仪表基础知识讲义(一期)

仪表基础知识

1梁清生主要内容一、四大参数的测量原理及仪表二、自动控制基础知识三、调节阀四、分析仪表五、联锁系统的构成六、控制系统2一、四大参数的测量原理及仪表

现场仪表测量参数的分类：现场仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。下面就着重介绍一下这四大参数的测量原理，以及测量这四大参数所运用的仪表。31、温度的测量与变送

温度是化工生产中既普遍而又十分重要的参数之一。任何一个化工生产过程，都伴随着物质的物理和化学性质的改变，都必然有能量的转化和交换，而热交换则是这些能量转换中最普遍的交换形式。因此，在很多煤化工反应的过程中，温度的测量和控制，常常是保证这些反应过程正常进行与安全运行的重要环节；它对产品产量和质量的提高都有很大的影响。41、温度的测量与变送

温度测量仪麦种类繁多，若按测量方式的不同，测温仪表可分为接触式和非接触式两大类。前者感温元件与被测介质直接接触，后者的感温元件却不与被测介质相接触。接触式测温元件简单、可靠、测量精度较高；但是，由于测温元件要与被测介质接触进行充分的热交换才能达到热平衡，因而产生了滞后现象，而且可能与被测介质产生化学反应；另外高温材料的限制，接触式测温仪表不能应用于很高温度的测量。而非接触式测温仪表不与被测介质接触，因而其测温范围很广，其测温上限原则上不受限限制；由于它是通过热辐射来测量温度的，所以不会破坏被测介质的温度场，测温速度也较快，但是这种方法受到被测介质至仪表之间的距离以及幅射通道上的水汽、烟雾、尘埃等其它介质的影响，因此测量量精度较低。51、温度的测量与变送

下表列出了常用测温仪麦的测温原理、测温范围和主要特点。表中所列的各种温度计，机械式的大多只能就地指示，幅射式的精度较差，只有电的测温仪表精度高，且测温元件很容易与温度变送器配用，转换成统一标准信号进行远传，以实现对温度的自动记录和调节。因此，在生产过程控制中应用最多的是热电偶和热电阻温度计。本节仅介绍这两种温度计。671、温度的测量与变送1.1

热电偶温度计热电偶温度计由热电偶、电测部份(动圈仪表、电位差计或DCS)及连接导线组成如图所示。由于热电偶的性能稳定、结构简单、使用方便、测量范围广、有较高的准确度，且能方便地将温度信号转换为电势信号，便于信号的远传和多点集中测量，因而在石油化工生产中应用极为普遍。8231热电偶温度计测量线路1、热电偶2、连接导线3、电测仪表t0t0tAB1、温度的测量与变送9热电偶是由两根不同的导体或半导体材料(如上图中的A和B)焊接或绞接而成。焊接的一端称为热电偶的热端(测量端或工作端)，和导线连接的一端称为热电偶的冷端(自由端)。组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端插入需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备的外面，如果两端所处的温度不同(譬如，热端温度为t，冷瑞温度为to)，则在热电偶回路中便会产生热电势E。该热电势E与热电偶两端的温度t和to均E有关。如果保持t。不变，则热电势E只是被测温度t的函数。用电测仪表测得E的数值后，便知道被测温度t的大小。1、温度的测量与变送

由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在各种热电偶的分度表中可以查到。根据热电测温的基本原理，理论上似乎任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严格的选择，热电极材料应满足如下要求。

1．在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。

2．稳定性要高，即在高温下不被氧化和腐蚀。

3．电阻温度系数要小，导电率要高，组成热电偶后产生的热电势要大，热电势与温度间要成线性关系，这样有利于提高仪表的测量精度。4．复现性要好(同种成分的材料制成的热电偶，其热电特性相一致的性质称复现性)，这样便于成批生产，而且在使用上也可保证良好的互换性。

5、材料组织要均匀，要有良好的韧性，便于加工成丝。101、温度的测量与变送

国际电工委员会（IEC）对其中已被国际公认，性能优良和产量最大的七种制定了标准，即IEC584-1和IEC584-2中所规定的：S分度(铂铑10-铂)；B分度号(铂铑30-铂铑6)；K分度号(镍铬-镍硅)；E分度号(镍铬-康铜)；T分度号(铜-康铜)；J分度号（铁-康铜）；R分度号(铂铑13-铂)等热电偶。热电偶根据测温条件和安装位置的不同，具有多种结构型式。虽然它们的结构和外形不尽相同，但其基本结构通常均由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。111、温度的测量与变送121、温度的测量与变送

1.2热电阻温度计热电阻温度计由热电阻、电测仪表(动圈仪表或平衡电桥)和连按导线所组成，其中热电阻是感温元件，有导体的和半导体两种。热电阻温度计广泛用来测量中、低温(一般为500℃以下)。它的特点是准确度高，在测量中、低温时，它的输出信号比热电偶要大得多，灵敏度高，同样可实现远传、自动记录和多点测量。131、温度的测量与变送热电阻的测温原理金属导体的电阻值随温度的变比而变化的。一般说来，他们之间的关系为:Rt=R0[1+α(t-t0)]ΔRt=Rt-R0=αR0Δt

式中Rt温度为t℃时的电阻值;R。温度为t0℃(通常为0℃)时的电阻值;α电阻温度系数即温度变化1℃时电阻值的相对变化量，单位是℃-1，;Δt温度的变化量，即t-t。=ΔtΔRt温度改变Δt时的电阻变化量。

141、温度的测量与变送

由上可知，温度的变化，导致了导体电阻的变化。实验证明，大多数金属导体在温度每升高1℃时，其电阻值要增加0.4一0.6%，热电阻温度计就是把温度变化所引起热电阻的变化值，通过测量电路(电桥)转换成电压(毫伏)信号，然后由显示仪表指示或DCS记录被测温度。热电阻温度计与热电偶温度计的测温原理是不相同的。热电偶温度计把温度的变化通过感温元件——热电偶转换为热电势的变化值来测量温度的；而热电阻温度计则是把温度的变化通过感温元件——热电阻转换为电阻的变化来测量温度的。

151、温度的测量与变送

对于制作热电阻丝的材料是有一定技术要求的，一般应具有下列特性；电阻温度系数要大，则测量灵敏度就高；热容量要小，则对温度变化的响应就快，即动态特性较好；电阻率要大，则相同的电阻值下电阻体体积就小，因而热容量也小；在整个测温范围内，具有稳定的物理和化学性质；要容易加工，有良好的复制性，电阻与温度的关系最好近于线性或为平滑的曲线，以便于分度和读数；价格便宜等。根据具体情况，目前应用最广泛的是铂和铜，分度号Pt50铂电阻、分度号Pt100铂电阻和分度号Cu50铜电阻、分度号Cu100铜电阻。相应的分度表(电阻值与温度对照表)可在相关资料中查到。热电阻是由电阻体、保护套管以及接线盒等主要部件所组成。除电阻体外，其余部分的结构形状一般与热电偶的相应部分相同。161、温度的测量与变送

在选用测温仪表解决现场测温问题时，首先要分析被测对象特点及状态，然后根据现有温度计的特点及其技术指标确定选用的类型。一般应考虑以下几个方面:1．仪表的可能测温范围及常用测温范围，是否符合被测对象的温度变化范围的要求;2．仪表的精度、稳定性、响应时间是否适应测温要求;3．根据测量场所有无冲击、振动及电磁场，来考虑仪表的防震、防冲击、抗干扰性能是否良好;4．仪表输出信号能否自动记录和远传;5．仪表的防腐性、防爆性和连续使用期限，是否满足被测对象的要求;6．电源电压、频率变化及环境温度变化对仪表示值的影响程度;7．测温元件的体积大小是否适当;8．仪表使用是否方便、安装维护是否容易。172、压力的测量与变送

在压力测量中，通常有绝对压力，表压力、负压、或真空度等名词。绝对压力是指介质所受的实际压力。表压是指高于大气压的绝对压力与大气压之差，即：

P表=P绝-P大负压与真空度是指大气压力与低于大气压力的绝对压力之差，即：

P真=P大-P绝绝对压力、表压力、大气压力、负压力（真空度）之间的关系如下图所示。因为各种工艺设备和测量仪表都处于大气中，所以工程上都用表压力或真空度来表示压力的大小。我们用压力表来测量压力的数值，实际上也都是表压或真空度（绝对压力表的指示值除外）。因此，在工程上无特别说明时，所提的压力均指表压力或真空度。182、压力的测量与变送

19P表压P负压P绝压P绝压大气压力线

表压、绝压、真空之间的关系图2、压力的测量与变送

压力测量仪表的品种，规格甚多。常用的压力测量方法和仪表有：通过液体产生或传递压力来平衡被测压力的平衡法。属于应于这类方法的仪表有液柱式压力计和活塞式压力计；将被测压力通过一些隔离元件（如弹性元件）转换成一个集中力，并在测量过程中用一个外界力（如电磁力或气动力）来平衡这个未知的集中力，然后通过对外界力的测量而得知被测压力的机械力平衡法。力平衡式压力变送器就是属于应用此法的例子；根据弹性元件受压后产生弹性变型的大小来测量弹性力平衡法。属于这类应用方法的仪表很多，若根据所用弹性元件来分，可分为薄膜式，波纹管式，弹簧管式压力表；能过机械和电子元件将被测压力转换在成各种电量（如电压、电流、频率等）来测量的电测法。例如电容式、电阻式、电感式、应变片式和霍尔片式等变送器应于此法的压力测量仪表。202、压力的测量与变送

目前，石油化工生产中应用中广泛的一种压力测量仪表是弹性元件。根据测压范围不同，常用的测压元件有单圈弹簧管、多圈弹簧管、膜片、膜盒、波纹管、隔膜、膜片等。在被测介质压力的作用下，弹性元件发生弹性变型，而产生相应的位移，能过转换位置，可将位移转换成相应的电信号，以远传显示，报警或调节用。212、压力的测量与变送

主要压力检测仪表：（1）弹簧管压力表弹簧管压力表是压力仪表的主要组成部份之一，它有着极为广泛的应用价值，它具有结构简单，品种规格齐全、测量范围广、便于制造和维修和价格低廉等特点。弹簧管压力表是单圈弹簧压力表的简称。它主要由弹簧管、齿轮传动机构（包括拉杆、扇形齿轮、中心齿轮）、示数装置（指针和分度盘）以及外壳等几部份组成，如下图所示。弹簧管是一端封闭并弯成270度圆孤形的空心管子。222、压力的测量与变送

23

弹簧管压力表1、弹簧管2拉杆3、扇型齿轮3、中心齿轮5、指针6、面板7、游丝8、调整螺钉9接头ab2、压力的测量与变送

它的截面呈扁圆形或椭圆形，椭圆的长轴2a与图面垂直的弹簧管的中心轴O相平行。管子封闭的一端B为自由端，即位移输出端；而另一端A则是固定的，作为被测压力的输入端。当由它的固定端A通入被测压力P后，由于呈椭圆形截面的管子在压力P的作用下，将趋于圆形，弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形，使自由端B发生位移。此时弹簧管的中心角γ要随即减小Δγ，也就是自由端将由B移到B，处，如图2-3(b)上虚线所示。此位移量就相应于某一压力值。自由端B的弹性变形位移通过拉杆使扇形齿轮作逆时针偏转，使固定在中心齿轮轴上的指针也作顺时针偏转，从而在面板的刻度标尺上显示出被测压力的数值。由于弹簧管自由端位移而引起弹簧管中心角相对变化值Δγ/γ与被测压力P之间具有比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是均匀的。242、压力的测量与变送

由上述可如，弹簧管自由端将随压力的增大而向外伸张。反之若管内压力小于管外压力，则自由端将随负压的增大而向内弯曲。所以，利用弹簧管不仅可以制成压力表，而且还可制成真空表或压力真空表。弹簧管压力表除普通型外，还有一些是具有特殊用途的，例如耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧用压力表等。为了能表明具体适用何种特殊介质的压力测量，常在其表壳、衬圈或表盘上涂以规定的色标，并注有特殊介质的名称，使用时应予以注意。252、压力的测量与变送（2）应变式压力变送器应变式变送器以是以电为能源，它利用应变片作为转换元件，将被测压力转换成应变片电阻值的变化，然后经过桥式电路得到毫伏级的电量输出，供显示仪表显示被测压力或经放大电路转换成统一标准信号后，再传送到记录仪和调节器等仪表。应变片有金属电阻丝应变片(金属丝粘贴在衬底上组成的元件)和半导体应变片两类。根据电阻应变原理，应变片在压力作用下产生弹性变形dL/L(即应变e)，其电阻值随之发生变化。如果已如应变片的电阻变化与其变形(即应变)的关系，那么，通过对应变片电阻变化的测量就可测知被测压力。262、压力的测量与变送

272、压力的测量与变送（3）单晶硅谐振式传感器

谐振式传感器是采用超精细加工工艺在单晶硅材料上制成两个完全一致的H型谐振梁，并以一定的频率产生振动。其谐振频率取决于梁的长度及张力，而张力随压力的变化而变化，实现了压力变化转换成频率信号的变化，并采用了频率差分技术，将两个频率信号直接输出到脉冲计数器。从而使传感器具有误差小，重复性好、分解能力和反应灵敏度高、直接输出数字信号等特点。由于传感器良好的特性，可使变送器几乎不受静压和温度的影响，而且具有优良的过压性能和范围较宽的量程。282、压力的测量与变送

29基础振子引伸张力硅膜片过程压力变送器工作原理图2、压力的测量与变送（4）电容式压力变送器一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等），被测介质的两种压力通入高、低两个压力室，作用在δ元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。电容式压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。电容式压力变送器和电容式绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。电容式压力变送器的A/D转换器将解调器的电流转换成数字信号，其值被微处理器用来判定输入压力值。微处理器控制变送器的工作。另外，它进行传感器线性化。重置测量范围。工程单位换算、阻尼、开方，，传感器微调等运算，以及诊断和数字通信302、压力的测量与变送（4）电容式传感器31ΔSS0S0S2S1图2-19膜片位移原理图4~20 mA放大电路原理：△P变化△C电流的变化2、压力的测量与变送

压力表的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，被测介质的性质，现场环境条件等来考虑仪表的类型、量程和精度等级。并确定是否需要带有远传、报警等附加装置。这样才能达到经济、合理和有效的目的。

1．类型的选用仪表类型的选用必须满足工兰生产的要求。例如是否需要远传变送、自动记录或报警；被测介质的物理化学性质(如腐蚀性、温度高低、粘度大小、脏污程度、易燃易爆等)是否对仪表提出特殊要求；现场环境条件(如高温、电磁场、振动等)对仪表有否特殊要求等。普通压力表的弹簧管材料多采用铜合金，高压的也有采用碳钢，而氨用压力表的弹簧管材料都采用碳钢，不允许采用铜合金。因为氨气对铜的腐蚀极强，所以普通压力表用于氨气压力测量很快就要损坏。氧气压力表与普通压力表在结构和材质上完全相同，只是氧用压力表禁油。因为油进入氧气系统会引起爆炸。如果必须采用现有的带油污的压力表测量氧气压力时，使用前必须用四氯化碳反复清洗，认真检查直到无油污为止。322、压力的测量与变送隔膜压力表的用途

隔膜压力表主要用于石油化工、制碱、化纤、染化、制药、食品、卫生系统和制碱等工业部门生产过程中测量流体介质的压力之用。。当我们测量一般气体、水和油液的压力时，可选用一般压力表：当测量硝酸。磷酸、强碱的压力时，可用不锈钢压力表。但是当被测量的介质有很强的腐蚀性（如盐酸、湿氯气、二氯化铁），有很高的粘度（如乳胶），易结晶（如盐水），易凝固（如热沥青），有固态浮游物（如污水），则再选用以上压力表是不可行的，因为就是SUS316不锈钢管也会被盐酸腐蚀，沥青和污水中的浮游物很快会将压力表的导压孔堵塞，而使仪表失去使用功能。隔膜压力表则能解决这些问题，人们可以根据不同的强腐蚀介质而选用不同的耐腐蚀隔膜膜片材质而起到防腐的作用。332、压力的测量与变送2．测量范围的确定仪表的测量范围是根据被测压力的大小来确定的。对于弹性式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形的完全范围内可靠地工作，量程的上限值应高于工艺生产中可能的最大压力值。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量程的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不超过量程的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5。为了保证测量的准确度，所测的压力值不能太接近于仪表的下限值，亦即仪表的量程不能选得太大，一般被测压力的最小值应不低于量程的1/3。按上述要求算出后，实取稍大的相邻系列值，一般可在相应的产品目录申查到。

3．精度级的选取仪表的精度主妥是根据生产上允许的最大测量误差来确定的。此外，在满足工艺要求的前提下，还要考虑经济性，即尽可能选用精度较低、价廉耐用的仪表。3、流量的测量与变送

在化工生产过程中，为了有效地进行生产操作和控制，经常需要测量生产过程中各种介质(如液体、气体和蒸汽等)的流量，以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进行经济核算，也需要知道在一般时间(如一班、一天等)内流过的介质总量。所以，对管道内介质流量的测量和变送是实现生产过程的控制以及进行经济核算所必需的。在工程上，流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体的体积或质量，即瞬时流量。流量的计量单位如下:

表示体积流量的单位常用立方米每小时(m3/h)、升每分(I/min)、升每秒(l/s)等；表示质量流量的单位常用吨每小时(t/h)、千克每小时(kg/h)、千克每秒(kg/s)等。

若流体的密度是ρ，则体积流量Q与质量流量M的关系是:M=Qρ或Q=M/ρ353、流量的测量与变送

应当指出，流体的密度是随工况参数而变化的。对于液体，由于压力变化对密度的影响很小，一般可以忽略不计；但因温度变化所产生的影响，则应引起注意。不过一般温度每变化10℃时，液体的密度变化约在1%以内。所以，除温度变化较大，测量准确度要求较高的场合外，往往也可以忽略不计。对于气体，由于密度受温度、压力变化影响较大，例如，在常温附近，温度每变化10℃，密度变化约为3%。在常压附近，压力每变10kPa，密度也约变化3%。因此，在测量气体体积流量时，必须同时测量气体的温度和压力，并将工作状态下的体积流量换算成标准体积流量。所谓标准体积流量，在工业上是指20℃、0.10133MPa(称标定状态)或0℃、0.10133MPa(称标准状态)条件下的体积流量。在仪表计量上多数以标定状态条件下的体积流量为标准体积流量。流量测量的方法和仪表种类繁多，其测量原理和仪表的结构形式各不相同。针对石油化工生产过程的不同要求，采用不同的流量仪表。下表中列出了几种主要类型流量表(或称流量计)的性能及适用场合。363、流量的测量与变送373、流量的测量与变送3.1差压式流量计差压式(也称节流式)流量计是使用历史最久，应用也最广泛的一种流量测量仪表，同时也是目前生产中最成熟的流量测量仪表之一。它是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差与其流量有关而实现流量测量的。差压式流量计通常是由能将被测流量转换成差压信号的节流装置(包括节流元件和取压装置)、导压管和差压计或差压变送器及其显示仪表三部分所组成。在单元组合仪表中，由节流装置所产生的差压信号，常通过差压变送器转换成相应的电信号或气信号，以供显示、调节用。383、流量的测量与变送节流现象及其原理流体在有节流元件的管道中流动时，在节流元件前后的管璧处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象，如图3-1所示。所谓节流装置就是设置在管道中能使流体产生局部收缩的节流元件和取压装置的总称。应用最广泛的节流元件是孔板，其次是喷嘴、文丘里管。下面以孔板为例说明节流原理。

393、流量的测量与变送下图表示在孔板前后流体的流速与压力的分布情况：

403、流量的测量与变送

沿管道轴向连续地向前流动的流体，由于遇到节流元件的阻挡，使靠近管壁处的流体受到的阻挡作用最强，因而使其一部分动压能转化成静压能，于是就出现了节流元件入口端面靠近管壁处的流体静压力P1，的升高(即图中P1＞P2)。此压力比管道中心处压力要大，即在节流元件入口端面处产生一径向压差。这一径向压差使流体产生径向附加速度，从而使靠近管壁处的流体质点的流向就与管道中心轴线相倾斜，形成了流束的收缩运动。同时，由于流体运动的惯性，使得流束收束最厉害(即流束最小截面)的位置不在节流孔处，而是位于节流孔之后(即图中截面Ⅱ处)，并随流量大小而变化。以上就是流体流经节元件时，流束为什么产生收缩的原因。413、流量的测量与变送

由于节流元件的阻挡造成了流束的局部收缩，同时，又因流体始终处于连续稳定的流动状态，因此在流束截面最小处的流速达到最大。根据伯努利方程式和位能、动能的相互转化原理，在流束截面最小处的流体静压力最低，同理，在孔板出口端面处，由于流速已比原来增大，因此静压力也就较原来为低(即图中P2<P1)。故节流元件入口侧的静压P1比其出口侧的静压P2大，即在节流元件前后产生压差ΔP。节流元件前流体压力较高，常称为正压，并用“+”标记；节流元件后流体静压力较低，常称为负压，并用“—”标记。并且流量愈大，流束局部收缩和位能、动能的转化也愈显著，即ΔP也愈大。所以只要测出元件前后的压力差ΔP就可求得流经节流元件的流体流量。这就是节流装置测量流量基本原理。423、流量的测量与变送

流量基本方程式是用来阐明流量与压差之间的定量关系。它是根据流体力学中的伯努利方程式利连续性方程式推导而得的，即式

式中α一流量系数。它与节流元件的结构形式、取压方式、孔口截面积之比m；雷诺数Re、孔口边缘尖锐度、管壁粗糙度等因素有关。可从有关手册查得

ε——膨胀校正系数。它与孔板前后压力的相对变化量、介质的等熵指数m等有关。也可从有关手册查得。但对不可压缩的液体来说，常取ε=1;A。——节流元件的开孔截面积;ΔP——节流元件前后实际测得的静压差;ρ1————节流元件前流体密度43Q=αεA02ΔPρ1

M=αεA0√2ρ1ΔP3、流量的测量与变送

在计算时，如果把Ao用π/4d2表示，d为工作温度下孔板孔口直径，单位为mm，而ΔP以Mpa为单位，则上述基本流量方程式可换算为实用流量计算公式，即：式中0.3998=3600×10-6×π/4×√2。以上流量公式表明，当αερd等均为常数时，流量与压差的平方根成正比。因此，由理论推导得来的流量基本方程式，应用到测量实际生产中的流体流量时，公式中各系数应能满足在测量条件下的相对稳定，这是采用这种流量计能否达到准确测量的前提。因为流量与压差的平方根成正比，所以，用这种流量计测量流量时，如果不加开方器，流量标尺刻度是不均匀的。起始部分的刻度很密，后来逐渐变疏。因此，在用差压法测量流量时，被测流量值不应接近于仪表刻度的下限值，否则误差将会很大。一般不要让流量计运行在量程的30%以下。

44Q=0.003998αεd2ΔPρ1

M=0.003998αεd2

√ρ1ΔP3、流量的测量与变送涡街流量计1）涡街流量计的测量原理。涡街旋涡流量计通常称它为旋涡流量计，又称为卡门旋涡流量计，它是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时，若该物体的几何尺寸适当，则在物体的后面，沿两条平行直线上产生整齐排列、转向相反的涡列。涡列的个数，既涡街频率，和流体的流速成正比。因而通过测量旋涡频率，就可知道流体的流速，从而测出流体的流量。2）涡街流量计的使用场合：涡街流量计是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计，涡街频率和流体的流速成正比，常用的旋涡发生体为三角柱形，输出频率较低。用涡街流量计进行测量时要求流体的雷诺数在20000~7000000之间，且流速必须在规定范围内，不同的口径有不同的流速要求，对液相、气相、蒸汽的流速要求各不相同；仪表有直管段要求，一般用于清洁低粘度介质测量，测量精度为1%。453、流量的测量与变送威力巴流量计1)威力巴的测量原理。当液体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压，根据佰努力方程原理，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区。压力略低于管道静压，流体从探头流过后在探头后部产生部分真空，并且在探头的内侧出现涡，威力巴均速流量探头在高低压区有按一定准则排布的多对取压孔，能精确的检测到由流体的平均速度所产生的平均差压。2）威力巴流量计的使用场合：用于测量较大工艺管道内介质流量，其测量原理为测量管道横截面上流体的平均流速，要求被测流体在操作状态下的雷诺数大于20000，流体中无杂质和污物、不结垢，流速范围液体为0.5~6m/s、气体为10~60m/s、蒸汽为5~30m/s。463、流量的测量与变送电磁流量计1）电磁流量计的工作原理。电磁流量计由变送器和转换器两部分组成。变送器是基于电磁感应定律工作的，当被测介质垂直于磁力线方向流动，因而在与介质流动和磁力线的垂直的方向上产生一感应电动势。转换器是一个高输入阻抗，且能抑制各种干扰成分的交流豪伏转换器。2）电磁流量计的使用场合：用于测量导电液体介质流量，介质温度不宜超过120度，压力不宜超过1.6MPa，不宜在负压状态下使用，流速不得低于0.3m/s，被测介质中不能含有较多的磁铁性物质和气泡，被测流体基本无压损，测量精度可达0.5%，量程比宽为1：20，其测量原理为法拉第电磁感应定理。3）电磁流量计的组成：包括传感器、变送器和显示单元三部分，传感器安装在管道上，变送器和显示单元单独安装在传感器旁便于观察和维护的地方，二者之间有专用的多芯屏蔽电缆进行电气连接，也可二者组合为一体式。473、流量的测量与变送超声波流量计1）超声波流量计的测量原理。超声波流量计采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q2）超声波流量计的传感器是由两部分组成：一部分为发射部分，它将电能转变成声能以一定的频率发送出去，另一部分是接收部分，它将声能转变成电能并接收；声音的转播速度与流体的流速成正比，通过声音的传播速度能计算出流体的流速，进而求出流体的流量。483、流量的测量与变送容积式流量计容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度较高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量容积式流量测量是采用固定的小容积来反复计量通过流量计的流体体积．所以，在容积式流量计内部必须具有构成一个标准体积的空间，通常称其为容积式流量计的“计量空间”或“计量室”．这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成．容积式流量计的工作原理为：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差．流量计的转动部件（简称转子）在这个压力差作用下特产生旋转，并将流体由入口排向出口．在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口．在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数．就可以得到通过流量计的流体体积的累积值493、流量的测量与变送质量流量计1)质量流量计测量原理。是直接测定单位时间内所流过的介质的质量。直管流量计由两根完全对称的钛管焊接在连接器上构成，管中间加电磁激励，使其震荡，当管中流体不流时，AB两端电检测系统测得的管子震荡的相位是相同的，当流体流动时，根据科里奥力原理，克氏力在测量管的前半段与震荡方向相反，所以测量管的震荡角速度减少。而在管子的后半段，克氏力和震荡方向相同，所以管子的震荡角速度增大，震动加大。于是光电检测系统AB测量的相位不同，流体的质量流量越大，相位越大。

2）质量流量计的使用场合：因质量流量计测量的是流体的质量流量，不受流体温度、压力、密度等参数变化的影响，且测量精度很高（可达0.1%），无直管段要求，固在一些要求进行精确测量和严格控制进料的场合以及用于贸易结算进行计量的时候，常常使用质量流量计进行流量测量，但因其价格昂贵使用面不是太广。504、液位的测量与变送

在石油化工生产中，常遇到测量容器中介质的液位和界面的位置问题，液位测量是这个问题的一个方面。一般液位测量有两种目的：一种是通过液位测量来确定容器里的原料或产品的数量，以保证生产过程中各环节得到预先计划好的原料用量或进行经济核算；另一种是通过液位测量，了解液位是否在规定范围内，以便及时监视或控制容器液位，保证安全生产以及产品的质量和数量。由于各种被测介质的性质不同，各种生产设备的操作条件也不同，所以需要各种各样的液位测量仪表，以满足生产的不同需要，下表列出了各种液位测量仪表的主要特点和应用场合。514、液位的测量与变送

524、液位的测量与变送4.1浮筒式液位计

浮筒式液位计是一种应用浮力原理测量液位的仪表。利用浮筒浸沉在被测液体中，当液位变化时，浮筒被浸没程度不同，浮筒所受浮力也不同。只要测出浮力的变化，液位的高低便确定了。它主要由浮筒、杠杆、扭力臂及芯轴等组成。浮筒垂直地悬挂在杠杆的一端，杠杆的另一端与扭力管、芯轴的B端垂直地固定在一起，并由固定在外壳上的支点所支撑。扭力管的A端通过法兰固定在仪表外壳上，芯轴的另一端为自由端，用来输出角位移。534、液位的测量与变送

544、液位的测量与变送

当液位低于浮筒时，浮筒的全部重量作用在杠杆上，因而作用在扭力管上的扭力矩最大，使扭力管带动芯轴扭转的角位移也最大(约7。)。此时扭力管扭转产生的弹性反力矩与钮力矩相平衡；当液位高于浮筒下端时，作用在杠杆上的力为浮筒重量与浮筒所受浮力之差，因此，随着液位的升高，扭力矩将减小，扭力管带动芯轴的扭角也相应减小。在最高液位时，扭角最小(约2。)。由上可知，扭力管扭角的变化量即芯轴角位移的变化量Δθ与液位H成比例，其关系如下

Δθ=-KH

式中K-------转换系数。

554、液位的测量与变送

即液位愈高，扭角愈小。若将扭角通过芯轴变成挡板或霍尔片的位移，并转换成相应的气信号或电信号，这样就构成了气动或电动转换部分。

浮筒式液位变送器的输出信号不仅与液位高度有关，而且还与被测介质的密度有关。因此对于同一液位高度，当介质种类不同或因工艺操作条件变化使介质密度改变时，仪表的测量结果是不相同的。

564、液位的测量与变送4.2差压式液位计

差压式液位计是应用差压计或差压变送器来测量变送器液位的，是目前应用得最广泛的一种液位测量仪表。差压式液位汁是利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的，如图所示。

57+-HP气

P液

Q入

P出排污当差压变送器的一端接液相，另一端接气相时根据流体静力学原理，我们知道，变送器正压室受到的压力为：Pl=P气十Hρg式中H液位高度;ρ介质密度;g重力加速度;P气气相压力。图4-3差压变送器测量液位示意图4、液位的测量与变送

差压变送器负压室压力P2=P气，则正负压室的差压为：

ΔP=P1-P2

通常，被测介质的密度是已知的。因此，测得差压值就能知道液位高度。若被测容器是敞口的，气相压力为大气压力，则差压变送器的负压室通大气就可以了，这时也可用压力变送器或压力计来直接测量液位的高低。图示容器是受压的，则将负压室与容器气相相连接，以平衡气相压力的静压作用。584、液位的测量与变送

为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大，易疑固等液体液位及引压管线被腐蚀、被堵的问题，而专门生产了法兰式差压变送器。变送器的法兰直接与容器上的法兰相连接，如图所示。作为敏感元件的测量头(金属膜盒)，经毛细管与变送器的测量室相通。在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，并使被测介质不进入毛细管与变送器。

594、液位的测量与变送60+-——==-+Hhρ气正迁移情况ρ+-——==-+312

法兰式液位变送器测液位1、法兰2、毛细管3、变送器4、液位的测量与变送磁翻柱液位计，磁致伸缩液位计、浮标液位计根据恒浮力原理进行测量的，有顶装和侧装两种形式，顶装磁致伸缩液位计由探测杆和抱探测杆上浮动的浮子组成。仪表安装时要求连通管或探测杆的垂直度要好，液面变要太剧烈，介质内不能有固体杂质，否则容易导致浮子卡塞。614、液位的测量与变送射频导纳液位计射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频测量导纳。高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量安装在待测容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。624、液位的测量与变送伺服液位计伺服式液位计是一种多功能仪表，既可以测量液位，也可以测量界面、密度和罐底等参数，一直被广泛地用于储罐液位的高精确度测量。伺服液位计基于力平衡的原理，由微伺服电动机驱动体积较小的浮子，使其中精确地进行液位或界面测量，其基本工和过程是：浮子用测量钢丝悬挂在仪表外壳内，而测量钢丝缠绕在精密加工过的外轮鼓上，外磁铁被固定在外轮鼓内，并与固定在内轮鼓内磁铁耦合在一起。当液位计工作时，浮子作用于细钢丝上的重力在外轮鼓的磁铁上产生力矩，从而引起磁通量的变化。轮鼓组件间的磁通量变化导致内磁铁上的电磁传感器（霍尔元件）的输出电压信号发生变化，其电压值与贮存634、液位的测量与变送伺服液位计于CPU中的参考电压相比较。当浮子的位置平衡时，其差值为零。当被测介质液位变化时，使得浮子发生改变。其结果是磁耦力矩被改变，使得带有温度补偿的霍尔元件的输出电压发生变化。该电压值与CPU中的参考电压的差值驱动伺服电动机转动，带动浮子上下移动重新达到平衡点。整个系统构成了一个闭环反馈回路，其精确度可达±0.7mm，而且，其自身带有的挂料补偿功能，能够补偿由于钢丝或浮子上附着被测介质导致的钢丝张力的改变644、液位的测量与变送雷达液位计雷达液位计属非接触式测量仪表，雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：

D=CT/2

式中

D——雷达液位计到液面的距离

C——电磁波在空中传播速度雷达液位计对于安装要求较高，测量介质的介电常数越高，电磁波的反射常数越高，测量结果越精确；雷达液位计常用于罐的液位测量。654、液位的测量与变送放射性料位计带有放射源和核探测器，利用电离辐射测量来指示容器内部液体或颗粒状物质装填高度的测量装置。通常放射源和探测器分别安装在容器两侧。当物料高于探头安装位置，射线被吸收，探测器测到的射线强度减弱，当物料低于探头安装位署，射线不被物料吸收，探测器测到的射线强度增强，以此指示物料的装填高度。料位计用的放射源有r源和中子源。料位计可按放射源与探测器的配置分为单点、多点和连续型料位计，也可根据要求设计成通断式或随动式料位计。拉位计目前广泛用于食品、化工、采矿、冶金和建材行业，既可单独使用，也可用于过程控制。。66二、自动控制基础知识

调节对象：自动调节系统的工艺生产设备 给定值：生产中要求保持的工艺指标 偏差：在自动化系统中，e=x-z给定值x大于测量值z时为正偏差，反之为负偏差；但在单独讨论调节器时，正好相反，即e=z-x。系统的过渡过程：调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下，被调参数随时间而变化的过程。如果调节正常的话，这个过程是一个衰减振荡的过程。传递函数及方框图67调节器调节阀对象变送器x+e-H二、自动控制基础知识控制质量指标衰减比：表示系统的衰减程度的标志，η=B1/B2（4:1~10:1常用）最大偏差A振荡周期Pu余差C：过渡过程结束后，新稳定值与给定值之差过渡时间T：从被调参数变化之时起，直到进入新的稳态值的±5%所需的时间68二、自动控制基础知识

69100%给定0%参数T自动控制系统的过渡过程±5%B1B2PuA二、自动控制基础知识调节器：根据偏差，按一定的运算规律产生输出信号。比例P、积分I、微分D比例P：有两种表示方式:比例度δ%和增益K，K=1/δ%, K增大，系统的稳定器变差，控制质量提高。 纯比例调节时，K=输出/输入积分I：积分时间以Ti（分）来表示，积分作用的基本目的是在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消除余差）。Ti↑系统稳定性↑，Ti↓积分作用越强。微分D：微分时间以Td（分）来表示，微分作用的基本目的是能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许使用高的增益，并提高响应速度。Td↑作用强，太强会振荡。70二、自动控制基础知识比例控制P：比例，输出与偏差成比例，但不能消除余差，它是以“偏差的大小”来动作的。比例积分控制PI：积分，输出与偏差对时间的积分成比例，消除余差，它以“偏差是否存在”来动作

比例积分微分控制PID：微分，输出与偏差变化的速度成比例，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。71二、自动控制基础知识调节器参数的整定经验法（如表）

a、流量系统PI控制

b、液位系统P控制

c、压力系统PI控制

d、温度系统PID控制系统δ%Ti分Td分温度20~603~100.5~3流量40~1000.1~1压力30~700.4~3液位20~80(>10)72三、调节阀调节阀的结构原理调节阀=执行机构+阀体部件73三、调节阀调节阀执行机构执行机构：调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应推力，使阀杆相应的位移、阀芯动作。74序

号零

件

名

称序

号零

件

名

称1吊

环

螺

母10下

膜

盖2上

膜

盖11六

角

螺

栓

3膜

片12推

杆4托

盘13支

架5限

位

件14导

向

套6行

程

档

块15指

针7六

角

螺

母16标

尺8弹

簧17阀

杆

连

接

部

件9防

雨

帽18铭

牌三、调节阀调节阀解体图阀体部件：调节阀的调节部分，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。75三、调节阀执行机构：分气动薄膜执行机构、气动活塞执行机构和长执行机构。气动薄膜执行机构：分正、反两种形式。当信号压力增加时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构。反之，信号增加阀杆向上的叫反作用执行机构。通常接受20~100KPa的标准信号压力，带定位器时，最高压力为250KPa，其行程规格有10、16、25、40、60、100mm六种。气动活塞执行机构：比上述更强力的输出机构，其压力可达500KPa，而且无弹簧抵消推力，输出力大，适用于大口径、高静压、高压差阀和蝶阀。气动长行程执行机构：具有行程长、转矩大的特点，它将信号气压转变成相应的转角（0~900）或位移（200~400mm），适合于角行程调节阀的需要，多用于大转矩的蝶阀、闸阀、风门等。76三、调节阀阀体部件（如图所示）直通单座阀：泄漏量小、许用压差小、流通能力小。直通双座阀：许用压差大、流通能力大、泄漏量大。不适用于高粘度、含悬浮颗粒的流体套筒调节阀：稳定性好，不易引起阀芯振动；互换性和通用性强，只要更换套筒就可得到不同的流量系数和流量特性；许用压差大，热膨胀影响小，；维修方便，阀座是通过螺纹与阀体相连的；使用寿命长；噪音低（比单、双座阀低10分贝）77 1、直通单座；2、直通双座；3、角形；4、隔膜阀；5、蝶阀；6、阀体分离阀；7、合流型三通调节阀；8、分流型三通调节阀三、调节阀偏心旋转阀：⑴流路简单，阻力小，用物含固体悬浮物和高粘度的流体调节较为理想⑵流通能力较大，比同口径的单、双座阀大10~30%，可调比大，可达100：1⑶阀芯球面偏心旋转运动减少了所要求的操作力矩，在流开流闭下都能稳定操作，在高压差下能顺利使用，同时用较小的力就能严密关闭，所以泄漏量小。⑷可通过改变定位器中凸轮板位置，方便地得到直线或等百分比流量特性⑸体积小，重量轻，可根据现场安装位置，不更换任何零件灵活组装78三、调节阀角形阀：角形调节阀除阀体为直角形外，其他结构与直通单座阀调节阀相似⑴流路简单，死区和涡流区较小，借助介质自身的冲刷作用，可有效地防止介质堵塞，有较好的自洁性能⑵流阻小，流量系数比单座阀大，相当于双座阀的流量系数 它适用于高粘度、含悬浮物和颗粒状流体的场合，或用于要求直角配管的地方，其流向一般为底进侧出。高压调节阀：适用于高静压和高压阀调节的特殊阀门，最大公称压力为32MPa，常见的结构有多级阀芯和单级阀芯。多级阀芯是几个阀芯串在一起相当几个阀逐渐降压，但这种阀结构较复杂，调节性能差，应用较少；单级阀芯多为角形单座，但在高压差下，流体对阀芯、阀座的冲刷和气蚀严重，使用寿命短。79三、调节阀蝶阀（翻板阀）：流通能力大，约为同口径双座阀的1.5~3倍；阻力损失小；沉积物不易积存；结构紧凑，安装空间很小。但操作转矩大，泄漏量较大，可调范围小。 特别适用于低压差、大口径、大流量的气体和浆状液体O型球阀：可起调节和切断作用，常用于两位式控制。它流路简单，全开时完全形成直管通道，压力损失最小，特别适用于高粘度、悬浮液、纸浆等流体场合。密封可靠，泄漏量很小，软密封球阀可达到气泡级密封。V型球阀：流通能力大，比普通阀高2倍以上；控制特性好，为等百分比；可调范围大，可达300：1；具有剪切作用，能严密关闭，适用于浆料、纤维状流体场合。主要缺点是操作压力受到限制，高压降时不适用。80三、调节阀隔膜调节阀：隔膜调节阀用耐腐蚀衬里的阀体和膜片代替阀芯和阀座，由隔膜起调节作用优点：1、用橡胶等材料做隔膜，抗腐蚀性能好。

2、结构简单，流路阻力小，同时能严密关闭。

3、流通能较同口径的其他阀大。

4、流体被隔膜与阀门可动部件隔开，无需填料也不会外泄缺点：1、由于隔膜和衬里材质限制，耐压、耐温较低，一般只能用于1.6MPa、150℃以下。

2、控制特性差，可调范围小，流量特性近似快开特性，60%行程前近似线性，60%后流量变化很小。 隔膜调节阀适用于强酸、强碱等强腐蚀介质的调节，也能用于高粘度及悬浮颗粒流体的调节。81三、调节阀调节阀的流量特性：快开、线性、等百分比、抛物线调节阀的流开、流闭调节阀的气开、气关

随信号增大，阀门开度增大的叫气开 选择调节阀的气开/关型式，应从装置和设备的安全性来考虑执行机构阀体部件调节阀正正气关正反气开反正气开反反气关82流开状态流闭状态正装反装正装反装三、调节阀调节阀的流量特性：快开、线性、等百分比、抛物线调节阀为什么选等百分比阀较多？

q=αf△P

阀位变时阀前后总差压△P也变，q也变，即流量特性同同往上移，所以选等百分比阀较多。当调节阀两端差压比较小时，对象是线性对象，则选线性阀调节阀正常可调范围一般控制在20~80%831234 1、快开；2、线性；3、抛物线；4、等百分比三、调节阀调节阀的流通能力

流通能力Cv值（）是调节阀选型的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。84三、调节阀为了调节阀的快速响应和定位精定，使用中的调节阀一般均配有定位器目前在用的主要有机械式及智能定位器；常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差智能电气阀门定位器的性能与传统阀门定位器相比有了一个大的飞跃。智能电气阀门定位器的定位精度更高，适用范围更广，而且使用更加简便和可靠85四、分析仪表

1、基本概念在线分析仪表是指安装在生产流程装置现场能自动对原料、成品、半成品、中间产品的成分、组分进行连续地测量、分析、指示的分析仪器。86四、在线分析仪表2、在线分析仪表的分类2.1按测定方法分：光学分析仪器、电化学分析仪器、色谱分析仪器、物性分析仪器、热分析仪器等。2.2按被测介质的相态分：气体分析仪和液体分析仪。其中气体分析仪表包括红外线分析仪、热导式气体分析仪〔氢表、氩表〕、氧化锆、磁力机械氧分析仪、热磁式氧分析仪、磁压式氧分析仪、激光烟气分析仪、折射仪、硫比值分析仪、微量水、微量氧、⑶略烟气分析仪、烃分析仪、色谱分析仪、质谱分析仪、拉曼光谱分析仪。液体分析仪表主要是常见的水分析仪表包括四计、电导仪、浊度计、氨氮分析仪、水中油、余氯分析仪。。87四、在线分析仪表3、石油化工常用分析仪器3.1、PH计PH计是测量和反应溶液酸碱度的重要工具，PH计的型号和产品多种多样，但是无论PH计的类型如何变化，它的工作原理都是相同的，其主体是一个精密的电位计一个电流计，该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。由于采用最新的电极设计和固体电路技术，现在最好的pH可分辨出0.005pH单位。参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对照。银-氧化银电极是目前pH中最常用的参比电极。88四、在线分析仪表

玻璃电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中，就组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和。E电池=E参比+E玻璃，如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化，而测量酸度计中的电池产生的电位是困难的，因其电动势非常小，且电路的阻抗又非常大（1－100MΩ）；因此，必须把信号放大，使其足以推动标准毫伏表或毫安表。电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过电表显示出，电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度，为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值；而数字式pH计则直接以数字显出pH值。分类。89四、在线分析仪表3.2、氧分析仪1）磁导式氧分析仪：氧气在磁场中具有很强的顺磁性如果以氧的相对磁化率为100%，常见气体中磁化率较高的一氧花碳的磁化率只有36、2%，而氢气、二氧化碳、氩气、氨、甲烷等都是负的，与氧的磁化率相差甚远，利用这个原理制造出了磁导式氧气分析仪。。。90四、在线分析仪表2）氧化锆分析仪：最早被研究的固体电解质就是以氧化锆为代表的氧离子导体，氧化锆经经氧化钙或氧化钇及稀土氧化物掺杂后结构变得稳定，电导率有所提高；这是因为四价的锆原子被二价的钙或三价的钇原子所置换，形成氧原子空楥，高温时（600℃）它就变成良好的氧离子导体当氧化锆内外2侧气体中的氧分压不同时就构成了氧浓差电池氧离子从浓度高的一侧迁移到浓度低的一侧在氧化锆的内外就产生电势，此电势的大小与氧化锆倆侧的氧分压和工作温度成函数关系。3）微量氧分析仪：微量氧分析仪与氧化锆分析仪一样属于电化学分析仪只不过微量氧分析仪是液态的原电池，氧化锆是固态的氧浓差电池。。91四、在线分析仪表3.3气相色谱分析仪1）工作原理：色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性、定量分析，及研究物质的物理、化学特性的仪器。包括进样系统、检测系统、记录和数据处理系统、温控系统以及流动相控制系统等。现代的色谱仪具有稳定性、灵敏性、多用性和自动化程度高等特点。有气相色谱仪、液相色谱仪和凝胶色谱仪等。这些色谱仪广泛地用于化学产品，高分子材料的某种含量的分析，凝胶色谱还可以测定高分子材料的分子量及其分布。。92四、在线分析仪表3.4溶解氧分析仪溶解氧分析仪测量原理氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐。溶解氧分析仪传感部分是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾或氢氧化钾电解液组成，氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。当给溶解氧分析仪电极加上0.6～

0.8V的极化电压时，氧通过膜扩散，阴极释放电子，阳极接受电子，产生电流，整个反应过程为：阳极

Ag+Cl→AgCl+2e-阴极

O2+2H2O+4e→4OH-根据法拉第定律：流过溶解氧分析仪电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。。93四、在线分析仪表3.5可燃气体报警仪可燃气体在有氧气和催化剂的条件下会发生无焰燃烧，当可燃气体通过惠斯顿平衡电桥的一个涂有催化剂的桥臂电阻时，会发生燃烧电阻发热后阻值升高造成电桥不平衡输出一个信号，由电信号的大小就可测知可燃气体浓度（爆炸下限的百分率）。3.6有毒气体报警仪石油化工生产中经常出现有毒、有害气体，这种气体种类很多，生产中遇到较多的是H2SCONONO2NH3苯等气体，这些气体危害程度不一样，允许浓度差别很大，所以检测方法和传感器种类不同，有半导体气敏式、固体热导式、红外线吸收式、固体电解式等。。94五、联锁系统的构成

联锁保护系统是按生产装置的工艺过程和设备要求，使相应的执行机构动作，或自动启动备用系统，或实现安全停车的系统。联锁保护系统要既能保证生产装置和设备的正常开、停、运转，又能在工艺过程出现异常时，按规定的程序保证安全生产，实现紧急操作、安全停车、紧急停车或自动投入备用设备。