《化工儀表自動(dòng)化》

1、目的和意義目的和意義v在化工等連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備上，配備一些自動(dòng)化裝在化工等連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備上，配備一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，稱為同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，稱為化工自動(dòng)化?；ぷ詣?dòng)化。v實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化的目的是：實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化的目的是： 1. 加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品數(shù)量和提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量。質(zhì)量。 2. 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)成本。降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)成本。 3. 確保生產(chǎn)安全。確保生產(chǎn)安全?；ぷ詣?dòng)化的發(fā)展歷程化工自動(dòng)化的發(fā)展歷程1950 s1960 s 基地式氣動(dòng)單元儀表

2、，基地式電動(dòng)單元儀表，膜片基地式氣動(dòng)單元儀表，基地式電動(dòng)單元儀表，膜片式儀表。式儀表。為化工單元操作的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。為化工單元操作的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。 1970 s1980 s 單元組合單元組合型儀表：型儀表：QDZ，DDZ 1990 s 單元組合單元組合型儀表：型儀表：QDZ ，DDZ 主要內(nèi)容主要內(nèi)容v基本概念基本概念控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制對(duì)象控制對(duì)象v儀器儀表儀器儀表測(cè)量測(cè)量顯示顯示控制控制執(zhí)行執(zhí)行v控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)（簡單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)）（簡單控制系統(tǒng)、復(fù)雜控制系統(tǒng)）v計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（系統(tǒng)構(gòu)成、接口與轉(zhuǎn)換）（系統(tǒng)構(gòu)成、接口與轉(zhuǎn)換）主要參考書目主要參考書目1.

3、化工儀表及自動(dòng)化化工儀表及自動(dòng)化（第三版）（第三版）厲玉鳴厲玉鳴 主編，化學(xué)工業(yè)出版社主編，化學(xué)工業(yè)出版社2. 化工儀表及自動(dòng)化習(xí)題集化工儀表及自動(dòng)化習(xí)題集厲玉鳴厲玉鳴 主編，化學(xué)工業(yè)出版社主編，化學(xué)工業(yè)出版社3. 化工過程控制工程（第二版）化工過程控制工程（第二版）王驥程王驥程 祝和云祝和云 主編，化學(xué)工業(yè)出版社主編，化學(xué)工業(yè)出版社4. 化工過程控制基礎(chǔ)化工過程控制基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社第一章第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示方法自動(dòng)

4、控制系統(tǒng)的表示方法第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)控制的過渡過程和系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制的過渡過程和系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)第一節(jié)第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容v自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)v自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)v自動(dòng)操縱與自動(dòng)開停車系統(tǒng)自動(dòng)操縱與自動(dòng)開停車系統(tǒng)v自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成要求觀察思考調(diào)節(jié)變換顯示記錄調(diào)節(jié)給定值執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢測(cè)儀表記錄儀顯示器調(diào)節(jié)器 四部分：測(cè)量元件及變送器、控制器、執(zhí)行機(jī)四部分：測(cè)量元件及變送器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制對(duì)象構(gòu)、控制對(duì)象+給定值x測(cè)量值-z變送

5、器ep調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)器q被調(diào)參數(shù)y干擾作用f調(diào)節(jié)對(duì)象控制器控制器輸出第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示方法自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示方法v方塊圖表示方式方塊圖表示方式v自動(dòng)控制系統(tǒng)是具自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)。v流程圖表示方式流程圖表示方式進(jìn)料出料TCTT凝液蒸汽控制流程圖符號(hào)意義控制流程圖符號(hào)意義序號(hào)序號(hào)安裝位置安裝位置圖形符號(hào)圖形符號(hào)備注備注序號(hào)序號(hào)安裝位置安裝位置圖形符號(hào)圖形符號(hào)備注備注1就地安裝儀就地安裝儀表表4集中儀表盤集中儀表盤后安裝儀表后安裝儀表嵌在管道嵌在管道中中2集中儀表盤集中儀表盤面安裝儀表面安裝儀表5就地儀表盤就地儀表盤后安裝儀表后安裝儀

6、表3就地儀表盤就地儀表盤面安裝儀表面安裝儀表控制流程圖字母意義控制流程圖字母意義字字母母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母字字母母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測(cè)變量被測(cè)變量修飾詞修飾詞功能功能被測(cè)變量被測(cè)變量修飾詞修飾詞功能功能A分析分析報(bào)警報(bào)警P壓力壓力C電導(dǎo)率電導(dǎo)率控制控制Q數(shù)量數(shù)量積分積分累積累積D密度密度差差R放射性放射性記錄記錄E電壓電壓S速度速度安全安全開關(guān)開關(guān)F流量流量比比T溫度溫度傳送傳送I電流電流指示指示V粘度粘度閥閥K時(shí)間時(shí)間W力力L物位物位YM水分水分Z位置位置執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類v按被控變量分類：按被控變量分類：

7、流量控制、溫度控制、壓力控制、物位控制等；流量控制、溫度控制、壓力控制、物位控制等；v按控制規(guī)律分類：按控制規(guī)律分類：比例控制、比例微分控制、比例積分控制、比例微分積分調(diào)節(jié)比例控制、比例微分控制、比例積分控制、比例微分積分調(diào)節(jié)v按被控變量的變化規(guī)律分類：按被控變量的變化規(guī)律分類：定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)；定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)；隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化；隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化；程序控制系統(tǒng)：按預(yù)定時(shí)間順序控制參數(shù)。程序控制系統(tǒng)：按預(yù)定時(shí)間順序控制參數(shù)。v按信號(hào)種類分類：按信號(hào)種類分類：氣動(dòng)控制系統(tǒng)，電動(dòng)控制系統(tǒng)氣動(dòng)控制系統(tǒng)，電動(dòng)控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)

8、控制系統(tǒng)的過渡過程和自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)1. 控制系統(tǒng)的過渡過程控制系統(tǒng)的過渡過程v控制系統(tǒng)的過渡過程：控制系統(tǒng)的過渡過程：在擾動(dòng)或給定值變化的情況下，被控量偏離給定在擾動(dòng)或給定值變化的情況下，被控量偏離給定值和在控制調(diào)節(jié)作用下，接近給定值或跟隨給定值和在控制調(diào)節(jié)作用下，接近給定值或跟隨給定值變化的過程。值變化的過程。v控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性被控變量向給定值變化過程的特性。被控變量向給定值變化過程的特性。v控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性經(jīng)過調(diào)節(jié)作用后經(jīng)過調(diào)節(jié)作用后,被控參數(shù)處于穩(wěn)定范圍時(shí)的特被控參數(shù)處于穩(wěn)定范圍時(shí)的特性。性。第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)控制

9、系統(tǒng)的過渡過程和自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)v飛升曲線：飛升曲線：在單位階躍輸入（因擾動(dòng)或設(shè)定值變化，使被控在單位階躍輸入（因擾動(dòng)或設(shè)定值變化，使被控變量在設(shè)定值之間出現(xiàn)階躍性變化）下，過渡參變量在設(shè)定值之間出現(xiàn)階躍性變化）下，過渡參數(shù)的變化曲線。數(shù)的變化曲線。輸輸入入量量時(shí)間時(shí)間t0t0飛升曲線的四種形式飛升曲線的四種形式 3. 等幅振蕩過程1. 非周期衰減過程0t0yy0t004. 發(fā)散振蕩過程tt0t2. 衰減振蕩過程yty0t0t控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)1. 最大偏差最大偏差A(yù)；2. 衰減比衰減比(A-C)/(B-C)；4:110:13. 余差余差C；4

10、. 過渡時(shí)間過渡時(shí)間t；5. 振蕩周期振蕩周期T。ytABCT誤差范圍第二章第二章 測(cè)量元件與變換器測(cè)量元件與變換器3.1 概述概述一、參數(shù)的測(cè)量一、參數(shù)的測(cè)量v參數(shù)檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)：將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過一次或多次能量的交換，將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過一次或多次能量的交換，獲得一種獲得一種便于顯示和傳遞便于顯示和傳遞的的信號(hào)信號(hào)的過程。的過程。v根據(jù)信號(hào)的不同，參數(shù)檢測(cè)儀表可以分為根據(jù)信號(hào)的不同，參數(shù)檢測(cè)儀表可以分為氣動(dòng)檢測(cè)氣動(dòng)檢測(cè)儀表儀表和和電動(dòng)檢測(cè)儀表電動(dòng)檢測(cè)儀表兩類兩類。v非電量的電測(cè)法非電量的電測(cè)法：將非電量工藝參數(shù)，如壓力、溫度、流量、物位等，轉(zhuǎn)將非電量工藝參數(shù)，如壓力、溫度、流量、物位等，轉(zhuǎn)換為電流、電

11、壓等電路參數(shù)（信號(hào)）的檢測(cè)方法。換為電流、電壓等電路參數(shù)（信號(hào)）的檢測(cè)方法。二、檢測(cè)儀表的性能二、檢測(cè)儀表的性能1. 準(zhǔn)確度與誤差準(zhǔn)確度與誤差v準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度：測(cè)量值與被測(cè)量真值的接近程度；測(cè)量值與被測(cè)量真值的接近程度；v絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值之差；測(cè)量值與被測(cè)量真值之差；v相對(duì)誤差相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比；絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比；實(shí)際相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比；實(shí)際相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比；示值相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表指示值之比；示值相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表指示值之比；允許相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表滿刻度值之允許相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表滿刻度值之比。比

12、。v允許誤差：允許誤差：最大允許相對(duì)誤差。最大允許相對(duì)誤差。二、檢測(cè)儀表的性能二、檢測(cè)儀表的性能2.指示變差與精密度指示變差與精密度v指示變差指示變差：同一儀表對(duì)相同的被測(cè)參數(shù)進(jìn)行正、同一儀表對(duì)相同的被測(cè)參數(shù)進(jìn)行正、 反行程測(cè)量時(shí)，其顯示值的差異。反行程測(cè)量時(shí)，其顯示值的差異。v精密度精密度（簡稱簡稱精度精度）：儀表檢測(cè)微小參數(shù)變化儀表檢測(cè)微小參數(shù)變化的能力。的能力。v儀表精度等級(jí)：儀表精度等級(jí)：用允許誤差的絕對(duì)值表示：用允許誤差的絕對(duì)值表示： 常用儀表等級(jí)有：常用儀表等級(jí)有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等等 精確度：精

13、確度：儀表精密而準(zhǔn)確的程度。儀表精密而準(zhǔn)確的程度。二、檢測(cè)儀表的性能二、檢測(cè)儀表的性能3. 靈敏度、靈敏限與分辨率靈敏度、靈敏限與分辨率v靈敏度靈敏度：儀表的指示位移變化量與被測(cè)參數(shù)儀表的指示位移變化量與被測(cè)參數(shù)變化量之比。變化量之比。v靈敏限靈敏限：能引起儀表指針發(fā)生位移變化的被能引起儀表指針發(fā)生位移變化的被測(cè)參數(shù)測(cè)參數(shù)的最小變化量。的最小變化量。v分辨率分辨率：測(cè)試儀表數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字測(cè)試儀表數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。二、檢測(cè)儀表的性能二、檢測(cè)儀表的性能4. 線性度與反應(yīng)時(shí)間線性度與反應(yīng)時(shí)間v線性度線性度：測(cè)量儀表在全測(cè)量儀表在全量

14、程范圍內(nèi)實(shí)際校準(zhǔn)值與量程范圍內(nèi)實(shí)際校準(zhǔn)值與理論對(duì)應(yīng)值的吻合程度。理論對(duì)應(yīng)值的吻合程度。v反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間：顯示值變化相顯示值變化相對(duì)于實(shí)際值變化的滯后時(shí)間。對(duì)于實(shí)際值變化的滯后時(shí)間。被測(cè)變量被測(cè)變量儀儀表表顯顯示示值值三、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成三、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成被被測(cè)測(cè)參參數(shù)數(shù)敏敏感感元元件件信信號(hào)號(hào)變變換換信信號(hào)號(hào)傳傳輸輸信信號(hào)號(hào)測(cè)測(cè)量量顯示顯示記錄記錄控制控制+-A/DPLC3.2 壓力的測(cè)量與變送壓力的測(cè)量與變送一、壓力的表示與單位一、壓力的表示與單位壓力的表示：壓力的表示：v絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力單位面積所受到的力單位面積所受到的力v相對(duì)壓力（表壓）相對(duì)壓力（表壓）絕對(duì)壓力與大氣壓之差絕對(duì)壓力與大氣

15、壓之差v真空度真空度大氣壓與絕對(duì)壓力之差大氣壓與絕對(duì)壓力之差絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力絕對(duì)絕對(duì)壓力壓力真空度真空度表壓表壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓壓力（壓強(qiáng)）的單位壓力（壓強(qiáng)）的單位v壓強(qiáng)（俗稱壓力）：壓強(qiáng)（俗稱壓力）：單位面積所受到的垂直單位面積所受到的垂直作用力。作用力。v工程上的工程上的“壓力壓力”與力學(xué)中的與力學(xué)中的“壓力壓力”不表不表示同一個(gè)概念。示同一個(gè)概念。帕帕 PaN/m2毫米汞柱毫米汞柱mm兆帕兆帕 MPa105N/m2水柱水柱m工程大氣壓工程大氣壓10mH2O巴巴dyn/cm2物理大氣壓物理大氣壓20C海平海平面面psilb/in2二、壓力計(jì)的分類與工作原理二、壓力計(jì)的分類與工作原理工業(yè)

16、壓力計(jì)通常按敏感元件的類型進(jìn)行分類：工業(yè)壓力計(jì)通常按敏感元件的類型進(jìn)行分類：v液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)v活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)v彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)v電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)1. 液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)測(cè)量原理：測(cè)量原理：P=h 所以所以 h=P/ 單管壓力計(jì)U型管壓力計(jì)斜管壓力計(jì)2. 活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)v測(cè)量原理：測(cè)量原理： P=G/S 所以所以 G=PSv精確度高精確度高v常用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢常用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢驗(yàn)其它壓力計(jì)驗(yàn)其它壓力計(jì)3. 彈性式壓力計(jì)與常用壓力表彈性式壓力計(jì)與常用壓力表v工作原理：工作原理：采用彈性元件將壓強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為采用彈性元件將壓強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為位移量，再通過

17、機(jī)械傳動(dòng)和放大，推動(dòng)指針位移量，再通過機(jī)械傳動(dòng)和放大，推動(dòng)指針偏移。偏移。v根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為以下根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為以下3類：類：彈簧管式壓力計(jì)彈簧管式壓力計(jì)薄膜式壓力計(jì)薄膜式壓力計(jì)波紋管式壓力計(jì)波紋管式壓力計(jì)4. 電氣式壓力計(jì)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電氣式壓力計(jì)與信號(hào)轉(zhuǎn)換v電氣式壓力計(jì)，電氣式壓力計(jì)，實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力計(jì)所產(chǎn)生的微小位移或活塞式壓力計(jì)所產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)計(jì)所產(chǎn)生的微小位移或活塞式壓力計(jì)所產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的一類壓力計(jì)。換為電信號(hào)輸出的一類壓力計(jì)。v電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成：電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成：一次儀表（壓力探頭）：一

18、次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)；數(shù)；二次儀表：二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。電氣式壓力計(jì)一次探頭電氣式壓力計(jì)一次探頭v常用電參數(shù)有：常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。電阻、電感、電容、電壓等。v常見壓力變換器（壓力探頭）有：常見壓力變換器（壓力探頭）有：應(yīng)變式壓力變換器；應(yīng)變式壓力變換器；壓電電阻式壓力變換器；壓電電阻式壓力變換器；電感式壓力變換器；電感式壓力變換器；電容式壓力變換器；電容式壓力變換器；霍爾片式壓力變換器?；魻柶綁毫ψ儞Q器。電阻應(yīng)變式壓力計(jì)一次探頭電阻應(yīng)變式壓力計(jì)一次探頭v電線的電阻為：電線的電阻為

19、：R= L/Sv當(dāng)電線受到拉（應(yīng)）力作用時(shí)，當(dāng)電線受到拉（應(yīng)）力作用時(shí)，L變大，變大，S變小，變小，R變大。變大。v當(dāng)粘一組串聯(lián)平行細(xì)導(dǎo)線（電阻應(yīng)變片）的金屬當(dāng)粘一組串聯(lián)平行細(xì)導(dǎo)線（電阻應(yīng)變片）的金屬（彈性元件）因壓力變化而發(fā)生微小變形（應(yīng)變）（彈性元件）因壓力變化而發(fā)生微小變形（應(yīng)變）時(shí)，細(xì)導(dǎo)線的電阻隨之發(fā)生變化。從而，將壓力參時(shí)，細(xì)導(dǎo)線的電阻隨之發(fā)生變化。從而，將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)化為電阻參數(shù)。數(shù)轉(zhuǎn)化為電阻參數(shù)。壓力壓力變化變化彈性彈性變形變形電阻電阻變化變化電感式壓力計(jì)一次探頭電感式壓力計(jì)一次探頭v磁路的磁阻與鐵芯的間隙相關(guān)。磁路的磁阻與鐵芯的間隙相關(guān)。所以，當(dāng)銜鐵或鐵所以，當(dāng)銜鐵或鐵芯的位置發(fā)

20、生變化時(shí)，其電感也隨之發(fā)生變化。從芯的位置發(fā)生變化時(shí)，其電感也隨之發(fā)生變化。從而，可以將位移量轉(zhuǎn)化為電感量。而，可以將位移量轉(zhuǎn)化為電感量。電容式壓力計(jì)一次探頭電容式壓力計(jì)一次探頭v電容器的電容量：電容器的電容量：C= S/dv當(dāng)當(dāng)S或或d發(fā)生變化時(shí)，發(fā)生變化時(shí)，電容量發(fā)生變化。電容量發(fā)生變化?；魻柺綁毫τ?jì)一次探頭霍爾式壓力計(jì)一次探頭v霍爾半導(dǎo)體霍爾半導(dǎo)體在垂直電流和磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生側(cè)在垂直電流和磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生側(cè)向電壓：向電壓：UH=RHBINS電氣壓力計(jì)前置放大器電氣壓力計(jì)前置放大器v傳感元件的參量變化傳感元件的參量變化通常是非常微弱的，不能進(jìn)行通常是非常微弱的，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，

21、需要進(jìn)行初步放大。遠(yuǎn)距離傳送，需要進(jìn)行初步放大。v電阻和電容傳感器電阻和電容傳感器一般采用一般采用電橋放大電橋放大，以電壓方式，以電壓方式輸出；輸出；v電感式傳感器電感式傳感器一般采用一般采用振蕩電路放大振蕩電路放大，以頻率方式，以頻率方式輸出；輸出；v電壓傳感器電壓傳感器一般采用一般采用直流放大器直流放大器，以電壓或電流方，以電壓或電流方式輸出。式輸出。電氣壓力計(jì)前置放大器電氣壓力計(jì)前置放大器供橋電壓輸出電壓輸出頻率輸出電壓輸入電壓電氣壓力計(jì)二次儀表電氣壓力計(jì)二次儀表v作用：作用：將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)。將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)。vDDZ 型儀表標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)為：型儀表標(biāo)準(zhǔn)通訊信

22、號(hào)為：420mA。v智能型壓力傳感器智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一在二次儀表中另外附加一些功能，如：模些功能，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號(hào)（變化）阻尼，故障診斷等。位轉(zhuǎn)換，信號(hào)（變化）阻尼，故障診斷等。三、壓力計(jì)的選型三、壓力計(jì)的選型v選型內(nèi)容：選型內(nèi)容：類型選擇類型選擇v功能：顯示、報(bào)警、記錄、傳送（數(shù)字、模擬）；功能：顯示、報(bào)警、記錄、傳送（數(shù)字、模擬）；v介質(zhì)條件：溫度、腐蝕性、粘度、臟污程度等；介質(zhì)條件：溫度、腐蝕性、粘度、臟污程度等； 如：氨氣表防腐，氧氣表禁油。如：氨氣表防腐，氧氣表禁油。v環(huán)境條件：溫度、震動(dòng)、電磁場(chǎng)等。環(huán)境條件：溫

23、度、震動(dòng)、電磁場(chǎng)等。量程與盤面大小量程與盤面大小v工作壓力不小于工作壓力不小于1/3量程，不大于量程，不大于2/3（1/2）量）量程。程。v盤面大小應(yīng)方便安裝和觀察。盤面大小應(yīng)方便安裝和觀察。精度等級(jí)：精度等級(jí)：根據(jù)工藝需要確定。根據(jù)工藝需要確定。常見壓力傳感器外形常見壓力傳感器外形 工業(yè)壓力變送器工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器隔離液位變送器微壓變送器微壓變送器電容壓力變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器雙膜壓差

24、變送器微型探針壓力計(jì)微型探針壓力計(jì)暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)濕式壓力變送器濕式壓力變送器本安壓力變送器本安壓力變送器OEM血壓計(jì)血壓計(jì)OEM壓力芯片壓力芯片三、壓力計(jì)的安裝三、壓力計(jì)的安裝v安裝事項(xiàng)：安裝事項(xiàng)：取壓位置：取壓位置：由工藝條件確定；由工藝條件確定；v盡量避免渦流影響；盡量避免渦流影響；v避免流速影響；避免流速影響；v避免導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。避免導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。隔離：隔離：v溫度隔離：采用銅管散熱；溫度隔離：采用銅管散熱；v腐蝕性隔離：采用隔離箱（凝液管）；腐蝕性隔離：采用隔離箱（凝液管）；v臟污隔離：采用空氣包。臟污隔離：采用空氣包。3.3 流量的測(cè)量與變送流量的測(cè)量與變送按測(cè)量途

25、徑分類：按測(cè)量途徑分類：v速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)通過測(cè)量過流速度，用過流面積換算成流量。通過測(cè)量過流速度，用過流面積換算成流量。v容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)采用固定容積空間逐次衡量過流容積。采用固定容積空間逐次衡量過流容積。v質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量可壓縮流體的質(zhì)量通過量。計(jì)量可壓縮流體的質(zhì)量通過量。一、速度式流量計(jì)一、速度式流量計(jì)v根據(jù)測(cè)速方法可以分為以下幾類：根據(jù)測(cè)速方法可以分為以下幾類：壓差流量計(jì)壓差流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)堰式流量計(jì)堰式流量計(jì)1. 壓差流量計(jì)壓差流量計(jì)v由流體力學(xué)知識(shí)可知，由流體力學(xué)知識(shí)可知，流體通過孔板

26、節(jié)流裝置流體通過孔板節(jié)流裝置后，會(huì)產(chǎn)生一定的壓降。后，會(huì)產(chǎn)生一定的壓降。根據(jù)流速和壓降的關(guān)根據(jù)流速和壓降的關(guān)系可以推導(dǎo)出下列方程：系可以推導(dǎo)出下列方程：pFQ2p1p2測(cè)量原理：流體流測(cè)量原理：流體流動(dòng)的節(jié)流原理。定動(dòng)的節(jié)流原理。定節(jié)流面積，變壓差。節(jié)流面積，變壓差。通過測(cè)量孔板前后通過測(cè)量孔板前后壓差即可計(jì)算出流壓差即可計(jì)算出流速和流量。速和流量。2. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)v工作原理：工作原理：定壓降、變流通定壓降、變流通面積。面積。壓差與流速有關(guān)；壓差與流速有關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。v由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過的流量；的流量；v測(cè)量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)

27、一步獲得測(cè)量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)一步獲得相應(yīng)的電氣信號(hào)。相應(yīng)的電氣信號(hào)。v安裝：安裝：垂直安裝。垂直安裝。AgVhQfft23. 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)v當(dāng)流道兩側(cè)有磁場(chǎng)當(dāng)流道兩側(cè)有磁場(chǎng)作用時(shí)，導(dǎo)電流體作用時(shí)，導(dǎo)電流體在流動(dòng)過程中切割在流動(dòng)過程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)：Ex=BDv 10-12所以有：所以有： Q=K ExEX1EX23. 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)由兩部分組成：電磁流量計(jì)由兩部分組成：v電磁流量變換器電磁流量變換器由帶激磁線圈的絕緣測(cè)量管產(chǎn)生電勢(shì)信號(hào)。由帶激磁線圈的絕緣測(cè)量管產(chǎn)生電勢(shì)信號(hào)。v二次儀表二次儀表作用：作用：提供激磁電源，將變換器輸出的微弱電

28、勢(shì)提供激磁電源，將變換器輸出的微弱電勢(shì)信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出相應(yīng)的電流信號(hào)。信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出相應(yīng)的電流信號(hào)。組成：組成：前置放大、主放大、相敏檢波、功率放大、前置放大、主放大、相敏檢波、功率放大、霍爾反饋（克服電源波動(dòng)）、電源等?；魻柗答仯朔娫床▌?dòng)）、電源等。4. 超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)v多普勒效應(yīng)：多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動(dòng)的物質(zhì)并產(chǎn)當(dāng)一束波射向移動(dòng)的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時(shí)，其散射波的頻率會(huì)產(chǎn)生變化（頻生散射時(shí)，其散射波的頻率會(huì)產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度成正移），且頻率變化量與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。比。v超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)：超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)：非接觸式測(cè)量；非接觸式測(cè)

29、量；流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。粒入散vfffd2sincos2 二、容積式流量計(jì)二、容積式流量計(jì)v容積式流量計(jì)主要包括兩類：容積式流量計(jì)主要包括兩類：齒輪式流量計(jì)齒輪式流量計(jì)v一對(duì)緊密嚙合的齒輪與殼體之間形成固定的間隙空間，一對(duì)緊密嚙合的齒輪與殼體之間形成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體通過間隙輸送通過。流齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體通過間隙輸送通過。流體通過量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比。體通過量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比?；钊搅髁坑?jì)活塞式流量計(jì)v利用活塞的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸送定量的流體。利用活塞的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸送定量的流體。計(jì)量泵：計(jì)量泵：用外力推動(dòng)容積式流量

30、計(jì)即可定量輸送流用外力推動(dòng)容積式流量計(jì)即可定量輸送流體體v容積式流量計(jì)的最大特點(diǎn)是對(duì)被測(cè)流體的粘度不敏容積式流量計(jì)的最大特點(diǎn)是對(duì)被測(cè)流體的粘度不敏感，常用于測(cè)量重油等粘稠流體。感，常用于測(cè)量重油等粘稠流體。三、質(zhì)量流量計(jì)三、質(zhì)量流量計(jì)v間接式質(zhì)量流量計(jì)間接式質(zhì)量流量計(jì)分別測(cè)量體積流量和密度再用乘法計(jì)算出質(zhì)量流分別測(cè)量體積流量和密度再用乘法計(jì)算出質(zhì)量流量。量。v直接式質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)利用科氏力的作用使彎曲的彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生震利用科氏力的作用使彎曲的彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生震動(dòng)相位差動(dòng)相位差v質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只用于壓力變化只用于壓力變化較大的可壓縮流體。較大的可壓

31、縮流體。3.4 物位的測(cè)量與變送物位的測(cè)量與變送v物位：物位：液位：液位：容器中液體表面的高低；容器中液體表面的高低；料位：料位：容器中固體的堆積高度；容器中固體的堆積高度；界面：界面：兩相物質(zhì)的交界面。兩相物質(zhì)的交界面。物位計(jì)的分類物位計(jì)的分類v直讀式物位計(jì)直讀式物位計(jì)v浮力式物位計(jì)浮力式物位計(jì)v壓差式物位計(jì)壓差式物位計(jì)v電磁式物位計(jì)電磁式物位計(jì)v核輻射式物位計(jì)核輻射式物位計(jì)v超聲波物位計(jì)超聲波物位計(jì)v光電式物位計(jì)光電式物位計(jì)一、直讀式物位計(jì)一、直讀式物位計(jì)v用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯作為容器壁的一部

32、分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。示容器內(nèi)液位的高低。二、浮力式物位計(jì)二、浮力式物位計(jì)v利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。的原理工作。三、壓差式物位計(jì)三、壓差式物位計(jì)v利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。正比的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。 液體密閉容器液體密閉容器液體敞開容器液體敞開容器固體稱重倉固體稱重倉四、電容式物位計(jì)四、電容式物位計(jì)圓柱形電容器的電容量的表達(dá)式為：圓柱形電容器的電容量的表達(dá)式為：電極間充入高度為電極間充入高度為H的介質(zhì)前后電容量的變化值為：的介質(zhì)前后電容量的變化值為

33、： 由此可見，由此可見，電容量的變化量與充料高度成正比。電容量的變化量與充料高度成正比。測(cè)量電容量變化即可知料位的變化。測(cè)量電容量變化即可知料位的變化。dDLCln2HKHdDdDLdDDLdDHCln2ln2ln2ln2000四、電容式物位計(jì)四、電容式物位計(jì) 電容式液位計(jì)電容式液位計(jì)電容（繩）式料位計(jì)電容（繩）式料位計(jì)注注: 主要用于測(cè)量不導(dǎo)電流體主要用于測(cè)量不導(dǎo)電流體五、電極式物位計(jì)五、電極式物位計(jì)v利用物料的導(dǎo)利用物料的導(dǎo)電性能測(cè)量高電性能測(cè)量高低液位。低液位。v也可以用于導(dǎo)也可以用于導(dǎo)電性較弱的液電性較弱的液體和潮濕固體。體和潮濕固體。六、核輻射式物位計(jì)六、核輻射式物位計(jì)v放射線通過介

34、質(zhì)放射線通過介質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度衰減時(shí)，其強(qiáng)度衰減與物質(zhì)的吸收系與物質(zhì)的吸收系數(shù)和介質(zhì)層厚度數(shù)和介質(zhì)層厚度有關(guān)：有關(guān)：v目前，工業(yè)上使目前，工業(yè)上使用的放射線物位用的放射線物位計(jì)有計(jì)有連續(xù)式和間連續(xù)式和間斷式斷式兩種。兩種。HeII0七、超聲波物位計(jì)七、超聲波物位計(jì)v利用聲波在空氣中傳播速度利用聲波在空氣中傳播速度不變的原理，通過檢測(cè)聲波不變的原理，通過檢測(cè)聲波發(fā)射和反射全過程的時(shí)間間發(fā)射和反射全過程的時(shí)間間隔可以計(jì)算出物料界面到探隔可以計(jì)算出物料界面到探頭的距離，從而得到物位的頭的距離，從而得到物位的高低。高低。v注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：確保反射波能回到探頭；確保反射波能回到探頭；防止物料對(duì)聲波的吸收

35、（如防止物料對(duì)聲波的吸收（如表面泡沫漂?。?。表面泡沫漂浮）。3.4 溫度的測(cè)量與變送溫度的測(cè)量與變送v溫度是化工過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。溫度是化工過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。所有的過程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；所有的過程都是在一定的溫度條件下進(jìn)行的；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度；溫度顯示反應(yīng)的能量變化。溫度顯示反應(yīng)的能量變化。v溫度不能直接測(cè)量。溫度不能直接測(cè)量。溫度的測(cè)量都是通過溫度溫度的測(cè)量都是通過溫度傳遞到敏感元件后，其傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫度變化而物理性質(zhì)隨溫度變化而

36、進(jìn)行的進(jìn)行的。常用溫度計(jì)的種類及適用溫度常用溫度計(jì)的種類及適用溫度C2000200:熱電式C35000:光 電電紅外線C1700900:比色C3200700:光 輻輻C2000400:熱輻射輻射式非接觸式C15050:、 銅C600200:熱電阻：鉑C60050:考 銅鎳鉻C100050:鎳硅鎳鉻C16000:鉑鉑銠熱電偶C2500:蒸汽C60020:氣體C60030:液體壓力式C60080:雙金屬C60050:玻璃液體膨 脹接觸式溫度 計(jì)式一、膨脹式溫度計(jì)一、膨脹式溫度計(jì)v玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)利用液體受熱膨脹并沿利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管延伸而直接玻璃毛細(xì)管延伸而直接顯示溫度顯示

37、溫度v雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)不同金屬受熱膨脹不同，不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度發(fā)生彎曲而顯示溫度t = t0t t0二、壓力式溫度計(jì)二、壓力式溫度計(jì)v利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨利用液體的蒸發(fā)或氣體的膨脹而引起的壓力變化進(jìn)行測(cè)脹而引起的壓力變化進(jìn)行測(cè)量。量。溫包：溫包：傳熱、容納膨脹介傳熱、容納膨脹介質(zhì)；質(zhì)；毛細(xì)管：毛細(xì)管：傳遞壓力；傳遞壓力；彈簧管：彈簧管：顯示壓力（溫顯示壓力（溫度）。度）。三、輻射式溫度計(jì)三、輻射式溫度計(jì)v通過特定波長光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確通過特定波長光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確定光源溫度。定光源溫度。 輻射式溫度計(jì)：輻

38、射式溫度計(jì)：測(cè)定熱輻射強(qiáng)度；測(cè)定熱輻射強(qiáng)度；1. 光學(xué)溫度計(jì)：光學(xué)溫度計(jì)：采用光學(xué)分頻法，測(cè)定不同頻采用光學(xué)分頻法，測(cè)定不同頻率光波的強(qiáng)度比值；率光波的強(qiáng)度比值；2. 比色法：比色法：直接通過可見光顏色的對(duì)比，確定直接通過可見光顏色的對(duì)比，確定光源溫度。光源溫度。輻射式溫度計(jì)，通常用于測(cè)量高溫條件，輻射式溫度計(jì)，通常用于測(cè)量高溫條件，特特別是光學(xué)溫度計(jì)和比色溫度計(jì)需要利用物體別是光學(xué)溫度計(jì)和比色溫度計(jì)需要利用物體在高溫下發(fā)射的可見光進(jìn)行檢測(cè)。在高溫下發(fā)射的可見光進(jìn)行檢測(cè)。四、熱電偶溫度計(jì)四、熱電偶溫度計(jì)1.熱電偶工作原理熱電偶工作原理不同金屬具有不同的電子密度；不同金屬具有不同的電子密度；兩種

39、金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場(chǎng)電場(chǎng)熱電現(xiàn)象；熱電現(xiàn)象；電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下最終達(dá)到平電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下最終達(dá)到平衡；衡；電子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作電子的擴(kuò)散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)。用越強(qiáng)。+-擴(kuò)散作用擴(kuò)散作用電場(chǎng)作用電場(chǎng)作用金屬金屬A金屬金屬B2. 熱電偶的材質(zhì)與選擇熱電偶的材質(zhì)與選擇v熱電偶的材質(zhì)要求：熱電偶的材質(zhì)要求：單位溫度變化的熱電勢(shì)大，且盡量接近線性單位溫度變化的熱電勢(shì)大，且盡量接近線性關(guān)系；關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；具有較好的延展性，易于加工；具有較好的延展性，易于加工；復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。復(fù)現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。v不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應(yīng)根不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇據(jù)實(shí)際需要選擇測(cè)量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測(cè)測(cè)量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測(cè)量精度、抗腐蝕能力、價(jià)格等。量精度、抗腐蝕能力、價(jià)格等。3. 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)v熱電極熱電極工作部分工作部分v絕緣子絕緣子防止電極與電極、套管防止電極與電極、套管短路短路v保護(hù)套管保護(hù)套管保護(hù)保護(hù)v接線盒接線盒4. 熱電偶回路熱電偶回路v不同金屬連接在一起不同金屬連接在一