培训资料之仪表部分

1、.PAGE ：.；培训资料之仪表部分前言自动化技术是当代开展迅速、运用广泛、最引人瞩目的高新技术之一，在某种程度上，可以说自动化是现代化的同义词。工业自动化技术，就是在没有人直接参与的情况下，经过自动控制安装或系统，对消费过程、工艺参数、技术目的、产品要求等进展自动的调理与控制，使之到达预定的技术目的。自动化技术的程度，将直接影响到产品的质量、产量、本钱、劳动消费率、预期消费和盈利目的的完成。我厂煤制油工艺是世界上第一套利用原煤作为原料，在高温、高压、催化剂、临氢条件下消费石油产品的工业化大型消费安装，其所采用的自动控制系统具有技术先进、高精度、高可靠性、高灵敏性等特点，将会确保全厂安装平安、

2、平稳、长周期、满负荷和高质量运转，将会极大地提高企业的消费才干和经济效益。本章将从以下几个部分着手，结合本厂实践，有代表性的讲解工业自动化的根底实际和实践运用等方面的知识。第一节 DCS、ESD及现场总线技术一、 DCS 系统1. 概述 DCS(DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM)即集散型控制系统,是利用计算机技术对消费过程进展集中检测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术，是由计算机技术、信号处置技术、丈量控制技术、通讯网络技术、 CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互浸透开展而产生的。它实现了控制系统的功能分散，负荷分散，危险分散以及集中管理。DCS既不同于分散的仪

3、表控制，又不同于集中式计算机控制系统，而是抑制了二者的缺陷集中了二者的优势。DCS采用的是规范化、模块化和系列化的设计，由过程控制级、控制管理级和消费管理级组成一个以通讯网络为纽带的集中显示而操作管理、控制相对分散的适用系统。它具有如下特点： 自主性； 协调性； 在线性与实时性； 高可靠性； 顺应性、灵敏性和可扩展性；6 友好性。各DCS厂商以Honeywell、Emerson、横河、ABB为代表纷纷提升DCS系统的技术程度，并不断地丰富其内容。总的开展趋势可表达在如下几个方面：各制造厂商都在“开放性上下功夫，力求使本人的 DCS与其他厂商的产品很容易地联网；大力开展和完善 DCS 的通讯功能

4、，并将消费过程控制系统与工厂管理系统连结在一同，构成管控一体化；高度注重系统的可靠性，在软件的设计中采用容错技术；在控制功能中，不断引进各种先进控制实际，以提高系统的控制性能，如自整定、自顺应、最优、模糊控制等；在系统规模和构造上，构成由小到大的产品，以顺应不同规模的需求。当今Honeywell 公司最新推出的Experion PKS过程知识系统、Emerson 公司的Plant Web (Emerson Process Management)、Foxboro公司的A2、横河公司的R3PRM-工厂资源管理系统和ABB公司的 Industrial IT 系统代表了目前DCS的最新技术特点。而以和

5、利时、浙大中控、上海新华为代表的国内DCS厂家经过10年的努力，各自推出本人的DCS系统：和利时推出MACSSmartpro第四代DCS系统、浙大中控推出Web field(ECS)系统、新华推出XDPF-400系统。三家积极努力，为DCS在国内工业企业的普及运用，特别是在中小型企业中的运用做出了奉献。2. Honeywell Pks 集散型控制系统1 简介 Experion PKS系统包含了霍尼韦尔公司三十年来在过程控制、操作管理、行业知识等方面积累的阅历，采用最先进的开放平台和网络技术，为工业企业提供一个一致的、全厂的、自过程控制、设备和资产管理、直至消费管理、集成制造等一体化的知识系统体

6、系构造和全系列的处理方案。 PKS是具有最先进的DCS才干的、一致的、协作的体系构造。它最大的特点是采用容错以太网技术，具有先进的、鲁棒式的分布式控制系，它提供方便的知识共享和任务流的管理，使企业人员与最先进的自动化技术结合在一同，并使企业人员也相互联络在一同。Experion PKS 系统主要包括: 调理控制和逻辑控制一体化的C200混合控制器 和EPKS系一致体化的高可靠性的缺点平安控制器FSC 多种类型的常规的、智能的输入/输出子系统和各种类型现场总线的集成 方便的基于Windows 的操作、运用环境 先进的HMIWeb技术的人机界面 支持OPC等开放式规范，提供多种第三方控制器的通讯接

7、口 鲁棒的、高可靠性的容错以太网FTE 高效的分布式系统体系构造DSA 全系列的先进控制、设备和异常形状管理、运营管理等集成制造处理方案2 系统组成 DCS普通由五部份组成：控制器、I/O板、操作站、通讯网络、图形及编程软件。虽然假设干年以前就有人断定DCS即将被FCS现场总线控制系统所取代，然而直至今日，DCS依然具有相当的生命力。 3 煤液化运用煤液化工程结合控制室UCR1-UCR5采用HONEYWELL PKS系统，单元控制室采用SCADAP32P控制器。二、 ESD 系统1. 概述ESD是英文Emergency Shutdown Device的缩写，即紧急停车系统。这种公用的平安维护系

8、统是90年代开展起来的，以它的高可靠性和灵敏性而遭到一致好评。ESD紧急停车系统按照平安独立原那么要求，独立于DCS集散控制系统，其平安级别高于DCS。为何要独立设置ESD系统呢？当然普通平安联锁维护功能也可由DCS来实现。但是对于较大规模的紧急停车系统应按照平安独立原那么与DCS分开设置，这样做主要有以下几方面缘由： 1降低控制功能和平安功能同时失效的概率，当维护DCS部分缺点时也不会危及平安维护系统。 2对于大型安装或旋转机械设备而言，紧急停车系统呼应速度越快越好。这有利于维护设备，防止事故扩展；并有利于分辨事故缘由记录。而DCS处置大量过程监测信息，因此其呼应速度难以作得很快； 3DCS

9、系统是过程控制系统，是动态的，需求人工频繁的干涉，这有能够引起人为误动作；而ESD是静态的，不需求人为干涉，这样设置ESD可以防止人为误的动作。2. TRICON ESD 系统1 简介 Tricon 控制器是一种三重化冗余Triple Modular RedundantTMR控制器，它采用“三取二表决方式任务。由于该控制器是美国Triconex 公司开发的，所以也称其为Tricon 控制器。另外，Tricon 控制器也是特指Triconex 公司开发的TMR产品，以别于其它公司开发的TMR产品。2系统组成Tricon三重化冗余容错控制器是经过三重模件冗余构造TMR实现容错的，不论是构造的硬件缺

10、点，还是内部或外部的瞬时缺点，Tricon控制器都能做到无过失，不会中断控制。Tricon 控制器三重化构造如以下图所示。自动热备用自动热备用I/O总线输出分电路A主处置器A输入分电路A三总线三总线 输出分电路B主处置器B输入分电路B I/O总线输出分电路C主处置器C输入分电路C输入表决器输出Tricon 控制器三重化构造 TRICON系统TMR的每一个数字输入/输出模件都包含三个完全一样的相互隔离的支路。每一个支路含有一个I/O微处置器，并从它的相应的主处置器上的I/O通讯处置器接纳其输出表。 3 煤液化运用煤液化工程的联锁维护系统采用的是Triconex 公司的TMR三重化冗余控制系统，满

11、足TUV6的认证要求，到达SIL3的平安等级。三、 PLC 系统1. 概述PLC英文全称是Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是: 一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境中运用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并经过数字或模拟式输入/输出来控制各种类型的机械或消费过程。可编程序控制器是六十年代末在美国首先出现的，目的是用来取代继电器，以执行逻辑判别、计时、计数等顺序控制功能，故也称它为顺序控制器Sequence Controller。2. 系统组成

12、可编程序控制器硬件由五部分构成:1中央处置器 Central Processor Unit 简称CPU；2电源 Power Supply；3输入组件Inputs；4输出组件Outputs；5编程器Programmer。3. PLC的主要特点 1 可靠性；2 丰富的I/O接口模块；3采用模块化构造；4编程简单易学；5安装简单，维修方便。4. PLC的功能1逻辑控制；2定时控制；3计数控制；4步进(顺序)控制；5PID控制；6数据控制；7通讯和联网；8其它：PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块。5. PLC图例1根本逻辑门符号根本逻辑运算常用的逻辑门图

13、形符号，如以下图所示：(a) 与门 (b) 或门 (c) 非门图 根本逻辑门2 组合逻辑运算 组合逻辑运算将根本逻辑运算进展各种组合，可以获得与非、或非、与或非、异或、同或等组合逻辑运算。 组合逻辑门符号 与根本逻辑运算有对应的逻辑门一样，组合逻辑运算也有相应的逻辑门符号，这些符号根本上是由根本逻辑门的与门、或门和非门符号组合而成，见图。(a) 与非门 (b) 或非门 (c) 与或非门 (d) 异或门 (e) 同或门图 各种组合逻辑门6. 煤液化安装主要运用PLC在煤液化工程中运用较多，如泵、紧缩机、透平等。四、 现场总线1. 概述现场总线FCS是衔接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数

14、字式、多节点通讯网络，它也被称为现场底层设备控制网络INFRANET。分布式的FCS系统比DCS系统更好地表达了“信息集中，控制分散的思想。2. 构造随着现场总线技术的出现和成熟，促使了控制系统由集散控制系统DCS向现场总线控制系统FCS的过渡。在普通的FCS系统中，遵照一定现场总线协议的现场仪表可以组成控制回路，使控制站的部分控制功能下移分散到各个现场仪表中。从而减轻了控制站负担，使得控制站可以专职于执行复杂的高层次的控制算法。对于简单的控制运用，甚至可以把控制站取消，在控制站的位置代之以起衔接现场总线作用的网桥和集线器，操作站直接与现场仪表相连，构成分布式控制系统。3. 特点分布式的FCS

15、系统比DCS系统更好地表达了“信息集中，控制分散的思想。与传统的DCS 相比，FCS有其本身的特点。FCS系统具有高度的分散性，它可以由现场设备组成自治的控制回路。FCS的构造比DCS简化。有的FCS系统省略了DCS中控制站这一层，操作站直接与现场仪表相连。这些使FCS的可靠性得到提高。现场总线系统具有开放性。系统的开放性决议了它具有互操作性和互用性。作为工厂网络底层的现场总线还对现场环境有较强地顺应性。由于构造上的改动，FCS比DCS更节约硬件设备。与此同时，FCS比DCS性能有所提高。4. 现场总线的优点由于现场总线具有以上特点，特别是其系统构造的简化，使其从设计、安装、投运到正常消费运转

16、及检修维护，都表达出优越性。它不仅节省了硬件数量与投资，节省了安装费用，而且系统的维护开销也大大地降低。现场总线控制系统不仅准确度与可靠性高，在方便运用和维护性方面，FCS也比DCS有优势。FCS运用一致的组态方式，安装、运转、维修简便；利用智能化现场仪表，使维修预告Predicted maintenance成为能够；由于系统具有互操作性和互用性，用户可以自在选择不同品牌的设备到达最正确的系统集成，在设备出现缺点时，可以自在选择交换的设备，保证用户的高度系统集成自动权。此外，它还具有设计简单，易于重构等特点。5. 开展趋向传统的集散控制系统DCS系统具有集中监控、分散控制、操作方便的特点。但是

17、，在实践运用中也发现DCS的构造存在一些缺乏之处，如控制不能做到彻底分散，危险依然相对集中；由于系统的不开放性，不同厂家的产品不能互换、互联，限制了用户的选择范围。利用现场总线技术，开发FCS系统的目的是针对现存的DCS的某些缺乏，改良控制系统的构造，提高其性能和通用性。FCS想要在实践中取代DCS，既要具备DCS所具有的功能，又要能抑制DCS的缺陷。FCS由于采用了现场总线技术，在开放性、控制分散等方面优于传统DCS。但是由于它是一种新技术，目前连规范本身都还没有制定一致，因此FCS与成熟的DCS相比，还存在以下的一些欠缺。1由于现场总线规范本身尚在开展中，从而给产品的开发和测试带来难度。2

18、在某些场所中，FCS还无法提供DCS已有的控制功能。3目前FCS胜利的运用实例不多，难以评价实践运用效果。由于以上这些缘由，FCS取代DCS将是一个逐渐的过程。在这一过程中，会出现一些过渡型的系统构造，如在DCS中以FCS取代DCS中的某些子系统。用户将现场总线设备衔接到独立的现场总线网络效力器，效力器配有DCS中衔接操作站的上层网络接口，与操作站直接通讯。在DCS的软件系统中可增添相应的通讯与管理软件，这样不需求对原有控制系统作构造上作出较大变动。第二节 现场仪表技术一、仪表的各种丈量误差及参数1. 关于丈量的概念 根据国际通用计量学根本名词的引荐“丈量是以确定量为目的的一组操作。这里的量值

19、均指物理量而言。测得的物理量值是一个名数, 它由表示物理量的数值和物理量的单位组成。同一物理量, 由于所选择的单位不同, 得到丈量结果的数值也不同。因此, 在给出丈量值大小的同时一定要给出所用的丈量单位。 2. 丈量方法丈量方法是完成丈量义务所采用的手段。普通是根据给定的原理规定出在丈量中所涉及的运算和实践操作。 在丈量过程中由于丈量对象、丈量环境、丈量参数不同, 采用着各式各样的丈量仪表和丈量方法。 1简单丈量中选用适当的丈量仪表即可直接完成丈量义务, 即可测得足够精度的被测物理量的大小时, 常把这种丈量称为简单丈量。 2 直接丈量任何丈量都包含不同的简单丈量。假设在丈量过程中只包括一项简单

20、丈量和只根据一些知数据对丈量结果运算就可以得到被测物理量的大小, 常把这种丈量称为直接丈量。 3 间接丈量假设对被测物理量的丈量包括两个或两个以上的简单丈量, 或包括根据假设干直接丈量结果来计算出最后丈量结果, 这种丈量称为间接丈量, 也叫非直接丈量。 3. 丈量仪表的性能目的 仪表运转特性通常分为静态特性和动态特性两大类。 1 丈量仪表的静态特性 准确度 与准确度有关的目的有三个: 精细度、正确度和准确度等级。 a精细度它阐明丈量仪表表示值的不一致程度。即对某一稳定的被丈量在一样的规定的任务条件下, 由同一丈量者用同一仪表在相当短的时间内延续反复丈量多次, 其丈量结果的不一致程度。 b正确度

21、它阐明表示值有规律地偏离真值大小值的程度。 c准确度它是精细度和正确度两者的总和, 即丈量仪表给出接近于被测真值的才干。 d准确度等级它是指在规定的任务条件下, 仪表最大允许误差相对于仪表丈量范围的百分数也称精度等级。 稳定性 它是指在规定的任务条件坚持恒定时在规定时间内仪表性能坚持不变的才干。普通用精细度数值和观测时间长短表示。 影响系数 影响系数是仪表性能的重要目的。由于仪表实践任务条件要比规范任务条件差很多, 此时影响量的作用可以用影响系数来表示。它是示值变化与影响量变化之间的比值。 仪表静态输入-输出特性 仪表静态输入-输出特性由灵敏度、灵敏限、分辨率、线性度、滞环、量程等特性表示。

22、a灵敏度它表征仪表在稳态输出增量与输入增量之间的比值, 是静态特性曲线上相对应的斜率。 b灵敏限当仪表的输入量从零不断添加时, 在仪表示值发生可觉察的极微小变化时, 此时对应的输入量的最小变化值, 称为灵敏限。 c分辨率它表示仪表可以检测到被丈量最小变化的身手。 d线性度通常用实践校验曲线与一条经过特性曲线上、下限值的端基直线之间的最大偏向值与最大值之比来衡量。 死区、回差和滞环 a死区它是指不会引起仪表输出的输入值最大变化的范围。 b回差它是指在仪表全部丈量范围内被丈量值上行和下行所得到的两条 特性曲线之间的最大偏向。 c滞环它是指在仪表全部丈量范围内被丈量值上行和下行所得到的两条特性曲线之

23、间的最大偏向与死区之差。 量程它是指丈量上下限之间的代数差。 2 丈量仪表的动态特性及动态误差 动态特性 丈量仪表的动态特性是仪表在动态任务中所呈现的特性, 它决议仪表丈量快变参数的精度, 通常用稳定时间和极限频率来概括表示。 所谓稳定时间是指给仪表一个阶跃输入, 从阶跃开场到输出信号进入并不再超出对最终稳定值规定的允许误差时的时间间隔,稳定时间又称阻尼时间。 极限频率是指一个仪表的有效任务频率。在这个频率以内仪表的动态误差不超越允许值。 动态误差 动态误差是仪表随时间变化的被丈量时所具有的误差, 其数值是动态与静态丈量结果的差值。动态误差属于规律性误差。 仪表的各种丈量误差参数 传感器和变送

24、器在仪器、仪表和工业自动化领域中起着举足轻重的作用。但是在实践丈量过程中，往往由于仪表本身性能、安装运用环境、丈量方法及操作人员忽略等主客观要素的影响，使得丈量结果与被丈量的真实值之间存在一些偏向，这个偏向就称为丈量误差。4. 误差的分类误差的分类方法很多，如按误差出现的规律来分，可分为系统误差、偶尔误差和忽略误差；按仪表运用条件来分，有根本误差、附加误差；按被丈量变量随时间变化的关系来分，有静态误差、动态误差等等。普通经常用绝对误差、相对误差和援用误差等来表示仪表的性能目的。 绝对误差绝对误差是指仪表的丈量值与被测变量真实值之差,即CCm-Cr。 相对误差相对误差是指丈量的绝对误差与被测变量

25、的真实值之比，即Ca=C/Cr。 援用误差丈量仪表的准确性不仅与绝对误差和相对误差有关，而且还与仪表的丈量范围有关。工业仪表通常用援用误差来表示仪表的准确程度，即绝对误差与丈量范围的比值，以百分数表示，Ca=C/(Cmax-Cmin)x100%。 在正常运用条件下，仪表丈量结果的准确程度叫仪表的准确度准确度，按数值的大小分为不同的等级，它是衡量仪表质量优劣的重要目的之一。普通用最大援用误差去掉正、负号及百分号来表示准确度等级准确度等级。我国工业仪表等级普通划分为、0.05、0.1、0.25、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、。 二、仪表分类及选用原那么1. 检测与过程控制仪表分

26、类检测与过程控制仪表通常称自动化仪表分类方法很多，根据不同原那么可以进展相应的分类。例如按仪表所运用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表很少见；按仪表组合方式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制安装；按仪表安装方式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随着微处置机的蓬勃开展，根据仪表有无引入微处置机器又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的方式可分为模似仪表和数字仪表。显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录指示亦可以有单点和多点，其中又有在纸记录或无纸记录，假设是有纸记录又分笔录

27、和打印记录。 调理仪表可是以分为基地式调理仪表和单元组合式调理仪表。由于微处置机引入，又有可编程调理器与固定程序调理器之分。执行器由执行机构和调理阀两部分组成。执行机构按能源划分为气动执行器、电动执行器和液动执行器，按构造方式可以分为薄膜式、活塞式气缸式和长行程执行机构。调理阀根据其构造特性和流量特性不同进展分类，按构造特点通常分为直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒笼式、阀体分别等，按流量特性分为直线、对数等面分比、抛物线、快开等。 这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将一切仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有浸透，彼此沟通

28、。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压力检测仪表，假设用静压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。 2. 变送器的选用原那么1各类变送器的特点传感器和变送器在仪器、仪表和工业自动化领域中起着举足轻重的作用。与传感器不同，变送器除了能将非电量转换成可丈量的电量外，普通还具有一定的放大作用。下面简单地引见各类变送器的特点。 一体化温度变送器 一体化温度变送器普通由测温探头热电偶或热电阻传感器和两线制固体电子单元组成。采用固体模块方式将测温探头直接安装在接线盒内，从而构成

29、一体化的变送器。一体化温度变送器普通分为热电阻和热电偶型两种类型。热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接维护、限流维护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进展补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的420mA的恒流信号。 热电偶温度变送器普通由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处置、V/I转换、断偶处置、反接维护、限流维护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为420mA电流输出信号。为防止热电偶丈量中由于电偶断丝而使控温失效呵斥事故，

30、变送器中还设有断电维护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值28mA以使仪表切断电源。一体化温度变送器具有构造简单、节省引线、输出信号大、抗干扰才干强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接维护和限流维护、任务可靠等优点。 一体化温度变送器的输出为一致的420mA信号,可与微机系统或其它常规仪表匹配运用,也可按用户要求做成防爆型或防火型丈量仪表。 压力变送器 压力变送器也称差压变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程衔接件等组成。它能将接纳的气体、液体等压力信号转变成规范的电流电压信号，以供应指示报警仪、记录仪、调理器等二次仪表进展丈量、指示和过程调理。

31、 压力变送器的丈量原理以电容式为例是：过程压力经过两侧或一侧隔离膜片，灌充液作用在元件(即敏感元件)内张紧的丈量膜片上，丈量膜片与两侧绝缘体上的电容极板各组成一个电容器，在无压力通入或两侧压力均等时丈量膜片处于中间位置，两个电容器的电容量相等.当两侧压力不一致时，致使丈量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，这种位移转变为电容极板上构成的差动电容。由电子线路把差动电容转换成4-20mADC的二线制电流信号。压力变送器和绝对压力变送器的任务原理和差压变送器一样，所不同的是低压室压力是大气压或真空。压力变送器根据测压范围可分成普通压力变送器0.001MPa20MP3和微差压变送器030kPa两种。

32、 液位变送器 a浮球式液位变送器 浮球式液位变送器由磁性浮球、丈量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。 普通磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿丈量导管上下挪动。导管内装有丈量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并由电子单元转换成420mA或其它规范信号输出。该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反响电路和内维护电路，可使输出最大电流不超越28mA，因此可以可靠地维护电源并使二次仪表不被损坏。 b浮筒式液位变送器 浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小

33、的金属膜应变传感技术来丈量液体的液位、界位或密度的。它在任务时可以经过现场按键来进展常规的设定操作。 c静压或液位变送器 该变送器利用液体静压力的丈量原理任务。它普通选用硅压力测压传感器将丈量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以420mA或010V的电流方式输出。 电容式物位变送器 电容式物位变送器适用于工业企业在消费过程中进展丈量和控制消费过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远间隔 延续丈量和指示。 电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制420mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，输出信号构成为15V

34、、05V、010mA等规范信号。电容传感器由绝缘电极和装有丈量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变化而变化。变送器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反响和限流等单元组成。采用脉宽调原理进展丈量的优点是频率较低，对周围无射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。 超声波变送器 超声波变送器分为普通超声波变送器无表头和一体化超声波变送器两类，一体化超声波变送器较为常用。 一体化超声波变卦新器由表头如LCD显示器和探头两部分组成，这种直接输出420mA信号的变送器是将小型化的敏感元件探头和电子电路组装在一同，

35、从而使体积更小、分量更轻、价钱更廉价。超声波变送器可用于液位。物位的丈量和开渠、明渠等流量丈量，并可用于丈量间隔 。 锑电极酸度变送器 锑电极酸度变送器是集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体的工业在线分析仪表，它是由锑电极与参考电极组成的PH值丈量系统。在被测酸性溶液中，由于锑电极外表会生成三氧化二锑氧化层，这样在金属锑面与三氧化二锑之间会构成电位差。该电位差的大小取决于三所氧化二锑的浓度，该浓度与被测酸性溶液中氢离子的适度相对应。假设把锑、三氧化二锑和水溶液的适度都当作1，其电极电位就可用能斯特公式计算出来。 锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两大部分组成。为了现场作用的平安起见，电源部分

36、采用交流24V为二次仪表供电。这一电源除为清洗电机提供驱动电源外，还应经过电流转换单元转换成相应的直流电压，以供变送电路运用。第二部分是丈量变送器电路，它把传感器的基准信号和PH酸度信号经放大后送给斜率调整和定位调整电路，以使信号内阻降低并可调理。将放大后的PH信号与温度补偿信号进展迭加后再进入转换电路，最后输出与PH值相对应的420mA恒流电流信号给二次仪表以完成显示并控制PH值。 酸、碱、盐浓度变送器 酸、碱、盐浓度变送器经过丈量溶液电导值来确定浓度。它可以在线延续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。这种变送器主要运用于锅炉给水处置、化工溶液的配制以及环保等工业消费过程。 酸、碱

37、、盐浓度变送器的任务原理是：在一定的范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率的大小成比例。因此，只需测出溶液电导率的大小变可得知酸碱浓度的高低。当被测溶液流入公用电导池时，假设忽略电极极化和分布电容，那么可以等效为一个纯电阻。在有恒压交变电流流过时，其输出电流与电导率成线性关系，而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此只需测出溶液电流，便可算出酸、碱、盐的浓度。 酸、碱、盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示表头和壳体组成。电子模块电路那么由鼓励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载维护和电流转换等单元组成。 电导变送器 它是经过丈量溶液的电导值来间接丈量离子浓度的流程仪表

38、一体化变送器，可在线延续检测工业过程中水溶液的电导率。 由于电解质溶液与金属导体一样是电的良导体，因此电流流过电解质溶液时必有电阻作用，且符合欧姆定律。但液体的电阻温度特性与金属导体相反，具有负向温度特性。为区别于金属导体，电解质溶液的导电才干用电导电阻的倒数或电导率电阻率的倒数来表示。当两个相互绝缘的电极组成电导池时，假设在其中间放置待测溶液，并通以恒压交变电流，就构成了电流回路。假设将电压大小和电极尺寸固定，那么回路电流与电导率就存在一定的函数关系。这样，测了待测溶液中流过的电流，就能测出待测溶液的电导率。 电导变送器的构造和电路与酸、碱、盐浓度变送器一样。 智能变送器 智能式变送器是由传

39、感器和微处置器微机相构造而成的。它充分利用了微处置器的运算和存储才干，可对传感器的数据进展处置，包括对丈量信号的调理如滤波、放大、A/D转换等、数据显示、自动校正和自动补偿等。 微处置器是智能式变送器的中心。它不但可以对丈量数据进展计算、存储和数据处置，还可以经过反响回路对传感器进展调理，以使采集数据到达最正确。由于微处置器具有各种软件和硬件功能，因此它可以完成传统变送器难以完成的义务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度，并在很大程主上提高了传感器的性能。另外，智能式变送器还具有以下特点：具有自动补偿才干，可经过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进展自动补偿；可自诊断，通电后可对传感器进展

40、自检，以检查传感器各部分能否正常，并作出判别；数据处置方便准确，可根据内部程序自动处置数据，如进展统计处置、去除异常数值等；具有双向通讯功能。微处置器不但可以接纳和处置传感器数据，还可将信息反响至传感器，从而对丈量过程进展调理和控制；可进展信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、组态信息和补偿特性等；具有数字量接口输出功能，可将输出的数字信号方便地和计算机或现场总线等衔接。2 传感器选用原那么现代传感器在原理与构造上千差万别，如何根据详细的丈量目的、丈量对象以及丈量环境合理地选用传感器，是在进展某个量的丈量时首先要处理的问题。当传感器确定之后，与之相配套的丈量方法和丈量设备也就可以确定了。丈量

41、结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用能否合理。 根据丈量对象与丈量环境确定传感器的类型 灵敏度的选择 频率呼应特性 线性范围 稳定性 精度三、流量丈量仪表 流量就是在单位时间内流体经过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量qv，简称体积流量；用流量的质量来表示称为瞬时质量流量qm，简称质量流量。流量计量单位普通有:体积流量： m3/h，L/h；质量流量： Kg/h，t/h；规范形状下气体体积流量： Nm3/h 对在一定通道内流动的流体的流量进展丈量统称为流量计量。根据丈量原理，将流量丈量方法分为几大类，下面分别阐明其丈量方法、特性等，并引见几种常用的流量计。1. 差压式

42、流量计1 概述 差压式流量计(Difference Press Flowmeter)简称DPF，是利用孔板节流原理，根据产生的差压、知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来丈量流量的仪表。2 根本原理充溢管道的流体，当它流经管道内的节流件时，流速将在节流件处构成部分收缩，因此流速添加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可根据压差来衡量流量的大小。这种丈量方法是以流动延续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为根底的。压差的大小不仅与流量还与其他许多要素有关，例如当节流安装方式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时，在同样大小的流量下产生的

43、压差也是不同的。在正常情况介质物理参数坚持不变下，流量的大小是与孔板前后产生的压差的平方根成正比的，FkP1/2。孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板。孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角。规范孔板有三种取压方式：角接、法兰及D-D/2取压；如下图。 图 孔板的三种取压方式在煤液化安装中楔形流量计也是仪表的选型之一，如FE1606、FE1706、FE1806等等。楔形流量计也是差压节流元件的一种，其构造如以下图所示。其检测件为V形，设计适宜时无滞流区，不会使管道堵塞，取压方式未规范化。楔形流量计 1-高压取压口；2-低压取压口；3-丈量管；4-楔形孔板；5-法兰主要特点： 丈量范围宽

44、, 雷诺数500到数百万范围内, 流量和差压一直坚持方根关系。 准确度高,经标定的楔式流量计, 其流量系数根本误差在+0.5%内。 具有自清洁才干, 节流件上下游无滞流区。 永久压损比孔板小。 它构造巩固、抗震性好，安装方便、操作简单且反复性好, 可靠性高。 寿命长, 本钱低, 安装及维护方便适用范围： 适宜于低雷诺数流体的流量丈量。 特别适宜于高粘度流体、含固体颗粒液体、浆状流体，如燃料油、原油、废水、煤焦油、铁矿浆、油浆、碳黑溶液、两相流体等流量的丈量。 适宜于公称直径DN25-DN300的管道。 管嘴取压楔式流量计用于公称压力PN6.4MPa和温度450以下的各种场所；法兰取压式楔式流量

45、计适用于公称压力PN4.0MPa以下的各种场所；其温度视差压变送器的耐温性能而定，普通限制在180以下。3 差压计特点节流孔板构造易于复制，简单，结实，性能稳定可靠，运用期限长，价钱低廉。DPF运用领域极其广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比，封锁管道各种丈量对象都有运用：流体方面，单相、混相、干净、脏污；任务形状方面，常压、高压、真空、常温、高温、低温；管径方面，从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速流、临界流、脉动流。缺陷；如流出系数不稳定，线性差，反复性不高，准确度因受诸多要素影响也不高，易积污和易被磨损，压损较大，量程比范围度小，现场安装条件高，要求的直管段过长等。4 安装运用本卷须知

46、 安装本卷须知：节流元件的安装要求包括方向要求孔板圆柱形锐孔方向与流体流向一致、管道条件(吹扫干净)、管道衔接情况节流件的前端面应与管道轴线垂直、取压口位置根据被测介质而定、节流安装上下游直管段长度节流件不同要求也不同以及差压信号管路的敷设情况等。 运用本卷须知虽然DPF的设计、制造及安装等皆符合规范规定的要求，但假设不留意运用，也能够达不到设计准确度的要求。DPF检测件节流安装安装于现场各种任务场所，在长期运转后，无论管道或节流安装都会发生一些变化，如堵塞、结垢、磨损、腐蚀等等，因此节流件任何几何外形及尺寸的变化都会带来附加误差，因此定期检查检测件是必要的。运用者要及时检查工艺参数，对仪表进

47、展修正或采取一些措施，如改换节流件，调整差压变送器量程等等。 另外，在起表时应留意防止差压表单向受压和接受高温，排放时留意隔离液的流失并防止产生熄灭、爆炸、中毒、污染等危险。留意引压管和变送器的保温伴热，防止介质冷凝，结晶等，影响丈量。2. 容积式流量计 1 概述容积式流量计又称排量流量计positive displacement flowmeter，简称PDF，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械丈量元件把流体延续不断地分割成单个知的体积部分，根据计量室逐次、反复地充溢和排放该体积部分流体的次数来丈量流量体积总量。PDF流量计普通不具有时间基准，为得到瞬时流量值需求另外附加丈量时间的安装

48、。PDF种类繁多，可按不同原那么分类。按丈量元件构造分类有如下型式：转子式、刮板式、旋转活塞式、膜式等。2 根本原理典型的PDF椭圆齿轮式的任务原理如以下图所示。两个椭圆齿轮具有相互滚动进展接触旋转的特殊外形。P1和p2分别表示入口压力和出口压力，显然p1p2，图a下方齿轮在两侧压力差的作用下，产生逆时针方向旋转，为自动轮；上方齿轮因两侧压力相等，不产生旋转力矩，是从动轮，由下方齿轮带动，顺时针方向旋转。在(b)位置时，两个齿轮均在差压作用下产生旋转力矩，继续旋转。选装到(c)位置时，上方齿轮变为自动轮，下方齿轮那么成为从动轮，继续旋转到与(a)一样位置，完成一个循环。一次循环动作排出四个由齿

49、轮与壳壁间围成的新月形空腔的流体体积，该体积称作流量计的循环体积。 设流量计循环体积为v，一定时间内齿轮转动次数为N，那么在该时间内流过流量计的流体体积为V有VNv 。虽然有许多分割方法构成各种方式的PDF，但大部分都有类似的根本特征。PDF产生误差的主要缘由是分割单个流体体积的活动丈量件和静止丈量室之间的缝隙走漏量所构成。3特点PDF计量精度高，没有前置直管段要求。PDF可用于高粘度流体的丈量。范围度宽，普通为10：1到5：1，特殊的可达30：1或更大。PDF是直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累计总量，操作简便。但是PDF构造复杂，体积大，笨重，故普通只适用于中小口径。与其他几类通用流量

50、计如差压式、浮子式、电磁式相比，PDF的被测介质种类、介质工况温度、压力、口径局限性较大，顺应范围窄。由于高温下零件热膨胀、变形，低温下材量变脆等问题，PDF普通不适用于高低温场所。目前可运用温度范围大致在-30+160，压力最高为10MPa。大部分PDF仪表只适用干净单相流体，含有颗粒、脏污物时上游需装过滤器否那么检测活动件易被卡死，既添加压损，又添加维护任务；如丈量含有气体的液体必需装设气体分别器。部分方式PDF仪表如椭圆齿轮式、腰轮式、旋转活塞式等在丈量过程中会给流动带来脉动，较大口径仪表还会产生噪声，甚至是管道产生振动。4 安装及运用本卷须知 安装本卷须知：a.周围温度和湿度应符合制造

51、厂规定，普通温度为-10(-15)4050，湿度为10%90%。b.日光直射在夏季会使温度升高，接近辐射热的场所，亦会使温度升高 。这种场所应采取遮阳或隔热措施。c.非防尘、防浸水型仪表应避开有腐蚀性气氛或潮湿场所，由于计算器减速齿轮等零部件会被腐蚀气体和昼夜温差结露所损坏。如无法防止，可采取内腔用干净空气吹气(air pruge)方式坚持微正压。d.避开振动和冲击的场所。e.要有足够空间便于安装和日常维护。f.仪表姿态必需做到横平竖直，普通为程度安装。流动方向应与仪表壳体阐明方向一致，普通只能作一方向丈量，必要时在其下游装止逆阀，以免损坏仪表。与管道衔接要使流量计不接受管线膨胀、收缩、变形和

52、振动；防止系统因阀门及管道设计不合理产生振动，特别要防止谐振。PDF计量室与活动检测件的间隙很小，流体中颗粒杂质影响仪表正常运转，呵斥卡死或过早磨损。仪表上游必需安装过滤器，并定期清洗；丈量气体在必要时应思索加装沉渣器或水吸收器等维护性设备。用于丈量液体管道必需防止气体进入管道系统，必要时设置气体分别器。g.在延续运用的消费线上安装流量计时，应设置旁路管线和阀门，以便于清扫和检修。 运用本卷须知： a.清洗管线 新投管线运转前要清扫，往往随后还要用实流冲洗，以去除残留焊屑垢皮等。此时先应封锁仪表前后截止阀，让液流从旁路管流过；假设无旁路管，仪表位置应装短管替代。b.排尽气体 通常实液扫线后，管

53、道内还残留较多空气，随着加压运转，空气以较高流速流过PDF，活动丈量元件能够过速运转，损伤轴和轴承。因此开场时要缓慢添加流量，使空气渐渐外逸。c.旁路管切换顺序 液流从旁路管转入仪表时，启闭要缓慢，特别在高温高压管线上更应留意。启用时第1步徐徐开启旁路阀，液体先在旁路管流动一段时间；第2步徐徐开启进口阀；第3步徐徐开启出口阀；第4步徐徐封锁旁路阀。切除仪表改旁路管时按上述逆顺序动作操作。启动后经过最低位指针或字轮和秒表，确认未达过度流动，最正确流量应控制在(7080%)最大流量，以保证仪表运用寿命。d.检查过滤器 新线启动过滤器网最易被突破，试运转后要及时检查网能否完好。同时过滤网清洁无污物时

54、记录下常用流量下的压力损失这个参数，今后不用卸下检查网堵塞情况，即以压力损失添加程度判别能否要清洗。e.丈量高粘度液体 用于高粘度液体，普通均加热后使之流动。当仪表停用后，其内部液体冷却而变稠，再启用时必需先加热待液体粘度降低后才让液体流过仪表，否那么会咬住活动丈量元件使仪表损坏。f.光滑 气体用等PDF启用前必需加光滑油，日常运转也经常检查光滑油存量的液位计。g.防止急剧流量变化 运用气体腰轮番量计时，应留意不能有急剧的流量变化(如运用快开阀)，因腰轮的惯性作用，急剧流量变化将产生较大附加惯性力，使转子损坏。用作控制系统的检测仪表时，假设下游控制忽然截止流动，转子一时停不下来，产生压气机效应

55、，下游压力升高，然后倒流，发出错误信号。h.冲洗管道用蒸汽时制止经过PDF。3. 涡轮番量计1 概述涡轮番量计Turbine Flowmeter简称TUF，是一种速度式流量计，被测介质的流体冲击叶轮片，使涡轮旋转，其旋转速度随流量的大小而变化。2 根本原理如下图为涡轮传感器构造图，由图可见，当被测流体流过传感器时，由于叶轮的叶片与流体流向之间有一倾角，流体冲力使叶轮产生转动力矩，抑制阻力矩后叶轮开场旋转，当两力矩平衡时叶轮便恒速旋转。其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改动磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示

56、仪表显示。在一定条件下转速与流量成正比，因此测出叶轮转速就可求得流量。3 特点涡轮番量计具有精度高、反复性好、时间常数小、量程宽、刻度线性以及构造简单、加工零部件少、分量轻、维修方便、流通才干大同样口径可经过的流量大和可顺应高参数高温、高压、微流量和低温等特点。它广泛运用于以下一些丈量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等。TUF作为最通用的流量计，其产品已开展为多种类、全系列、多规格批量消费的规模。其弱点是不适于长期延续运用,同时流体物性密度、粘度对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响，而液体流量计对粘度变化反响敏感。传感器上下游侧需设置较长的直管段，如安装空间

57、有限制，可加装流动调整器整流器以缩短直管段长度。不适于脉动流和混相流的丈量。对被测介质的清洁度要求较高，限制了其适用领域，虽可安装过滤器以顺应脏污介质，但亦带来压损增大、维护量添加等副作用。4 安装和运用本卷须知 安装本卷须知安装涡轮番量计前，管道要清扫。被测介质不干净时，要加过滤器。否那么涡轮、轴承易被卡住，测不出流量来。传感器要求程度安装，不能垂直安装，同时应安装在便于维修，管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所。液体TUF的典型安装管路系统如下图。以下图中各部分的配置可视被测对象情况而定，并不一定全部都需求。TUF对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感的，因此要根据传感器上游阻流件类型配

58、备必要的直管段或整流器。当能够产生逆流时，变送器后面应加装止逆阀。假设上游阻流件情况不明确，普通引荐上游直管段长度不小于20D，下游直管段长度不小于5D。传感器安装在室外时，应有避直射阳光和防雨淋的措施。 运用本卷须知 投运前先进展仪表系数的设定。仔细检查，确定仪表接线无误，接地良好，方可送电。启动涡轮番量计前要检查变送器方向能否与流体方向一致，它的启动步骤及方法与容积式流量计类似，目的就是要防止流体冲击涡轮叶片而损坏仪表。在正常运用时，仪表上下游阀门应该全开，用下游阀门调理流量，以使介质能充溢变送器内部腔体。在丈量低温介质时，为防止涡轮轴承冻结和叶片损坏，应加强保温伴热并除去管道和涡轮番量计

59、内部的水分和油分。对于丈量液化气等易气化的介质，在变送器的下游应维持必要的背压，以保证流经变送器的介质全部为液态。拆装流量计时，对磁感应部分不能碰撞。 4. 科里奥利质量流量计1概述科里奥利质量流量计Coriolis Mass Flowmeter简称CMF，是一种新型流量丈量仪表，它可以直接用于丈量介质的质量流量、密度和温度，在石化行业得到了广泛运用。通常质量流量计指基于希腊人科里奥利Coriolis力原理制成的流量计，它由一台传感器和一台用于信号处置的变送器组成，再配用流量计算器组成流量丈量系统。当然，还有很多其他种类的质量流量计。2根本原理科里奥利质量流量计CMF是利用流体在直线运动的同时

60、处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。如以下图所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度运动，此时流体质点遭到一个切向科氏力Fc。这个力作用在丈量管上，在O点两边方向相反，大小一样，为：Fc 2Vm 。因此，直接或间接丈量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的根本原理。 科里奥利质量流量有很多种构造方式，如以下图所示：3特点CMF直接丈量质量流量，具有丈量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等