仪表基础知识讲义资料讲解.ppt

1第一页，共77页。主要(zhyo)内容 一、四大(s d)参数的测量原理及仪表二、自动控制基础知识三、调节阀四、联锁系统的构成2第二页，共77页。一、四大参数的测量原理(yunl)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(yl)、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。3第三页，共77页。1、温度(wnd)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(cling)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。4第四页，共77页。1、温度(wnd)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(tngdo)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。5第五页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送下下表表列列出出了了常常用用测测温温仪仪麦麦的的测测温温原原理理、测测温温范范围围和和主主要要特特点点。表表中中所所列列的的各各种种温温度度(wnd)计计，机机械械式式的的大大多多只只能能就就地地指指示示，幅幅射射式式的的精精度度较较差差，只只有有电电的的测测温温仪仪表表精精度度高高，且且测测温温元元件件很很容容易易与与温温度度(wnd)变变送送器器配配用用，转转换换成成统统一一标标准准信信号号进进行行远远传传，以以实实现现对对温温度度(wnd)的的自自动动记记录录和和调调节节。因因此此，在在生生产产过过程程控控制制中中应应用用最最多多的的是是热热电电偶偶和和热热电电阻阻温温度度(wnd)计。本节仅介绍这两种温度计。本节仅介绍这两种温度(wnd)计。计。6第六页，共77页。7第七页，共77页。1、温度(wnd)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(xngnng)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t0t0tAB第八页，共77页。1、温度(wnd)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(hul)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。第九页，共77页。1、温度(wnd)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(xin tn)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。10第十页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送国国际电际电工委工委员员会（会（IEC）对对其中已被国其中已被国际际公公认认，性能，性能优优良良和和产产量最大的七种制定了量最大的七种制定了标标准，即准，即IEC584-1和和IEC584-2中所中所规规定的：定的：S分度分度(铂铑铂铑10-铂铂)；B分度号分度号(铂铑铂铑30-铂铑铂铑6)；K分度号分度号(镍铬镍铬-镍镍硅硅)；E分度号分度号(镍铬镍铬-康康铜铜)；T分度号分度号(铜铜-康康铜铜)；J分分度号（度号（铁铁-康康铜铜）；）；R分度号分度号(铂铑铂铑13-铂铂)等等热电热电偶。偶。热电热电偶根据偶根据测测温条件和安装位置的不同，具有多种温条件和安装位置的不同，具有多种结结构构(jigu)型式。型式。虽虽然它然它们们的的结结构构(jigu)和外形不尽相同，但其和外形不尽相同，但其基本基本结结构构(jigu)通常均由通常均由热电热电极、极、绝缘绝缘管、保管、保护护套管和接套管和接线线盒等主要部分盒等主要部分组组成。成。11第十一页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送12第十二页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送1.2热电热电阻温度阻温度计计热电热电阻温度阻温度计计由由热电热电阻、阻、电测仪电测仪表表(动动圈圈仪仪表或平衡表或平衡(pnghng)电桥电桥)和和连连按按导导线线所所组组成，其中成，其中热电热电阻是感温元件，有阻是感温元件，有导导体的和半体的和半导导体两种。体两种。热电热电阻温度阻温度计计广泛用来广泛用来测测量中、低温量中、低温(一般一般为为500以下以下)。它的特点是准确度高，。它的特点是准确度高，在在测测量中、低温量中、低温时时，它的，它的输输出信号比出信号比热电热电偶要大得多，灵敏度高，同偶要大得多，灵敏度高，同样样可可实现远传实现远传、自自动记录动记录和多点和多点测测量。量。13第十三页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送热电阻(dinz)的测温原理 金属导体的电阻(dinz)值随温度的变比而变化的。一般说来，他们之间的关系为:Rt=R01+(t-t0)Rt=Rt-R0=R0t 式中 Rt 温度为t时的电阻(dinz)值;R。温度为t0(通常为0)时的电阻(dinz)值;电阻(dinz)温度系数即温度变化1时电阻(dinz)值的相对变化量，单位是 -1，;t 温度的变化量，即t-t。=t Rt 温度改变t时的电阻(dinz)变化量。14第十四页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送由上可知，温度的由上可知，温度的变变化，化，导导致了致了导导体体电电阻阻(dinz)的的变变化。化。实验证实验证明，大多数金属明，大多数金属导导体在体在温度每升高温度每升高1时时，其，其电电阻阻(dinz)值值要增加要增加0.4一一0.6%，热电热电阻阻(dinz)温度温度计计就是把温度就是把温度变变化化所引起所引起热电热电阻阻(dinz)的的变变化化值值，通，通过测过测量量电电路路(电桥电桥)转换转换成成电压电压(毫伏毫伏)信号，然后由信号，然后由显显示示仪仪表指表指示或示或记录记录被被测测温度。温度。热电热电阻阻(dinz)温度温度计计与与热电热电偶温度偶温度计计的的测测温原理是不相同的。温原理是不相同的。热电热电偶温度偶温度计计把温度的把温度的变变化化通通过过感温元件感温元件热电热电偶偶转换为热电势转换为热电势的的变变化化值值来来测测量温度的；而量温度的；而热电热电阻阻(dinz)温度温度计则计则是把是把温度的温度的变变化通化通过过感温元件感温元件热电热电阻阻(dinz)转转换为电换为电阻阻(dinz)的的变变化来化来测测量温度的。量温度的。15第十五页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送对对于制作于制作热电热电阻阻丝丝的材料是有一定技的材料是有一定技术术要求的，一般要求的，一般应应具有具有下列特性；下列特性；电电阻温度系数要大，阻温度系数要大，则测则测量灵敏度就高；量灵敏度就高；热热容量要小，容量要小，则对则对温度温度变变化的响化的响应应就快，即就快，即动态动态特性特性较较好；好；电电阻率要大，阻率要大，则则相相同的同的电电阻阻值值下下电电阻体体阻体体积积就小，因而就小，因而热热容量也小；在整个容量也小；在整个测测温范温范围围内，具有内，具有稳稳定的物理和化学性定的物理和化学性质质；要容易加工，有良好的复制；要容易加工，有良好的复制性，性，电电阻与温度的关系最好近于阻与温度的关系最好近于线线性或性或为为平滑的曲平滑的曲线线，以便于分，以便于分度和度和读读数；价格便宜等。根据具体情况，目前数；价格便宜等。根据具体情况，目前(mqin)应应用最广用最广泛的是泛的是铂铂和和铜铜，分度号，分度号Pt50铂电铂电阻、分度号阻、分度号Pt100铂电铂电阻和分度阻和分度号号Cu50铜电铜电阻、分度号阻、分度号Cu100铜电铜电阻。相阻。相应应的分度表的分度表(电电阻阻值值与与温度温度对对照表照表)可在相关可在相关资资料中料中查查到。到。热电热电阻是由阻是由电电阻体、保阻体、保护护套管套管以及接以及接线线盒等主要部件所盒等主要部件所组组成。除成。除电电阻体外，其余部分的阻体外，其余部分的结结构形构形状一般与状一般与热电热电偶的相偶的相应应部分相同。部分相同。16第十六页，共77页。1、温度(wnd)的测量与变送在在选选用用测测温温仪仪表解决表解决现场测现场测温温问题时问题时，首先要分析被，首先要分析被测对测对象特点及象特点及状状态态，然后根据，然后根据现现有温度有温度计计的特点及其技的特点及其技术术指指标标确定确定选选用的用的类类型。一般型。一般应应考考虑虑以下几个方面以下几个方面:1仪仪表的可能表的可能测测温范温范围围及常用及常用测测温范温范围围，是否符合被，是否符合被测对测对象的温度象的温度变变化范化范围围的要求的要求;2仪仪表的精度、表的精度、稳稳定性、响定性、响应时间应时间是否适是否适应测应测温要求温要求;3根据根据测测量量场场所有无冲所有无冲击击、振、振动动及及电电磁磁场场，来考，来考虑仪虑仪表的防震、防冲表的防震、防冲击击、抗干、抗干扰扰性能是否良好性能是否良好;4仪仪表表输输出信号能否自出信号能否自动记录动记录和和远传远传;5仪仪表的防腐性、防爆性和表的防腐性、防爆性和连续连续使用期限，是否使用期限，是否满满足被足被测对测对象的要求象的要求;6电电源源电压电压、频频率率变变化及化及环环境温度境温度变变化化对仪对仪表示表示值值的影响程度的影响程度;7测测温元件的体温元件的体积积大小是否适当大小是否适当;8仪仪表使用是否方便、安装表使用是否方便、安装(nzhung)维护维护是否容易。是否容易。17第十七页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 在在压压力力测测量中，通常有量中，通常有绝对压绝对压力，表力，表压压力、力、负压负压、或真、或真空度等名空度等名词词。绝对压绝对压力是指介力是指介质质所受的所受的实际压实际压力。表力。表压压是指高是指高于大气于大气压压的的绝对压绝对压力与大气力与大气压压之差，即：之差，即：P P表表=P=P绝绝-P-P大大 负压负压与真空度是指大气与真空度是指大气压压力与低于大气力与低于大气压压力的力的绝对压绝对压力之差，力之差，即：即：P P真真=P=P大大-P-P绝绝 绝对压绝对压力、表力、表压压力、大气力、大气压压力、力、负压负压力（真空度）之力（真空度）之间间的的关系如下关系如下图图所示。因所示。因为为各种工各种工艺设备艺设备和和测测量量仪仪表表(ybio)(ybio)都都处处于大气中，所以工程上都用表于大气中，所以工程上都用表压压力或真空度来表示力或真空度来表示压压力的大小。力的大小。我我们们用用压压力表来力表来测测量量压压力的数力的数值值，实际实际上也都是表上也都是表压压或真空度或真空度（绝对压绝对压力表的指示力表的指示值值除外）。因此，在工程上无特除外）。因此，在工程上无特别说别说明明时时，所提的所提的压压力均指表力均指表压压力或真空度。力或真空度。18第十八页，共77页。2、压力(yl)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、真空之间的关系图第十九页，共77页。2、压力(yl)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(yunjin)（如弹性元件(yunjin)）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(yunjin)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(yunjin)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(yunjin)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。20第二十页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送目前，石油化工生目前，石油化工生产产中中应应用中广泛的一种用中广泛的一种压压力力测测量量仪仪表表是是弹弹性元件。根据性元件。根据测压测压范范围围不同，常用的不同，常用的测压测压元件有元件有单单圈圈弹弹簧簧管、多圈管、多圈弹弹簧管、膜片、膜盒、波簧管、膜片、膜盒、波纹纹管等。在被管等。在被测测介介质压质压力的力的作用下，作用下，弹弹性元件性元件发发生生弹弹性性变变型，而型，而产产生相生相应应的位移，能的位移，能过转过转换换位置，可将位移位置，可将位移转换转换成相成相应应的的电电信号或气信号，以信号或气信号，以远传显远传显示示(xinsh)，报报警或警或调节调节用。用。21第二十一页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 主要主要压压力力检测仪检测仪表：表：（1 1）弹弹簧管簧管压压力表力表 弹弹簧管簧管压压力表是力表是压压力力仪仪表的主要表的主要组组成部份之一，它成部份之一，它有着极有着极为为广泛的广泛的应应用价用价值值 ，它具有，它具有结结构构简单简单，品种，品种规规格格齐齐全、全、测测量范量范围围广、便于制造和广、便于制造和维维修和价格低廉等特点。修和价格低廉等特点。弹弹簧管簧管压压力力表是表是单单圈圈弹弹簧簧压压力表的力表的简简称称(jinchng)(jinchng)。它主要由。它主要由弹弹簧管、簧管、齿轮传动齿轮传动机构（包括拉杆、扇形机构（包括拉杆、扇形齿轮齿轮、中心、中心齿轮齿轮）、示数装置）、示数装置（指（指针针和分度和分度盘盘）以及外壳等几部份）以及外壳等几部份组组成，如下成，如下图图所示。所示。弹弹簧簧管是一端封管是一端封闭闭并弯成并弯成270270度度圆圆孤形的空心管子孤形的空心管子 。22第二十二页，共77页。2、压力(yl)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ab第二十三页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 它的截面呈扁它的截面呈扁圆圆形或形或椭圆椭圆形，形，椭圆椭圆的的长轴长轴2a2a与与图图面垂直面垂直的的弹弹簧管的中心簧管的中心轴轴O O相平行。管子封相平行。管子封闭闭的一端的一端B B为为自由端，即位自由端，即位移移输输出端；而另一端出端；而另一端A A则则是固定的，作是固定的，作为为被被测压测压力的力的输输入端。当入端。当由它的固定端由它的固定端A A通入被通入被测压测压力力P P后，由于呈后，由于呈椭圆椭圆形截面的管子在形截面的管子在压压力力P P的作用下，将的作用下，将趋趋于于圆圆形，弯成形，弯成圆圆弧形的弧形的弹弹簧管随之簧管随之产产生向生向外挺直的外挺直的扩张变扩张变形，使自由端形，使自由端B B发发生位移。此生位移。此时弹时弹簧管的中心角簧管的中心角要随即减小要随即减小，也就是，也就是(jish)(jish)自由端将由自由端将由B B移到移到B B，处处，如如图图2-3(b)2-3(b)上虚上虚线线所示。此位移量就相所示。此位移量就相应应于某一于某一压压力力值值。自由。自由端端B B的的弹弹性性变变形位移通形位移通过过拉杆使扇形拉杆使扇形齿轮齿轮作逆作逆时针时针偏偏转转，使固定，使固定在中心在中心齿轮轴齿轮轴上的指上的指针针也作也作顺时针顺时针偏偏转转，从而在面板的刻度，从而在面板的刻度标标尺上尺上显显示出被示出被测压测压力的数力的数值值。由于。由于弹弹簧管自由端位移而引起簧管自由端位移而引起弹弹簧管中心角相簧管中心角相对变对变化化值值/与被与被测压测压力力P P之之间间具有比例关系，具有比例关系，因此因此弹弹簧管簧管压压力表的刻度力表的刻度标标尺是均匀的。尺是均匀的。24第二十四页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送由上述可如，由上述可如，弹弹簧管自由端将随簧管自由端将随压压力的增大而向外力的增大而向外伸伸张张。反之若管内。反之若管内压压力小于管外力小于管外压压力，力，则则自由端将随自由端将随负压负压的增大而向内弯曲。所以，利用的增大而向内弯曲。所以，利用弹弹簧管不簧管不仅仅可以制成可以制成压压力力表，而且表，而且还还可制成真空表或可制成真空表或压压力真空表。力真空表。弹弹簧管簧管压压力表除普通型外，力表除普通型外，还还有一些有一些(yxi)是具有是具有特殊用途的，例如耐腐特殊用途的，例如耐腐蚀蚀的氨用的氨用压压力表、禁油的氧用力表、禁油的氧用压压力力表等。表等。为为了能表明具体适用何种特殊介了能表明具体适用何种特殊介质质的的压压力力测测量，常量，常在其表壳、在其表壳、衬衬圈或表圈或表盘盘上涂以上涂以规规定的色定的色标标，并注有特殊介，并注有特殊介质质的名称，使用的名称，使用时应时应予以注意。予以注意。25第二十五页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送（2 2）应变式压力变送器）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件，将被测压力转换成应变片电阻值的变化(binhu)(binhu)，然后经过桥，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。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金属丝粘贴在衬底上组成的元件件)和半导体应变片两类。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(dL/L(即应变即应变e)e)，其电阻值随之发生变化，其电阻值随之发生变化(binhu)(binhu)。如果已如应。如果已如应变片的电阻变化变片的电阻变化(binhu)(binhu)与其变形与其变形(即应变即应变)的关系，那么，通过对的关系，那么，通过对应变片电阻变化应变片电阻变化(binhu)(binhu)的测量就可测知被测压力。的测量就可测知被测压力。26第二十六页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 27第二十七页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送（3 3）单晶硅谐振式传感器）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硅材料上制成两个完全一致的H H型谐振梁，并以一定型谐振梁，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，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的特性，可使变送器几乎不受静压和温度的影响(yngxing)(yngxing)，而且具有优良的过压性能和范围较宽的，而且具有优良的过压性能和范围较宽的量程。量程。28第二十八页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 29基础基础振子振子引伸张力引伸张力硅膜片硅膜片过程压力过程压力变送器工作原理图 第二十九页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送（4 4）电容式传感器电容式传感器30SS0S0S2S1图2-19膜片位移原理图420 mA放大电路原理：P变化(binhu)C 电流的变化(binhu)第三十页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 压压力表的力表的选选用用应应根据工根据工艺艺生生产过产过程程对压对压力力测测量的要求，被量的要求，被测测介介质质的性的性质质，现场环现场环境条件等来考境条件等来考虑仪虑仪表的表的类类型、量程和精度等型、量程和精度等级级。并确定是否需要。并确定是否需要带带有有远传远传、报报警等附加装置。警等附加装置。这样这样才能达到才能达到经济经济、合理和有效的目的。、合理和有效的目的。1 1类类型的型的选选用用 仪仪表表类类型的型的选选用必用必须满须满足工足工兰兰生生产产的要求。例如是否需的要求。例如是否需要要远传变远传变送、送、自自动记录动记录或或报报警；被警；被测测介介质质的物理化学性的物理化学性质质(如腐如腐蚀蚀性、温度高低、性、温度高低、粘度大小、粘度大小、脏污脏污程度、程度、易燃易爆等易燃易爆等)是否是否对仪对仪表提出特殊要求；表提出特殊要求；现场环现场环境条件境条件 (如高温、如高温、电电磁磁场场、振、振动动等等)对仪对仪表有否特殊要求等。表有否特殊要求等。普通普通(ptng)(ptng)压压力表的力表的弹弹簧管材料多采用簧管材料多采用铜铜合金，高合金，高压压的也有采用碳的也有采用碳钢钢，而氨用而氨用压压力表的力表的弹弹簧管材料都采用碳簧管材料都采用碳钢钢，不允，不允许许采用采用铜铜合金。因合金。因为为氨气氨气对铜对铜的腐的腐蚀蚀极极强强，所以普通，所以普通(ptng)(ptng)压压力表用于氨气力表用于氨气压压力力测测量很快就要量很快就要损损坏。坏。氧气氧气压压力表与普通力表与普通(ptng)(ptng)压压力表在力表在结结构和材构和材质质上完全相同，只是氧用上完全相同，只是氧用压压力表禁油。因力表禁油。因为为油油进进入氧气系入氧气系统统会引起爆炸。如果必会引起爆炸。如果必须须采用采用现现有的有的带带油油污污的的压压力力表表测测量氧气量氧气压压力力时时，使用前必，使用前必须须用四用四氯氯化碳反复清洗，化碳反复清洗，认认真真检查检查直到无油直到无油污为污为止。止。31第三十一页，共77页。2、压力(yl)的测量与变送 2 2测测量范量范围围的确定的确定 仪仪表的表的测测量范量范围围是根据被是根据被测压测压力的大小来确定的。力的大小来确定的。对对于于弹弹性式性式压压力表，力表，为为保保证弹证弹性元件能在性元件能在弹弹性性变变形的完全范形的完全范围围内可靠地工作，量程的上限内可靠地工作，量程的上限值应值应高高于工于工艺艺生生产产中可能的最大中可能的最大压压力力值值。根据。根据 化工自控化工自控设计设计技技术术(jsh)(jsh)规规定定，在，在测测量量稳稳定定压压力力时时，最大工作，最大工作压压力不力不应应超超过过量程的量程的2/32/3；测测量脉量脉动压动压力力时时，最大，最大工作工作压压力不超力不超过过量程的量程的1/21/2；测测量高量高压压压压力力时时，最大工作，最大工作压压力不力不应应超超过过量程量程的的3/53/5。为为了保了保证测证测量的准确度，所量的准确度，所测测的的压压力力值值不能太接近于不能太接近于仪仪表的下限表的下限值值 ，亦即，亦即仪仪表的量程不能表的量程不能选选得太大，一般被得太大，一般被测压测压力的最小力的最小值应值应不低于量程的不低于量程的1/31/3。按上述要求算出后，按上述要求算出后，实实取稍大的相取稍大的相邻邻系列系列值值，一般可在相，一般可在相应应的的产产品目品目录录申申查查到。到。3 3精度精度级级的的选选取取 仪仪表的精度主妥是根据生表的精度主妥是根据生产产上允上允许许的最大的最大测测量量误误差来确定的。此外，差来确定的。此外，在在满满足工足工艺艺要求的前提下，要求的前提下，还还要考要考虑经济虑经济性，即尽可能性，即尽可能选选用精度用精度较较低、价廉低、价廉耐用的耐用的仪仪表。表。32第三十二页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送 在化工生在化工生产过产过程中，程中，为为了有效地了有效地进进行生行生产产操作和控制，操作和控制，经经常需要常需要测测量生量生产产过过程中各种介程中各种介质质(如液体、气体和蒸汽如液体、气体和蒸汽(zhn q)(zhn q)等等)的流量，以便的流量，以便为为生生产产操作和操作和控制提供依据。同控制提供依据。同时时，为为了了进进行行经济经济核算，也需要知道在一般核算，也需要知道在一般时间时间(如一班、一如一班、一天等天等)内流内流过过的介的介质总质总量。所以，量。所以，对对管道内介管道内介质质流量的流量的测测量和量和变变送是送是实现实现生生产过产过程程的控制以及的控制以及进进行行经济经济核算所必需的。核算所必需的。在工程上，流量是指在工程上，流量是指单单位位时间时间内流内流过过管道某一截面的流体的体管道某一截面的流体的体积积或或质质量，量，即瞬即瞬时时流量。流量。流量的流量的计计量量单单位如下位如下:表示体表示体积积流量的流量的单单位常用立方米每小位常用立方米每小时时(m3/h)(m3/h)、升每分、升每分(I/min)(I/min)、升每秒、升每秒(l/s)(l/s)等；等；表示表示质质量流量的量流量的单单位常用吨每小位常用吨每小时时(t/h)(t/h)、千克每小、千克每小时时(kg/h)(kg/h)、千克每秒、千克每秒 (kg/s)(kg/s)等。等。若流体的密度是若流体的密度是，则则体体积积流量流量Q Q与与质质量流量量流量M M的关系是的关系是:M=Q M=Q 或或 Q=M/Q=M/33第三十三页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送 应应当指出，流体的密度是随工况参数而当指出，流体的密度是随工况参数而变变化的。化的。对对于液体，由于于液体，由于压压力力变变化化对对密度的影响很小，一般可以忽略不密度的影响很小，一般可以忽略不计计；但因温度；但因温度变变化所化所产产生的影响，生的影响，则应则应引起引起注意。不注意。不过过一般温度每一般温度每变变化化1010时时，液体的密度，液体的密度变变化化约约在在1%1%以内以内(y ni)(y ni)。所以，。所以，除温度除温度变变化化较较大，大，测测量准确度要求量准确度要求较较高的高的场场合外，往往也可以忽略不合外，往往也可以忽略不计计。对对于气于气体，由于密度受温度、体，由于密度受温度、压压力力变变化影响化影响较较大，例如，在常温附近，温度每大，例如，在常温附近，温度每变变化化1010，密度，密度变变化化约为约为3%3%。在常。在常压压附近，附近，压压力每力每变变10kPa10kPa，密度也，密度也约变约变化化3%3%。因此，在。因此，在测测量气体体量气体体积积流量流量时时，必，必须须同同时测时测量气体的温度和量气体的温度和压压力，并将工作状力，并将工作状态态下的体下的体积积流流量量换换算成算成标标准体准体积积流量。所流量。所谓标谓标准体准体积积流量，在工流量，在工业业上是指上是指2020、0.10133MPa(0.10133MPa(称称标标定状定状态态)或或00、0.10133MPa(0.10133MPa(称称标标准状准状态态)条件下的体条件下的体积积流量。在流量。在仪仪表表计计量上多量上多数以数以标标定状定状态态条件下的体条件下的体积积流量流量为标为标准体准体积积流量。流量。流量流量测测量的方法和量的方法和仪仪表种表种类类繁多，其繁多，其测测量原理和量原理和仪仪表的表的结结构形式各构形式各不相同。不相同。针对针对石油化工生石油化工生产过产过程的不同要求，采用不同的流量程的不同要求，采用不同的流量仪仪表。下表中列出表。下表中列出了几种主要了几种主要类类型流量表型流量表(或称流量或称流量计计)的性能及适用的性能及适用场场合。合。34第三十四页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送35第三十五页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送3.1 差压式流量计 差压式(也称节流(ji li)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(ji li)原理，利用流体流经节流(ji li)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(ji li)装置(包括节流(ji li)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(ji li)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。36第三十六页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送节流现象及其原理节流现象及其原理 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，如图力产生差异的现象称为节流现象，如图3-13-1所示。所谓节流装置就是设置在管道中所示。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。下面孔板，其次是喷嘴、文丘里管。下面(xi mian)(xi mian)以孔板为例说明节流原理。以孔板为例说明节流原理。37第三十七页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送下图表示在孔板前后流体的流速下图表示在孔板前后流体的流速(li s)(li s)与压力的分布情况：与压力的分布情况：38第三十八页，共77页。3、流量(liling)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P1P2)。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(jn xin)压差。这一径向(jn xin)压差使流体产生径向(jn xin)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。39第三十九页，共77页。3、流量(liling)的测量与变送 由于(yuy)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(yuy)流速已比原来增大，因此静压力也就较原来为低(即图中P210)控制KTiTdP0.5 KmaxPI0.45 Kmax0.83 PuPID0.6 Kmax0.5 Pu0.12 Pu58PuPu第五十八页，共77页。三、调节阀调节阀的结构调节阀的结构(jigu)原原理理调节阀调节阀=执行机构执行机构+阀体阀体部件部件59第五十九页，共77页。三、调节阀调节阀执行机构调节阀执行机构执行机构：调节阀的推执行机构：调节阀的推动装置，它按信号压力动装置，它按信号压力(yl)的大小产生相应推的大小产生相应推力，使阀杆相应的位移、力，使阀杆相应的位移、阀芯动作。阀芯动作。60序序 号号零零 件件 名名 称称序序 号号零零 件件 名名 称称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 牌第六十页，共77页。三、调节阀调节阀解体图调节阀解体图阀体部件：调节阀的调阀体部件：调节阀的调节部分节部分(bfen)，它直接，它直接与介质接触，由阀芯的动与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀节流面积，作，改变调节阀节流面积，达到调节的目的。达到调节的目的。61第六十一页，共77页。三、调节阀执执行机构：分气行机构：分气动动薄膜薄膜执执行机构、气行机构、气动动活塞活塞执执行机构和行机构和长执长执行机构。行机构。气气动动薄膜薄膜执执行机构：行机构：分正、反两种形式分正、反两种形式(xngsh)。当信号。当信号压压力增加力增加时时，阀阀杆向下杆向下动动作的作的叫正作用叫正作用执执行机构。反之，信号增加行机构。反之，信号增加阀阀杆向上的叫反作用杆向上的叫反作用执执行机构。行机构。通常接受通常接受20100KPa的的标标准信号准信号压压力，力，带带定位器定位器时时，最高，最高压压力力为为250KPa，其行程，其行程规规格有格有10、16、25、40、60、100mm六种。六种。气气动动活塞活塞执执行机构：行机构：比上述更比上述更强强力的力的输输出机构，其出机构，其压压力可达力可达500KPa，而且无，而且无弹弹簧抵消簧抵消推力，推力，输输出力大，适用于大口径、高静出力大，适用于大口径、高静压压、高、高压压差差阀阀和蝶和蝶阀阀。气气动长动长行程行程执执行机构：行机构：具有行程具有行程长长、转转矩大的特点，它将信号气矩大的特点，它将信号气压转变压转变成相成相应应的的转转角角（0900）或位移（）或位移（200400mm），适合于角行程），适合于角行程调节阀调节阀的需要，的需要，多用于大多用于大转转矩的蝶矩的蝶阀阀、闸阀闸阀、风门风门等。等。62第六十二页，共77页。三、调节阀阀体部件（如图所示）阀体部件（如图所示）直通单座阀：泄漏量小、许用压直通单座阀：泄漏量小、许用压差小、流通能力小。差小、流通能力小。直通双座阀：许用压差大、流通直通双座阀：许用压差大、流通能力大、泄漏量大。不适用于高能力大、泄漏量大。不适用于高粘度、粘度、含悬浮颗粒的流体含悬浮颗粒的流体套筒调节阀：稳定性好，不易引套筒调节阀：稳定性好，不易引起阀芯振动；互换性和通用性强，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只要更换套筒就可得到不同(b(b tn)tn)的流量系数和流量特性；许的流量系数和流量特性；许用压差大，热膨胀影响小，；维用压差大，热膨胀影响小，；维修方便，阀座是通过螺纹与阀体修方便，阀座是通过螺纹与阀体相