控制仪表与装置实训报告(共28页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录专心-专注-专业前言各类仪表是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位。伴随国民经济的高速发展，先代化建设需要高质量仪表的仪表工程。在今年各项工程中，仪表工程所占比例越来越大，同时对仪表施工企业的技术水平要求越来越高。如何适应现代化生产对自动化仪表施工的需求，如何提高工程技术人员和施工人员的综合素质，是所有施工企业面临的重大课题。仪表工在生产过程中对检测与过程控制仪表进行日常维护和故障处理，涉及知识面十分广泛，不但要精通检测仪表、调节器和执行器工作原理和结构特点，而且要有一定的过程控制知识。在故障现象中不仅有仪表故障，而且混杂有工艺

2、和设备故障，仪表工要分析与判断故障，必须有一定的化工工艺知识和化工设备知识。对于化工和石油化工等行业，易燃、易爆和有毒是行业的特点，仪表工在处理故障时，对这类问题决不能掉以轻心。除日常维护外，企业有不少技措技改项目，有仪表专业技措技改项目，亦有工艺技措技改项目需要仪表配合实施，这些大大小小的项目，需要设计、施工准备、安装、开车等一系列工作，仪表施工、安装知识是和日常维护同样重要的知识。对于安装公司仪表工而言，仪表安装是他们的专业，当然就等重要了。总结长期从事自动化仪表安装施工的经验，要搞好仪表施工，必须了解仪表安装工作的以下特点：1.仪表工程的附属性。仪表专业服务与工艺生产，设备安装在工艺设备

3、或管道上，因此施工首先与其他专业。2.仪表工程的复杂性。仪表设备种类繁多，设备更新快，安装材料品种多、规格多，给施工、管理带来种种困难。3.仪表工程的多样性。在世界范围内各国都重视自动化的发展，新型号、新产品仪表不断上市，安装形式多种多样，不断给安装工作带来新课题。各类仪表目前在石油、化工、冶金、电力中的应用较普遍，接受上已开发出了可拆和不可拆两种。作为紧凑式换热器品种之一，它的主要优点是：占地面积小、安装方便。材料主要是碳钢、不锈钢、钛及其合金，主要用于设计小于2.5Mpa，温度小于300的中、低温的冷却，化工装置中代用较多，食品、医药重较干净的介质多使用这种换热器。但螺旋板换热器在应有腐蚀

4、的场合应慎重使用。另外，在介质较脏的场合亦应慎重使用不可拆是螺旋板换热器。由于我国目前油田多进入中、后期开采，原油中盐、硫含量升高，常减压装置常压塔顶及减压塔顶的腐蚀越来越严重。在这些场合，仪表的平均寿命仅为4-18个月左右，防腐已从单纯的涂层发展到采用钛材料的防腐。目前国内多数炼厂已在此场合应用钛仪表来提高仪表的寿命，一般寿命可达5-10年左右，对长周期运行起到了重大作用。防腐涂层仪表的发展也较为迅速，从20世纪80年代中期投资低，防腐效果好的847防腐涂料开始，发展到90年代的901，不仅在冷却水系统成功防腐，而且还具有抗垢性能，Ni-P非金属化学镀层在60以下的海水和氯离子的防腐方面也起

5、到了重要的作用，在110以下对流的防腐也发挥了较大的作用，不仅仿佛而且起到了耐冲蚀、耐磨作用。近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，减少传热面积，降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。流程优化软件技术的发展带来了仪表应用的增多。1.温度仪表1.1温度仪表的概述温度仪表是众多仪表中的一个分支，常见的温度仪表有温度计，温度记录仪，温度变送器。 温度仪表通常分一次仪表与二次仪表，一次仪表通常为：热电偶、热电阻、双金属温度计、就地温度显示仪等；二次仪表通常为温度记录仪、温度巡检仪、温度显示仪、温度调节仪、温度变送器等。温度仪表常见的15种型号1CIR210 2Ti1

6、0 3de-3003 4FlukeTi20 52560系列 6WRN-220(230) 7WRQ-130 8FLUKE红外线测温仪 9HY9000系列 10IR-AH 11WRNK-1316 12DT-8869H 13CIR310 14TRM-WD120 15TES-13041.2温度测量仪表温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度

7、的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。工业上温度检测仪表的分类如表2-1所示。表2-2为温度检测仪表的精度等级和分度值。表1-1常用测温仪表种类及优缺点测 温方 式温度及种类常用测温范优 点缺 点非接触式测温仪表辐射式辐射式光学式比色式400200070032009001700测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度红外线热敏探测光学探测热点探测-503200035002002000测温时，不破坏被测温度场，响应快，测量范

8、围大，适于测温度分布易受外界干扰，标定困难接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉测量上限和精度瘦玻璃质量的限制，易碎，不能记录和远传双金属-80600结构紧凑，牢固可靠精度低，量程和使用范围有限压力式液体气体蒸汽-30600-203500250耐震，坚固，防爆，价格低廉精度低，测温距离短，滞后大热电偶铂铑-铂镍铬-镍铝镍铬-考铜01600-209000600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低热电阻铂铜热敏-200500-50150-50300测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测高

9、温，须注意环境温度的影响表1-2温度测量仪表的精度等级和分度值仪表名称精度等级分度值，双金属温度计1,1.5,2.50.520压力式温度计1,1.5,2.50.520玻璃液体温度计0.52.50.110热电阻0.53110热电偶0.51520光学高温计11.5520辐射温度计1.5520部分辐射温度计11.5120比色温度计11.51201.2.1热电偶（1）热电偶的结构 热电偶是有两根不同导体(或称电极)构成的.这两根导体一端焊接在一起,成为热端(或称工作端),测温时将此端处于被测介质中。另一端称为冷端(或自由端),接入二次仪表(显示仪表)或电测设备。 a.普通型热电偶:是应用最多的,主要用

10、来测量气体、蒸汽和液体等介质的温度。根据测温范围及环境的不同,所用的热电偶电极和保护套管的材料也不同,但因使用条件基本类似,所以这类热电偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接合法兰连接两种。 b.铠装热电偶（图1-1）:又称缆式热电偶,是由热电极(多数采用的是铂丝,也有用镍丝的)、绝缘材料(通常为氧化镁粉末)和金属保护管三者结合,经拉制而成一个坚实的整体。铠装热电偶有单支(双芯)和双支(四芯)之分,其测量端有露头型、接壳型和绝缘型三种基本形式。 铠装热电偶的参比端(接线盒)形式有简易式、防水式、防溅式、接插式和小接线盒式等。铠装热电偶具有体积小、精度高、反应迅速、耐震动、耐冲击

11、、机械强度高、可绕性好、寿命长、便于安装等优点。外形尺寸有5、6、8多种,长度为101000mm。常用热电偶种类(八种) B型-铂铑30-铂铑6 R型-铂铑13-铂 S型-铂铑10-铂 E型-镍铬-康铜 J型-铁-康铜 K型-镍铬-镍铝 T型-铜-康铜 N型-镍铬硅-镍硅 其中:B、R、S属于贵金属热电偶;K、E、N、J属于廉金属热电偶; T型热电偶用于测量低温。常用热电偶选型热电偶的主要种类区别在其热电偶芯（两根偶丝）的材质不同而不同，它所输出的电动势也不同，热电偶主要有以下几种（见下表）。名称型号（代号）分度号测温范围（）允许偏差（）镍铬-镍硅WRNK012002.5或0.75%t镍铬-铜

12、镍WREE09002.5或0.75%t铂铑10-铂WRPS016001.5或0.25%t铂铑30-铂铑6WRRB60017001.5或0.25%t铜-铜镍WRCT-403501.0或0.75%t铁-铜镍WRFJ-407502.5或0.75%t 图1-1铠装热电偶（2）热电偶的优点测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。测量范围广。常用的热电偶从-50+1600均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269（如金铁-镍铬），最高可达+2800（如坞-铼）。构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1.2.2热

13、电阻热电阻是中区最常用的一种温度。它的主要特点是测量高，性能稳定。其中的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。（1）工作原理热电阻测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻通过引线传递到控制装置或者其它二次仪表上。常用铂和铜热电阻的技术性能如表1-3所示。表1-3常用热电阻的技术性能名 称分度号温度范围温度为零时阻值R0，电阻比R100/R0主 要 特 点标准热电阻铂电阻Pt100-200850100.011.3850.001测量

14、精度高，稳定性好，可作为基准仪表Pt150500.051.3850.001Pt1001000.11.3850.001铜电阻Cu50-50150500.051.4280.002稳定性好，便宜；但体积大，机械强度低Cu1001000.11.4280.002镍电阻Ni100Ni300Ni500-601801000.13000.35000.51.6170.0031.6170.0031.6170.003灵敏度高，体积小；但稳定性和复制性差低温热电阻铟电阻3.490K100复现性较好，在4.515K温度范围内，灵敏度比铂电阻高十倍；但复制性较差，材质软，易变形铑铁热电阻2300K20、50或100R4.2

15、k/R273k约0.07有较高的灵敏度，复现性好，在0.520K温度范围内可做精测量；但长期稳定性和复制性较差铂钴热电阻2100K100R4.2k/R273k约0.07热响应性、自热小，机械性能好，温度低于30K时，灵敏度大大高于铂；但不能作为标准温度计热电阻虽然在工业中应用也比较广泛，但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制，热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多，也可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好，但是需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般采用Pt100，Pt10，Cu50，Cu100，的测温的

16、范围一般为零下200-800，铜热电阻为零下40到140。热电阻和热电偶一样的区分类型，但是他却不需要补偿导线，而且比热电偶便宜。 铂热电阻的安装形式很多，有固定螺纹安装，活动螺纹安装，固定安装，活动法兰安装，活动管接头安装，直行管接头安装等等。（2）热电阻特点 1）同样温度下输出信号较大，易于测量。 2）测电阻必须借助外加电源。 3）热电阻感温部分尺寸较大，测温速度慢。（3）热电阻的结构1）普通热电阻。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种电阻的变化会给温度测量带来影响。如图1-2。图1-2普通热电阻2） 铠装式热电阻。铠装式热

17、电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，如图1-3所示。图1-3铠装热电偶3）端面热电阻。端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材料绕制，紧贴在温度计断面，其结构如图1-4所示。 图 1-4端面热电阻4）隔爆型热电偶。隔爆型热电偶通过特殊结构的接线盒，吧其外壳捏不爆炸型混合气体因受到火花或电弧影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸，如下图1-5所示。图1-5隔爆型热电偶2.流量仪表2.1流量仪表概述流量仪表又称为流量计 ，流量是工业生产过程中的另一个重要参数。流量的定义：单位时间内流经某一截面积的流体数量。可用体积流量或者质量流量来表示，常用的单位有：m3/h

18、、L/h、kg/h等。流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值。2.2仪表流量计分类工业上常用流量仪表可分为两大类。（1）速度式流量计 以测量流体在管道中得流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压流量计、变面积流量计、电磁流量计、旋涡流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。（2）容积式流量计 它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等等。常用的流量仪表有 1. 电磁流量计； 2. 涡街流量计； 浮子流量计 科氏力质量流量计； 热式（气体）质量流量计； 超声波流量计； 涡轮流量计。2.2.1电磁流量计

19、（1）概述电磁流量计特别设计了带背光宽温的中文液晶显示器，功能齐全实用、显示直观、操作使用方便，可以减少其他电磁流量计英文菜单所带来的不便。另外我们独家设计4-6多电极结构，进一步保证了测量精度并且任何时候无需接地环，减轻了仪表体积和安装维护的麻烦。电磁流量计在满足现场显示的同时，还可以输出420mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水等工业技术和管理部门。采用电磁感应原理测量介质流体流速的电磁流量计。它在管道的两侧加一个磁场，被测介质流过管道就切割磁力线，在两个检测电极上产生感应电势，其大小正比于流体的运动速度。可以用于测量酸、碱、盐溶液、水煤浆

20、、矿浆、砂浆灰泥、纸浆、树脂、橡胶乳、合成纤维浆和感光乳胶等各种悬浮物、气化汽和粘性物质的流量。电磁流量计密封性能好，还可用于自来水和地下水道系统。而且测量过程不与流体接触，适于制药、生物化学和食品工业。这种流量计还可检测血液流量。它的量程比约为100:1，精度一般为1%，由于这种传感器必须保持管道内电阻和测量电路阻抗之间有一定比例关系，因此在制造上有一定困难。当被测介质的电导率约为10欧姆厘米时就开始产生困难，电导率更低时就产生原理性困难。当电导率为10欧姆厘米时，就达到导电介质和电介质之间的“分界线”，热噪声电平随内阻的增大而显著增加，图形如下2-1所示。 图2-1电磁流量计（2）工作原理

21、电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法 拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。（3）计量性能要求1）准确度等级 流量计在规定的流量范围内准确度等级、最大允许误差应符合表2-1的规定。流量计误差表示使用相对示值误差。 表2-1准确度等级和最大允许误差准确度等级0.2（0.25）（0.3）0.5最大允许误差0.2%（0.2%）（0.3%）0.5%准确度等级1.01.52.5最大允

22、许误差1.0%1.5%2.5%注：优先采用不带括号的等级2）引用误差 对于用于瞬时流量指示的流量计误差表示也可使用引用误差，其最大允许误差系列应符合表1规定，其检定结果的标书中不再给出准确等级，而使用其最大允许误差表示，且还应在最大允许误差后标注FS，如0.5%FS。 3）误差表示方法和选取原则 在一台流量计的一次检定中，应按照准确度等级和引用误差之中的一种给出流量计误差表示方法；对于使用相对示值误差和引用误差组合表示误差的流量计，一次检定中也应统一使用一种方法表示其误差。 4）重复性 流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/3。3.压力仪表3.1压力表基本原理压力表

23、（如图3-1） 是一种以弹簧管为测量元件的指针式测量仪表，普通压力表是用来测量介质的压力量值,其派生的其它多种压力表可用于特殊介质、特殊要求或在特定环境中的 压力测量。精密压力表主要用于校验工业用普通压力表，也可用于在线测量高精度工作介质的压力。压力表的工作原理是：当被测介质通过接口部件进入弹性敏感元件（弹簧管）内腔时，弹性敏感元件在被测介质压力的作用下其自由端端会产生相应的位移，相应的 位移则通过齿轮传动放大机构和杆机构转换为对应的转角位移，与转角位移同步的仪表指针就会在示数装置的度盘刻线上指示出被测介质的压力。 当精密压力表与压力校验仪器设备等成组后，可构成精密压力表标准装置或压力校验装置

24、，操作人员通过将被测对象与精密压力表示值逐一进行比对的方式实现压力 量值的传递或对被测对象的压力校验。 图3-1压力表3.2选择压力表3.2.1压力表类型压力表的类型按各种分类方法不同有不同的类型，不同分法下主要有下列表型。（1）压力表按其测量精度：可分为精密压力表、（如下图3-2）。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级0.05级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4、0级。图3-2一般压力表（2）压力表按其测量基准：压力表按其指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力表不锈钢压力表、差压表。一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零

25、位为基准；差压表测量两个被测压力之差。（3）压力表按其测量范围： 分为、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000 Pa的压力值；低压表用于测量06MPa压力值；中压表用于测量1060MPa压力值；高压表用于测量100MPa以上压力值。（4）压力表按其实用功能：分为就地指示型压力表和带电信号控制型压力表。 一般压力表、真空压力表、耐震压力表、不锈钢压力表等都属于就地指示型压力表，除指示压力外无其他控制功能。 带电信号控制型压力表输出信号主要有：a.开关信号（如电接点压力表）b.电阻信

26、号(如电阻远传压力表) c.电流信号(如电感压力变送器,远传压力表,压力变送器等。)3.2.2压力表的准确度等级1. 压力表的准确度等级是反映被检表与精密表进行比对中，指示值与真实值接近的准确程度。它等于最大基本误差绝对值与测量上限比值的百分数，是依据校验中所产生误差的大小来决定的。 2. 我国一般工业用压力表共分为 4 个准确度等级，符合 JJG52-1999 弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程对压力表拟定的允许误差。这 4 个准确度等级是 :1 级、 1.6 级、 2.5 级、 4 级。允许误差 ( 按测量上限的百分数计算 ) 分别为 1% 、 1.6% 、 2.5% 、 4%

27、 。3. 我国 2005 年新的数字压力表检定规程公布实施，符合 JJG875-2005 数字压力计检定规程。规定了压力准确度分别为 0.01% 、 0.02% 、 0.05% 、0.1% 、 0.2% 、 0.5% 、 1.0% 、 1.6% 。例如深圳市天华成科技有限公司生产的 XY系列数字压力计的等级分别为 0.02% 、0.05% 、0.1% 、0.2% 等。4. 合理选择压力表准确度等级的方法 , 应根据生产工艺、经济实用、检测方法等提出的要求，按被测压力最小值所要求的允许误差来选择准确度等级。 3.2.3选择压力表的质量1. 一般压力表的弹簧管是具有一定横截面形状 ( 常用的有扁平

28、圆和近似椭圆形两种 ) ，弯曲成 “C” 形，而且能满足一定弹性要求的管状弹簧。如果弹簧管太小，就会影响压力表的准确度等级。 2. 压力表的示值超过允许误差，就应该调修该表的示值调节螺钉，如果该表没有示值调节螺钉，此表只能判为不合格。 3. 压力表表盘分度数字及符号应完整清晰。表盘分度标尺应均匀分布、所包的中心角一般为270， 压力表的指针应伸入所有分度线内，其指针指示端宽度应不大于最小分度间隔的1/5。指针与分度盘平面间的距离应在13mm范围内表壳外径在200mm以上的(包括200mm)，其指针与分度盘平面距离应在24mm范围内。 4. 带有止销的压力表，在无压力或真空时指针应紧靠止销， “

29、 缩格 ” 不得超过规定的允许误差。 5. 压力表表壳应能保护内部机件不受污染，压力表应装有安全孔，安全孔上需有防尘装置。 6. 数字压力表。则要看整体结构的合理性、所选取的材质、电子元器件的老化工艺、长期稳定性等。 3.3压力变送器压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后将压力信号转变成420mA DC信号输出。压力变送器主要有电容式压力变送器和扩散硅压力变送器，陶瓷压力变送器，应变式压力变送器等。3.3.1压力变送器的选型（1）压力变送器的选型代码量程范围代码选项代码精度等级A0-5KPa-20KPai本安型iaCT60.1%B0-20KPa-70KPad隔爆型dBT40

30、.25%C0-70KPa-350KaT船用型0.5%D0-200KPa-70PaM1线性指示表代码输出代号E0-0.7MPa-3.PaM2LED数字显示表E4-20mADC二线F0-2.0MPa-7MPaLCDLED显示表K0-10mAG0-7MPa-35MPaZ阻尼调整M用户约定H0-20MPa-100MaQ迁移代码压力连接A绝压测量R标准型(M201.5)F负压测量P齐平膜C选用陶瓷传感器（带*量程无）O按用户尺寸加工S散热器及过程连接件Y用户约定（2）智能型差压变送器（如下图3-3）图3-3智能型差压变送器主要特点：HSL-3051型压力变送器,传感器是采用引进国外先进技术生产的高精度小

31、型化智能传感器，在转换原理上利用数字化补偿技术对温度、静压进行补偿，提高了测量精度，降低了温度漂移。具有长期稳定性好，可靠性高，自诊断能力强等特点。以其极高的性能价格比，而成为变送器市场的主流产品。 电容式变送器有一可变电容敏感元件，它能将测量膜片与电容极板之间的电容差经振荡器振荡、调制解调、放大器放大、电压电流转换成标准信号。可用于气体、液体、蒸气的测量。 技术参数：测量介质：气体、液体、油等与316兼容的介质测量范围G:00.1541370Kpa A：06.26890Kpa精度等级：0.1%、0.2%、0.5%过载能力：量程的1.55倍长期稳定性：小于0.3%FS/年供电电源：1536 V

32、DC（标定电压24VDC）输出信号：(420)mA（二/三线制）、带Hart协议显示方式：指针表头或数字显示可选配校准：通过调节精密电位器实现对零点、量程调节工作温度：（-4080） 补偿温度：（-2070）工作温度：放大器工作在-29-+93； 敏感元件工作在-40-+104过程连接： M201.5外螺纹（3内孔）或用户注明隔离膜片材料：电容式外壳材料：316 不锈钢防护等级：IP654.物位仪表4.1物位仪表概述在工业生产过程中测量液位、固体颗粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的仪表。一般测量液体液面位置的称为液位计，测量固体、粉料位置的称为料位计,测量液-液、液固相界面位置的称为相

33、界面计。在工业生产过程中广泛应用物位测量仪表，测量锅炉水位的液位计就是一例。发电厂大容量锅炉水位是十分重要的工艺参数，水位过高、过低都会引起严重安全事故，因此要求准确地测量和控制锅炉水位。水塔的水位、油罐的油液位、煤仓的煤块堆积高度、化工生产的反应塔溶液液位等，都需要采用物位测量仪表测量。4.2物位仪表分类物位测量仪表（图4-1）按所使用的物理原理可分为直读式物位仪表、差压式物位仪表（包括压力式）、浮力式物位仪表、电测式（电阻式，电容式与电感式）物位仪表、超声式物位仪表、核辐射式物位仪表等。 直读式物位仪表 从测量机构上可直接读出液位，玻璃管（或玻璃板）液位计就是利用连通器原理，用旁通玻璃管（

34、或玻璃板）读数。根据测量要求，有透光式和反射式等型式。 浮力式物位仪表 利用液面上的浮子或沉浸在液体中浮筒（也称沉筒）受到浮力作用而工作。这类仪表分为两种：一种是在测量过程中浮力维持不变，如浮球液位计 图4-1物位测量仪表工作时浮标随液面高低变化，通过杠杆或钢丝绳等机构将浮标位移传递出去，再经电位器、数码盘等转换为模拟或数字信号；另一种是在测量过程中浮力发生变化，如浮筒式液位计，液位改变时浮筒在液体内浸没的程度不同，所受的浮力也不同，将浮力的变化量转换成差动变压器铁芯的位移，就可输出相应的电信号，供指示、记录、报警和调节之用，也可远距离传送。4.2.1差压式物位仪表差压式仪表利用液体的静态压力

35、测量液位。液体底部压力与容器内的液面高度和液体表面上的气压有关。如果测量敞口容器内液位，则可用压力测量仪表或压力变送器间接测出液面高度；如果在有压力的密封容器内测量液位,则采用测量压差的方法,消除液面上压力的影响，将容器底部与差压变送器正压室相连，液面上的空间与负压室相连，就可以测量出液面的高低 。4.2.2电测式物位仪表将物位变化转换为电参数（如电阻、电容、电感）的变化，再变成电信号输出。这类仪表又分为电阻式、电容式和电感式三种。 电阻式物位仪表利用物位变化时引起电极电阻变化的原理工作（图4-2）。物位变化引起电阻逐渐变化的，可用于连续测量物位；只有当物位变化到接触电极时才引起电阻突变的，可

36、用来定点报警控制物位。电阻式物位仪表在工作时电极接触被测介质（一般为导电液体）， 图4-2电阻物位仪表电极表面接触状况改变（如出现污垢、生锈、腐蚀等现象）会引起表面接触电阻变化，从而产生测量误差。使用时间越长，误差就越大。因此，这种仪表虽然结构简单，但应用范围不广，主要用作液位定点报警和控制，很少用于连续测量。 电容式物位仪表物位变化时引起电极的电容量变化，利用这个原理构成的电容式物位计可以测量导电液和非导电液的液位、非导电颗粒状固体的料位。两同轴相互绝缘的导电金属圆柱中间隔以不导电的介质，就构成电容器。 电感式物位仪表 利用物位变化时引起自感量、互感量或感应电流等的变化来测定物位，常用的有感

37、应式高频液位计或谐振式液位计。也可用带导磁材料的浮子与电磁感应线圈制成液位信号报警器。采用电感式测量可实现完全不接触测量。 4.2.3超声式物位仪表超声波在液体中传播有较好的方向性，遇到分界面时能反射，因此通过测定超声波从发射 图4-3超声物位仪表出去到反射回来的时间就能确定液面的高度。一般采用电激励使压电换能器（常用的有锆钛酸铅、铌镁酸铅、钛酸钡等压电换能器）发出声波，从液面反射回来的声脉冲经压电换能器转换为电脉冲，用计时电路测定超声波在液体中来回经过的时间，根据超声波在液体中的传播速度即可算出液面高度。声波的接受和发射可用同一个换能器，也可用两个换能器。超声式物位仪表如上图4-3根据声波传

38、播的介质不同分为液介式、气介式和固介式。 利用超声物位仪表进行测量的优点是检测元件可以不与被测液体接触，因而适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体液位的测量。此外它还不怕烟和光，不受电磁干扰，可测量各种液体的液位和粉粒状固体料位，还可用于测量两种液体界面、液位差、料位差等。固介式的测量方式能测沸腾介质的液位，允许液面波动倾侧、如测量火箭、飞机、轮船燃料仓内的液位。液介式的测量方式应用十分普遍，海水深度测量就采用这种方法。 5.执行器在过程控制系统中，执行器由执行机构和调节机构两部分组成。调节机构通过执行元件直接改变生产过程的参数，使生产过程满足预定的要求。执行机构则接受来自控制器的控制信息把它

39、转换为驱动调节机构的输出（如角位移或直线位移输出）。它也采用适当的执行元件，但要求与调节机构不同。执行器直接安装在生产现场，有时工作条件严苛。能否保持正常工作直接影响自动调节系统的安全性和可靠性。5.1工作原理在齿轮级，发动机的转速可通过两套齿轮传送到输出杆上。主减速器由行星齿轮完成，副减速器由蜗轮实现，它被一套绷紧的弹簧固定在中心位置。在发生过载的情况下，也就是输出杆超过了弹簧的设定转矩时，中央蜗轮会发生轴向位移，对开关及信号装置进行微调，为系统提供保护。 受由外部变化控制杆操纵的耦合的作用，输出杆在发动机工作时与蜗轮耦合，在手动操作时与手轮耦合。当发动机不工作时，可以很容易地断掉，并且只需

40、压一下控制杆即可连上手轮。由于电机驱动优先于手动操作，因此当发动机再次启动时，会自动发生反向动作。这样就可以避免当发动机运转时还开启手轮，有利于保护系统。 由于手轮直接与输出杆耦合，因此可以保证在内部齿轮失灵或损坏时的正常手动操作。 5.2执行器结构5.2.1执行机构造型（1）双作用执行机构：双作用执行机构的选用以DA系列气动执行机构为例。齿轮条式执行机构的输出力矩是活塞压力(气源压力所供)乘上节圆半径(力臂)所得，如图4所示。且磨擦阻力小效率高。如图5所示，顺时针旋转和逆时针旋转时输出力矩都是线性的。在正常操作条件下，双作用执行机构的推荐安全系数为25-50% 。（2）单作用执行机构：单作用

41、执行机构的选用以SR系列气动执行机构为例在弹簧复位的应用中，输出力矩是在两个不同的操作过程中所得，根据行程位置，每一次操作产生两个不同的力矩值。弹簧复位执行机构的输出力矩由力(空气压力或弹簧作用力)乘上力臂所得第一种状况：输出力矩是由空气压力进入中腔压缩弹簧后所得，称为空气行程输出力矩在这种情况下，气源压力迫使活塞从0度转向90度位置，由于弹簧压缩产生反作用力，力矩从起点时最大值逐渐递减直至到第二种状况：输出力矩是当中腔失气时弹簧恢复力作用在活塞上所得，称为弹簧行程输出力矩在这种情况下，由于弹簧的伸长，输出力矩从90度逐渐递减直0度如以上所述，单作用执行机构是根据在两种状况下产生一个平衡力矩的

42、基础上设计而成的。 （3）直行程式的调节机构：1、直通单座阀 所谓单座是指阀体内只有一个阀芯和一个阀座。如图8-2（b）、（c）所示。其特点是结构简单、泄漏量小(甚至可以完全切断)和允许压差小。因此，它适用于要求泄漏量小，工作压差较小的干净介质的场合。在应用中应特别注意其允许压差，防止阀门关不死。 2、直通双座阀 直通双座图5-1的阀体内有两个阀芯和阀座。它与同的单座阀相比，流通能力约大20%25%。因为对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，但上、下两阀芯不易同时关闭，因此双座阀具有允许压差大、泄漏量较大的特点。故适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合

43、。 图5-1直通双座3、角形阀 角形调节阀图5-2的阀体为直角形，其流路简单，服力小，适用于差、高粘度、含悬浮物和颗粒状物料的控制。一般使用于底进侧出、此种调节阀稳定性较好。在高压场合下，为了延长阀芯使用寿命，可采用侧进底出，但在小开度财容易发生振荡。图5-2角形阀（4）角行程式的调节机构：1. 蝶阀图5-3的挡板以转轴的旋转来控制流体的流量。它由阀体、挡板、挡板轴和轴封等部件组成。其结构简单、体积小、重量轻、成本低、流通能力大，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合，但泄漏量较大。其在转角达到70º。前和等百分比特性相似，70º以后工作不稳定，特性也不好，所以蝶阀通常在0º70º转角范围内使用。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用，而且还应用于热电站的。 图5-3蝶阀2、凸轮挠曲阀 凸轮挠曲阀又称偏心旋转阀图5-4，也是一种新型结构的调节阀。其球面阀芯的中心线与转轴中心偏离，转轴带动阀芯偏心旋转，使阀芯向前下方进入阀座。 偏心旋转阀具有体积小，重量轻，使用可靠，维修方便，通用性强，小等优点，适用于较大的场合，在石灰、