安全檢測與監(jiān)控(課件)ppt-

1、安全檢測與監(jiān)控技術(shù)總復(fù)習(xí)安全檢測與監(jiān)控技術(shù)本書分為兩部分：（一）安全檢測技術(shù)（二）安全控制技術(shù)考查重點：原理分類特點選用第1章 安全檢測概述安全檢測在安全科學(xué)中的地位與任務(wù) 安全檢測與控制是安全管理工作的“眼睛和耳朵”，是安全管理工程的重要組成部分。 它是安全科學(xué)技術(shù)的三級學(xué)科，是確定安全生產(chǎn)及系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要技術(shù)手段。 是安全工程、測量檢驗技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息工程、儀器儀表、環(huán)境科學(xué)、系統(tǒng)工程等的邊緣學(xué)科。第1章 安全檢測概述什么是安全檢測？ 為了獲取工業(yè)運(yùn)行或危險源的狀態(tài)信息，需要將這些信息通過物理的或化學(xué)的方法轉(zhuǎn)化為可觀測的物理量（模擬的或數(shù)字的信號），這就是通常所說的安全檢測，它

2、是作業(yè)環(huán)境安全與衛(wèi)生條件、特種設(shè)備安全狀態(tài)、生產(chǎn)過程危險參數(shù)、操作人員不規(guī)范動作等各種不安全 因素檢測的總稱。第1章 安全檢測概述監(jiān)測系統(tǒng)的組成： 檢測系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理、信號傳輸、信號處理、顯示記錄等環(huán)節(jié)組成 。 所謂檢測系統(tǒng)，是指為完成某項測量所使用的一系列儀器，即指由相關(guān)的器件、儀器和測量裝置有機(jī)組合而成的具有獲取某種信息之功能的整體 ，典型組成見圖1-1。 第1章 安全檢測概述傳感器是可將被測量轉(zhuǎn)換成某種電信號的器件。它包括敏感器和轉(zhuǎn)換器兩部分，敏感 器可以把溫度、壓力、位移、振動、噪聲等被測量轉(zhuǎn)換成某種物理量，然后通過轉(zhuǎn)換器，把 這些物理量轉(zhuǎn)換成某種容易檢測的電量，例如電阻、電容

3、、電感的變化。 信號調(diào)理環(huán)節(jié)把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成適合于進(jìn)一步傳輸和處理的形式。這種信號的 轉(zhuǎn)換多數(shù)是電信號之間的轉(zhuǎn)換，例如，把阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，還有把濾波、幅值放大 或者把幅值的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化等。信號處理環(huán)節(jié)對來自信號調(diào)理環(huán)節(jié)的信號進(jìn)行各種運(yùn)算、濾波和分析。 信號顯示、記錄環(huán)節(jié)將來自信號處理環(huán)節(jié)的信號，即測試的結(jié)果，以易于觀察的形式顯 示或存儲。反饋、控制環(huán)節(jié)主要用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中的測試系統(tǒng)。模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換和數(shù)模（D/ A）轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是在采用計算機(jī)、PLC等測試、控制系 統(tǒng)時進(jìn)行模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。第2章溫度檢測 溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法 接觸式溫度檢測非接觸式溫度檢

4、測 2.1溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法熱力學(xué)溫標(biāo)是國際單位制中七個基本物理單位之一。 溫度就是表征物體冷熱程度的一個物理量，從微觀上說是物質(zhì)分子運(yùn)動平均動能大小的標(biāo)志。溫標(biāo)是溫度數(shù)值變化的標(biāo)尺，它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和溫度測量的基本單位。熱學(xué)發(fā)展史中出現(xiàn)過的溫標(biāo)有：華氏溫標(biāo)、列式溫示、蘭氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際溫標(biāo)等。溫度不能直接測量，只能間接測量。溫度基本測量方法通常可分成接觸式和非接觸式兩大類。2.1溫度標(biāo)準(zhǔn)與測量方法接觸式： 測溫精度相對較高，直觀可靠及測溫儀表價格相對較低； 由于感溫元件與被測介質(zhì)直接接觸，從而要影響被測介質(zhì)熱平衡狀態(tài)，而接觸不良則會增加測溫誤差；被測介質(zhì)具有腐

5、蝕性及溫度太高亦將嚴(yán)重影響感溫元件性能和壽命等缺點。非接觸式： 感溫元件不與被測對象直接接觸，而是通過接受被測物體的熱輻射能實現(xiàn)熱交換，據(jù)此測出被測對象的溫度; 非接觸式測溫具有不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，測溫上限可設(shè)計得很高，便于測量運(yùn)動物體的溫度和快速變化的溫度等優(yōu)點。2.2接觸式溫度檢測 膨脹式溫度計的原理是利用液體、固體的熱脹冷縮的性質(zhì)，壓力溫度計的原理根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實現(xiàn)其測溫功能的。2.2 熱電偶熱電偶是目前世界上科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。特點：結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準(zhǔn)確度高、熱慣

6、性小等各種優(yōu)點。它既可以用于流體溫度測量 也可以用于固體溫度測量，既可以檢測靜態(tài)溫度也可以檢測動態(tài)溫度，且直接輸出電流電壓信號，便于測量、信號傳輸、自動記錄和控制等。2.2熱電阻熱電阻是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。電阻溫度計廣泛用于測量-200850范圍內(nèi)溫度，在特殊情況下，深低溫可測1K左右，高溫可測到1000 。優(yōu)點： 準(zhǔn)確度最高，可達(dá)1mK； 輸出信號大，靈敏度高， 電阻溫度計的靈敏度較熱電偶溫度計高一個數(shù)量級； 測溫范圍廣，無需冷端。缺點：工業(yè)熱電阻溫度計的元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，因此熱響應(yīng)時間長，不適宜測量體積 狹小物體的溫度。2.3非接觸式溫度檢測正是

7、由于接觸式溫度測量的種種缺陷，基于熱輻射原理的非接觸式光學(xué)測溫儀器得到了較快發(fā)展和應(yīng)用 。常見有：燈絲隱滅式光學(xué)溫度計、全輻射式光學(xué)高溫計、比色高溫計 、紅外測溫儀表。全輻射高溫計特點： 全輻射高溫計不圣進(jìn)行精確測量，多用于中小型爐窯的溫度監(jiān)視。該高溫計的優(yōu) 點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉。其時間常數(shù)約為420S。第3章壓力檢測 液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計及變送器單光纖傳輸光推動便攜式壓力測量儀超聲壓力檢測儀壓力表的選擇、安裝與校驗3壓力檢測壓力是安全檢測的重要參數(shù)之一。 垂直作用在單位面積上的力稱壓力，即物理學(xué)中的壓強(qiáng)。 3壓力檢測 測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類

8、。液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計活塞式壓力計3.1 液柱式壓力計原理：靜力學(xué)原理，工作液一般用水銀或水使用場合：用于測量低壓，負(fù)壓和壓力差。實驗室壓力測試；現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力的測量。特點： 液柱式壓力計結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，但信號不能傳遠(yuǎn)。3.2 彈性式壓力計 用彈性式傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測量儀表稱為彈性式壓力計。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出（力或位移），可以通過傳動機(jī)構(gòu)直接帶動指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣元件組成受送器，實現(xiàn)壓力（或壓差）信號的遠(yuǎn)傳。 3.3 電氣式壓力計及變送器位移式壓力、壓差變送器力平衡式壓力、壓差變送器固體式阻式壓力、壓差變送器3

9、.4 單光纖傳輸光推動便攜式壓力測量儀隨著半導(dǎo)體光電期間的光纖技術(shù)的進(jìn)步及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，用光纖做光功率和信號的傳輸媒介的光功率推動傳感器技術(shù)也在不斷的升級更新，在保持了點測傳感器的高精度的同時，又利用上光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢，具有很大的發(fā)展前景。它解決了在液體壓力測量特殊條件下的精確測量；同時系統(tǒng)采用單根光纖作為兩種光信號通道的模式，解決了一般光纖傳感器存在的信號耦合效率低、信號之間“串音”的問題；由于實現(xiàn)了微功耗測量，也解決了一些液體參數(shù)測量種易燃易爆的難題，實現(xiàn)了測量的安全性。3.5 超聲壓力檢測儀 超聲波壓力檢測是一種非接觸式壓力檢測技術(shù)，具有測量簡單方便，不破壞壓力環(huán)境直接測量的優(yōu)點，能夠瞞住

10、在線檢測和快速故障診斷的需要，但超聲波非接觸式壓力檢測尚屬研究探索階段。 超聲波壓力檢測的工作原理（如圖3-9所示）3.6 壓力表的選擇 選擇壓力表應(yīng)根據(jù)被測壓力的種類（壓力、負(fù)壓或壓差）、被測介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)和用途（標(biāo)準(zhǔn)、指示、記錄和遠(yuǎn)傳等）以及生產(chǎn)過程所提的技術(shù)要求，同時應(yīng)本著既瞞住測量準(zhǔn)精度、又經(jīng)濟(jì)的原則，合理地選擇地選擇壓力表的型號、量程和精度等級。第4章 氣體成分檢測 （一）氣體傳感器的基本內(nèi)容（二）半導(dǎo)體氣體傳感器（三） 紅外吸收式氣敏傳感器（四） 接觸燃燒式氣敏傳感器（五）熱導(dǎo)率變化式氣體傳感器4.1 氣體傳感器及氣體檢測方法氣體傳感器原理：利用物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)受氣體的作用

11、發(fā)生變化來檢測氣體。從結(jié)構(gòu)上分為兩類：干式與濕式氣體傳感器。氣體傳感器必須滿足下面條件：能檢測氣體的基準(zhǔn)設(shè)定濃度，及時給出報警、顯示和控制信號抗干擾性好，對共存的其他的氣體不敏感性能好，穩(wěn)定性好響應(yīng)迅速，重復(fù)性好維護(hù)方便，價格便宜4.1.2 氣體傳感器分類4.2 半導(dǎo)體氣體傳感器原理：利用半導(dǎo)體氣體敏元件通氣體接觸，造成半導(dǎo)體的性質(zhì)發(fā)生變化，借此檢測特定氣體的的成分或測量其濃度。半導(dǎo)體氣體傳感器分類如表：大體上分為電阻式和非電阻式。4.2 半導(dǎo)體氣體傳感器4.3 紅外吸收式氣敏傳感器特點：精度、選擇性好，氣敏度范圍寬，但是價格偏高，使用和維護(hù)難度較大。原理：紅外光源產(chǎn)生的紅外光入射到測量槽，照

12、射到某種被測氣體時，根據(jù)氣體種類不同，將對不同波長的紅外光具有不同的吸收特性，同種氣體不同濃度對紅外光的吸收量也不同。因此，通過測量到達(dá)光敏元件的紅外光的強(qiáng)度，根據(jù)紅外光源的波長和光敏元件輸出的電信號就可以知道被測氣體的種類和濃度。4.3 紅外氣體分析儀原理：基于不同氣體對紅外輻射有選擇性吸收。 大多數(shù)氣體分子的振動和轉(zhuǎn)動光譜都在紅外波段。當(dāng)入射紅外輻射的頻率與分子的振動轉(zhuǎn)動特征頻率相同時，紅外輻射就會被氣體分子所吸收，引起輻射強(qiáng)度的衰減。特點：測量精度高，速度快以及能連續(xù)測定等在鋼鐵，石油化工，化肥，機(jī)械等工業(yè)部門，紅外氣體分析儀是生產(chǎn)流程控制的重要監(jiān)測手段；在環(huán)境污染成分檢測和醫(yī)學(xué)生理研究

13、等方面也都有許多成功的應(yīng)用。 4.4 接觸燃燒式氣敏傳感器接觸燃燒式氣敏傳感器，一般用于石油化工、造船廠、礦山及隧道等場合，以檢測石油類可燃燒性氣體的存放情況和防止危險事故發(fā)生。一般將在空氣中達(dá)到一定濃度、觸及火種可引起燃燒的氣體稱為可燃性氣體。引起爆炸濃度范圍的最小值稱為爆炸下限，最大值稱為爆炸上限。原理：接觸式燃燒式氣敏傳感器結(jié)構(gòu)與電路原理圖如圖4-8所示。將白金等金屬線埋設(shè)在氧化催化劑中邊構(gòu)成接觸式燃燒式氣敏傳感器。金屬圈中通以電流，溫度保持在300600，可燃?xì)怏w一旦接觸傳感器表面，燃燒熱使金屬絲進(jìn)一步溫度升高而電阻值增大。4.4 接觸燃燒式氣敏傳感器接觸式燃燒氣敏傳感器的特點：優(yōu)點：

14、對氣體選擇性好，線性好，受溫度、濕度影響下，響應(yīng)快。缺點：對低濃度的可燃性氣體的氣體敏感度低，敏感元件受到催化劑的侵害后其特性銳減，金屬絲易斷。4.5 熱導(dǎo)率變化式氣體傳感器每種氣體都又固定的熱導(dǎo)率，混合氣體熱導(dǎo)率也可以近似求得，因為以空氣為比較基準(zhǔn)的校正較容易實現(xiàn)，所以用熱導(dǎo)率變化法測氣體濃度時，往往以空氣為基準(zhǔn)比較被測氣體。原理：與接觸燃燒式氣敏傳感器類似。特點：因為不需要催化劑，所以不存在因催化劑影響而特效變壞，他除用于測量可燃性氣體外，也可用于無機(jī)氣體及其濃度的測量。第5章液位檢測 （一）玻璃液位計（二）差壓式液位計（三）電接點液位計（四）熱學(xué)法（五）超聲波法（六）微波法（七）磁電法（

15、八）光學(xué)法（九）其他液位計5.1 玻璃液位計玻璃液位計式根據(jù)連通器原理支撐的制度式液位計，又玻璃管和玻璃板兩種。優(yōu)點：可直接觀察儲罐內(nèi)液面的高度，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。缺點：玻璃易碎，且不能自動記錄、讀數(shù)，有時候讀數(shù)有假象。所以這種液位計不允許用在槽車上。5.1 玻璃液位計實例：雙色水位計測量鍋爐汽包水位。 原理：紅光和綠光在水和蒸汽中折射率的差別。5.1 雙色水位計原理 由于空氣與蒸汽的光學(xué)性質(zhì)接近，窗口玻璃為平板玻璃，當(dāng)紅、綠光以不同的角度由空氣射入前面一個玻璃窗口進(jìn)入蒸汽空間，在通過后面一個玻璃窗口射到空氣中時，雖然光線產(chǎn)生多次折射，但光線方向改變不大，如圖a。這是紅、綠光的入射角正好使綠

16、光斜射時到光線通道的側(cè)壁，當(dāng)紅光正好射到影屏上，顯示紅色。圖b所示為紅、綠光通過水時發(fā)生的現(xiàn)象。由于兩塊玻璃不是平行安裝的，有一定夾角，因而水部分形成一段“水棱鏡”，入射的紅、綠光均產(chǎn)生較大的折射而向順時針方向旋轉(zhuǎn)，結(jié)果使斜射的綠光折向光纖通道的中心，到達(dá)影屏，顯示綠色。原來處于光線通道中心的紅光斜射，折向光線通道側(cè)壁，不被顯示。5.2差壓式液位計原理：將液壓高度變化轉(zhuǎn)換成差壓變化來測量水位在鍋爐應(yīng)用方面，差壓式水位計準(zhǔn)確測量汽包水位的關(guān)鍵式水位與差壓之間的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，這種轉(zhuǎn)換式通過平衡容器實現(xiàn)的，常用的雙室平衡容器結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-2所示。5.3電接點液位計優(yōu)點：指示值受汽包壓力變化的影響較小

17、，并能方便地遠(yuǎn)傳壓力信號，缺點：指示不連續(xù)原理：利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差極大的性質(zhì)來測量汽包水位的。5.4熱學(xué)法（1） 熱電法 熱電法采用熱電測量溫度場，圖5-5 為熱電測量高溫金屬溶液液位的原理圖。 精度不高，但很可靠，在連鑄機(jī)結(jié)晶過程中，仍是一種和適用的液位檢測控制方法。5.4熱學(xué)法（2）熱磁感應(yīng)法 熱磁感應(yīng)法也稱熱磁敏法，這是近年來發(fā)展很快的一種檢測方法，測量安裝方式類似熱電法，在容器外壁上選擇一系列測量點，在這些電上焊上熱敏磁性材料作為溫感元件，對應(yīng)于每個磁性元件安裝一個測量線圈并通以交流電。 激勵交流電源頻率越高，阻抗變化越大，用交流電橋測出各測點線圈的阻抗，通過比較找出突變

18、電便可直容器中溶液液位的位置。5.5超聲波法原理：利用波在介質(zhì)中的傳播特性。按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式，液介式和固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收四和收發(fā)分開的雙探頭方式。相互組合可以得到六種液位計的方案。圖5-7為單探頭超聲液位計。其中（a）為氣介式（b）為液介式（c）固介式。超聲液位測量又許多優(yōu)點：與介質(zhì)不接觸，無可動部件，電子元件只以聲頻振動，振幅小，儀器壽命長；超聲波傳播速度比較穩(wěn)定；不僅可以進(jìn)行連續(xù)測量和定點測量，還能方便地提供遙測或遙控信號；能測量高速運(yùn)動或又傾斜晃動液體的液位；第6章噪聲檢測 （一）噪聲測量的主要參數(shù)（二）噪聲的分析方法與評價（三）噪聲測量儀器（四）噪聲

19、測量及其應(yīng)用第6章噪聲檢測 定義：是令人反感，不為人們所需要的聲音。噪聲的來源 交通噪聲；工業(yè)噪聲；建筑施工噪聲；社會生活噪聲；自然噪聲噪聲的危害：1.損傷聽力；2.干擾睡眠；3.干擾語言通訊；4.影響人的心理變化；5.誘發(fā)多種疾病:能引起血壓升高、失眠、頭暈、頭痛、記憶力減退。6.1噪聲測量的主要參數(shù)聲壓與聲壓級聲強(qiáng)與聲強(qiáng)級聲功率與聲功率級6.2 噪聲的響度分析與評價等效連續(xù)聲級與噪聲評價標(biāo)準(zhǔn) 在聲場中的某一位置上，將一段時間內(nèi)間歇暴露的幾個不同A聲級，按能量平均方法得出一個A聲級表示該段時間內(nèi)的噪聲大小，該聲級稱為等效（連續(xù)A）聲級，簡稱等效連續(xù)聲級。 工業(yè)企業(yè)噪聲檢測規(guī)范規(guī)定：穩(wěn)定噪聲，

20、測量A聲級；不穩(wěn)定噪聲測量等效連續(xù)聲級。6.3 傳聲器傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，原理是：聲造成的空氣動力，推動傳聲器的振動膜振動，進(jìn)而經(jīng)變換器，將機(jī)械振動變成電參數(shù)的變化。分類：電容式；動圈式；壓電式；永電體式6.3 聲級計聲級計是噪音測量中測量聲壓級的主要儀器，它是用一定頻率和時間計權(quán)來測量噪聲的一套儀器。聲級計的工作原理式：被測的聲壓信號通過傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號，改電壓信號經(jīng)衰減器、放大器以及相應(yīng)的計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、濾波器，或者輸入記錄儀器，或者進(jìn)過均方根值檢波器，直接推動以分貝標(biāo)定的指示表頭，如圖6-4所示。6.4 噪聲測量應(yīng)注意的問題 （1）測量部位的選取 （2）測量時間的選取

21、（3）本底噪聲的修正 （4）干擾的排除第7章機(jī)械振動檢測 （一）振動的類型及其表征參數(shù)（二）測振傳感器（三）常用的測振放大器（四）振動的激勵與激振器 第7章機(jī)械振動檢測 振動測試研究的目的有是：檢測及其運(yùn)轉(zhuǎn)時振動特性，檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，為設(shè)計零部件提供依據(jù)；考考核及其設(shè)備承受振動和沖擊的能力，對系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)相應(yīng)特性及動態(tài)參數(shù)進(jìn)行識別，從而掌握系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律；分析查明產(chǎn)生振動的原因，尋找振源，為采取減振、隔振措施提供資料；對工作及其進(jìn)行故障檢測，以避免重大事故。第7章機(jī)械振動檢測 測振系統(tǒng)由下圖所示的幾個部分組成 拾振環(huán)節(jié) 放大環(huán)節(jié) 測量分析環(huán)節(jié)拾振環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)測量分析環(huán)節(jié)7.1振動的類型及其表征參數(shù)

22、振動的基本參數(shù)幅值頻率相位7.2 常用振動傳感器1 磁電式速度傳感器2 渦流式位移傳感器3 應(yīng)變式加速度計4 壓電式加速度傳感器7.3常用的測振放大器測振放大器具有放大的作用，同時還建有集分、微分及濾波的作用。常用的放大器有電荷放大器和電壓放大器。第8章安全控制概述 （一）工業(yè)過程安全控制系統(tǒng)的發(fā)展（二）工業(yè)過程安全控制的方法（三）安全控制系統(tǒng)分類及其組成8.1工業(yè)過程安全控制系統(tǒng)的發(fā)展安全控制技術(shù)的發(fā)展趨勢：監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)集成化。預(yù)測型監(jiān)控。8.2工業(yè)過程安全控制的方法工業(yè)過程安全控制常簡稱為安全監(jiān)控，它具有監(jiān)測和控制的綜合能力。在安全檢測與控制技術(shù)中，所稱的控制有過程控制、應(yīng)急控制和綜合安全控制

23、系統(tǒng)。（1）過程控制（2）應(yīng)急控制（3）建立動態(tài)（過程）控制與安全監(jiān)控功能為一體的綜合安全控制系統(tǒng)8.3 人工控制與自動控制8.3 人工控制與自動控制比較：液位傳感器相當(dāng)于人工控制中的液位計，控制器代替人的眼睛和大腦，對液位實際值與要求值進(jìn)行比較和運(yùn)算；執(zhí)行器中的電動機(jī)相當(dāng)于人的雙手。在人工控制中，人是憑經(jīng)驗支配雙手操作的，其效果在很大程度上取決于其經(jīng)驗的正確與否。而在自動控制中，控制器是根據(jù)偏差信號，按一定規(guī)律去控制調(diào)節(jié)閥的，其效果在很大程度上決定于控制器的控制規(guī) 律的選用是否恰當(dāng)。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動地維護(hù)生產(chǎn)過程在規(guī)定的工況下進(jìn)行，或者說自動維 持各被控量為設(shè)定參數(shù)值或按一定規(guī)律變化等。 定

24、義：所謂自動控制就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置（如檢測器、 控制器、執(zhí)行器等）使被控對象（如機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程）的某一物理量（或工作狀態(tài)）自動 地按照預(yù)定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)行或變化的手段（或操作）。 第9章開關(guān)信號的獲取 （一）開關(guān)量信息（二）開關(guān)量變送器（三）火災(zāi)探測器的類型（四）火災(zāi)探測器的工作原理（五）火災(zāi)探測器的主要技術(shù)特征（六）火災(zāi)探測器的選用9.1 輸出開關(guān)量信息什么是開關(guān)量？ 只有兩種對立狀態(tài)的邏輯變量，即開關(guān)量。例如電閘的開與關(guān)。變送器的任務(wù)式將被測物理量轉(zhuǎn)化為開關(guān)式的信息。因而變送器的輸出僅有兩種狀態(tài)，即有信息狀態(tài)和無信息狀態(tài)。通常用觸點閉合來表示有信息狀態(tài)，如有高電

25、平表示有信息狀態(tài)，而用低電平表示無信息狀態(tài)。9.1.2 動作值死區(qū)什么是動作值？ 變送器輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時被測物理量的值就是變送器的動作值。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的原因，一般情況下變送器觸點的復(fù)位值總要比動作值低一些，如圖9-2所示。變送器是具有死區(qū)的非線性部件。在大部分自動控制系統(tǒng)中不但不要求變送器取消死區(qū)，相反的甚至還要求變送器具有足夠大的死區(qū)，而且對于不同的場合，控制系統(tǒng)希望變送器具有不同的死區(qū)。9.2 行程開關(guān)行程開關(guān)采用直接接觸的方法測量物體的機(jī)械位移量，以獲得行程信息。行程開關(guān)的核心是微動開關(guān)，微動開關(guān)在其他開關(guān)量變送器中也得到廣泛應(yīng)用。微動開關(guān)的工作原理 微動開關(guān)式利用微小的位移量完成開關(guān)觸

26、點切換的，其基本工作原理基于彈簧蓄能后產(chǎn)生的突然形變。9.2 壓力開關(guān)壓力開關(guān)也稱為壓力控制器或壓力繼電器。它是用來將被測壓力轉(zhuǎn)換的開關(guān)量信息的。它的工作原理屬于杠桿測力原理。壓力開關(guān)的典型結(jié)構(gòu)如圖9-5所示。9.2 溫度開關(guān)溫度開關(guān)也稱為溫度控制器或溫度繼電器。對于不同的溫度測量范圍常常要選用結(jié)構(gòu)不同的溫度開關(guān)。 0100，固體膨脹式溫度開關(guān)； 100250，采用氣體膨脹式溫度開關(guān)； 250以上，采用熱點偶或熱點阻溫度計，經(jīng)過測量變送器轉(zhuǎn)換為模擬量電信息，再通過電量轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信息。常用的溫度開關(guān)有兩種，一種是用雙金屬片構(gòu)成的，另一種是由金屬棒構(gòu)成的，它們的工作原理如圖9-6所示。9

27、.2 液位開關(guān) 常見的液位開關(guān)（液位繼電器或液位控制器）有兩類，一類式浮子式的，另一類式電極式的。浮子式的液位開關(guān)利用液體對浮子的浮力來測量液位；電極式液位開關(guān)利用液體的電導(dǎo)來測量液位。9.2.5流量開關(guān)目前大部分的蒸汽和水的流量都采用傳統(tǒng)的節(jié)流方法測量。根據(jù)節(jié)流裝置的流量-壓差的特性整定壓差開關(guān)的動作，既可得到流量的開關(guān)信息量。不需要精確的可以用簡單的方法：如圖9-9、9-10、9-11.9.2.6電量轉(zhuǎn)換開關(guān) 為了將已經(jīng)轉(zhuǎn)換為直流電流或電壓值的模擬量信息轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信息，必須使用電量轉(zhuǎn)換開關(guān)。電量轉(zhuǎn)換開關(guān)可以用來測量火電廠中的各種電工參數(shù)，如電流、電壓、電功率和頻率等，獲得它們的開關(guān)量信息

28、。它也可以用來測量已經(jīng)轉(zhuǎn)換為模擬量電信息的熱工參數(shù)或其他參數(shù)，獲得它們的開關(guān)量信息。 電量轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理框圖如圖9-12所示。它的核心部分是比較電路。集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的比較電路應(yīng)用比較廣泛。9.2.7火焰轉(zhuǎn)換開關(guān) 火焰轉(zhuǎn)換開關(guān)通常稱為火焰檢測器。它用來監(jiān)視燃燒器的火焰，可以輸出開關(guān)量的信息，常見火焰檢測器又火焰導(dǎo)電電極、紫外線檢測器和紅外線檢測器幾種。9.3 火災(zāi)探測器的類型 火災(zāi)探測器的類型式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中不可缺少的組成部分?；馂?zāi)探測器是反映探測區(qū)域中某一點周圍的火災(zāi)參數(shù)的探測數(shù)據(jù)。 火災(zāi)探測器品種繁多，從探測火災(zāi)的方法和原理上分，主要有：空氣離化法、溫度檢測法、火焰檢測法和可燃?xì)?/p>

29、體檢測法等。根據(jù)這些探測方法和原理生產(chǎn)的火災(zāi)探測器又溫感式、感煙式、感光式、可燃?xì)怏w探測器、紅外火焰探測器、復(fù)合式等主要類型。 9.6火災(zāi)探測器的選用（1）選擇火災(zāi)探測器要綜合考慮以下因素： 探測器探測區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的初期火災(zāi)的形成和發(fā)展特點； 探測區(qū)域周圍的環(huán)境條件； 建筑物的結(jié)構(gòu)及其高度； 探測器本身的特點； 可能引起誤報的條件。 各種火災(zāi)探測器的選用結(jié)果，必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ 116-88火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范。第10章控制執(zhí)行裝置（一）自動控制儀表的分類（二）自動控制儀表的構(gòu)成（三）防爆泄出裝置（四）防火控制裝置（五）緊急制動裝置第10章控制執(zhí)行裝置 對工業(yè)過程進(jìn)行檢測、顯示、控制

30、和執(zhí)行等儀表總稱為自動控制儀表，又稱自動化儀表。 自動化儀表的作用是代替人對生產(chǎn)過程進(jìn)行測量、控制、監(jiān)督和保護(hù)，因而是自動控制系統(tǒng)的必要組成部分，是實現(xiàn)自動控制必不可少的技術(shù)工具。10.1自動控制儀表的分類自動控制儀表可以從不同的角度分類，下面僅從使用能源種類和結(jié)構(gòu)形態(tài)分類。1.按能源分類： 電動儀表、氣動儀表、直接作用式儀表 2.按結(jié)構(gòu)形式分類（1）基地式儀表（2）單元式組合儀表（3）組裝電子式調(diào)節(jié)儀表10.3防爆泄出裝置 防爆泄壓裝置的作用是及時排除由于物理變化或化學(xué)變化所引起的超壓現(xiàn)象。 防爆泄壓裝置主要包括安全閥、爆破片、防爆門和放空管等。安全閥主要用于防止爆裂，爆破片主要用于防上爆炸

31、，防爆門主要用在燃油、燃?xì)饣蛉?燒煤粉的加熱爐上，放空管是用于緊急排泄有超溫、超壓、爆聚和分解爆炸危險的物料。對于有爆炸危險的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置單一的或組合的防爆泄出裝置。10.3 安全閥1、安全閥的功能和作用原理安全閥是一種為了防止壓力設(shè)備和容器或易引起壓力升高的設(shè)備或容器內(nèi)部壓力超過限度而發(fā)生爆裂的安全裝置，其功能主要是排放泄壓。作用原理：當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力為正常值時，加壓載荷大于介質(zhì)作用力，因而閥芯緊壓著閥座，安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力大大超 過正常值時，介質(zhì)作用力大于預(yù)加的載荷，于是閥芯被頂離閥座，安全閥開啟，介質(zhì)從閥中排出；當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓下降至正常值時，介質(zhì)作用力小于所加載荷，

32、閥芯又被壓回閥座，安全閥 關(guān)閉。調(diào)節(jié)閥芯上面的加壓載荷可以獲得所需要的安全閥開啟壓力。10.3 安全閥安全閥的安裝直接相連、垂直安裝保持暢通、穩(wěn)固可靠防止腐蝕、安全排放10.3 爆破片爆破片又叫防爆膜、防爆片作用：排出設(shè)備內(nèi)的氣體、蒸氣或粉塵等發(fā)生爆炸時產(chǎn)生的壓力，防止設(shè)備或容器爆裂，擴(kuò)大爆炸事故。特點：放出物料多、泄壓快、構(gòu)造簡單，可在設(shè)備試驗壓力下破裂。10.3 防爆門和防爆球閥 防爆門或防爆球閥是一種用于燃油、燃?xì)夂兔悍鄣娜紵?、加熱爐上的安全裝置，以防止燃燒室或加熱爐轟燃或爆炸時設(shè)備遭到破壞。防爆門防爆球閥10.3.4 排氣管、放空管 排氣筒或放空管是當(dāng)反應(yīng)物料發(fā)生劇烈反應(yīng)，采取加強(qiáng)冷

33、卻、減少投料等措施難以奏效，不能防止反應(yīng)設(shè)備超壓、超溫、暴聚、分解爆炸事故而設(shè)置的一 種自動或手控的緊急放空的防爆安全裝置。排氣筒或放空管一般設(shè)置在反應(yīng)器、反應(yīng)塔、高壓容器的頂部。10.3.5 火炬 火炬是石油化工企業(yè)的一種安全裝置。主要用于排除生產(chǎn)裝置開車時產(chǎn)生的不合格的可 燃?xì)怏w和設(shè)備事故時排放的可燃?xì)怏w物料。10.4 火焰隔斷裝置 火焰隔斷裝置包括安全液封、水封井、阻火器、單向閥等，其作用是防止外部火焰竄入 有著火爆炸危險的設(shè)備、管道、容器內(nèi)或防止火焰在設(shè)備和管道間的擴(kuò)展。10.5緊急制動裝置 緊急制動裝置是當(dāng)設(shè)備和管道斷裂、填料脫落、操作錯誤時防止介質(zhì)大量外泄或因物料 爆聚、分解造成超

34、溫、超壓，可能引起著火、爆炸應(yīng)設(shè)的緊急切斷物料的安全裝置。如若外 泄的是易燃易爆物質(zhì)，則著火爆炸的危險就更大，故緊急制動裝置對防火安全十分重要。 第11章自動報警 （一）工業(yè)生產(chǎn)自動報警系統(tǒng)（二）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)第11章自動報警 自動報警系統(tǒng)和自動檢測系統(tǒng)同是監(jiān)視工作情況的自動化手段。 兩者的區(qū)別主要是： (1)檢測系統(tǒng) 監(jiān)視全過程的工作情況 報警系統(tǒng) 專門監(jiān)視異常情況 (2)檢測系統(tǒng) 監(jiān)視結(jié)果通過人的視覺反映給人 報警系統(tǒng) 監(jiān)視結(jié)果是通過人的視覺和聽覺反映給人 (3)檢測系統(tǒng) 按模擬量信息工作的 報警系統(tǒng) 按開關(guān)量信息工作的11.1工業(yè)生產(chǎn)報警信息的基本內(nèi)容報警信息的基本內(nèi)容被檢控參數(shù)的異常

35、；主輔設(shè)備的異常；自動裝置的異常。11工業(yè)生產(chǎn)報警信息的基本內(nèi)容 自動裝置的異常情況主要有： 變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)或自動裝置本身的故障； 自動裝置退出工作； 自動裝置等待三種。11.1工業(yè)生產(chǎn)自動報警系統(tǒng)的功能自動報警系統(tǒng)基本功能：將被監(jiān)視對象的異常情況及時而準(zhǔn)確地檢測出來，并且用音響和燈光顯示等手段迅速地將監(jiān)視結(jié)果傳達(dá)給人。通常使用的音響是電鈴和電筒。而燈光顯示的方法則是用燈光照亮預(yù)先寫在顯示器屏幕上的文字，這個顯示器叫做光字牌。自動報警系統(tǒng)的組成如圖11-1。11.1工業(yè)生產(chǎn)自動報警裝置的結(jié)構(gòu)特性自動報警裝置應(yīng)該包括顯示器、音響器和控制電路三部分。控制電路可以使用不同的元件組成，如繼電器、半導(dǎo)

36、體元件或集成元件。目前常見的報警裝置控制電路大多由繼電器組成，它通常分為每個報警通道部分和公用部分兩部分。11.1 工業(yè)生產(chǎn)報警信息的處理（1）將報警信息進(jìn)行分級以突出重點 （2）正確選用報警信息的轉(zhuǎn)換元件（3）引入附加條件準(zhǔn)確判斷異常情況11.2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)火災(zāi)自動消防系統(tǒng)應(yīng)包括探測、報警、控制、聯(lián)動、滅火、減災(zāi)等功能。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要完成探測和報警的功能，控制和聯(lián)動等功能主要由聯(lián)動控制系統(tǒng)來完成。11.2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)置注：建筑設(shè)計防火規(guī)范（GBJ 16-87）已經(jīng)作廢，書中相關(guān)部分請勿參考。請參考建筑設(shè)計防火規(guī)范 GB50016200611.2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的功能和組

37、成火災(zāi)探測和報警系統(tǒng)應(yīng)具備以下各項功能： （1）盡快地探測火災(zāi)以便完成其既定的功能； （2）將探測信號可靠地傳輸?shù)娇刂破?，并在適當(dāng)時傳輸?shù)交鹁邮照荆ɑ蛳狸牐?； （3）將探測信號轉(zhuǎn)換成一種能及時準(zhǔn)確元誤地引起遇難人員注意的清晰的報警信號； （4）保持對其要探測的現(xiàn)象以外的那些現(xiàn)象不敏感； （5）對任何可能使系統(tǒng)正確性受到危害的故障，要能及時而清楚地給出監(jiān)視信號。 （6）其他功能11.2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的分類（1）按報警系統(tǒng)性能的先進(jìn)性程度傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)代火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（2）按報警系統(tǒng)本身的規(guī)模及應(yīng)用范圍的不同區(qū)域報警系統(tǒng)集中報警系統(tǒng)控制中心報警系統(tǒng) 第12章聯(lián)動控制 （一）聯(lián)動

38、控制的基本概念（二）電動力聯(lián)動控制（三）熱動力聯(lián)動控制12.1聯(lián)動控制的基本概念 根據(jù)控制對象之間的簡單關(guān)系，將它們的控制電路通過簡單的連接而達(dá)到相互間聯(lián)系在一起，使這些對象的控制相互牽連，形成聯(lián)鎖反應(yīng)，從而實現(xiàn)自動控制。這種自動控制就叫 聯(lián)動控制，也可以稱為聯(lián)鎖控制或聯(lián)動操作等。 12.1聯(lián)動控制的基本概念在聯(lián)動控制系統(tǒng)中“聯(lián)”接到某一控制對象控制電路中使該對象的控制電路“動”作的信息，叫“聯(lián)鎖條件” 。禁止控制電路動作的條件，是使被控制對象控制電路關(guān)“閉”封“鎖”起來的條件。這類條件就叫做閉鎖條件。一般閉鎖條件在電路中以常閉觸點來實現(xiàn)者較多。 連鎖和閉鎖都是有兩個控制方向 。12.3鍋爐送

39、引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制（ 1 ）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的交流電動機(jī)啟動的聯(lián)鎖條件：空氣預(yù)熱器的控制開關(guān)KK放在啟動位置。啟動的閉鎖條件：無。停止的聯(lián)鎖條件：下列條件之一（圖12-16a）。 a.預(yù)熱器的控制開關(guān)KK放在停止位置且交流電動機(jī)正在運(yùn)行。 b.交流電氣故障。停止的閉鎖條件：無。12.3鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制（2）回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的直流電動機(jī) 啟動的聯(lián)鎖條件：下列條件全部（圖12-16a） a.預(yù)熱器控制開關(guān)KK放在啟動位置。 b.交流電氣故障。啟動的閉鎖條件：無。停止的聯(lián)鎖條件：下列條件之一（圖12-16b） a.預(yù)熱器控制開關(guān)KK放在停止位置且直流電動機(jī)正在

40、運(yùn)行； b.直流電氣故障。停止的閉鎖條件：無。12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制（3）引風(fēng)機(jī)輔助油泵的電動機(jī)啟動的聯(lián)鎖條件：下列條件之一（圖12-17a）。 a.引風(fēng)機(jī)控制開關(guān)KK放在啟動位置； b.引風(fēng)機(jī)運(yùn)行而潤滑油壓力低； c.引風(fēng)機(jī)運(yùn)行而引風(fēng)機(jī)控制開關(guān)KK放在停止位置。 啟動的閉鎖條件：無。停止的聯(lián)鎖條件：下列條件之一（圖12-17b）。 a.引風(fēng)機(jī)運(yùn)行而軸承潤滑油壓過高超過3min時； b.引風(fēng)機(jī)輔助油泵的電氣故障； c.引風(fēng)機(jī)控制開關(guān)KK放在停止位置且引風(fēng)機(jī)已經(jīng)停止30min后。 停止的閉鎖條件：無。12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制（4）引風(fēng)

41、機(jī)電動機(jī)啟動的聯(lián)鎖條件：引風(fēng)機(jī)控制開關(guān)KK放在啟動位置。啟動的閉鎖條件：符合下列全部條件（圖12-18a）。 a.引風(fēng)機(jī)入口擋板關(guān)閉； b.軸承潤滑油區(qū)正常； c.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器已在運(yùn)行。停止的聯(lián)鎖條件：符合下列條件之一（圖12-18b）。 a.引風(fēng)機(jī)控制開關(guān)KK放在停止位置； b.軸承潤滑油壓過低； c.引風(fēng)機(jī)的電氣故障。停止的閉鎖條件：無。12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制12.3.2 鍋爐送引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動控制（5）引風(fēng)機(jī)出口擋板開啟的聯(lián)鎖條件：符合下列條件之一。 a.引風(fēng)機(jī)已運(yùn)行； b.引風(fēng)機(jī)已停止且另一臺引風(fēng)機(jī)也已停止。開啟的閉鎖條件：無。關(guān)閉的聯(lián)鎖條件：符合下列全部條件。 a.引風(fēng)機(jī)已停止運(yùn)行； b.另一臺引風(fēng)機(jī)正在運(yùn)行。關(guān)閉的閉鎖條件：無。12.3消防控制設(shè)備及其功能火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定消防控制室中應(yīng)具有下列部分或全部消防控制設(shè)備：（1）集中報警控制器；（2）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的控制裝置；（3）自動噴水滅火系統(tǒng)的控制裝置；（4 ）泡沫、干粉滅火系統(tǒng)的控制裝置； （5）鹵代皖、二氧化碳等管網(wǎng)滅火系統(tǒng)的控制裝置； （6）電動防火門、防火卷簾的控制裝置； （7）通風(fēng)空調(diào)、防煙排煙設(shè)備及電動防火閥的控制裝