最新安全检测与监控(孙兰会课件)pptPPT课件.ppt
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1、安全检测与监控安全检测与监控(孙兰会课件孙兰会课件)ppt)ppt安全检测与监控技术本书分为两部分:(一)安全检测技术(二)安全控制技术考查重点:原理分类特点选用2.1温度标准与测量方法n接触式:测温精度相对较高,直观可靠及测温仪表价格相对较低;由于感温元件与被测介质直接接触,从而要影响被测介质热平衡状态,而接触不良则会增加测温误差;被测介质具有腐蚀性及温度太高亦将严重影响感温元件性能和寿命等缺点。n非接触式:感温元件不与被测对象直接接触,而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换,据此测出被测对象的温度;非接触式测温具有不改变被测物体的温度分布,热惯性小,测温上限可设计得很高,便于测量运动物体
2、的温度和快速变化的温度等优点。2.2接触式温度检测n 膨胀式温度计的原理是利用液体、固体的热胀冷缩的性质,n压力温度计的原理根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。2.2 热电偶n热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。n特点:结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、热惯性小等各种优点。n它既可以用于流体温度测量 也可以用于固体温度测量,既可以检测静态温度也可以检测动态温度,且直接输出电流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和控制等。2.2热电阻n热电阻是利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性而制成的温度传感
3、器。n电阻温度计广泛用于测量-200850范围内温度,在特殊情况下,深低温可测1K左右,高温可测到1000。n优点:准确度最高,可达1mK;输出信号大,灵敏度高,电阻温度计的灵敏度较热电偶温度计高一个数量级;测温范围广,无需冷端。n缺点:工业热电阻温度计的元件结构复杂,尺寸较大,因此热响应时间长,不适宜测量体积 狭小物体的温度。2.3非接触式温度检测n正是由于接触式温度测量的种种缺陷,基于热辐射原理的非接触式光学测温仪器得到了较快发展和应用。n常见有:灯丝隐灭式光学温度计、全辐射式光学高温计、比色高温计、红外测温仪表。n全辐射高温计特点:全辐射高温计不圣进行精确测量,多用于中小型炉窑的温度监视
4、。该高温计的优 点是结构简单,使用方便,价格低廉。其时间常数约为420S。第3章压力检测 n液柱式压力计n弹性式压力计n电气式压力计及变送器n单光纤传输光推动便携式压力测量仪n超声压力检测仪n压力表的选择、安装与校验3压力检测n压力是安全检测的重要参数之一。n 垂直作用在单位面积上的力称压力,即物理学中的压强。3压力检测 测量压力的仪表,按信号原理不同,大致可分为四类。n液柱式压力计n弹性式压力计n电气式压力计n活塞式压力计3.1 液柱式压力计n原理:静力学原理,工作液一般用水银或水n使用场合:用于测量低压,负压和压力差。实验室压力测试;现场锅炉烟、风道各段压力的测量。n特点:液柱式压力计结构
5、简单,使用维修方便,但信号不能传远。3.2 弹性式压力计 用弹性式传感器(又称弹性元件)组成的压力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受压后产生的形变输出(力或位移),可以通过传动机构直接带动指针指示压力(或压差),也可以通过某种电气元件组成受送器,实现压力(或压差)信号的远传。3.3 电气式压力计及变送器n位移式压力、压差变送器n力平衡式压力、压差变送器n固体式阻式压力、压差变送器3.4 单光纤传输光推动便携式压力测量仪n随着半导体光电期间的光纤技术的进步及其产业的发展,用光纤做光功率和信号的传输媒介的光功率推动传感器技术也在不断的升级更新,在保持了点测传感器的高精度的同时,又利用上光纤传输的
6、优势,具有很大的发展前景。n它解决了在液体压力测量特殊条件下的精确测量;同时系统采用单根光纤作为两种光信号通道的模式,解决了一般光纤传感器存在的信号耦合效率低、信号之间“串音”的问题;由于实现了微功耗测量,也解决了一些液体参数测量种易燃易爆的难题,实现了测量的安全性。3.5 超声压力检测仪n 超声波压力检测是一种非接触式压力检测技术,具有测量简单方便,不破坏压力环境直接测量的优点,能够瞒住在线检测和快速故障诊断的需要,但超声波非接触式压力检测尚属研究探索阶段。n 超声波压力检测的工作原理(如图3-9所示)3.6 压力表的选择n 选择压力表应根据被测压力的种类(压力、负压或压差)、被测介质的物理
7、、化学性质和用途(标准、指示、记录和远传等)以及生产过程所提的技术要求,同时应本着既瞒住测量准精度、又经济的原则,合理地选择地选择压力表的型号、量程和精度等级。第4章 气体成分检测 n(一)气体传感器的基本内容n(二)半导体气体传感器n(三)红外吸收式气敏传感器n(四)接触燃烧式气敏传感器n(五)热导率变化式气体传感器4.1 气体传感器及气体检测方法n气体传感器原理:利用物质的物理化学性质受气体的作用发生变化来检测气体。n从结构上分为两类:干式与湿式气体传感器。n气体传感器必须满足下面条件:能检测气体的基准设定浓度,及时给出报警、显示和控制信号抗干扰性好,对共存的其他的气体不敏感性能好,稳定性
8、好响应迅速,重复性好维护方便,价格便宜4.1.2 气体传感器分类4.2 半导体气体传感器n原理:利用半导体气体敏元件通气体接触,造成半导体的性质发生变化,借此检测特定气体的的成分或测量其浓度。n半导体气体传感器分类如表:大体上分为电阻式和非电阻式。4.2 半导体气体传感器4.3 红外吸收式气敏传感器n特点:精度、选择性好,气敏度范围宽,但是价格偏高,使用和维护难度较大。n原理:红外光源产生的红外光入射到测量槽,照射到某种被测气体时,根据气体种类不同,将对不同波长的红外光具有不同的吸收特性,同种气体不同浓度对红外光的吸收量也不同。因此,通过测量到达光敏元件的红外光的强度,根据红外光源的波长和光敏
9、元件输出的电信号就可以知道被测气体的种类和浓度。4.3 红外气体分析仪n原理:基于不同气体对红外辐射有选择性吸收。大多数气体分子的振动和转动光谱都在红外波段。当入射红外辐射的频率与分子的振动转动特征频率相同时,红外辐射就会被气体分子所吸收,引起辐射强度的衰减。n特点:测量精度高,速度快以及能连续测定等n在钢铁,石油化工,化肥,机械等工业部门,红外气体分析仪是生产流程控制的重要监测手段;在环境污染成分检测和医学生理研究等方面也都有许多成功的应用。4.4 接触燃烧式气敏传感器n接触燃烧式气敏传感器,一般用于石油化工、造船厂、矿山及隧道等场合,以检测石油类可燃烧性气体的存放情况和防止危险事故发生。n
10、一般将在空气中达到一定浓度、触及火种可引起燃烧的气体称为可燃性气体。引起爆炸浓度范围的最小值称为爆炸下限,最大值称为爆炸上限。n原理:接触式燃烧式气敏传感器结构与电路原理图如图4-8所示。将白金等金属线埋设在氧化催化剂中边构成接触式燃烧式气敏传感器。金属圈中通以电流,温度保持在300600,可燃气体一旦接触传感器表面,燃烧热使金属丝进一步温度升高而电阻值增大。4.4 接触燃烧式气敏传感器n接触式燃烧气敏传感器的特点:优点:对气体选择性好,线性好,受温度、湿度影响下,响应快。缺点:对低浓度的可燃性气体的气体敏感度低,敏感元件受到催化剂的侵害后其特性锐减,金属丝易断。4.5 热导率变化式气体传感器
11、n每种气体都又固定的热导率,混合气体热导率也可以近似求得,因为以空气为比较基准的校正较容易实现,所以用热导率变化法测气体浓度时,往往以空气为基准比较被测气体。n原理:与接触燃烧式气敏传感器类似。n特点:因为不需要催化剂,所以不存在因催化剂影响而特效变坏,他除用于测量可燃性气体外,也可用于无机气体及其浓度的测量。第5章液位检测 n(一)玻璃液位计n(二)差压式液位计n(三)电接点液位计n(四)热学法n(五)超声波法n(六)微波法n(七)磁电法n(八)光学法n(九)其他液位计5.1 玻璃液位计n玻璃液位计式根据连通器原理支撑的制度式液位计,又玻璃管和玻璃板两种。n优点:可直接观察储罐内液面的高度,
12、结构简单,制造方便。n缺点:玻璃易碎,且不能自动记录、读数,有时候读数有假象。所以这种液位计不允许用在槽车上。5.1 玻璃液位计n实例:双色水位计测量锅炉汽包水位。原理:红光和绿光在水和蒸汽中折射率的差别。5.1 双色水位计原理 由于空气与蒸汽的光学性质接近,窗口玻璃为平板玻璃,当红、绿光以不同的角度由空气射入前面一个玻璃窗口进入蒸汽空间,在通过后面一个玻璃窗口射到空气中时,虽然光线产生多次折射,但光线方向改变不大,如图a。这是红、绿光的入射角正好使绿光斜射时到光线通道的侧壁,当红光正好射到影屏上,显示红色。图b所示为红、绿光通过水时发生的现象。由于两块玻璃不是平行安装的,有一定夹角,因而水部
13、分形成一段“水棱镜”,入射的红、绿光均产生较大的折射而向顺时针方向旋转,结果使斜射的绿光折向光纤通道的中心,到达影屏,显示绿色。原来处于光线通道中心的红光斜射,折向光线通道侧壁,不被显示。5.2差压式液位计n原理:将液压高度变化转换成差压变化来测量水位n在锅炉应用方面,差压式水位计准确测量汽包水位的关键式水位与差压之间的准确转换,这种转换式通过平衡容器实现的,常用的双室平衡容器结构示意图如图5-2所示。5.3电接点液位计n优点:指示值受汽包压力变化的影响较小,并能方便地远传压力信号,n缺点:指示不连续n原理:利用汽包内汽、水介质的电阻率相差极大的性质来测量汽包水位的。5.4热学法n(1)热电法
14、 热电法采用热电测量温度场,图5-5 为热电测量高温金属溶液液位的原理图。精度不高,但很可靠,在连铸机结晶过程中,仍是一种和适用的液位检测控制方法。5.4热学法n(2)热磁感应法 热磁感应法也称热磁敏法,这是近年来发展很快的一种检测方法,测量安装方式类似热电法,在容器外壁上选择一系列测量点,在这些电上焊上热敏磁性材料作为温感元件,对应于每个磁性元件安装一个测量线圈并通以交流电。n 激励交流电源频率越高,阻抗变化越大,用交流电桥测出各测点线圈的阻抗,通过比较找出突变电便可直容器中溶液液位的位置。5.5超声波法n原理:利用波在介质中的传播特性。n按传声介质不同,可分为气介式,液介式和固介式三种;按
15、探头的工作方式可分为自发自收四和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。图5-7为单探头超声液位计。其中(a)为气介式(b)为液介式(c)固介式。n超声液位测量又许多优点:n与介质不接触,无可动部件,电子元件只以声频振动,振幅小,仪器寿命长;n超声波传播速度比较稳定;n不仅可以进行连续测量和定点测量,还能方便地提供遥测或遥控信号;n能测量高速运动或又倾斜晃动液体的液位;第6章噪声检测 n(一)噪声测量的主要参数n(二)噪声的分析方法与评价n(三)噪声测量仪器n(四)噪声测量及其应用第6章噪声检测 定义:是令人反感,不为人们所需要的声音。噪声的来源 交通噪声;工业噪声;建筑施工噪
16、声;社会生活噪声;自然噪声噪声的危害:1.损伤听力;2.干扰睡眠;3.干扰语言通讯;4.影响人的心理变化;5.诱发多种疾病:能引起血压升高、失眠、头晕、头痛、记忆力减退。6.1噪声测量的主要参数n声压与声压级n声强与声强级n声功率与声功率级6.2 噪声的响度分析与评价n等效连续声级与噪声评价标准 在声场中的某一位置上,将一段时间内间歇暴露的几个不同A声级,按能量平均方法得出一个A声级表示该段时间内的噪声大小,该声级称为等效(连续A)声级,简称等效连续声级。工业企业噪声检测规范规定:稳定噪声,测量A声级;不稳定噪声测量等效连续声级。6.3 传声器n传声器是将声波信号转换成电信号的传感器,原理是:
17、声造成的空气动力,推动传声器的振动膜振动,进而经变换器,将机械振动变成电参数的变化。n分类:电容式;动圈式;压电式;永电体式6.3 声级计n声级计是噪音测量中测量声压级的主要仪器,它是用一定频率和时间计权来测量噪声的一套仪器。n声级计的工作原理式:被测的声压信号通过传声器转换成电压信号,改电压信号经衰减器、放大器以及相应的计权网络、滤波器,或者输入记录仪器,或者进过均方根值检波器,直接推动以分贝标定的指示表头,如图6-4所示。6.4 噪声测量应注意的问题n(1)测量部位的选取 n(2)测量时间的选取n(3)本底噪声的修正n(4)干扰的排除第7章机械振动检测 n(一)振动的类型及其表征参数n(二
18、)测振传感器n(三)常用的测振放大器n(四)振动的激励与激振器 第7章机械振动检测 n 振动测试研究的目的有是:n检测及其运转时振动特性,检验产品质量,为设计零部件提供依据;n考考核及其设备承受振动和冲击的能力,对系统动态参数相应特性及动态参数进行识别,从而掌握系统运动规律;n分析查明产生振动的原因,寻找振源,为采取减振、隔振措施提供资料;n对工作及其进行故障检测,以避免重大事故。第7章机械振动检测 n测振系统由下图所示的几个部分组成 拾振环节 放大环节 测量分析环节拾振环节放大环节测量分析环节7.1振动的类型及其表征参数振动的基本参数幅值频率相位7.2 常用振动传感器n1 磁电式速度传感器n
19、2 涡流式位移传感器n3 应变式加速度计n4 压电式加速度传感器7.3常用的测振放大器n测振放大器具有放大的作用,同时还建有集分、微分及滤波的作用。n常用的放大器有电荷放大器和电压放大器。第8章安全控制概述 n(一)工业过程安全控制系统的发展n(二)工业过程安全控制的方法n(三)安全控制系统分类及其组成8.1工业过程安全控制系统的发展安全控制技术的发展趋势:监控网络集成化。预测型监控。8.2工业过程安全控制的方法n工业过程安全控制常简称为安全监控,它具有监测和控制的综合能力。在安全检测与控制技术中,所称的控制有过程控制、应急控制和综合安全控制系统。(1)过程控制(2)应急控制(3)建立动态(过
20、程)控制与安全监控功能为一体的综合安全控制系统8.3 人工控制与自动控制8.3 人工控制与自动控制n比较:液位传感器相当于人工控制中的液位计,控制器代替人的眼睛和大脑,对液位实际值与要求值进行比较和运算;执行器中的电动机相当于人的双手。在人工控制中,人是凭经验支配双手操作的,其效果在很大程度上取决于其经验的正确与否。而在自动控制中,控制器是根据偏差信号,按一定规律去控制调节阀的,其效果在很大程度上决定于控制器的控制规 律的选用是否恰当。自动调节系统自动地维护生产过程在规定的工况下进行,或者说自动维 持各被控量为设定参数值或按一定规律变化等。n定义:所谓自动控制就是在没有人直接参与的情况下,利用
21、控制装置(如检测器、控制器、执行器等)使被控对象(如机器、设备或生产过程)的某一物理量(或工作状态)自动 地按照预定的规律进行运行或变化的手段(或操作)。第9章开关信号的获取 n(一)开关量信息n(二)开关量变送器n(三)火灾探测器的类型n(四)火灾探测器的工作原理n(五)火灾探测器的主要技术特征n(六)火灾探测器的选用9.1 输出开关量信息n什么是开关量?只有两种对立状态的逻辑变量,即开关量。例如电闸的开与关。n变送器的任务式将被测物理量转化为开关式的信息。因而变送器的输出仅有两种状态,即有信息状态和无信息状态。n通常用触点闭合来表示有信息状态,如有高电平表示有信息状态,而用低电平表示无信息
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