仪表作业人员安全培训教材

1、1化工仪表作业人员安全技术培训潘茂强潘茂强电话州瓮福化工有限责任公司0102仪表作业仪表作业安全技术安全技术知识知识03过程安全管理过程安全管理 基本知识基本知识输入文本点击从此处输入文本点击从此处输入文本点击从此处输入文本输入文本点击从此处输入文本点击从此处输入文本点击从此处输入文本化工过程及设备化工过程及设备 基本知识基本知识0405060807控制系统的原理、控制系统的原理、机构、及运用机构、及运用化工过程化工过程控制原理控制原理化工测量与仪表化工测量与仪表控制阀及附件控制阀及附件自控专业的自控专业的标准规范标准规范实际操作技能实际操作技能化工自动化控制仪表作业

2、培训学时安排表化工自动化控制仪表作业培训学时安排表 模块 培训内容 学时安排安全技术知识过程安全管理基本知识6化工过程及设备基本知识4电工技术基础知识4化工过程控制原理12防爆基本知识2化工测量与仪表14控制系统的原理、结构、特点12控制阀及附件16自控专业标准规范2典型事故案例分析20实际操作技能仪表图纸资料解读2仪表的检验与检修4仪表故障的检查判断与处理4 复习2 考试2 有关安全标准有关安全标准 和规章制度和规章制度危险化学品、危险化学品、分类、特性与分类、特性与防爆与防护防爆与防护爆炸危险场爆炸危险场所划分所划分本质安全本质安全 隔爆隔爆危险识别与危险识别与风险评估风险评估01过程安全

3、管理过程安全管理 基本知识基本知识v特种作业人员安全技术培训考核管理规定v危险化学品重大危险源监督管理暂行规定v工作场所职业卫生监督管理规定用人单位职业健康监督管理办法v劳动防护用品监督管理规定安全生产培训管理办法v （“安全第一、预防为主、综合治理）（安全发展：指国民经济和v区域经济、各行业和领域、各类生产经营单位的发展，以及社会的v进步和发展，必须把安全作为基础前提和保障）。从”安全生产“到v”安全发展“，决不是概念的变化，它体现的是科学发展观以人为本v的要义。v危险化学品安全管理条例使用有毒物品作业场所劳动保护条例v工伤保险条例v生产安全事故报告和调查处理条例法规规章方针、理念安全生产法

4、劳动法职业病防治法消防法特种设备安全法法律危险化学品定义、分类、危险特性v分类：危险化学品分类和危险性公示通则（GB13690-2009）根据理化危险性将危险化学品分为16类，包括：爆炸物、易燃气体、易燃气溶胶、氧化性气体、压力下气体、易燃液体、易燃固体、自反应物质或混合物、自燃液体、自燃固体、自热物质或混合物、遇水放出易燃气体的物质或混合物、氧化性液体、氧化性固体、有机过氧化物、金属腐蚀剂。危险特性：易燃易爆性、有毒性、腐蚀性v定义：危险化学品：国际劳工组织将化学品定义为：”化学品是指各种化学元素、由元素组成的化合物及其混合物，包括天然的或人造的“。化学品中具有易燃、易爆、有毒、有害及有腐蚀

5、性，对人员、设施、环境造成伤害或损害的都属于危险化学品。燃烧：燃烧：指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常拌有火焰、发光和（或）发烟现象。放热、发光和生成新物质是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应，燃烧必须同时具备可燃物、助燃物和点火源三个条件，称之为燃烧三要素123v爆炸爆炸：是指一种极为迅速的物理或化学的能量v释放过程。在此过程中，系统的内在势能转变v为机械功及光和热的辐射等。爆炸时由于压力v急剧上升而对周围物体产生破坏作用，爆炸的v特点是具有破坏力、产生爆炸声和冲击波。本质安全型防爆仪表：本质安全型防爆仪表：也称安全火花型防爆仪表，这种仪表在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花

6、和热效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。正常状态正常状态是指在设计规定条件下的工作状态，故障状态是指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况电气防爆区域电气火灾爆炸危险区域，是指危险化学品生产、使用、储存、经营过程中，可能产生燃烧或爆炸性混合物，可能引发火灾爆炸的危险场所。按场所中存在物质的物态不同，防爆标准将危险场所分为爆炸性气体环境和可燃性粉尘环境。又按场所危险物质存在的时间长短，将两类危险环境分区：爆炸性气体环境分为0区、1区和2区；可燃性粉尘环境分为20区、21区和22区区域界线0区-爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所1区-在正常运行时，可能出现爆炸性气

7、体环境的场所2区-在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所爆炸危险场爆炸危险场所划分所划分 隔爆型防爆仪表特点仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内防爆措施使用注意采用耐压80-100N/cm2以上的表壳， 表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽的引燃温度所规定的数值 表壳结合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容积和易爆性气体的级别采用规定的数值揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能 长期使用会逐渐降低防爆性能危险因数能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素有害因数能影响人的身体健康，导致疾病，或对物造成慢性损害的因素。通常情况下，对两者并不加以区分而统称为

8、危险、有害因素，主要指客观存在的危险、有害物质或能量超过临界值的设备、设施和场所等爆炸危险场爆炸危险场所划分所划分危险识别与危险识别与风险评估风险评估识别危险、有害因素识别危险、有害因素的原则的原则v1)科学性v2)系统性v4)预测性v3)全面性化工过程及设备化工过程及设备典型化工典型化工单元基本单元基本原理原理过程设备过程设备PI图图02化工过程及设备化工过程及设备 基本知识基本知识u管路和仪表流程图管路和仪表流程图 PID：Piping & Instrument Diagram，又称带，又称带控制点的工艺流程控制点的工艺流程图。包括所有的管图。包括所有的管路，反应器，储罐路，反应器

9、，储罐，泵，换热器等化，泵，换热器等化工设备工设备,以及各种以及各种阀门等阀门等 PI图图u化工生产过程是由一系列基本单元操作的设备和装置组成的生产流程来完成的。按照化工生化工生产过程是由一系列基本单元操作的设备和装置组成的生产流程来完成的。按照化工生产过程中产过程中 的物理和化学来分，这些单元操作主要有动量传递过程、热量传递过程、质量传递的物理和化学来分，这些单元操作主要有动量传递过程、热量传递过程、质量传递过程和化学反应过程。操作设备种类繁多。控制方案也千差万别。以过程和化学反应过程。操作设备种类繁多。控制方案也千差万别。以一个典型的流体输送设备的控制为例为例。u离心泵的控制离心泵的控制u

10、离心泵是最常见的液体输送设备，它主要是离心泵是最常见的液体输送设备，它主要是由叶轮和机壳组成，叶轮在原动机带动下下由叶轮和机壳组成，叶轮在原动机带动下下做高速旋转运动。离心泵的出口压头由旋转做高速旋转运动。离心泵的出口压头由旋转叶轮作用于液体而产生离心力，转速越高，叶轮作用于液体而产生离心力，转速越高，离心力越大，流量也就越大；但在实际工作离心力越大，流量也就越大；但在实际工作中，常要求离心泵输出的液体的流量恒定，中，常要求离心泵输出的液体的流量恒定，故以泵的出口流量为被控变量故以泵的出口流量为被控变量u 如图如图3所示所示u由于离心泵的排液量与电机的转速近似由于离心泵的排液量与电机的转速近似

11、成正比，所以利用变频调速，调整电动成正比，所以利用变频调速，调整电动机的转速来控制流量机的转速来控制流量典型化工单典型化工单元基本原理元基本原理u化工生产中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过原料预处理、化工生产中为了将原料加工成一定规格的成品，往往需要经过原料预处理、化学反应化学反应以及反以及反应产物的应产物的分离分离和和精制精制等一系列化工过程，实现这些过程所用的机械，常常都被划归为化工设等一系列化工过程，实现这些过程所用的机械，常常都被划归为化工设备备 过程设备过程设备1、串级控制系统串级控制系统2、分程控制系统分程控制系统3、均匀控制系统均匀控制系统4、比值控制系统比值控制系统

12、5、选择控制系统选择控制系统化工过程化工过程控制原理控制原理简单控制系统简单控制系统复杂控制系统复杂控制系统03化工过程化工过程控制原理控制原理03定义组成特点是指由一个受控对象、一个测量 变送器、一个控制器 和一个执行结构（控制阀）所组成的闭环控制系统u检测变送单元、u控制器、u执行器、u被控对象组成u结构简单，u广泛的适应性简单控制系统简单控制系统简单控制系统控制系统中常用的名词术语控制系统中常用的名词术语被控对象被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。过程、设备或机器等。被控变量被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺

13、参数。：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。如锅炉水位。如锅炉水位。操纵变量操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的响，：受控制器操纵的，用以克服干扰的响， 使使被控变量保持设定值的物料量或能量。如锅炉给水。被控变量保持设定值的物料量或能量。如锅炉给水。扰动量扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。量变化的因素。设定值设定值：被控变量的预定值。：被控变量的预定值。偏差偏差：被控变量的设定值与实际值之差。：被控变量的设定值与实际值之差。 这类的控制系统中，检测元件和变送器将被控变量的检测转换为标准信号，当系统受到扰动影响时，检测信

14、号与设定值之间就有偏差，因此，检测变送信号在控制中与设定值比较，其偏差值按一定的控制规律运算，并输出信号驱动执行机构改变操纵变量，使被控变量恢复到设定值。简单控制系统简单控制系统2:分程控制系统：分程控制系统： 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制1:串级控制系统：串级控制系统： 由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的

15、。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去器的输出去 操纵控制阀，以实现对变量的定值控制操纵控制阀，以实现对变量的定值控制 特点：两个调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的给定，适用于时间常数及沌滞后较大的对象，如加热炉、特点：两个调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的给定，适用于时间常数及沌滞后较大的对象，如加热炉、蒸馏塔、锅炉减温水的汽温控制蒸馏塔、锅炉减温水的汽温控制 。 3:均匀控制系统：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地、均匀地变化是前后设备在物料供求上相互兼顾

16、，均匀控制系统：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地、均匀地变化是前后设备在物料供求上相互兼顾，均匀协调的系统。均匀协调的系统。 特点：特点：1、表征前后供求关系的两个参数是矛盾的；、表征前后供求关系的两个参数是矛盾的；2、两个参数应该是缓慢变化的；、两个参数应该是缓慢变化的；3、两个参数只、两个参数只能在允许的范围内波动能在允许的范围内波动。均匀控制是指控制目的而言、而不是指控制系统的结构均匀控制是指控制目的而言、而不是指控制系统的结构4:比值控制系统：比值控制系统： 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统 。比值控制系统可分为：开环

17、比值控制系统，单闭环比。比值控制系统可分为：开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统，串级和比值控制组合的系统值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统，串级和比值控制组合的系统 5:选择控制系统：选择控制系统： 是把生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统，实现了逻辑控制与常规控制的相结是把生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统，实现了逻辑控制与常规控制的相结合。通常系统中设有两个控制器（或两个以上的变送器），通过选择选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生合。通常系统中设有两个控制器（或两个以上的变送器），

18、通过选择选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。产过程的自动控制。 均匀控制是指控制目的而言、而不是指控制系统的结构均匀控制是指控制目的而言、而不是指控制系统的结构复杂控制系统复杂控制系统u1：串级控制系统串级控制系统：u由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，u副控制器的输出去副控制器的输出去 操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。u串级控制系统的串级控制系统的特点特点：两个调节器相串联，

19、主调节器的输出作为副调节器的给定，适用于时间常数及沌滞后较：两个调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的给定，适用于时间常数及沌滞后较u大的对象，如加热炉、蒸馏塔、锅炉减温水的汽温控制大的对象，如加热炉、蒸馏塔、锅炉减温水的汽温控制 u串级控制系统的串级控制系统的应用应用：u对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合管式加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统管式加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 在稳定工况下，原料油的出口和炉膛温度都处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在一

20、定的开度。假如在某一时刻，燃料油的压力或燃料本身的热值发生变化，这个干扰首先使炉膛温度Q2发生变化，它的变化促使温度控制器T2C进行工作，改变燃料的加入量，从而使炉膛温度与其给定值的偏差随之减小。与此同时，由于炉膛温度的变化，或原料油的流量或入口温度发生变化，会使原料油的出口温度Q1发生变化。Q1的变化通过温度控制器T1C不断地去改变温度控制器T2C的给定值，这样两个控制器协同工作，直到原料油的出口温度Q1重新稳定到给定值时，控制过程才结束。例如：例如： 如果一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀，构成如图所示的系统，这就是一种分程控制系统。这里两个阀门并联使用，它们都是气开阀，其工作特性如图

21、所示。阀门A：控制信号P为002 MPa时，全关；随着P增加，开度增加，当P增至006 MPa时，阀门全部打开；P继续增加，阀门保持全开状态，直至P达最大。阀门B：在控制信号P从002增加到0.06 MPa之间一直保持全关状态。从0.06 MPa起，阀门逐步打开；至01 MPa处，阀门全开。可见，两个阀门在控制信号的不同区间从全关到全开，走完整个行程。2：分程控制系统：分程控制系统： 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。由于阀门有气开和气关两种特性，两个阀门就有四种组合特性，如图所

22、示。图（a）和（b）时两个阀门同方向运动，（c）和（d）表明两个阀门作用方向相异。理论上讲，分程控制可以是两个以上阀门共同控制，但实际上，一般采用的都是两个阀门分程 控制系统控制系统成分分析仪表成分分析仪表辅助及特殊仪表辅助及特殊仪表化工测量与仪表化工测量与仪表04物位测量仪表物位测量仪表温度测量仪表温度测量仪表流量测量仪表流量测量仪表压力测量仪表压力测量仪表压力测量仪表压力测量仪表u在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参数之一， 在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。地面上的

23、空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用Pz来表示1.基本概念基本概念 绝对压力、表压、（真空度）的关系P表P真P绝绝对压力的零线P绝大气压力线1.基本概念基本概念2.压力测量原理压力测量原理u按测量原理分为两种：按测量原理分为两种：根据压力的定义直接测量单位面积上受力的大小。 例：液柱式、弹性式应用压力作用于物体后所产生的各种物理效应来实现压力。 例：电阻式：它是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随压力的变化而变化。 压

24、电效应：当晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷的现象3、压力测量仪表的分类、压力测量仪表的分类 压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等。 将被测压力转换成弹性元件变形的位移。类型：弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。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。 弹性式压力计 电气式压力计 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）。结构分类：各种压力传感器和压力变送器。 例：电容式压力变送器 它是由检测和变送两个环节组成。检测环节感受被测压力的变化转换成电容量的变化 。变送环节则将电容变化量转换

25、成标准电流信号420mA DC输出。测压点的选择 被测介质直管段测量流动介质：取压点与流动方向垂直。测液体压力：取压点在管道下部测气体压力：取压点在管道上部流量测量仪表流量测量仪表1、基本概念 流量是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。 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=uA2、分类 工业上常用的流量仪表可分为两大类 （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。 （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。流量测量仪表还可以有以下

26、的分类流量测量仪表还可以有以下的分类节流式流量计转子流量计电磁流量计涡街流量计超声波流量计质量流量计 u涡街流量计：在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计 u电磁流量计：应用导电体在磁场中运动，产生感应电动势，而感应电动势又流量大小成正比，通过测电动势来反应管道流量的原理而制成的。其测量精度和灵敏度都较高。不能测量气体u超声波流量计：是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的。它也是由测流速来反应流量大小的。u质量流量计：质量流量计是采用感

27、热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体、压力的变化从而影响到测量的结果 .质量流量计是一个较为准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表 。差压式流量计：差压式流量计： 节流装置与差压变送器配套测量流体的流量，是目前使用最广的一种流量测量仪表。在管道中流动的流体具有动能和位能，在一定条件下这两种能量可以相互转换，但参加转换的能量总和是不变的。节流元件测量流量就是利用这个原理来实现的。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转子流量计：转子流量计： 转子流

28、量计又称面积式流量计或恒压降式流量计，也是以液体流动时的节流原理为基础的一种流量测量仪表。其特点是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。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。 原理：转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质密度，且能随被测介质流量大小上下浮动的转子组成的。当液体自下而上流过时，转子因受到液体冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管之间的环形流通面积增大，液体流速减低，冲击作用减弱，直到液体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相平衡。此时，转子停留在锥管中某

29、一高度上。如果液体流量再增大，则平衡时转子所处的位置更高；反之则相反。因此，根据转子悬浮的高低就可测知液体流量的大小。 1、原理、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范围内在在特殊情况下，可测至2800 的高温。 将两种不同的导体或半导体连接成如图所示的闭合回路，如果两个接点的温度不同（TT0),则在回路内会产生热电动势，这种现象称为赛贝克热电效应。图中闭合回路称之为热电偶。导体A和B称之为热电偶的热电丝或热偶丝。热电偶两个接点中，置于温度为t的被测对象中的接点称为测量端，又称工作端，温度为参考温度t0的另一端称之为参考端，又称自由端或

30、冷端。2、特点、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。 热电偶温度测量仪表温度测量仪表 3、热电偶的类形7种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 201300 B ：铂铑90-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 4、各种热电偶的分度表均是在参考端即温度t0为0 的条件下得到的热电势与温度之间的关系，因此，热电偶测温时，冷端温度必须为0 ，否则将产生测量误差。而在工业上使用时，要使冷端温

31、度保持在0 是比较困难的，所以，必须根据不同的使用条件和要求的测量精度，对热电偶冷端温度采用一些不同的处理办法，常用的方法有如下几种： 补偿导线延伸法 、冰点法、 计算修正法 、 仪表零点校正法、补偿电桥法 5、补偿导线延伸法、补偿导线延伸法 热电偶做得很长，使冷端延长到温度比较稳定的地方。由于热电偶本身不便于敷设，对于贵金属热电偶也很不经济，因此，采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，而这种导线也是由两种不同金属材料制成，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，将这种导线称为补偿导线。注意：无论是补偿型还是延伸型，补偿导线本身并不能

32、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。 热电阻热电阻 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。1、测温原理： 热电阻温度计是基于金属导体或半导体电阻值与温度成一定函数关系的原理实现温度测量的。2、热电阻材料 目前，使用的金属热电阻材料有铜、铂、镍、铁等，其中因铁、镍提纯比较困难，其电阻与温度的关系线性较差，纯铂丝的各种性能最好，纯铜丝在低温下性能也好，所以实际应用最广的是铜、铂两种材料，并已列入了标准化生

33、产。铂电阻（PT100） -200850铜电阻（Cu50、Cu100） -50150镍电阻（Ni100） -60180物位测量仪表物位测量仪表1、概念 生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位。把料斗、堆场仓库等储存的固体块、颗粒、粉料等的堆积高度和表面位置称为料位；两种互一相溶的物质的界面位置称为界位。液位、料位以及界位总称为物位。用来测量物位的仪表称为物位仪表。2、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、沉筒）、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

34、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。u3.根据浮力与液位成正比关系，浮筒随着液位升高而升高，推动杠杆摆动，与之连接的模拟传感器输出420mA电流信号浮筒室（顶装式无）、浮筒、扭力管系统及电子测量系统等组成。浮筒浸没在浮筒室内的液体中，与扭力管系统刚性连接，扭力管系统承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的浮力的净值，在这种合力作用下的扭力管扭转一定角度。浮筒室内液体的位置、密度或界位高低的变化引起浸没在液体中的浮筒受到的浮力变化，从而使扭管转角也随之变化。该变化被传递到与扭力管刚性连接的传感器，使传感器输出电压变化，继而被电子部件放大并转换为420mA

35、电流输出。变送器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量，提供电流输出，驱动LCD显示及提供HART通信能力。4.电容式液位计:是采用测量电容的变化来测 量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器作为另一极。t，c是一定的，则根据：是一定的，则根据：s=ct / 2，又因为超声传感器与容器的底部的距离，又因为超声传感器与容器的底部的距离H是一定的，则被是一定的，则被测物的物（液）位测物的物（液）位5. 超声波液位计的工作原理： 超声传感器在微处理器的控制下，发射和接收超声波，并由超声波在空中的传播时间t来计算超声传感器与被测物之间的距离s ，由于声波在空中传播的

36、速度c是一定的，则根：s=ct / 2可计算出s ，又因为超声传感器与容器的底部的距H是一定的，则被测物的物（液）位h=H-s7、差压式液位计 差压式液位是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。 图为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相，另一端接气相时，根据液体静力学原理，有：Pb=Pa+gH式中 H-液位高度 -被测介质密度 g-被测当地的重力加速度所以有：P=Pb-Pa=gH 在一般情况下，被测介质的密度和重力加速度都是已知的，因此，差压计测得的差压与液位的高度H成正比，这样就把测量液位高度的问题变成了测量差压的问题。1.分析仪表的分类及其应用：分析仪表的分

37、类及其应用： 是对物质的组成和性质进行分析和测量，并直接指示物质的成分及含量的仪表；主要包括两大类，一类是成分分析（烟气含氧量分析仪、色谱分析仪等），另一类是物性分析仪表（密度计、PH计等）2.按工作原理分类：按工作原理分类：a:热学式分析仪（热导式和热化学式气体分析仪） b:磁学式分析仪（热磁式和磁力机械式氧分析仪） c:光学式分析仪（红外线气体分析仪） d:电化学式分析仪（PH计、电导仪） e:色谱式分析仪 3.分析仪表的组成（分析仪表的组成（取样及预处理系统、传感器、信号处理单元、显示装置、整机自动控制系统）成分测量仪表成分测量仪表氧分析仪（氧化锆）氧分析仪（氧化锆） 氧化锆的测量原理：

38、利用所谓的氧化锆的测量原理：利用所谓的“氧浓差电势氧浓差电势”，即在一块氧化锆两侧分别附以多孔的铂电极（又，即在一块氧化锆两侧分别附以多孔的铂电极（又“铂黑铂黑”），并使其处于高温下。如果两侧气体中的含氧量不同，那么在两电极间就会出现电动势。此），并使其处于高温下。如果两侧气体中的含氧量不同，那么在两电极间就会出现电动势。此电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧浓度不同而产生的，故叫氧浓差电势，这样的装置叫氧浓差电电动势是由于固体电解质两侧气体的含氧浓度不同而产生的，故叫氧浓差电势，这样的装置叫氧浓差电势。势。u红外线分析仪是：红外线分析仪是：利用红外线进行气体利用红外线进行气体分析。它基于待分

39、析组分的浓度不同，吸收的分析。它基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同剩下的辐射能使得检测器里的温辐射能不同剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电信号。这样，就从而产生一个电容检测器的电信号。这样，就可间接测量出待分析组分的浓度可间接测量出待分析组分的浓度u 右图右图：某装置某装置出口循环气出口循环气CO含量含量 型型号号EL3040-Uras26u热导式分析仪是：热导式分析仪是：是通过测量混合气体热导率的变化量来实现被测组分浓度测量的，由于气体的热导率很小，变化量更小，所以很难用直接方法测量出

40、来。工业上多采用间接的方法，即通过热导检测器（又称热导池），把混合气体热导率的变化转化为热敏元件电阻的变化，电阻值的变化是比较容易精确的处测量出来的u由于电阻丝通过的电流是恒定的，电阻上单位时间内所产生的热量也是定值，当待测样品气体以缓慢的速度通过池室时，电阻丝上的热量将会由气体以热传导的方式传递给池壁。当热平衡时，电阻丝的温度就会稳定在某一数值上，这个平衡温度决定了电阻丝的阻值。u如果混合气体中待测组分的浓度发生变化，混合气体中待测组分的浓度发生变化，混合气体的热导率也随之发生变化，气体的导热速率和电阻丝的平衡温度也将随之变化，最终导致电阻丝的产生相应的变化，从而实现了气体热导率与电阻丝阻值

41、之间变化量的转换。举例u1.什么是什么是PH？PH是拉丁文是拉丁文“Pondushydrogenii”一词的缩写（一词的缩写（Pondus=压强、压力压强、压力hydrogenium=氢氢），用来量度物质中氢离子的活性），用来量度物质中氢离子的活性u2.PH计：计：在一定的温度下，如何酸、碱、盐的水溶液在电离反应平衡时，溶液中的氢离子浓度与氢氧根浓度的乘积是一个常数，u3.利用利用PH复合电极对被测溶液中复合电极对被测溶液中氢离子氢离子浓度产生不同的直流电位通过浓度产生不同的直流电位通过前置放大器前置放大器输入到输入到A/D转换器转换器，以达到，以达到PH测量的目的，最后由数字显示测量的目的，

42、最后由数字显示PH值值 1. 隔离栅可将危险区的现场回路与主控室安全区 的控制系统有效隔离。这种隔离可同时带来三大好处：其一，隔离栅无需本安接地。简化了本安防爆应用时的工程施工。其二，大大增强了检测和控制回路的抗干扰能力。其三，允许现场仪表接地，且现场仪表接地将不会与控制系统接地之间产生相互影响 u2.应用隔离栅可缩短开车准备时间和减少停车时 间。这是因为隔离栅具有比齐纳栅强得多的自我保护能力，意外损坏的可能性较小。同时，隔离栅允许现场仪表带电检修，从而减少了停车。u 3.隔离栅具有较强的信号处理功能，给现场仪表 和控制系统的应用提供了更大的选择空间。从而使整个系统的配置更合理和有效。u 4.

43、当用户同时应用DCS和ESD时，选用一进 二出的隔离栅，可以有效地将两个系统隔离开来。从而避免一个系统的故障影响另一个系统。u限制回路电能量从而实现本质安全防爆功能的回路限能关联设备通常被称为安全栅安全栅？安全栅？为什么要使用安全栅？为什么要使用安全栅？辅助仪表及特殊仪表（安全栅、称重仪表、轴系仪表）称重仪表！称重仪表！u衡器：衡器：利用作用于物体上的重力等于各种称量的原理，确定物体的质量或作为质量函数的其它量值、数值、参数或特性的一种计量仪器。u分类：分类：根据衡器准确度等级分：秤和天平u 根据操作中是否需要操作者参与：非自动衡器和自动衡器u 根据衡器中是否装有称重传感器等电子装置：机械衡器

44、和电子衡器u连同其它设备组合起来以进行特定称量任务的衡器，常称为称量系统或称重系统常称为称量系统或称重系统 u电子衡器的称重原理：电子衡器的称重原理：重物加载大秤体上，由称重传感器将重量信号转变为成比例的电流信号输出，然后称重仪表将传感器输出的模拟信号经放大、滤波、A/D转换、数字处理后在显示屏上显示电子皮带秤、汽车衡、轨道衡电子皮带秤、汽车衡、轨道衡轴系仪表！轴系仪表！u轴振动、轴位移、转速传感器的工作原理基本相同，传感器探头均属电涡流式探头，电涡流式探头由平绕在支架上的铂金属线圈组成，外壳为不锈钢套，套管内填充绝缘材料密封，引线从壳体内引出接同轴电缆。工作时，传感器通入高频电流，线圈周围产

45、生高频磁场，接近探头端部的金属表面在高频磁场的感应下产生感应电涡流，电涡流对其周边产生电涡流磁场，该磁场方向与探头磁场方向相反，两个磁场叠加改变探头线圈的阻抗。探头与被测轴表面间距越小，电涡流越大，探头线圈的阻抗越小，探头线圈两端的电压下降。阻抗在激励电流、频率和材质磁导率不变的条件下，仅与探头端面与金属表面的间隙有关。与探头配套的前置放大器接受探头阻抗信号，并将其放大、转换为所要的电信号。轴位移监测仪取其信号的直流分量，经处理后反映轴向位移状况。径向振动监测仪和转速监测仪取其信号的交流分量，经处理后分别反映径向振动情况和轴转速轴振动、轴位移、转速传感器轴振动、轴位移、转速传感器可变程序控制器

46、可变程序控制器PLC安全仪表系统安全仪表系统SIS数据采集与监督控制系统数据采集与监督控制系统SCADA集散控制系统集散控制系统DCS控制系统控制系统的原理、控制系统的原理、机构、及运用机构、及运用05 1.概念概念: DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（ Distributed Control System）。它的主要基础是4C技术，即计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术2.组成结构组成结构: 主要由操作站、控制站及通讯系统等三大部分组成。 DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换，生产控制操作采用计算机操作

47、站，通过控制与网络连接，收集生产数据，传达操作指令 从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制过程的主要实施部分。 操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态，管理级是指工厂管理信息系统 3.特点特点: 分散控制、集中管理分散控制、集中管理 4.应用应用 主要用于连续生产等模拟量较多、调节回路较多的生产过程控制场合: 集散控制系统（DCS)安全仪表统安全仪表统SIS(Safety Instrumented System）也称为安全）也称为安全 联锁系统（联锁系统（Safety Interlock System），），紧

48、急停车系统ESD（Emergency Shutdown System），安全关联系统（Safety Related System），安全停车系Safety Shutdown System）等，是由国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508及IEC 61511定义，由现场仪表和操作室逻辑控制单元组成的用于监视生产装置的运行状况，对出现异常的情况迅速进行处理，使装置停车时回到安全状态的控制系统。 ESD紧急停车系统紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于 DCS集散控制系统，其安全级别高于DCS。在正常情况下，ESD系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系统，凌驾于生产过程控制之上，实

49、时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失 SIS在生产装置的开车、停车阶段，运行以及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗因素引发的危险，SIS都应按预先确定的程序立即做出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生及扩散，使危害减少到最小。SIS是用仪表实现安全功能的系统，包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件及相应软件等。通过传感器对过程变量进行检测，这些变量信号根据

50、安全联锁的要求在逻辑运算器中进行处理，一旦过程变量达到预定条件，则将输出正确的信号到最终执行元件，使被控制过程转入安全状态安全仪表系统安全仪表系统（SIS)可变程序控制器（PLC)u DCS控制系统与控制系统与PLC控制区别控制区别 1.DCS是一种“分散式控制系统”，而PLC只是一种(可编程控制器)控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协,PLC装置只实现本单元所具备的功能 定义定义 可编程控制器可编程控制器(Programmable Controller)早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)

51、，简称PLC，它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的储存器，用来在其内部储存执行逻辑运算、顺序运行、计时、计数和算术等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。uPLC特点特点 1：可靠性高，抗干扰能力强：可靠性高，抗干扰能力强 2：硬件配套齐全，功能完善，适应性强：硬件配套齐全，功能完善，适应性强 3：易学易用：易学易用 4：容易改造：容易改造 5：体积小，重量轻，能耗低：体积小，重量轻，能耗低 定义 SCADA系统系统 (Supervisory Control And Data Acquisition) 系统，即

52、数据采集与监视控制系统， SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能数据采集与监视控制系统（ SCADA)uSCADA系统系统 u集中了PLC系统的现场测控功能强和DCS系 统的组网通讯能力的两大优点，性能价格比高，特别适合测控点极为分散，对控制的要求不是特别高的场合。uPLC系统系统u 即可编程控制系统，适用于工业现场的测量控制，现场测控功能强，性能稳定，可靠性高，技术成熟，使用广泛，价格合理。PLC多作为SCADA系统的下位机。uDCS系统（集散控制系统），适用于测控

53、点数多，测控精度高，测控速度快的工业现场，其特点是分散控制和集中监视，具有组网通讯能力，测控功能强，运行可靠，易于扩展，组态方便，操作维护简便，但系统价格昂贵。 SCADAPLCDCSSCADAPLCDCS的区别的区别气动薄膜气动薄膜直通单座阀直通单座阀气动薄膜气动薄膜直通双座阀直通双座阀气动蝶阀气动蝶阀气动球阀气动球阀电动蝶阀电动蝶阀快速排气阀快速排气阀锁止阀（保位阀）锁止阀（保位阀）智能定位器智能定位器气动开关球阀气动开关球阀电磁阀电磁阀过滤器减压阀过滤器减压阀06控制阀及附件控制阀及附件 1. 概述：概述： 控制阀是由执行机构和阀体两部分组成，其中执行机构是控制阀的控制装置，它按信号的大

54、小产生相应的推力使阀杆产生相应的位移，从而带动阀芯动作：阀体部件是控制阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀节流面积达到调节的目的。控制阀是执行器中的一大类产品，执行器在工业生产过程自动控制系统中，以调节仪表或其它控制装置的信号为输入信号，按一定的调节规律调节被控对象输入量的装置，它包括控制阀、执行机构、电磁阀和各种不同功能的附件（阀门定位器、伺服放大器、保位阀）等产品2.控制阀在自动化中的重要性控制阀在自动化中的重要性 （1）、安装在生产现场。常年与介质接触，工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、易磨损、易堵、易漏的恶劣环境。 （2）、是控制系统中最薄弱的环节，由于选择不当或维护

55、不善常常使整个自动化系统不能可靠工作。严重是会引起整个装置停车、工厂停产。 （3）、与生产工艺密切相关，它直接影响生产过程中的物理平衡和能量平衡 控制阀控制阀3.控制阀的基本构成控制阀的基本构成4.执行机构分类执行机构分类气动执行机构电动执行机构液动执行机构5.调节阀的结构、特点、应用调节阀的结构、特点、应用（1）、直通双座阀、套筒阀）、直通双座阀、套筒阀特点：特点： 采用双导向结构。具有结构紧凑，重量轻，动作灵敏，流量特性精确，拆装方便等特点。 应用：应用： 适用于压差较大，允许泄漏也较大的且不是很清洁的介质场合。特点：特点：1、 采用平衡型阀芯，不平衡力下，允许压差大，操作稳定 2、阀芯导

56、向面大，可改善由涡流和冲击引起的振荡。3、 比普通的单、双座调节阀噪声降低10dB左右。 4、 结构简单，装拆维修方便。 应用：应用： 适用于泄漏要求不严、压差较大的干净介质场合 （2）、偏心旋转阀）、偏心旋转阀（3）、球阀特点特点： 1.球面压紧阀座，容易把结晶结巴物破坏，适用于结晶、结巴及不干净介质场合。2.流路简单，Kv值大，自洁性能好。3.体积小，重量轻。4.适合于两位控制 。 应用应用： 适用于既要求调节又要求密封的场合。特点特点： 球阀流体阻力小，结构简单，紧密可靠，操作维修方便 ，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式

57、的。 应用： 适用于开关控制适用于开关控制。（4）、蝶阀）、蝶阀特点特点： 蝶阀具有结构简单，开关迅速、90往复回转，驱动力矩小等特点 应用： 适用于大口径，大流量，低压差介质的调节与切断。6.阀门定位器（控制阀附件）阀门定位器（控制阀附件）（1）：概述）：概述： 阀门定位器，按结构分气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统 （2）：工作原理）：工作原理： 阀门定位器是控制阀的主要附件.它将阀杆

58、位移信号作为输入的反馈测量信号,以控制器输出信号作为设定信号，进行比较，当两者有偏差时，改变其到执行机构的输出信号，使执行机构动作，建立了阀杆位移量与控制器输出信号之间的一一对应关系。因此，阀门定位器组成以阀杆位移为测量信号，以控制器输出为设定信号的反馈控制系统。该控制系统的操纵变量是阀门定位器去执行机构的输出信号 （3）：分类：）：分类： 阀门定位器按输入信号分为气动阀门定位器、电气阀门定位器和智能阀门定位器。气动阀门定位器的输入信号是标准气信号，例如，20100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号，例如，420mA电流信号或15V电压信号等

59、，在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力，然后输出气信号到拨动控制阀。智能电气阀门定位器它将控制室输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号，根据调节阀工作时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使阀门开度对应于控制室输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的 。按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。单向阀门定位器用于活塞式执行机构时，阀门定位器只有一个方向起作用，双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧，在两个方向起作用 （4）：作用）：作用 1.改善调节阀的静态特性，提高阀门位置的线性度。2.改善调节阀的动态特性，减少调节信号的传递滞

60、后。 3.改变调节阀的流量特性。4.改变调节阀对信号压力的响应范围实现分程控制。 5.使阀门动作反向。 （5）：几种定位器（实例） 气动阀门定位器 电气阀门定位器电气阀门定位器 智能阀门定位器智能阀门定位器 7.电磁阀（控制阀附件）电磁阀（控制阀附件）（2）：分类：）：分类： 电磁阀从原理上分为三大类（即：直动式、分步直动式、先导式） 从气路或油路上来说，我们在生产中常用的电磁阀有二位三通、二位四通、二位五通等 。电磁阀二位是指电磁阀的阀芯有两个不同的工作位置（开、关）。而多少通指电磁阀的阀体上有多少个通道口；比如二位二通电磁阀是一进一出（二个通道、最普通常见）二位三通电磁阀控制液体是一进二出（两出分