1、自动化仪表技术,常用过程检测系统,1、压力检测系统,2、温度检测系统,3、流量检测系统,4、物位检测系统,5、成分检测系统,常用过程调节系统,压力调节系统 温度调节系统 流量调节系统 物位调节系统 成分调节系统,常用过程调节系统,1、压力调节系统,2、温度调节系统,3、流量调节系统,4、物位调节系统,5、成分调节系统,第一编 压力检测系统,1、压力检测概述,2、压力检测系统设计,3、压力检测系统维护检修,4、压力检测系统常见故障处理方法,第一章 压力检测概述,1、压力的定义压力概念，实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力的大小。 绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压
2、力。正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。 负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。 差压：两个压力之间的差值。 表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。,第一节 压力检测仪表的分类及选用,2、压力的表示方法和分类压力有两种表示方法：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。 当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个大气压的数值来表示。称为”真空度”。它们的关系如下： 绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力绝对压力
3、我国法定的压力单位为Pa（N/），称为帕斯卡，简称帕。由于此单位太小，因此常采用它的106倍单位MPa（兆帕）,3、压力表的分类： 压力表按其测量精确度，可分为精密压力表、一般压力表。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；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。 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、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位为基准；差压表测量两个被测压力之差。 压力表按其测量范围，分为真空表、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
4、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。 耐震压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。 带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。 带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号。 隔膜表所使用的隔离器（化学密封）能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。,4、压力表的结构与原理 弹簧管式压力表，主要由弹簧弯管、连杆、扇形
5、齿轮、小齿 轮、中心轴、指针、表盘等构件组成。弹簧弯管是由金属管 (无缝铜管或无缝钢管)制成的。管子截面呈扁圆形或椭圆形， 它的一端固定在支撑座上，并与汽水介质相通；另一端是封 闭的自由端，与杠杆连接。杠杆的另一端连接扇形齿轮，扇 形齿轮又与中心轴上的小齿轮相啮合，压力表的指针固定在 中心轴上。当弹簧弯管受到介质压力的作用时，它的截面有 变成圆形的趋势，迫使弹簧弯管逐渐伸直，从而使弹簧弯管 的自由端向上翘起。压力越高，自由端向上翘起的幅度越大。 这一动作经过杠杆、扇形齿轮、小齿轮的传动，使指针偏转一个角度， 在刻度盘上指示出压力高低。当被测介质压力降低时，弹簧管要恢复 原状，指针退回到相应刻度
6、处。 电接点压力表是在普通弹簧管压力表上加装一套高低限电接点装置构成的。它不但 能随时测量介质压力变化情况，而且还能将被测质保持在一定压力范围内，当被测 压力超过这一范围时，能自动发出报警信号。电接点压力表也可带继电器及接触器 的电气线路，获得自动控制信号，通过控制机构，使被测介质的压力自动保持在上 下限给定值的范围内。,电接点压力表,仪表由测量系统、指示装置、磁助电接点装置、外壳、调节装置及接线盒等组成。 当被测压力作用于弹簧管时，其末端产生相应的弹性变形 位移，经传动机构放大后，由指示装置在度盘上指示出来。同时指针带动电接点装置的活动触点与设定指针上的触头（上限或下限）相接触的瞬时，致使控
7、制系统接通或断开电路，以达到自动控制和发信报警的目的。 在电接点装置的电接触信号针上，装有可调节的永久磁钢，可以增加接点吸力，加快接触动作，从而使触点接触可靠，消除电弧，能有效地避免仪表由于工作环境振动或介质压力脉动造成触点的频繁关断。,5、其他压力表结构组成,6、压力表的选用压力检测仪表的正确选用主要包括确定仪表的型式、量程、范围、准确度和灵敏度、外形尺寸以及是否需要远传和具有其他功能，如指示、记录、调节、报警等。 选用的主要依据： 1工艺生产过程对测量的要求，包括量程和准确度。在静态测试（或变化缓慢）的情况下，规定被测压力的最大值选用压力表满刻度值的三分之二；在脉动（波动）压力的情况下，被
8、测压力的最大值选用压力表满刻度值的二分之一。 常用压力检测仪表的准确度等级有04级、10级、15级和25级4个级等，应从生产工艺准确度要求和最经济角度选用。仪表的最大允许误差是仪表的量程与准确度等级百分比的乘积，如果误差值超过工艺要求准确度，则需更换准确度高一级的压力仪表。 2被测介质的性质，如状态（气体、液体）、温度、粘度、腐蚀性、法污程度、易燃和易爆程度等。如氧气表、乙炔表，带有“禁油”标志，专用于特殊介质的耐腐蚀压力表、耐高温压力表、隔膜压力表等。 3现场的环境条件，如环境温度、腐蚀情况、振动、潮湿程度等。如用于振动环境条件的防震压力表。 4适于工作人员的观测。根据检测仪表所处位置和照明
9、情况选用表径（外形尺寸）不等的仪表。,7、压力表安装进行压力检测，实际上需要一个测量系统来实现。要做到准确测量，除对仪表进行正确选择和检定（校准）外，还必须注意整个系统的正确安装。如果只是仪表本身准确，其示值并不能完全代表被测介质的实际参数，因为测量系统的误差并不等于仪表的误差。 系统的正确安装包括取压口的开口位置、连接导管的合理铺设和仪表安装位置的正确等。 1）取压口的位置选择（1）避免处于管路弯曲、分叉及流束形成涡流的区域。（2）当管路中有突出物体（如测温元件）时，取压口应取在其前面。（3）当必须在调节阀门附近取压 时，若取压口在其前，则与阀门距离应 不小于2倍管径；若取压口在其后，则 与
10、阀门距离应不小于3倍管径。（4）对 于宽广容器，取压口应处于流体流动平稳和无涡流的区域。总之，在工艺流程上确定的取压口位置应能保证测得所要选取的工艺参数。,2）连接导管的铺设 连接导管的水平段应有一定的斜度，以利于排除冷凝液体或气体。当被测介质为气体时，导管应向取压口方向低倾；当被测介质为液体时，导管则应向测压仪表方向倾斜；当被测参数为较小的差压值时，倾斜度可再稍大一点。此外，如导管在上下拐弯处，则应根据导管中的介质情况，在最低点安置排泄冷凝液体装置或在最高处安置排气装置，以保证在相当长的时间内不致因在导管中积 存冷凝液体或气体而影响测量的准确度。冷凝液体或气体要定期排放。 3）测压仪表的安装
11、及使用注意事项 （1）仪表应垂直于水平面安装；（2）仪表测定点与仪表安装处在同一水平位置，否考虑附加高度误差的修正；（3）仪表安装处与测定点之间的距离应尽量短，以免指示迟缓；（4）保证密封性，不应有泄漏现象出现，尤其是易燃易爆气体介质和有毒有害介质。,4、仪表在下列情况使用时应加附加装置，但不应产生附加误差，否则应考虑修正。 （1）为了保证仪表不受被测介质侵蚀或粘度太大、结晶的影响，应加装隔离装 置； （2）为了保证仪表不受被测介质的急剧变化或脉动压力的影响，加装缓冲器。尤其在压力剧增和压力陡降，最容易使压力仪表损坏报废，甚至弹簧管崩裂，发生泄漏现象； （3）为了保证仪表不受振动的影响，压力仪
12、表应加装减振装置及固定装置； （4）为了保证仪表不受被测介质高温的影响，应加装充满液体的弯管装置； （5）专用的特殊仪表，严禁他用，也严禁在没有特殊可靠的装置上进行测量，更严禁用一般的压力表作特殊介质的压力测量； （6）对于新购置的压力检测仪表，在安装使用之前，一定要进行计量检定，以防压力仪表运输途中震动、损坏或其它因素破坏准确度。,压力表的日常维护,1、 日常维护 巡回检查：每天至少进行一次巡回检查，内容包括： a.向当班工艺人员了解压力表运行情况 b.查看压力表指示是否正常； c.查看表体、连接管路、线路、阀门是否有泄漏、损坏、腐蚀； d.发现问题应及时处理，并做好巡回检查记录。 2、 定
13、期维护 定期维护内容包括： a.定期进行压力表外部清洁工作； b.定期进行压力表排污。 3、维护安全注意事项 a、维护必须由两人以上作业。 b、 对可导致工艺参数波动的作业，必须事先取得工艺人员的认可。 c、 压力表排污时，应采取相应的安全措施。,压力表的投运行与停用,1、 投用前的检查 1 ）一、二次阀门、排污门及各管路接头处应严密不漏。 2） 二次阀门和排污阀门应处于关闭状态。 3）对带信号装置的压力表，应检查和调整其信号装置，将设定指针调至设定值。 4）确认二次阀门关闭和仪表输入端通“大气”情况下，无液柱修正的仪表应显示零值；有液柱修正的仪表，应核对液柱修正值。 2、冲洗取样管 1）汽、
14、水压力测量系统的取样管采用排污冲洗。 2）有隔离容器的压力测量系统，不许采用排污冲洗。 3）冲洗油压测量系统的取样管时，应有排油收集装置和防火措施。 3、 投运投运和停用 1） 缓慢稍开一次阀门，检查确认取样管路各接头处无泄漏后，全开一、二次阀门，接通仪表电源，仪表即启动投入。 2）关闭二次阀门，断开仪表电源，仪表即停用。长期停用时，必须关闭一次阀门。 。,压力表检修,1、检修周期：压力表每12个月进行一次检修。 2、检修内容 1）清除表面灰尘及油污。 2）检查压力表接头处有无堵塞。 3） 检查传动部件、齿轮机构是否磨损或损坏。 4）检查并拧紧各紧固件。 5） 清洗传动部件、齿轮机构，并加注相
15、应的润滑油。 6） 按本规程第3.2条对压力表进行校准。 7）检修后的压力表按国家(部门)计量检定规程进行检定。 3、检修安全注意事项 1）对运行仪表的检修必须办理检修工作票。 2）拆卸压力表时应首先截断引压阀，打开排污阀或稍稍松开压力表接头，待压力表指针回零后再进行拆卸。 3） 对测量腐蚀性介质的压力表，检修前应进行冲洗或中和。 4） 氧压表检修后必须进行脱脂处理。 5） 不规范、不合格的零配件不准使用。,压力表定期校准,1、校准周期：六个月 2、校准仪器：标准压力表：0.4级，标准真空表：0.4级，压力表校验器，万用表（校电接点压力表） 3、零值误差校准：压力表在升压前和降压反向校准后，目
16、测指针与零值分度线的偏差。若超过允许值，应重新定针直至合格为止。 4、 指示基本误差校准：校准按标有数字的分度线进行（包括零值）。改变压力校验器输出压力，使标准压力表指针依次缓缓地停在各个校准分度线上，轻敲表壳后读取压力表示值。在测量上限处耐压3分钟(重新焊接的弹簧管应耐压10分钟)，然后用相同的方法按原校准点进行反向校准。若误差超过允许值，则调整压力表示值调节螺钉，直至合格为止。 5、回程误差校准：回程误差校准与压力表指示基本误差校准同时进行。即正向与反向校准时，同一被校分度线上的示值之差，取其中最大值，如误差超过允许值，则应检查处理机芯活动部分，直至合格为止。 6、轻敲位移校准：轻敲位移校
17、准与压力表指示基本误差校准同时进行。即在正向与反向校准的所有被校分度上，轻敲表壳所引起的指针位移，取其中最大值，如误差超过允许值，则应检查处理游丝和机芯活动部分，直至合格为止。 7、电接点压力表的信号端子对外壳的绝缘电阻，在正常条件下，用500V绝缘表测试，应不小于20M。,压力表常见故障及处理方法,压力变送器,压力变送器也称差变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。,流量仪表,1 概述 流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至
18、今为止,可供工业用的流量仪表种 类达 60 种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何 流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量 计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计,1.1 差压式流量计 差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。 差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示
19、仪表)组成。通常以 检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。 差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年 来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。,优点: (1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长; (2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟; (3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。 缺点: (1)测量精度普遍偏低; (2)范围度窄,一般仅 3:14:1; (3)现场安装条件要求高；(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。 应
20、用概况: 差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体 方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等; 管径方面:从几 mm 到几 m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约 占流量计全部用量的 1/41/3。,物位基本概念及物位检测分类,1、物位基本概念 物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度和位置。如液体介质液面的高低称为液位；液体液体或液体固体的分界面成为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度成为料位。液位、界位及料位统称为物位测量。 2、物位检测分类方法 测量液位、界位或料位的仪表称为物位计。根据测量对象的不同，可分为液位计、界位计及料位计。 根据测量原理的不同，可分为：静压式物位检测、浮力式物位检测、电学式物位检测、声学式物位检测、射线式物位检测、雷达式物位检测等。 按照与被测介质接触与否分为：接触式物位检测和非接触式物位检测。静压式物位检测、浮力式物位检测、电学式物位检测属于接触式物位检测；声学式物位检测、射线式物位检测、雷达式物位检测属于非接触式物位检测。,温度,
