仪表自动化应用及发展前景的培训

宁夏宝丰能源集团股份有限公司技术培训仪表自动化应用及发展前景

自动化仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。自动化仪表的应用

目前，在我国电力、石油、冶金、化工、建材、轻工等工业领域的企业新建和改造过程中，除工艺流程和工艺设备外，企业更重视自动化仪表和控制系统，以增加产品品种，提高产品质量，降低成本，获取更多利润。而且企业要安全地生产，达到国家对环保的要求，需要用新的检测技术，功能更强的控制方法来控制生产过程，对系统的可靠性、精确度、乃至操作和维护以及节省投资方面提出了更高的要求。因此企业用户需要了解国际上新的检测技术和控制系统的发展状况及其新产品在应用方面的经验；而仪表制造厂则必须研究、开发与生产适销对路的产品，并要在改造现有企业方面提供系统集成解决方案自动化仪表通俗地来说就是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。从专业的角度来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。一、工业过程检测

1、温度检测仪表1）热电阻2)热电偶2、压力检测仪表表压和绝压及相互关系3、液位测量仪表差压式测量仪表；浮力式测量仪表；辐射式测量仪表；

4、流量测量仪表差压式测量仪表；容积式测量仪表；漩涡式测量仪表；电磁式测量仪表；转子测量仪表；超声波测量仪表；科氏力质量测量仪表。5、过程分析测量仪表在线色谱、PH分析仪、电导分析仪、水表、氧表。6、特殊仪表状态监测仪表、转速测量仪表等

二、工业过程控制

1、电动1）电动阀2)变频器3）电机（数字量）2、液动电液转换器→各类阀门3、气动电气转换器→各类阀门三、过程控制策略

1、调节器（电动和气动）2、DCS系统3、PLC系统4、CCS机组控制系统

四、保证工业过程安全

1、TRICON的SIS系统2、黑马的SIS系统3、DeltaVSIS系统4、横河的SIS系统5、ABB的SIS系统

五、离心心式压缩缩机的防防喘振控控制1、离离心式式压缩机机的特性性曲线与与喘振离心式压压缩机的的特性曲曲线通常常指：出出口绝对对压力p2与人人口绝对对压力p1之比比(或称称压缩比比)和入入口体积积流量的的关系曲曲线；效效率和流流量或功功率和流流量之间间的关系系曲线。。对于控控制系统统的设计计而言，，则主要要用到压压缩比和和入口体体积流量量的特性性曲线，，见图6—20中实线线。离心式压压缩机在在运行过过程中，，有可能能会出现现这样一一种现象象，即当当负荷降降低到一一定程度度时，气气体的排排出量会会出现强强烈振荡荡，同时时机身也也会剧烈烈振动，，并发出出“哮喘喘”或吼吼叫声，，这种现现象就叫叫做离心心式压缩缩机的““喘振””。喘振是离离心式压压缩机的的固有特特性，而而事实上上少数离离心泵也也可能喘喘振。离离心泵工工作中产产生不稳稳定工况况需要两两个条件件：一是是泵的P—Q特特性曲线线呈驼峰峰状；二二是管路路系统中中要有能能自由升升降的液液位或其其他能贮贮存和放放出能量量的部分分。因此，对对离心泵泵的情况况，当遇遇到具有有这种特特点的管管路装置置时，则则应避免免选用具具有驼峰峰型特性性的泵。。对离心压压缩机，，由于它它的性能能曲线大大多呈驼驼峰型，，并且输输送的介介质是可可压缩的的气体，，因此，，只要串串联着的的管路容容积较大大，就能能起到贮贮放能量量的作用用，故发发生不稳稳定跳动动的工作作情况便便更为容容易。连连接离心心式压缩缩机不同同转速下下的特性性曲线的的最高点点，所得得曲线称称喘振极极限线。其左侧部部分称为为喘振区区，如图图6—20中阴阴影部分分。喘振情况况与管网网特性有有关。管管网容量量越大，，喘振的的振幅越越大，而而频率越越低；管管网容量量越小，，则相反反。2、引起喘振振的因素当离心式压压缩机的负负荷减小到到一定程度度时，会造造成压缩机机的喘振，，这是引起起喘振的最最常见因素素。除此之之外，被压压缩气体的的吸入状态态，如分子子量、温度度、压力等等的变化，，也是造成成压缩机喘喘振的因素素。吸入压力的的变化，会会影响压缩缩机的实际际压缩比。。当吸入压力P1>l降低，所所需压缩比比增大，压压缩机易进进入喘振区区。对于吸入气体的分子子量变化，，压缩机特特性曲线的的改变情况况如图6——21所示示。图中清楚地地表明，在在同样的吸吸入气体流流量QA下下，分子量量大，压缩缩机易进入入喘振区。。当吸入气体温度变变化时，它它的特性曲曲线将如图图6—22所示。显显然，当温温度降低，，压缩机易易出现喘振振。在实际生产产过程中，，被压缩的的气体往往往来自上一一工序，该该工序的操操作情况会会影响分子子量和温度度的变化，，从而可能能引起压缩缩机的喘振振。鉴于目目前的防喘喘振控制系系统一般只只是为了防防止负荷的的减小，且且分子量的的变化也无无法进行在在线测量，，所以，在在上述情况况下，防喘喘振控制系系统会“失失灵”。对对此需要特特别加以重重视。3、喘振的的极限方程程及安全操操作线(1)经验验公式将将在不同同转速下的的压缩机特特性曲线最最高点连接接起来所得得的一条曲曲线，称为为压缩机喘喘振的极限限线，如图图6—23所示。对于喘振极极限线，可可以通过理理论推导获获得数学表表达式。在在工程上，，为了安全全上的原因因，在喘振振极限线右右边，建立立一条“安安全操作线线”，作为为压缩机允允许工作的的界限。这这条安全操操作线可与与一个抛物物线方向近近似，其经经验公式为为式中，Q1为吸人口口气体的体体积流量；；T1为吸吸人口气体体的绝对温温度；p1、p2分分别为吸入入口、排出出口的绝对对压力；K，a均为为常数，一一般由压缩缩机制造厂厂家给出，，a有等于于0、大于于0和小于于0三种情情况。式(6—7)由于式(6—7)中中的吸入口口气体的体体积流量Q1、绝对对压力>p1和绝对温度度T1有一定关系系，而且还还可以依照照不同的测测量方法和和仪表，将将经验公式式表达成更更加实用的的公式。式(6—7)(2)用差差压计测量量流量时的的安全操作作线表达式式

假如如在压缩机机人口处用用差压计测测量流量Q1，测得得的差压为为p1d，，由标准节节流装置流流量测量公公式式中，α为为常数；εε为气体压压缩系数；；ρ1为人人口处气体体的密度。。根据气体体方程式(6—8)根据气体方方程式中，z为为气体压缩缩修正系数数；R及为为气体常数数；M为气气体分子量量。将式(6—9)代入式(6—8)并简化后后，得式(6—10)式(6—9)式(6—10)将式(6——10)代代入式(6—7)，，得式中，式(6—11)式中，式(6—12)或式(6—13)由式6-11）可得得：式(6—12)和式式(6—13)就是是用差压计计测量入口口处气体流流量时喘振振安全操作作线的表达达式。4、防防喘振控制制系统在通常情况况下，压缩缩机的喘振振主要是负负荷减少所所致，而负负荷的升降降则是由工工艺所决定定的。为使使压缩机不不出现喘振振，需要确确保任何转转速下，通通过压缩机机的实际流流量都不小小于喘振极极限线所对对应的最小小流量QB。根据这一思思路，可采采取如图6—24所所示的循环环流量法，，来设计固固定极限流流量法和可可变极限流流量法等两两种防喘振振控制系统统。(1)固定定极限流量量法采采用部分循循环法，始始终使压缩缩机流量保保持大于某某一定值流流量，从而而避免进入入喘振区运运行，这种种方法叫做做固定极限限流量防喘喘振控制。。图6—25中QB即为固定定极限流量量值。显然，压缩缩机不论运运行在哪一一档转速下下，只要满满足Q≥QB的条件件，压缩机机就不会出出现喘振。。用固定极极限法所设设计的控制制方案结构构简单，如如图6—26所示。。图中的流流量控制器器，即以QB值作为为其固定设设定值的防防喘振控制制器。QB的取值值应以现场场压缩机能能达到的最最高转速所所对应的喘喘振极限流流量为好。。压缩机正正常运行时时，控制器器的测量值值恒大于设设定值，而而旁路控制制阀是气关关阀，此时时控制器具具有正向作作用和PI特性，输输出达最大大值时使阀阀关闭。当当压缩机吸吸气量小于于设定值时时，旁路阀阀打开，压压缩机出口口气体经旁旁路返回至至压缩机人人口，气量量又增大到到大于QB值。这时时虽然压缩缩机向外供供气量减少少了，但防防止了喘振振的发生。。这种固定极极限流量法法不足之处处在于当压压缩机低速速运行时(如图6——25中的的n1，n2转速情情况下)，，压缩机的的能耗过大大，这对压压缩机负荷荷需经常改改变的生产产装置就不不够经济；；但从另一一方面讲，，则有控制制方案简单单、系统可可靠性高、、投资少等等优点。(2)可变变极限流量量法为为了减少压压缩机的能能量消耗，，在压缩机机负荷有可可能经常波波动的场合合，可以采采用调节转转速的办法法来保证压压缩机的负负荷满足工工艺上的要要求。因为为在不同转转速下，其其喘振极限限流量是一一个变数，，它随转速速的下降而而变小。所所以最合理理的防喘振振控制方案案应是在整整个压缩机机负荷变化化范围内，，使它的工工作点沿着着如图6——23所示示的喘振安安全操作线线而变化，，根据这一思思路设计的的防喘振控控制系统，，就称为可可变极限流流量法防喘喘振控制系系统，它的的原理如图图6—27所示。在设计防喘喘振控制系系统时，尚尚需注意如如下几点：：①旁路控制制阀在压缩缩机正常运运行的整个个过程中，，测量值始始终大于设设定值，因因此必须考考虑防喘振振控制器的的防积分饱饱和问题。。否则就会会造成防喘喘振控制系系统的动作作不及时而而引起事故故。②在实际的的工业设备备上，有时时不能在压压缩机入口口处测量流流量，而必必须改为在在出口处，，但压缩机机制造厂所所给的特性性曲线往往往是规定测测量人口流流量的，这这时就需要要将喘振安安全操作线线方程进行行改写。可可以从人口口、出口质质量流量相相等这一等等式出发，，写出pld与出口流量量的差压值值p2d之间的关系系式，然后后把安全操操作线方程程式中p1d替换掉，再再以此方程程进行防喘喘振控制系系统的设计计。③喘振安全全操作线方方程式中的的压缩机出出、人口处处的压力p1、p2均指绝对对压力。因因此，若所所用的压力力变送器不不是绝压变变送器，则则必须考虑虑相对压力力和绝对压压力的转换换问题。④防止压缩机机喘振的工况：防止进气压压力低、进进气温度高高、和气体体分子量小小等。防止管网堵堵塞使管网网特性改变变。要坚持在开开、停车过过程中，升升降速不可可太快，并且先先升速后升升压和先降降压后降速速。开、关防喘喘阀时平稳稳缓慢。关关防喘阀时时要先低压压后高压，，开防喘时时要先高压压后低压。。如万一出现现“旋转失失速”和““喘振”时时，首先应应全部打开开防喘阀，，增加压缩缩机的流量量，然后再再根据具体体情况进行行处理。由于现代科科学技术的的不断发展展进步使得得对自动化化仪表提出出了更高更更新的要求求，而以此此满足现代代化建设的的发展的要要求。其仪仪表的发展展趋势的最最核心的理理念就是不不断利用新新的工作原原理和采用用新材料来来制作新的的自动化仪仪表的元器器件，例如如利用超声声波、微波波、射线、、红外线、、核磁共振振、超导、、激光等原原理和采用用各种新型型半导体敏敏感元件、、集成电路路、集成光光路、光导导纤维等元元器件。其其目的是实实现仪器通通过微型计计算机的使使用来提高高仪器仪表表的性能，，提高仪器器仪表本身身自动化、、智能化程程度和数据据处理能力力。自动化化仪表不仅仅供单项使使用，而且且可能通过过标准接口口和数据通通道与电子子计算机结结合起来，，组成各种种测试控制制管理综合合系统，以以满足更高高的技术要要求。自动化仪表表的发展趋趋势以现场为代