仪表知识讲义

1、仪仪 表表 辽宁大唐阜新煤制气技术部 李宏伟1 目 录 一.仪表基础知识 二.检测仪表 三.化工自动化控制过程系统 四.PLC和ESD 五.DCS 六.ITCC 七.仪表安装知识 2一一 仪表基础知识仪表基础知识3第一节第一节 仪表分类仪表分类一一.检测和过程控制仪表的分类方法，根据不同检测和过程控制仪表的分类方法，根据不同原则可以进行相应的分类原则可以进行相应的分类.按仪表所使用的能源分类按仪表所使用的能源分类:气动气动.电动电动.液动仪液动仪表表.按组合形式按组合形式:基地是仪表基地是仪表.单元组合仪表和综单元组合仪表和综合控制装置合控制装置.按仪表安装形式按仪表安装形式:现场仪表现场仪表

2、.盘装仪表和架装盘装仪表和架装仪表仪表.根据仪表有无引进微处理器又可分为根据仪表有无引进微处理器又可分为:智能仪智能仪表和非智能仪表表和非智能仪表.按仪表信号形式按仪表信号形式:模拟仪表和数字仪表模拟仪表和数字仪表.456安全火花型防爆仪表安全火花型防爆仪表:在正常状态下和事故下状在正常状态下和事故下状态下所产生的火花均为安全火花的仪表态下所产生的火花均为安全火花的仪表.安全火花型防爆系统安全火花型防爆系统:在危险场所使用安全火花在危险场所使用安全火花型仪表型仪表,在控制室仪表和危险场所之间设置安全栅在控制室仪表和危险场所之间设置安全栅.上述二者缺一不可上述二者缺一不可.安全火花防爆仪表有安全

3、火花防爆仪表有:差压变送器差压变送器,温度变送器温度变送器,电电-气转换器气转换器,电电气阀门定位器气阀门定位器,安全栅安全栅7第二节第二节 测量误差测量误差 一一.测量误差的分类测量误差的分类.(1)按与被测量的关系来分按与被测量的关系来分,误差分为定值误差误差分为定值误差和累计误差和累计误差.(2)按误差数值的表示方法按误差数值的表示方法,误差分为绝对误差、误差分为绝对误差、相对误差、引用误差相对误差、引用误差.(3)按误差出现的规律按误差出现的规律,误差分为系统误差、随误差分为系统误差、随机误差、疏忽误差、缓变误差机误差、疏忽误差、缓变误差.(4).按仪表使用条件分按仪表使用条件分,误差

4、分为基本误差和误差分为基本误差和附加误差附加误差. 8二二.系统误差产生的原因和特点：系统误差产生的原因和特点： 原因：产生系统误差的主要原因是原因：产生系统误差的主要原因是 仪表本身的缺陷仪表本身的缺陷,使用方法不正确使用方法不正确,使用使用者的习惯与偏向者的习惯与偏向,因环境条件的变化等因环境条件的变化等; 主要特点：容易消除和修正主要特点：容易消除和修正.三三.综合误差综合误差: 各种因素影响的误差的平方和的平各种因素影响的误差的平方和的平方根方根. e综综=(e02+ e12+e22+.)1/29 第三节第三节 仪表主要性能指标仪表主要性能指标一一.在工程上仪表性能指标：在工程上仪表性

5、能指标： 精确度、变差、灵敏度。精确度、变差、灵敏度。二二.精度等级划分精度等级划分:0.005 0.02 0.1 0.2 0.35 0.5 1.0 1.5 2.5 4等；仪表精度等级的等；仪表精度等级的标志在仪表标尺或标牌上标志在仪表标尺或标牌上,数值越小数值越小,精度越精度越高高.10 第四节第四节 常用仪表、控制图形符号常用仪表、控制图形符号一一.常用检测元件图形符号常用检测元件图形符号1.热电偶热电偶 2.热电阻热电阻3.嵌在管道中的检测元件嵌在管道中的检测元件4.孔板孔板5.取压接头取压接头11二.常用信号线图形符号常用信号线图形符号:1.电信号线电信号线: 或或 - - - - -

6、 - - - - - - - - -2.气信号线气信号线3.导压毛细管导压毛细管4.液压信号线液压信号线三.仪表图形符号(直径为10mm或12mm的细实线圆圈）1.就地安装 2.盘面安装 3.盘后安装 四.执行机构图形符号1气动薄膜调节阀 - - -122.三通电磁阀三通电磁阀五五.仪表连线符号仪表连线符号.1.仪表与工艺设备仪表与工艺设备.管道上测量点的连接线或机械动力线管道上测量点的连接线或机械动力线 (细实线细实线) 2.通用仪表信号线通用仪表信号线 (细实线细实线) 3.连接线交叉连接线交叉4.连接线相接连接线相接5表示信号的方向表示信号的方向六六.仪表位号仪表位号:由字母代号组合和回

7、路编号组合两部分组成由字母代号组合和回路编号组合两部分组成,字母代号组合的第一字母代表被字母代号组合的第一字母代表被 控变量控变量,后续字母代表仪表功能后续字母代表仪表功能;回路编号组合根据装置和或工段来划分回路编号组合根据装置和或工段来划分,一般一般 为为35位位.(字母代号组合和回路编号组合中间用短线连接字母代号组合和回路编号组合中间用短线连接)七七.常用的表示被测变量和仪表功能的字母代号有哪些常用的表示被测变量和仪表功能的字母代号有哪些?13 字母字母 第一字母第一字母 后续字母后续字母 被测变量被测变量 修饰词修饰词 功能功能 T 温度温度 传送传送 P 压力或真空压力或真空 试验点接

8、头试验点接头 F 流量流量 比比(分数分数) L 物位物位 灯灯 A 分析分析 报警报警 C 电导率电导率 控制控制 D 密度或比重密度或比重 差差 E 电压电压(电动势电动势) 检测元件检测元件 H 手动手动 I 电流电流 J 功率功率 扫描扫描 M 水分或湿度水分或湿度 Q 数量数量 积分累计积分累计 积分累计积分累计 R 放射性放射性 记录或打印记录或打印 S 速度或频率速度或频率 安全安全 开关或联锁开关或联锁 U 多变量多变量 多功能多功能 V 粘度粘度 阀阀 W 重量或力重量或力 套管套管 Y 继动器继动器 14第五节第五节 计量知识计量知识一一.计量计量1.法定计量单位的七个基本

9、单位：法定计量单位的七个基本单位： (1) 长度长度 米米 m (2) 质量质量 千克千克 Kg (3) 时间时间 秒秒 S (4) 电流电流 安培安培 A (5) 物质的量物质的量 摩尔摩尔 mol (6) 热力学温度热力学温度 开尔文开尔文 K (7) 发光强度发光强度 坎德拉坎德拉 cd152.计量范畴计量范畴: 几几 何何 量量 力力 学学 温温 度度 电电 磁磁 学学 电电 子子 时时 间间 频频 率率 电电 离离 辐辐 射射 光光 学学 声声 学学 标准化学或物质标准化学或物质.16二二.检定检定1.定义:为了评定计量器具的计量性能(准确度.稳定 度.灵敏度)并确定其是否合格所进行

10、的全部工作.2分类.(1)按计量器具的管理形式分为: 强制检定 非强制性定(2)按检定性质分为： 首次鉴定 周期检定 临时检定 出厂检定 抽样检定 仲裁检定三.校准 确定计量器具示值误差的全部工作。17四、量值传递四、量值传递 通过检定、将国家基准所复现的计量单通过检定、将国家基准所复现的计量单位量值通过标准逐级传递到工作计量器具位量值通过标准逐级传递到工作计量器具,以以保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系统统.五五.常用计量标准器常用计量标准器: (1)数字多用表数字多用表 (2)标准电压电流源标准电压电流源 (3)标准气动压力信号源标准气动压力信

11、号源 (4)多功能便携式校准仪多功能便携式校准仪18第六节第六节 仪表供电仪表供电一、电源质量指标一、电源质量指标 电压电压 频率稳定性频率稳定性 供电可靠性供电可靠性二、电源瞬时中断二、电源瞬时中断: 电动回路仪表的允许瞬时中断时间一般为电动回路仪表的允许瞬时中断时间一般为(5ms),继电器一般为继电器一般为(0.55ms)。三、三、(UPS)是交流不间断电源装置的简称是交流不间断电源装置的简称,是一种是一种高可靠性交流电源设备。高可靠性交流电源设备。UPS通常由两套系统构通常由两套系统构成成,一套用蓄电池储能一套用蓄电池储能,另一套直接使用交流电网另一套直接使用交流电网,两者互为备用两者互

12、为备用,通过电子开关切换通过电子开关切换,切换时间为几切换时间为几毫秒之内。毫秒之内。19 第七节第七节 安全知识安全知识一、化工企业的特点一、化工企业的特点 高温高温 高压高压 易燃易爆易燃易爆 有毒有毒 高温高温 ： 200以上以上 高压高压 ： 6.3MPa以上以上 易燃易爆介质：指闪点在易燃易爆介质：指闪点在28 以下的介质及以下的介质及 80 以下的低沸点介质以下的低沸点介质 有毒介质：指对人的机能引起功能障碍有毒介质：指对人的机能引起功能障碍,疾病疾病, 甚至死亡的介质甚至死亡的介质,如氨如氨,苯酚等苯酚等.二、电气防爆仪表的防爆形式：二、电气防爆仪表的防爆形式： 隔爆型隔爆型 增

13、安型增安型 本质安全型本质安全型20二 检测仪表21 第一节第一节 温度检测与仪表温度检测与仪表一一.温度测量的基本知识温度测量的基本知识1、温度：、温度： 表征物体冷热程度的物理量表征物体冷热程度的物理量,温度只能通过物体随温度变温度只能通过物体随温度变 化的某些特性来间接测量化的某些特性来间接测量.2、温标：、温标： 用来量度物体温度数值的标尺用来量度物体温度数值的标尺.3、目前国际上用的较多的温标：、目前国际上用的较多的温标： 华氏温标华氏温标 摄氏温标摄氏温标 热力学温标热力学温标 国际实用温标国际实用温标二二.温度测量仪表的分类温度测量仪表的分类1、温度测量仪表按测温方式分为：、温度

14、测量仪表按测温方式分为： 接触式测温接触式测温 非接触式测温非接触式测温 2、接触式测温仪表包括膨胀式、压力式、热电偶、热电阻、接触式测温仪表包括膨胀式、压力式、热电偶、热电阻.非接触测温仪表包括辐射式和红外线非接触测温仪表包括辐射式和红外线三三.热电偶热电偶1.热电偶的测温原理热电偶的测温原理: 将两种不同材料的导体或半导体将两种不同材料的导体或半导体A或或B焊接起来焊接起来,构成一个闭构成一个闭合回路，当导体合回路，当导体A和和B的两个接点的两个接点1和和2之间存在温差时之间存在温差时,两者之间两者之间 22如图所示 便产生电动势便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流因而在回路中形成

15、一定大小的电流,这种这种现象为热电效应现象为热电效应,热电偶就是根据这一效应来工作的热电偶就是根据这一效应来工作的. E=e(t)-e(t0)3、热电偶的种类分为：、热电偶的种类分为： 标准热电偶标准热电偶 非标准热电偶非标准热电偶4、标准热电偶有七种：、标准热电偶有七种： S B R K E J T5.非标准热电偶有高温热电偶非标准热电偶有高温热电偶;低温热电偶低温热电偶;非金属热电偶非金属热电偶.6.热电偶按结构形式分热电偶按结构形式分(普通热电偶普通热电偶)(铠装热电偶铠装热电偶)(表面热表面热电偶电偶)(薄膜热电偶薄膜热电偶)(快速消耗型热电偶)五种BAtt0237、热电偶安装时应该注

16、意: 检查热电偶的分度号和长度与设计是否一致 检查插入深度是否正确 标记热电偶的正负,加垫片密封牢固 补偿导线的正负与热电偶的正负一致.8、热电偶短路时： 仪表指示环境温度 热电偶断路时：仪表指示零点或仪表上线(有 断偶保护).9、热电偶补偿导线的作用： 延伸热电偶的冷端24四、热电阻四、热电阻1、常用热电阻：、常用热电阻： PT100 CU502、热电阻与显示仪表或卡件连接时注意：、热电阻与显示仪表或卡件连接时注意： 用三线制用三线制.每根导线电阻小于每根导线电阻小于5,否则要进否则要进行修正行修正.3.热电阻按结构分为四种：热电阻按结构分为四种： 普通热电阻普通热电阻 铠装热电阻铠装热电阻

17、 端面热电阻端面热电阻 隔爆型热电阻隔爆型热电阻4.热电阻测温系统组成热电阻测温系统组成: 热电阻热电阻 连接导线连接导线 显示仪表显示仪表255、热电阻安装时注意、热电阻安装时注意:(1)、检查热阻的分度号、检查热阻的分度号,长度与设计是否一致长度与设计是否一致.(2)、检查热阻实际插入深度是否正确、检查热阻实际插入深度是否正确.(3)、A线接一端线接一端,B.C线接另一端线接另一端,接线要牢固接线要牢固.五、温度计五、温度计1.工业玻璃水银温度计的的型号是工业玻璃水银温度计的的型号是WNG;工业玻璃工业玻璃液体温度计的型号是液体温度计的型号是WNY;双金属温度计的型号双金属温度计的型号是是

18、WSS;气体压力式温度计的型号是气体压力式温度计的型号是WTQ;蒸汽蒸汽压力式温度计的型号为压力式温度计的型号为WTZ.2.在玻璃液体温度计在玻璃液体温度计,压力式温度计和双金属温度压力式温度计和双金属温度计中计中,耐震最好的是双金属温度计耐震最好的是双金属温度计;精度最高的是精度最高的是玻璃液体温度计玻璃液体温度计;可以远距离传输的是压力式温可以远距离传输的是压力式温度计。度计。26 RTL系列热电偶、热阻传感器TNCR-09系列在线式红外测温仪 TNCR-08系列便携式红外测温仪 数字双金属温度计、万向双金属温度计数字双金属温度计、万向双金属温度计27TDS500彩色无纸记录仪 TDS50

19、00T智能型液晶显示无纸计录仪 TDS5900系列智能PID调节仪TDS5000系列智能温度监测报警仪28第二节第二节 压力检测与仪表压力检测与仪表一、概述一、概述1、压力测量分为：、压力测量分为： 绝对压力、表压力、负压力或真空度绝对压力、表压力、负压力或真空度2、绝对压力、表压力、大气压力、真空度之间的、绝对压力、表压力、大气压力、真空度之间的关系：关系： 表压力表压力=绝对压力绝对压力-大气压力大气压力 当绝对压力小于大气压力时当绝对压力小于大气压力时,表压力为负值为表压力为负值为真空度或负压真空度或负压. 即即 Pb(Pz)=Pj-Pq二二.压力测量压力测量(现场显示常用压力表现场显示

20、常用压力表)1、常用的弹性式压力表有膜片式、膜盒式和弹簧管式;以弹簧管式压力表应用最广泛.292 2、在压力表型号表示中第一个字母、在压力表型号表示中第一个字母Y Y表示压力表示压力,Z,Z表示真空表示真空,YZ,YZ表示真空压力表表示真空压力表, ,其后数字表示外壳其后数字表示外壳直径直径, ,故型号故型号YZ-100YZ-100指的是外壳直径为指的是外壳直径为100mm100mm的真的真空压力表空压力表. .3 3、测量氧气压力时、测量氧气压力时, ,不得使用浸油垫片和有机化不得使用浸油垫片和有机化合物垫片合物垫片; ;测量乙炔压力时不得使用铜垫片。测量乙炔压力时不得使用铜垫片。4 4、测

21、量蒸汽压力时、测量蒸汽压力时, ,压力表的安装有特殊要求压力表的安装有特殊要求: :测测量蒸汽压力时量蒸汽压力时, ,压力表下端应装有环形管压力表下端应装有环形管. .由蒸汽由蒸汽冷凝液传递压力冷凝液传递压力, ,避免高温的蒸汽直接进入表内避免高温的蒸汽直接进入表内损坏仪表损坏仪表. .5 5、投用刚安装在现场的一块压力表、投用刚安装在现场的一块压力表: :应先关闭排应先关闭排污阀污阀, ,然后缓慢打开根部阀然后缓慢打开根部阀, ,以免造成仪表受冲击以免造成仪表受冲击而损坏而损坏, ,根部阀全开后要倒回半圈根部阀全开后要倒回半圈, ,方便下回维修方便下回维修. .6 6、有的压力表背后有一小圆

22、孔的作用是、有的压力表背后有一小圆孔的作用是: :当压力当压力表用于测量蒸汽及腐蚀有毒介质时表用于测量蒸汽及腐蚀有毒介质时, ,在弹簧管及在弹簧管及连接处渗漏时连接处渗漏时, ,小圆孔起泄压作用小圆孔起泄压作用, ,以免损坏正面以免损坏正面玻璃而伤人玻璃而伤人. .30三、压力（差压）变送器三、压力（差压）变送器( (远传到控制室显示远传到控制室显示) )1 1、选型：、选型： 对于爆炸危险场所对于爆炸危险场所, ,常选用气动差压变送器常选用气动差压变送器. .防爆型电防爆型电动动IIII型或型或 IIIIII型压力变送器型压力变送器; ; 对于微压力的测量对于微压力的测量,可采用微差压变送器

23、可采用微差压变送器 对粘稠对粘稠.易堵易堵.易结晶和腐蚀强的测量介质易结晶和腐蚀强的测量介质,宜选用带法宜选用带法兰的膜片式压力变送器兰的膜片式压力变送器 在大气腐蚀场所及强腐蚀性等介质测量中在大气腐蚀场所及强腐蚀性等介质测量中,还可选用还可选用1151系列或系列或820系列压力变送器系列压力变送器 (一般使用一般使用EJA智能智能变送器变送器)2、操作仪表三阀组时应注意、操作仪表三阀组时应注意: (1)不能使导压管内的冷凝水或隔离液流走不能使导压管内的冷凝水或隔离液流走 (2)不能使测量膜盒单向受压或单向超压不能使测量膜盒单向受压或单向超压. 正确操作方法是正确操作方法是: 开三阀组开三阀组

24、:打开正压阀打开正压阀,关闭平衡阀关闭平衡阀,打打 开负压阀开负压阀; 关三阀组关三阀组:关闭负压阀关闭负压阀,打开平衡阀打开平衡阀,关关闭正压阀闭正压阀.313、下图为工艺管道截面图、下图为工艺管道截面图,图上标出液体图上标出液体.气体或气体或 蒸汽的引压口位置和原因蒸汽的引压口位置和原因 1为气体为气体 2为液体为液体 3为蒸汽为蒸汽 (1)使冷凝液顺利流回管道；使冷凝液顺利流回管道； (2)液体析出少量气体返回工艺管道；液体析出少量气体返回工艺管道； (3)保持测量管路内有稳定的冷凝液保持测量管路内有稳定的冷凝液,同时也防止同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路或仪表内。工艺管道底

25、部的固体介质进入测量管路或仪表内。4、仪表引压管的长度有无规定、仪表引压管的长度有无规定,以多长为好以多长为好? 为了保证仪表的测量精度为了保证仪表的测量精度,减少滞后减少滞后,管路应管路应尽量短尽量短;对于高温高压蒸汽对于高温高压蒸汽,为了使冷凝液充分冷为了使冷凝液充分冷凝凝,要求测量管线有一定长度要求测量管线有一定长度;对于脉动较大介质对于脉动较大介质,也要求测量管线有一定长度也要求测量管线有一定长度,以使波动平稳以使波动平稳.但最但最长不大于长不大于50米米.13223321、YYK一体化压力变送/显示/控制器 2、PB350系列压力变送器 3、PB450智能压力变送器 4、HPB-36

26、0高温型压力变送器 5、GCEC差压变送器 24138765 6、LPB220型卫生型液位变送器 7、GCECC-II智能型双阀兰压力变送器 8、GCECC-I智能型单阀兰压力变送器 9、普通压力表 10、数字压力表 10933第三节第三节 流量检测与仪表流量检测与仪表.1.什么叫流量什么叫流量?有哪几种表示方法有哪几种表示方法?互相之间的关系互相之间的关系?答答:(1)流量是单位时间内流过管道某一截面的流体总量流量是单位时间内流过管道某一截面的流体总量. (2)流量分体积流量和质量流量流量分体积流量和质量流量 (3)体积流量用体积流量用Q表示表示,质量流量用质量流量用M表示表示,关系为关系为

27、Q=M/或或M=Q2.常用的流量单位常用的流量单位,体积流量体积流量m3/h、l/h,质量流量为质量流量为kg/h、t/h;标准状态下标准状态下,气体的体积流量为气体的体积流量为Nm3/h。3.常用的流量仪表可分为速度式流量计和容积式流量计两常用的流量仪表可分为速度式流量计和容积式流量计两大类大类;速度式流量计有差压式流量计速度式流量计有差压式流量计,转子流量计转子流量计,电磁流电磁流量计量计,靶式流量计靶式流量计,超声波流量计等超声波流量计等;容积式流量计有椭圆容积式流量计有椭圆齿轮流量计齿轮流量计,活塞流量计等活塞流量计等344、常用的流量计有：质量流量计 进口:E+H .ROSEMENG

28、T. 科隆涡街流量计 进口:E+H .ROSEMENGT. 科隆电磁流量计 进口:E+H .ROSEMENGT. 科隆超声波流量计 进口:WELKIN.SIEMENS.德菲转子流量计 承德克罗尼.重庆川仪.西安仪表厂.开封 仪表厂5.常用的节流元件:孔板 国产:大连精工.西安苏美特.国营江阴节流元件厂.阿牛巴 开封仪表厂文丘里3512119876345 1、JPL-20型角式旋涡流量计 2、JSP在线式超声波流量计 3、EH智能型质量流量计 4、上海肯特电磁流量变送器 5、LY-型双转子流量计 6、LGK-00系列旋涡式天燃气流量计 7、GZ-3000型管道式流量计 8 、GZ-3200型流量

29、计 9 、LGK型孔板流量计 10、金属管转子流量计1036第四节第四节 物位检测仪表物位检测仪表1.物位包括物位包括: 液位液位 料位料位 界位界位2.物位测量仪表物位测量仪表: 指对物位进行测量指对物位进行测量,报警及自动调节的自动化报警及自动调节的自动化仪表仪表3.液位测量仪表有超声波液位计、雷达液位计、射液位测量仪表有超声波液位计、雷达液位计、射频导纳液位计、浮球液位开关、音叉开关、磁致频导纳液位计、浮球液位开关、音叉开关、磁致伸缩式液位计、浮筒液位计、法兰式液位计、磁伸缩式液位计、浮筒液位计、法兰式液位计、磁翻板液位计、玻璃板液位计等。翻板液位计、玻璃板液位计等。374.常用的液位.

30、料位仪表：超声波液位计 进口:FLOWLINE.意大利SGM.英国豪迈雷达液位计 进口:E+H.科隆.ROSEMENT.射频导纳 进口:西门子.美国阿美特克磁致伸缩液位计 进口:E+H.科隆.AMETEK浮筒液位计 进口:福克斯波罗.FISHER低温式(普通)法兰液位计 罗斯蒙特3051系列 横河EJA. 西门子 ABB磁翻板液位计 国产:上海自动化仪表四厂.西安仪表厂 重庆川仪.天津仪表厂玻璃板液位计 国产:上海自动化仪表四厂.西安仪表厂 重庆川仪.天津仪表厂38浮球液位开关 进口:美国SOR.日本太平.日本长野音叉开关 进口:德国UWT.西门子.E+H.放射性仪表(物位计) 进口:E+H.

31、美国Thermo Fisher.BERTHOLD(德） 国产：武汉中纽控制技术有限公司 天华化工机械及自动化研究设计院 北京树成科技公司3912451186 1、TCW系列静压式液位监测变送器 2、US60系列一体化超声波物位计 3、LY32全能射频物位开关 4、YZ200型音叉式料位开关 5、YZ300型音叉式料位开关 6、EK-500系列阻旋式物位开关 7、导波雷达物位计 8、LSK磁翻版液位计 9、磁致伸缩液位计317940第五节第五节 分析仪表分析仪表1.分析仪表四部分组成分析仪表四部分组成 采样采样.预处理和进样系统预处理和进样系统 分析器分析器 显示及数据处理系统显示及数据处理系统

32、 电源电源2.过程分析仪表按工作原理分为磁导式分析器、热过程分析仪表按工作原理分为磁导式分析器、热导式分析器、红外线分析器、工业色谱仪、水质导式分析器、红外线分析器、工业色谱仪、水质浊度计、密度式、浊度计、密度式、PH计、质谱仪、氧化锆分析计、质谱仪、氧化锆分析仪、仪、CDO分析仪等。分析仪等。3.分析仪表的基本的和主要的性能指标分析仪表的基本的和主要的性能指标 精度精度 灵敏度灵敏度 响应时间响应时间。414.常用的分析仪表(1)质谱仪 进口美国Thermo Fisher(2)烟道气分析仪 美国热电.西克麦哈克.德国西门子 美国Fisher-Rosement.英国CODEL(3)氧含量分析仪

33、 红外气体分析仪 气相色谱仪 热导式氢分析仪 进口:瑞士 ABB.德国Siemens.美国AMETE. 美国Teledyne; 国产：横河西仪有限公司 .杭州聚光 北京北分麦哈克分析仪器有限公司42(4)PH计.电导仪.密度计.浓度计.COD分析仪.浊度计等水质分析仪. 进口:美国HACH.德国E+H.日本DKK(5)硅表.钠表 进口:HONEYWELL POLYMETRON SWAN ABB(6)氧化锆分析仪 国产:中国石油兰州石油化工公司仪表厂 上海一诺仪表有限公司 承德热河克罗尼仪表有限公司还有可燃有毒气体探测器,H2S/SO2比值分析仪，SO2在线分析仪，火焰检测器及分析仪集成。431

34、23456781、9184在线余氯分析在线余氯分析 2、BOD测试仪测试仪3、DR1010化学需氧量测试仪化学需氧量测试仪 4、DR2700分光光度计分光光度计5、电导率、浓度计、电导率、浓度计、PH计计 6、红外气体分析仪、红外气体分析仪7、溶解氧分析仪、溶解氧分析仪 8、浊度计、浊度计44三三 化工自动化过程控制系统化工自动化过程控制系统45生产过程控制的发展20 世纪世纪 50 年代以前年代以前 经典控制理论经典控制理论PID控制规律控制规律 实现控制的手段主要是单个实现控制的手段主要是单个传感器、控制器和执行器传感器、控制器和执行器。20 世纪世纪 80 年代以后年代以后 自动化的实现

35、工具也由自动化的实现工具也由 DCS 发展到了现场总线控制系统发展到了现场总线控制系统 46由人工控制向自动控制发展人工控制自动控制47化工生产过程控制48化工生产过程控制49第一节 自动控制的基本方式v开环控制之一：按给定值的操纵，其操纵变量与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随之变化。控制装置设定值按设定值控制的开环系统50开环控制之二：按扰动量进行控制，即所谓前馈控制，如图：在蒸汽加热器中，若负荷为主要干扰，如果使蒸汽流量与冷流体流量保持一定关系，当扰动出现时，操纵变量随之变化控制装置按扰动而控制的开环系统51闭环控制系统 系统的输出（被控变量）通过测量、变送环节，又返回

36、到系统的输入端，与给定信号比较，以偏差的形式进入控制器，对系统起控制作用，整个系统构成一个封闭的反馈回路，这种控制系统统称为闭环控制系统或反馈控制系统。闭环控制系统TTTC给定值52第二节 自控系统的组成v2.1过程控制：应用于石油、化工、冶金、机械、电力、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门的自动化v2.2过程控制系统：自动控制系统的按被控制量分为温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值等的控制系统532.1.1、液位控制系统v图中，检测变送器图中，检测变送器检测到水位高低，检测到水位高低，当水位高度与正常当水位高度与正常给定水位之间出现给定水位之间出现偏差时，调节器就偏差时，调节器就

37、会立刻根据偏差的会立刻根据偏差的大小去控制出水阀，大小去控制出水阀，使水位回到给定值使水位回到给定值上。从而实现水位上。从而实现水位的自动控制。的自动控制。LTLC给定值542.1.2、温度控制系统v它由蒸汽加热器、温度它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定。是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料素的变化引起出口物料的温度变化时，通过温的温度变化时，通过温度仪表测得的变化，并度仪表测得的变化，并将其信号送至调节器与将其信号送至调节器与给定值进行比较，调节给定值进行比较，调节

38、器根据其偏差信号进行器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至运算后将控制命令送至调节阀，改变蒸汽量维调节阀，改变蒸汽量维持出口温度持出口温度。进料蒸汽TTTC给定值蒸汽加热器温度控制系统552.1.3、流量控制系统v它由管路、孔板和差压变送它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时，流生变化或有其他扰动时，流量将偏离设定值。利用孔板量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件，把孔板上、作为检测元件，把孔板上、下游的差压引至差压变送器，下游的差压引至差压变送

39、器，将流量差压值转换成电流信将流量差压值转换成电流信号；该信号送至调节器与给号；该信号送至调节器与给定值进行比较，流量控制器定值进行比较，流量控制器根据偏差信号进行运算后将根据偏差信号进行运算后将控制信号送至调节阀，改变控制信号送至调节阀，改变阀门开度，就改变了流量，阀门开度，就改变了流量，使流量维持在设定值上。使流量维持在设定值上。FC流量控制系统562.1.4、常用术语v1、被控对象：自动控制系统中，工艺参数需、被控对象：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，称为被控要控制的生产过程、设备或机器，称为被控对象。针对以上三个例子分别是储液罐、换对象。针对以上三个例子分别是储

40、液罐、换热器、管道。热器、管道。v2、被控变量：被控对象内要求保持设定数值、被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，称为被控变量。上述个例中的的工艺参数，称为被控变量。上述个例中的液位、温度、流量。液位、温度、流量。57v3、操纵变量：受控制器操纵，用以克服干扰、操纵变量：受控制器操纵，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量，称为操纵变量。上例中的蒸汽、液体能量，称为操纵变量。上例中的蒸汽、液体等。等。v4、干、干 扰：除操纵变量以外作用于对象并扰：除操纵变量以外作用于对象并能引起被控变量变化的因素，称为干扰。能引起被控变量变化的因

41、素，称为干扰。v5、设定、设定 值：被控变量的预定值，称为设定值：被控变量的预定值，称为设定值。值。v6、偏差：偏差理论上应该是指被控变量的设、偏差：偏差理论上应该是指被控变量的设定值与实际值之差，但是能够直接获取的是定值与实际值之差，但是能够直接获取的是被控变量的测量值，而不是实际值，因此也被控变量的测量值，而不是实际值，因此也称为给定值与测量值之差，称为偏差。称为给定值与测量值之差，称为偏差。58第三节 自控系统的分类v按系统的结构特点分类反馈控制系统前馈控制系统前馈反馈控制系统59v按给定值信号的特点分类定值控制系统：将被控制量保持在某一定值或很小的范围中的控制系统随动控制系统：被控量的

42、给定值随时间任意地变化的控制系统程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序而变化的控制系数60第四节第四节 过渡过程及其品质指标过渡过程及其品质指标v1、系统的静态和动态静态：输入不变，调节系统在调节器的自动调节作用下，被调量不再随时间变化的平衡状态 动态：被调量随时间变化，系统处于不平衡状态 一个运行的系统，时时刻刻都有扰动作用于对象，使被调量偏离设定值612、过渡过程基本形式v发散振荡012340 .00 .51 .01 .52 .0t62v等幅振荡024681 01 21 41 60 . 00 . 20 . 40 . 60 . 81 . 01 . 21 . 41 . 61 . 82 .

43、 0 h(t)t F 163v衰减振荡1051 01 52 02 50 .00 .20 .40 .60 .81 .01 .21 .41 .6 h(t)t最大偏差给定值余差tpts64v（单调过程）无振荡过程024681 01 20 .00 .20 .40 .60 .81 .0 h(t)t65v3、衰减震荡过度过程的品质指标： 余差（e） 、 最大偏差（A）、衰减比（n）、过渡过程时间（ts）、峰值时间（tp）u4.对控制系统的性能要求：稳、准、快。66第五节 单回路控制系统整定v调节器参数的整定：就是在一个已经调校好的控制系统中，去选择和设置合适的调节器的比例度、积分时间和微分时间，使调节器与

44、过程的特性相适应，来改善系统的静态和动态特性，获取最佳控制效果。67系统整定方法v临界比例度法临界比例度法 v衰减曲线法衰减曲线法v经验凑试法：经验整定法的关经验凑试法：经验整定法的关键是键是看曲线、调参数看曲线、调参数 68系统投运步骤v系统投运一般要经过 现场人工操作 手动遥控 自运控制69第六节 复杂控制系统v按控制系统的结构特征分类，控制系统所谓的复杂，是相对于简单而言的。凡是多参数具有两个以上变送器、两个以上控制器或两个以上调节阀组成的多回路的自控系统，称之为复杂控制系统。v 目前常用的复杂控制系统有串级、分程、三冲量、前馈、选择、比值等。并且随着生产需要和科学技术的进步，又出现了许

45、多新型的控制系统70 例例1 串级控制系统串级控制系统v 串级控制系统的特点：两个串级控制系统的特点：两个调节器相串联，主调节器的输调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的给定，适用出作为副调节器的给定，适用于时间常数及纯滞后较大的对于时间常数及纯滞后较大的对象。象。71串级控制系统的实际应用 加热炉原料出口温度控制系统若采用简单温度控制，当负荷发生变化时，由温变、控制器和调节阀组成一个单回路控制系统，去克服由于变化而引起的原料出口温度的波动，以保持出口温度在设定值上。 但是，当燃料气压力波动大且频繁时，由于加热炉滞后很大，将引起原料出口温度的大幅度波动。为此，先构成一个燃料气压力（或流量）

46、的控制系统（回路），首先稳定燃料气的压力（或流量），而把原料出口温度控制器的输出，作为压力控制器的设定值，形成回路，使压力控制器随着原料出口温度控制器的需要而动作，这样就构成了如图中所示的温度压力串级控制系统。TTTCPT原料PC主回路副回路72例2 分程控制系统v一般来讲，一台调节器的输出仅控制一个调节阀。若一台调节器去控制几个阀门，并且是按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。73分程控制系统简图如下：调节器0.020.06Mpa0.060.1Mpa分程控制系统图74分程控制方案中，阀的开闭形式，可分为同向和异向两种阀门开度01000.020.060.1Mpa气

47、开阀阀门开度01000.020.060.1Mpa气关阀同向分程控制方案阀门开度10000.020.060.1Mpa气关阀气开阀00.020.060.1Mpa气关阀气开阀异向分程控制方案75v v工艺特殊要求的分程控制系统 例如：甲醇储罐氮封分程控制系统（异向分程控制方案） 实行氮封的技术要求是,要始终保持储罐内的氮气微正压.储罐内物料增减时,将引起罐顶压力的升降,应及时进行控制,否则将使储罐变形。因此，当储罐内液面上升时，应停止补充氮气，并将压缩的氮气适量排出。反之，液面下降时停止放出氮气。只有这样才能做到隔绝空气，又保证容器不变形的目的。甲醇氮气PCAB氮气PT气开气关给定值阀门开度1000

48、0.020.060.1Mpa气关阀气开阀76例3 三冲量控制系统v主要用于锅炉汽包液位的控制。v 所谓三冲量就是一个前馈加串级的控制系统。冲量实际就是变量，多冲量控制中的冲量是指引入系统的测量信号。其主要冲量是水位，辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它是为提高控制品质而引入的。一般我们都采用水位、蒸汽流量和给水流量三冲量控制。77v液位过高，使蒸汽带液，降低蒸汽产量和质量，使过热器结垢或使汽轮机叶轮损坏。v液位过低，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸等事故。v因此，控制好锅炉汽包水位，对于提高蒸汽产量和质量，保证安全生产具有十分重要的意义。78LCFC蒸汽汽包给水79四 PLC和

49、ESD80 1、什么是PLC可编程控制器是一种以微处理器为核心器件的逻辑和顺序控制装置。由于可编程程序控制器在不断发展，对它下一个确切宣言比较困难。目前公认的是1980年美国电气制造商协会对它下的定义。 2、什么是ESDESDEmergency Shutdown System的简称，中文的意思是紧急停车系统，它用于监视装置或独立单元的操作，如果生产过程超出安全操作范围，可以使其进入安全状态，确保装置或独立单元具有一定的安全度。81S7系统配有系统配有PROFIBUS总线的网络总线的网络823、PLC由哪几部分构成：CPU存储器I/O输入输出单元输入输出扩展接口外部设备接口电源单元834、PLC

50、特点：特点：构成控制系统简单构成控制系统简单改变控制功能容易改变控制功能容易编程方法简单编程方法简单可靠性高可靠性高845、什么是故障安全？、什么是故障安全？ 故障安全是指故障安全是指ESD系统发生故障系统发生故障时，不会影响到被控过程的安全运行。时，不会影响到被控过程的安全运行。ESD系统在正常工况时处于励磁（得电）系统在正常工况时处于励磁（得电）状态，故障工况时应处于非励磁（失电）状态，故障工况时应处于非励磁（失电）状态。当发生故障时，状态。当发生故障时，ESD系统通过保系统通过保护开关将故障部分断电，称为故障旁路护开关将故障部分断电，称为故障旁路或故障自保险，因而在或故障自保险，因而在E

51、SD自身故障时，自身故障时，仍然是安全的。仍然是安全的。856、PLC简介简介日本欧姆龙、德国西门子日本欧姆龙、德国西门子S-200、S-300、S-400 。 施耐德、施耐德、ABB等。等。7、ESD简介简介黑马、黑马、tricon、西门子。、西门子。86五 DCS871、什么是、什么是DCS DCS是分散控制系统是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，国内一般习惯称的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合

52、了计算机计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯通讯(Communication)、显示、显示(CRT)和控制和控制(Control)等等4C技术，其基本思想是分散控技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。方便。88人机界面站：人机界面站：HIS（操作站）（操作站）控制站：控制站：FCSV net8990工程师站91操作员站92现场控制站932、 DCS具有以下特点：具有以下特点： (1)高可靠性高可靠性 (2)开放性开放性 (3)灵活性灵活性 (4)易于维护易于维护 (5)协调性协调性 (6)控制功能齐全控制功能齐全

53、 943.DCS一般由五部份组成：一般由五部份组成：控制器控制器I/O板板操作站操作站通讯网络通讯网络图形及遍程软件图形及遍程软件 954、 什么是冗余？什么是冗余系什么是冗余？什么是冗余系统？统？ 冗余（冗余（Redundant）有指定）有指定的独立的的独立的N：1重元件，并且可以重元件，并且可以自动地检测故障，切换到后备设自动地检测故障，切换到后备设备上。备上。 冗余系统指并行地使用多个系冗余系统指并行地使用多个系统部件，以提供错误检测和错误统部件，以提供错误检测和错误校正能力。校正能力。965 DCS系统简介系统简介XL系统、系统、CS3000系统、西门子系统、西门子PCS7 系统、浙江

54、中控系统、浙江中控JX-300X、浙江中控浙江中控JX-300、和利时、和利时MACS、和利时、和利时HS2000、霍尼、霍尼韦尔韦尔PKS210、工大中远、工大中远HIC-1000、科远科远NT6000、ABB800F等。等。97六 ITCC透平压缩机组综合控制系统98大型设备机组控制99v透平压缩机组综合控制系统 简称ITCC（Integrated Turbine & Compressor Control）与传统的压缩机组控制方案相比, 具有可靠性高、功能强大、组态灵活、易操作等优点, 是集机组的防喘振控制、蒸汽轮机调速控制、性能控制、耦合控制、自保联锁逻辑控制、PID 控制等为一

55、体的综合控制系统。100v例如整套空分设备控制部分 由DCS 及ITCC 两大控制系统组成, 为了减少系统间的通信及接线, 不单独设立ESD 系统, ESD 系统的控制功能由ITCC系统来完成。空分设备部分的程序控制和连续控制由DCS 控制系统实现, 空分设备联锁保护及空压机、空气增压机、蒸汽轮机的控制和联锁保护在ITCC 系统中完成。空分设备与机组之间的相互控制及联锁通过DCS 与ITCC 系统之间的硬接线完成。其他数据采集通过系统间的通信完成。101vITCC系统简介： 进口：TRICON（TS3000） 美国CCC 德国黑马102七 仪表安装知识103(一）仪表施工图v一套完整的仪表施工图包括以下内容：v1、图纸目录v2、设计说明书v3、仪表设备会总表v4、仪表一览表v5、安装材料汇总表v6、仪表加工件汇总表v7、电气材料汇总表v8、仪表