师组态软件三大部分。三部分软件分别运行于系统不同层次的硬软件平台上，并通过系统网络及网络通信软件，彼此互为配合、互为协调，交换各种数据及管理、控制信息，来完成整个集散系统的各种功能。1. 现场控制站软件其包括信号采集、数据转换、与各种PLC 接口、控制算法等。还有通讯软件、故障诊

41、断及冗余切换软件等等。2. 操作员站软件其实时高效的监控软件包括画面及流程显示、控制调节、趋势显示、报警管理及显示、报表管理和打印、操作记录、运行状态显示、在线组态、操作权限保护、文件转储等。233. 工程师站组态软件CS3000系统提供了极富特色的全方位工程组态软件，该软件既继承了国内外各知名DCS系统中组态软件的传统，也吸收了近年来兴起的基于各种环境的式控组态软件灵活、易操作、界面友好等特点，从而为用户提供了一个灵活、方便、全面的工程平台，以实现用户的各种控制策略。CS3000系统的组态软件运行在系统的工程师站上，在没有配置工程师站的系统中，也可以运行在操作站上。CS3000系统的组态软件

42、包括工位数据库组态、图形组态、历史数据及趋势组态、控制及算法组态、报表组态、事故追忆组组态等功能。整个组态软件运行在 Windows-NT图形界面下。各组态功能分别在各个窗口中实现，用户通过简单的绘图、填表、文本输入等操作，即可完成应用系统的组态工作。组态工作完成后，通过网络，将组态生成的各种数据自动下装到系统中的各操作站及I/O现场控制站，这些站点依据接收到的组态信息，即可分散实现各种控制、监视、调节和管理功能。下面介绍几种控制模块：PID 控制模块：PICA01101PID%Z011101%Z01110224PVI 控制模块：LCA01111PVI%Z014101SI 、SO控制模块RZS

43、O3101ASEQ1SISO%Z053101%Z053114PICA01101：PID 控制模块的 TAG NAME（名称）。%Z011101：输入工位号，也是DCS内部地址。%Z011102：输出工位号，是DCS内部地址。PID：比例、微分、积分控制PVI：模拟量输入显示模块SI ：开关量输入模块SO：开关量输出模块25三、日常维护为确保 CENTUM系统的长期、稳定、安全运行和过程控制的快速、准确，需对系统的各种设备，工作条件和重要参数要进行日常检查和修正，其内容如下：1、系统安置场所的温度和湿度是否在规定的技术指标范围内，空调机是否运行正常。2、打印机和硬拷贝机的工作状态，包括打印机的打

44、印纸和色带的情况，及其清理、更换。3、调用系统报警画面，观察是否有系统报警记录，如有，要及时做相应处理。4、现场控制站：检查风扇单元的网是否清洁，风扇是否运行正常。检查各保险丝组件的烧断指示器上灯是否亮，如有烧断，应立即更换并分析烧断原因。四、 DCS系统的故障诊断为了便于分析、诊断DCS系统故障发生的部位和产生原因，可把故障大致分类：1、现场仪表设备故障：现场仪表设备包括与生产过程直接联系的各种变送器、各种开关、执行机构、负载等。现场仪表设备发生故障，直接影响DCS系统控制功能。在目前的DCS控制系统中，这类故障占绝大部分。这类故障一般是由于仪表设备本身的质量和寿命所致。262、系统故障这是

45、影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障偶然性故障。如果系统发生故障后可快速启动，使系统恢复正常，则可认为是偶然性故障。相反，若重新启动不能恢复，而需要更换硬件或软件，系统才能恢复，则可认为是固定性故障。这种故障一般是由系统设计不当或系统运行年限较长所致。3、硬件故障这类故障主要指 DCS系统中的模板（特别是 I/O 模板）损坏造成的故障。这类故障一般比较明显且影响也是局部的，它们主要是由使用不当或使用时间较长，模板内元件老化所致。4、软件故障这类故障是软件本身所含的错误所引起的。软件故障又可分为系统软件故障和应用软件故障。系统软件故障是 DCS系统带来的，若设计考虑不周，在执行过程

46、中一旦条件满足就会引发故障，造成停机或死机现象。这类故障并不常见。用户软件是由用户自己编写的，在实际应用中，由于应用软件工作复杂，工作量大，因此软件错误难以避免，这就要求在 DCS系统调试及试运行中十分认真，及时发现并解决。5、操作、使用不当造成故障（略）在对故障分析诊断时，多利用DCS系统的自诊断功能， DCS系统的各部分都设计有自诊断功能，在系统故障时，要充分利用来分析和判断故障的部位和原因。27ESD系统简介ESD(Emergency Shut Down)系统又称为紧急停车系统, 对工厂的正常安全生产起着至关重要的作用。要求可靠性高、工作稳定、扫描时间短、反应迅速。我们用的 ESD系统是 ABB August 三重化冗错（ TMR）型系统，该系统由控制器、编程终端、事件记录终端组成，是将三重模块冗余技术（TMR）用于实时的故障冗错控制.ABB August 系统采用三个微处理器、三重化输入输出卡件，在硬件上实现三取二的表决逻辑，从而达到实时、容错、高可靠性的目的。ESD DDD通 通CCC 系统框架配置图如下：O O O讯 讯PPPSOEDCS工程师站卡 卡 卡卡 卡UUU工作站通讯接口28DDDDDDCCCMAINIIIIIIPPP卡卡卡卡卡卡UUU CHASSISEXTENTIONSHASSI