


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
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文檔簡(jiǎn)介
1、 課 程 設(shè) 計(jì)課程 安全檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題目 油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)七 (壓力式液位傳感器設(shè)計(jì)) 電子工程學(xué)院 安全工程專業(yè) 安全 1001 班學(xué)號(hào) 201005040123 學(xué)生 胡蕭超 指導(dǎo)老師 徐 竟 天 二一三年六月安全檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)七(壓力式液位傳感器設(shè)計(jì))學(xué)生姓名胡蕭超學(xué)號(hào)201005040123專業(yè)班級(jí)安全1001設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求課程設(shè)計(jì)主要完成某油庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中電容式壓力傳感器的選型、應(yīng)用及接線等。要求運(yùn)用已學(xué)過各類傳感器的知識(shí),完成安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器的原理、選型、廠家產(chǎn)品參數(shù)、接線等內(nèi)容,將書本傳感器的理論知識(shí)與廠家具
2、體產(chǎn)品對(duì)應(yīng)起來(lái),使得可以真正理論聯(lián)系實(shí)際。要求熟悉相關(guān)傳感器的原理與硬件結(jié)構(gòu),學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的步驟和方法,具有初步設(shè)計(jì)小型計(jì)算機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件方案中傳感器部分的能力。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求如下:1.熟悉油庫(kù)工藝流程、監(jiān)控目標(biāo)及監(jiān)控要求。2.學(xué)會(huì)常用的各種傳感器(溫度、流量、壓力、液位等)參數(shù)及使用,了解其工作原理。3.課程設(shè)計(jì)中以壓力式液位傳感器為主,詳細(xì)介紹所選液位傳感器的工作原理、硬件組成、測(cè)量電路、使用時(shí)的注意事項(xiàng)。詳細(xì)介紹所選壓力傳感器的廠家產(chǎn)品參數(shù)、接線、特點(diǎn)等參數(shù)。4.完成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì),畫出原理圖。 5.課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周,完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。起止時(shí)間2013年6
3、月17日 至 2013年6月23日指導(dǎo)教師簽名年 月 日系(教研室)主任簽名年 月 日學(xué)生簽名年 月 日目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc9410 1 緒論 PAGEREF _Toc9410 1 HYPERLINK l _Toc9817 1.1 國(guó)內(nèi)外油庫(kù)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc9817 1 HYPERLINK l _Toc18020 1.2 油庫(kù)的布局要求 PAGEREF _Toc18020 2 HYPERLINK l _Toc256 平面布置 PAGEREF _Toc256 2 HYPERLINK l _Toc9569 立面布置 PAGEREF _To
4、c9569 3 HYPERLINK l _Toc3662 1.3 油庫(kù)的主要設(shè)備 PAGEREF _Toc3662 4 HYPERLINK l _Toc6468 1.4 油庫(kù)的工藝流程及主要技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc6468 5 HYPERLINK l _Toc3934 1.5 油庫(kù)監(jiān)控目標(biāo)和要求 PAGEREF _Toc3934 5 HYPERLINK l _Toc28560 1.6 系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) PAGEREF _Toc28560 6 HYPERLINK l _Toc12588 2 傳感器介紹 PAGEREF _Toc12588 8 HYPERLINK l _Toc2220
5、2.1 壓電式傳感器 PAGEREF _Toc2220 8 HYPERLINK l _Toc9312 2.2 壓力式液位傳感器 PAGEREF _Toc9312 8 HYPERLINK l _Toc17688 2.2.1 工作原理 PAGEREF _Toc17688 8 HYPERLINK l _Toc14371 2.2.2 壓力液位傳感器的分類 PAGEREF _Toc14371 9 HYPERLINK l _Toc3417 2.2.3 壓力液位傳感器的功能特性 PAGEREF _Toc3417 10 HYPERLINK l _Toc14560 主要技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc1456
6、0 10 HYPERLINK l _Toc21059 2.3 壓力式液位傳感器的選擇 PAGEREF _Toc21059 10 HYPERLINK l _Toc6631 2.3.1 液位傳感器的選擇技巧 PAGEREF _Toc6631 10 HYPERLINK l _Toc4227 2.3.2 ZRN701A投入式液位傳感器 PAGEREF _Toc4227 11 HYPERLINK l _Toc26952 3 其他傳感器選型 PAGEREF _Toc26952 15 HYPERLINK l _Toc31134 3.1 熱電阻溫度傳感器 PAGEREF _Toc31134 15 HYPERL
7、INK l _Toc18272 工作原理 PAGEREF _Toc18272 15 HYPERLINK l _Toc13757 選型須知 PAGEREF _Toc13757 15 HYPERLINK l _Toc10220 3.2 熱電偶 PAGEREF _Toc10220 16 HYPERLINK l _Toc3324 工作原理 PAGEREF _Toc3324 16 HYPERLINK l _Toc4258 3.2.2 結(jié)構(gòu)要求 PAGEREF _Toc4258 17 HYPERLINK l _Toc31772 3.3 應(yīng)變式壓力傳感器 PAGEREF _Toc31772 17 HYPER
8、LINK l _Toc27037 工作原理 PAGEREF _Toc27037 17 HYPERLINK l _Toc6078 內(nèi)部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc6078 18 HYPERLINK l _Toc22047 3.4 壓電式壓力傳感器 PAGEREF _Toc22047 18 HYPERLINK l _Toc31387 壓電式壓力傳感器的特點(diǎn) PAGEREF _Toc31387 18 HYPERLINK l _Toc122 壓電式壓力傳感器的應(yīng)用 PAGEREF _Toc122 18 HYPERLINK l _Toc7762 4 結(jié)論 PAGEREF _Toc7762 20 HYP
9、ERLINK l _Toc23067 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc23067 21 HYPERLINK l _Toc15294 附錄A 熱電偶分度表 PAGEREF _Toc15294 221 緒論凡是用來(lái)接收、儲(chǔ)存和發(fā)放原油或原油產(chǎn)品的企業(yè)和單位都稱為油庫(kù)。同時(shí),油庫(kù)也指用以貯存油料的專用設(shè)備,因油料具有的特異性用以相對(duì)應(yīng)的油庫(kù)進(jìn)行貯藏。油庫(kù)是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)募~帶,是國(guó)家石油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地,它對(duì)于保障國(guó)防和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。隨著交通、國(guó)防、石化事業(yè)飛速發(fā)展,油品供求成倍增長(zhǎng)。隨之加油站、油庫(kù)、輸油管線及相關(guān)配套計(jì)量管理器措施也在快速跟進(jìn)
10、,油庫(kù)除新建外,老庫(kù)急需增容擴(kuò)建,由于經(jīng)濟(jì)體制及管理模式不同致使油庫(kù)管理水平參差不齊。 1995年以來(lái),國(guó)家安全生產(chǎn)管理局針對(duì)油站油庫(kù)安全隱患、環(huán)境污染、合理使用能源諸多問題。隨著新科技引用,要求油庫(kù)配備液位儀配備必要的安全監(jiān)測(cè)(監(jiān)控)系統(tǒng)。近年來(lái)不斷有大型爆炸事故發(fā)生在石油化工企業(yè),不僅造成重大的人員、財(cái)產(chǎn)損失,也暴露了我國(guó)石油化工生產(chǎn)安全保障體系存在著安全隱患。本課程設(shè)計(jì)根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書以及相關(guān)資料,運(yùn)用智能模塊,組態(tài)王能軟件系統(tǒng),設(shè)計(jì)和繪制油庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)和工藝流程圖。本文針對(duì)以上情況提出了油庫(kù)儲(chǔ)罐安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,并對(duì)該系統(tǒng)的組成和特性進(jìn)行了詳細(xì)的描述。介紹了將管理軟件和硬件監(jiān)控相
11、結(jié)合的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng),把罐區(qū)諸多危險(xiǎn)因素和危險(xiǎn)參數(shù)給予實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和控制,及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患,并采取措施加以防范,避免事故的發(fā)生。為加強(qiáng)油罐區(qū)安全管理、減少事故的發(fā)生提供了有效安全監(jiān)測(cè)方法。1.1 國(guó)內(nèi)外油庫(kù)現(xiàn)狀我國(guó)非常豐富的石油資源,是今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一,無(wú)論是開發(fā)利用國(guó)內(nèi)石油資源,還是利用國(guó)外石油資源,它們都離不開儲(chǔ)備油庫(kù)。在石油價(jià)格飆升的帶動(dòng)下,目前全國(guó)范圍內(nèi)壓縮石油的需求也在急劇上升。石油在城市中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,使得許多城市的油庫(kù)建設(shè)成為重點(diǎn)。由于技術(shù)的原因,目前我國(guó)城市用油以城市加油站為主。在現(xiàn)在加油站不斷增多的情況下,要求有更多的油庫(kù)盡快建成。全國(guó)各省市地
12、方也在積極地興建新的油庫(kù),改進(jìn)油庫(kù)建設(shè)技術(shù),發(fā)展油庫(kù),保證油庫(kù)安全,這些都顯的極為重要。國(guó)內(nèi)外油庫(kù)建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域的專家學(xué)者就油庫(kù)設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用前景及合作已進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的研究。有關(guān)專家認(rèn)為,管道局與國(guó)內(nèi)外壓縮機(jī)生產(chǎn)、科研及技術(shù)服務(wù)等單位的合作,必將推動(dòng)油庫(kù)建設(shè)效率、高穩(wěn)定性、高信息化、高科技含量和高附加值的方向發(fā)展。根據(jù)我國(guó)國(guó)情,我國(guó)現(xiàn)在戰(zhàn)略儲(chǔ)備量還很少,但近年來(lái)國(guó)內(nèi)油庫(kù)庫(kù)容保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。到2011年底,我國(guó)油品儲(chǔ)備總量達(dá)到5756萬(wàn)m,從地域來(lái)看,主要分布在廣東、江蘇、浙江、上海、山東等地。預(yù)計(jì)到2020年,我國(guó)石油儲(chǔ)備將達(dá)8500萬(wàn)噸。石油庫(kù)建設(shè)規(guī)模不一,庫(kù)容大則在500104m以上,單罐
13、容積達(dá)(10-15)104m,小的也有幾千到幾萬(wàn)m。目前很多新建、在建的項(xiàng)目都是30萬(wàn)立方米以上的超大型油庫(kù)。這預(yù)示著在未來(lái)的十幾年間,我國(guó)油庫(kù)的發(fā)展在以后會(huì)有很大的發(fā)展空間,還有一大批油庫(kù)待建。同時(shí),我國(guó)油庫(kù)的自動(dòng)化控制技術(shù)也在加快發(fā)展中。但計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在油庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用比外國(guó)起步遲,相對(duì)落后。因此將計(jì)算機(jī)應(yīng)用在油庫(kù)的安全建設(shè)和監(jiān)控方面更加重要。在國(guó)外,對(duì)大型石油石化公司的“低成本戰(zhàn)略”進(jìn)行了全方位、多角度的綜合分析,并提出了適合我國(guó)石油石化工業(yè)國(guó)情的“低成本戰(zhàn)略”。美國(guó)政府早在二戰(zhàn)時(shí)期就有國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備的構(gòu)想,但直到20世紀(jì)70年代“石油危機(jī)”發(fā)生后,美國(guó)的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備才開始正式建立。7
14、0年代前期,阿拉伯國(guó)家以石油為武器對(duì)西方國(guó)家實(shí)施禁運(yùn),導(dǎo)致美國(guó)國(guó)內(nèi)石油產(chǎn)品供應(yīng)緊缺,價(jià)格飛漲,最終使美國(guó)經(jīng)濟(jì)陷入長(zhǎng)時(shí)期的嚴(yán)重衰退。美國(guó)前總統(tǒng)福特于1975年12月22日簽署了能源政策和儲(chǔ)備法,其中最重要的內(nèi)容之一就是決定建立戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備,目的是為了在此后發(fā)生類似事件時(shí),可以對(duì)美國(guó)能源市場(chǎng)起到保護(hù)和緩沖作用。1.2 油庫(kù)的布局要求 平面布置 油庫(kù)平面布置的目的是為了合理地確定油庫(kù)各設(shè)施的位置,以保證油庫(kù)有一個(gè)安全的環(huán)境,使得油品的儲(chǔ)存、輸轉(zhuǎn)以及收發(fā)作業(yè)能夠順利地進(jìn)行。油庫(kù)裝卸區(qū)的位置取決于鐵路專用線的進(jìn)庫(kù)方位和碼頭位置。鐵路裝卸區(qū)宜布置在油庫(kù)的邊緣地帶,這樣不致因鐵路油罐車的進(jìn)出而影響其它各區(qū)的
15、操作管理,也減少鐵路與庫(kù)內(nèi)道路的交叉,有利于安全和消防。水路裝卸區(qū)的內(nèi)河裝卸油品碼頭應(yīng)建在其它相鄰碼頭或建(構(gòu))筑物的下游,如確有困難時(shí),在設(shè)有可靠的安全設(shè)施條件下,亦可建在上游。海港裝卸油品碼頭,不宜與其它碼頭建在同一港區(qū)水域內(nèi),主要是考慮當(dāng)裝卸油碼頭與其它碼頭布置在同一港區(qū)水域內(nèi)時(shí),一旦油船或油碼頭發(fā)生火災(zāi),船舶撤離困難,特別是當(dāng)裝卸油碼頭設(shè)在港區(qū)進(jìn)出口附近時(shí),船舶根本無(wú)法撤離,將會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。如確有困難時(shí),在設(shè)有可靠的安全設(shè)施條件下(如加強(qiáng)消防和防污染等措施),亦可建在同一港區(qū)水域內(nèi)。 公路裝卸區(qū)應(yīng)布置在油庫(kù)面向公路的一側(cè),油庫(kù)出入口附近,并盡量靠近公路干線,以便與公路干線銜接。該區(qū)是
16、外來(lái)人員和車輛來(lái)往較多的區(qū)域,宜設(shè)圍墻與其它各區(qū)隔開,并應(yīng)設(shè)單獨(dú)的出入口,外來(lái)車輛可不駛?cè)肫渌鲄^(qū),出入方便,比較安全。在出入口處應(yīng)設(shè)業(yè)務(wù)室、休息室,外來(lái)人員只限在該區(qū)活動(dòng),更有利于安全管理。儲(chǔ)油區(qū)是油庫(kù)平面布置的重點(diǎn)。油庫(kù)中絕大多數(shù)油品都儲(chǔ)存在這里,它是油庫(kù)的核心要害部位,要特別注意它的安全。儲(chǔ)油區(qū)的位置在工藝上,應(yīng)使收發(fā)油的作業(yè)都比較方便,輸油線路短。一般油罐排列的順序是輕質(zhì)油罐離裝卸油泵房較遠(yuǎn),重質(zhì)油罐離裝卸油泵房較近,大多數(shù)是汽油、煤油、柴油的順序,這樣排列在工藝上是有利的。因?yàn)檩p質(zhì)油品的粘度比較小,不需要加熱,管線長(zhǎng)度增加,摩阻損失增加不大。對(duì)于粘度較大、凝固點(diǎn)較高的重質(zhì)油品的油罐,
17、如果布置在較遠(yuǎn)的位置,由于管線增長(zhǎng),相應(yīng)的加熱保溫設(shè)施也要增加,不僅管線的摩阻損失增加,而且管線的建設(shè)投資費(fèi)用也要增加。輔助生產(chǎn)區(qū)是為生產(chǎn)服務(wù)的,其有關(guān)設(shè)施應(yīng)盡量靠近生產(chǎn)單位,以利于生產(chǎn)。鍋爐房為明火生產(chǎn)建筑,應(yīng)布置在油氣散發(fā)區(qū)年最小風(fēng)頻方向的下風(fēng)側(cè),并盡可能布置在供熱負(fù)荷的中心地段或接近熱負(fù)荷較大的建(構(gòu))筑物,以便盡量縮短管線,減少熱損耗,并考慮自流回水的可能性。消防泵房的位置要便于進(jìn)水,便于瞭望油罐區(qū)和消防人員的活動(dòng)。行政管理區(qū)內(nèi)的一些業(yè)務(wù)部門,一般布置在油庫(kù)主要出入口附近,并應(yīng)設(shè)單獨(dú)對(duì)外的出入口,宜設(shè)圍墻與其它各區(qū)隔開,以便于聯(lián)系工作和使接洽業(yè)務(wù)人員不進(jìn)庫(kù)區(qū)。 油庫(kù)內(nèi)的道路設(shè)計(jì),應(yīng)使庫(kù)
18、內(nèi)各區(qū)之間有公路連接。布置在庫(kù)內(nèi)的道路應(yīng)做到聯(lián)系方便,線路短捷,便于排水,符合安全防火要求。污水處理設(shè)備的布置位置,應(yīng)便于承接各種污水管道和適合處理后的排放方向,并與行政管理區(qū)與生活區(qū)有一定的距離和處于下風(fēng)方向,在總圖設(shè)計(jì)之前,應(yīng)會(huì)同建設(shè)單位和地方有關(guān)單位一起復(fù)勘,落實(shí)雨水、污水排放方向和歸宿地點(diǎn)。 立面布置進(jìn)行立面布置的目的,是要合理地確定出各工藝設(shè)備、建(構(gòu))筑物和管線的標(biāo)高,保證各生產(chǎn)設(shè)施之間,特別是裝卸油品作業(yè)時(shí)能有良好的工作條件,滿足生產(chǎn)上的需要。同時(shí),要通過立面布置使土石方工程量最小,并達(dá)到基本平衡。對(duì)庫(kù)內(nèi)地勢(shì)予以全面規(guī)劃,以便于排泄地面水,保證管線及道路坡度均勻。油庫(kù)若建在平原地
19、區(qū),場(chǎng)地可以隨著原有地勢(shì),適當(dāng)平整,然后定出相應(yīng)的設(shè)施和建(構(gòu))筑物標(biāo)高;若在山區(qū)建庫(kù),則可根據(jù)該項(xiàng)設(shè)備的位置,結(jié)合地形和生產(chǎn)要求決定其標(biāo)高,油庫(kù)場(chǎng)地則分區(qū)分項(xiàng)給予平整。圖1-1 油庫(kù)平面布局圖1.3 油庫(kù)的主要設(shè)備1. 儲(chǔ)油設(shè)備 (1)立式圓形金屬油罐 錐頂罐:主要用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油 拱頂罐:主要用于儲(chǔ)存柴油、煤油、汽油、重油 內(nèi)浮頂罐:主要用于儲(chǔ)存汽油 外浮頂罐:主要用于儲(chǔ)存原油 (2)臥式油罐 地上:大多用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油,也有用于加油站地上儲(chǔ)油罐和LPG儲(chǔ)罐 地下:主要用于加油站地上和地下儲(chǔ)油罐 (3)球罐 主要用于儲(chǔ)存液化石油氣2 . 輸送設(shè)備主要有:管線,閥門,機(jī)泵。管線敷設(shè)在庫(kù)區(qū),大多數(shù)
20、情況下不會(huì)出現(xiàn)問題。比較容易出現(xiàn)問題,或者我們與之關(guān)系密切的主要是閥門和機(jī)泵。.機(jī)泵和閥門是油庫(kù)的主要設(shè)備。油庫(kù)用泵類型:收發(fā)油泵:離心油泵,螺桿泵,而重油收油也有用往復(fù)泵。掃艙掃線泵:齒輪泵,真空泵(往復(fù)式和水環(huán)式),往復(fù)式泵等。消防泵:清水泵和泡沫泵,大多使用多級(jí)離心泵(D型).。常用閥門類型如下:閘伐,截止伐,球伐,旋伐,單向伐,安全閥,減壓伐,節(jié)流伐等。3. 收發(fā)油設(shè)備 主要有:裝卸油鶴管,棧橋等,用于進(jìn)行收發(fā)油操作。4. 碼頭設(shè)施碼頭,躉船,棧橋,輸油臂,收油膠管等。5. 儀表設(shè)備計(jì)量、測(cè)溫、測(cè)壓儀表。計(jì)量?jī)x表設(shè)備主要的是液位計(jì)和流量計(jì)。液位計(jì):鋼帶式,差壓式,雷達(dá),超聲波液位計(jì)。流
21、量計(jì)大致可分為速度式和容積式,速度式流量計(jì)大都用于計(jì)量粘度密度較小的油品,而容積式流量計(jì)主要用于計(jì)量粘度密度較大的油品。流量計(jì):渦輪,橢圓齒輪和蘿茨流量計(jì)等。測(cè)溫測(cè)壓儀表:溫度計(jì)和壓力表6. 油罐附件呼吸閥,阻火器,量油孔,透光孔,通氣孔,人孔,進(jìn)出油管線,放水管,排污孔,脹油管,放氣管等。7. 其它設(shè)備電機(jī)、電器、壓縮機(jī)、過濾器和法蘭等。1.4 油庫(kù)的工藝流程及主要技術(shù)指標(biāo)所謂工藝流程是指油庫(kù)所有工藝設(shè)備為完成油庫(kù)的業(yè)務(wù)而構(gòu)成的有機(jī)集合。工藝流程應(yīng)包括油庫(kù)內(nèi)管線、管件、閥門、機(jī)泵、油罐及其連接關(guān)系,所輸、所儲(chǔ)油品的種類,設(shè)備的大小型號(hào),油品的流向等。如果把這種有機(jī)集合反映在圖紙上,便是工藝流
22、程圖。對(duì)油庫(kù)的工藝流程設(shè)計(jì)一般有如下要求: 1)能夠完成油庫(kù)所有業(yè)務(wù)要求,保證油品質(zhì)量; 2)操作方便,互不干擾,不致因幾種油品同時(shí)收發(fā)而互相影響; 3)調(diào)度靈活,泵機(jī)組間互為備用; 4)安全可靠,能盡可能地避免誤操作,能在發(fā)生故障時(shí)迅速切斷油路; 5)經(jīng)濟(jì)節(jié)約,充分發(fā)揮設(shè)備的利用率。油庫(kù)的工藝流程一般有:分離器流程。從各個(gè)采油隊(duì)輸送過來(lái)的原油首先通過計(jì)量器計(jì)量后又進(jìn)入聯(lián)合站的油氣水三相分離器,在這里實(shí)現(xiàn)氣體和液體的分離。原油從分離器一端進(jìn)入,然后天然氣從另一端上部流出進(jìn)行天然氣外輸,而油水混合的液體從下部流出進(jìn)入一次沉降罐。油罐區(qū)流程。油罐區(qū)的儲(chǔ)罐主要的任務(wù)是進(jìn)行油水分離,分離器將油水混合液
23、體輸入沉降罐,沉降罐分離出大部分的原油,并把部分天然氣再行收集,而將水輸?shù)轿鬯畢^(qū),進(jìn)行污水處理,然后原油進(jìn)入加熱爐加熱和脫水器脫水。經(jīng)過加熱和脫水后的原油進(jìn)入凈化油罐,等待外輸。加熱爐流程。從油罐區(qū)二次沉降罐輸送過來(lái)的原油在這里經(jīng)過加熱,以利于原油的輸送,然后送到脫水器脫水。原油外輸流程。經(jīng)過加熱和脫水處理的原油含水已經(jīng)很少,通過原油外輸泵將原油輸送出聯(lián)合站。污水處理工藝流程。在這一流程里,從一次沉降罐過來(lái)的污水首先進(jìn)入緩沖罐,將含有的殘留天然氣進(jìn)行收集。1.5 油庫(kù)監(jiān)控目標(biāo)和要求本課程設(shè)計(jì)研究目的是針對(duì)集油站發(fā)油,裝油、卸油等工藝過程的分析,進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的適應(yīng)性進(jìn)
24、行研究,建立一套具有實(shí)際應(yīng)用能力的監(jiān)控系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到以下目的: 1)能及時(shí)地,正確地對(duì)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況做出全面監(jiān)測(cè),預(yù)防和消除事故隱患。2)對(duì)設(shè)備和運(yùn)行狀況進(jìn)行必要的指導(dǎo),提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性和有效性,把運(yùn)行設(shè)備發(fā)生事故的概率降低到最低水平,將事故造成的損失減低到最低程度。3)通過對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、隱患分析和性能評(píng)估等,為設(shè)備的結(jié)構(gòu)修改、設(shè)計(jì)優(yōu)化和安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和信息??偟膩?lái)說(shuō),進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)的目的就是確保設(shè)備的安全運(yùn)行,預(yù)防和消除事故隱患,避免事故發(fā)生。因此,自動(dòng)化控制與管理信息系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)加集油站全面自動(dòng)化監(jiān)控提供了可能。 1.6 系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)
25、統(tǒng)計(jì)根據(jù)油庫(kù)的流程圖,先要列出統(tǒng)計(jì)出系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù),系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)如表1-1所示. 系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)通過列表的形式列舉如下表。表1-1 油庫(kù)控制系統(tǒng)I/O變量表序號(hào)設(shè)備名稱總點(diǎn)數(shù)控制量AIAODIDO11個(gè)三相分離器8水室的液位、壓力、溫度3油室的液位、壓力、溫度3油室、水室液位恒定控制221個(gè)緩沖罐4罐的液位、壓力、溫度3罐的壓力恒定控制141個(gè)分餾塔3塔的液位、壓力、溫度351個(gè)沉降罐3罐的液位、壓力、溫度371個(gè)柴油罐3罐的液位、壓力、溫度381個(gè)天然氣罐2罐的壓力、溫度291個(gè)汽油罐3罐的液位、壓力、溫度3107個(gè)電磁閥7閥的開、關(guān)控制7112個(gè)外輸泵8泵的前后壓力4泵的起、停2泵運(yùn)
26、行狀況顯示2124個(gè)中輸泵16泵的前后壓力8泵的起、停4泵運(yùn)行狀況顯示4136個(gè)流量計(jì)3監(jiān)控個(gè)反應(yīng)器前的流量6合計(jì)60383613在詳細(xì)設(shè)計(jì)完I/O點(diǎn)數(shù)后,還要列些每個(gè)點(diǎn)的參數(shù)表,參數(shù)表中每一個(gè)值都必須與現(xiàn)場(chǎng)完全對(duì)應(yīng),得到下表1-2。表1-2 模擬量I/O點(diǎn)參數(shù)表I/O位號(hào)設(shè)備型號(hào)變量說(shuō)明I/O類型工程單位信號(hào)類型量程上限量程下限報(bào)警上限報(bào)警下限偏差報(bào)警正常 值1三相分離器AImmA1009115AOcmA1000803010502天然氣罐AImmA1009115AOpmA1000803010503緩沖罐AImmA1009115AOpmA1000803010504分餾塔AImmA1009115
27、5沉降罐AImmA10091156穩(wěn)壓罐AImmA1009115AOcmA1000803010507儲(chǔ)油罐AImmA10091158泵AImmA10091159流量計(jì)AImmA10091152 傳感器介紹2.1 壓電式傳感器壓電式傳感器是基于某些介質(zhì)材料的雅典效應(yīng)來(lái)工作的,它是一種典型的有源傳感器。壓電式傳感器具有體積小、質(zhì)量小、工作頻帶寬等特點(diǎn),因此在各種動(dòng)態(tài)力、機(jī)械沖力與振動(dòng)的測(cè)量,以及聲學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)、宇航等方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用。在自然界中,大多數(shù)晶體都具有壓電效應(yīng),但其壓電效應(yīng)十分微弱。隨著對(duì)材料的深入研究,人們發(fā)現(xiàn)石英晶體、碳酸鋇、鋯碳酸鉛等材料是性能優(yōu)良的壓電材料。壓電材料可
28、以分為兩大類:壓電晶體和壓電陶瓷。壓電材料的主要特性參數(shù)有以下幾個(gè)。(1)壓電常數(shù) 壓電常數(shù)是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù),它直接關(guān)系到壓電輸出靈敏度。(2)彈性常數(shù) 壓電材料的彈性常數(shù)決定著壓電元件的固有頻率和動(dòng)態(tài)特性。(3)介電常數(shù) 對(duì)于一定形狀、尺寸的壓電元件而言,其固有電容與見電常數(shù)有關(guān);而固 有 電容又影響著壓電傳感器的頻率下限。(4)機(jī)械耦合系數(shù)。 在壓電效應(yīng)中,機(jī)械耦合系數(shù)是指轉(zhuǎn)換輸出能力(如電能)與輸入的能力(如機(jī) 械能)之比的平方根,這是衡量壓電材料機(jī)-電能量轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要參數(shù)。(5)電阻 壓電材料的絕緣電阻將減少電荷的泄露,從而改善壓電傳感器的低頻特性。(6)居里點(diǎn)溫度。
29、 它是指壓電材料開始喪失壓電特性的溫度。2.2 壓力式液位傳感器一般采用半導(dǎo)體膜盒結(jié)構(gòu),自檢、自診斷和遠(yuǎn)傳的功能。利用金屬片接受液體壓力。通過封入的硅油導(dǎo)壓傳送給半導(dǎo)體應(yīng)變片進(jìn)行壓力式液位傳感器的應(yīng)用愈來(lái)愈廣。近年來(lái)已經(jīng)研制出了體積小、溫度范圍寬、可靠性好、精度高的壓力式液位傳感器,液位的丈量。由于固態(tài)壓力傳感器(壓阻電橋式)性能的提高和微處理技術(shù)的發(fā)展。同時(shí),其應(yīng)用范圍也不時(shí)地拓寬。2.2.1 工作原理用靜壓測(cè)量原理:當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí),傳感器迎液面受到的壓力公式為: = .g.H + Po式中:P :變送器迎液面所受壓力:被測(cè)液體密g :當(dāng)?shù)刂亓铀俣萈o :液面上大氣
30、壓H :變送器投入液體的深度同時(shí),通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔,再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連,以抵消傳感器背面的 Po ,使傳感器測(cè)得壓力為: .g.H ,顯然 , 通過測(cè)取壓力 P ,可以得到液位深度。2.2.2 壓力液位傳感器的分類簡(jiǎn)單介紹幾種壓力式液位傳感器 1)壓力式液位傳感器 工作原理:壓力式液位傳感器主要由傳感器、信號(hào)放大器等組成。適用于持續(xù)測(cè)量壓載艙、吃水計(jì)以及燃油艙等多種介質(zhì)的液位。安裝在液艙底部的傳感器可及時(shí)感應(yīng)由于液體變化而引起的壓力變化,并將壓力變化轉(zhuǎn)化換成電信號(hào),通過電纜傳送給信號(hào)放大器,輸出420mA(二線制)直流信號(hào),此信號(hào)可由液
31、位顯示器直接顯示液位的數(shù)值,亦可由裝載計(jì)算機(jī)顯示和控制艙柜的液位。 2)投入式液位傳感器 用靜壓測(cè)量原理:當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí),傳感器迎液面受到的壓力公式為: = .g.H + Po 式中:P :變送器迎液面所受壓力 :被測(cè)液體密度 g :當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po :液面上大氣壓 H :變送器投入液體的深度。 同時(shí),通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔,再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連,以抵消傳感器背面的 Po ,使傳感器測(cè)得壓力為: .g.H ,顯然 , 通過測(cè)取壓力 P ,可以得到液位深度。 3)擴(kuò)散硅壓力傳感器 工作原理PTJ301/301S擴(kuò)散硅變
32、送器選用進(jìn)口擴(kuò)散硅壓力芯片制成,當(dāng)外界液位發(fā)生變化時(shí),壓力作用在不銹鋼隔離膜片上,通過隔離硅油傳遞到擴(kuò)散硅壓力敏感元件上引起電橋輸出電壓變化,經(jīng)過精密的補(bǔ)償技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)。該電流信號(hào)的變化正比于液位的變化。 4)濺射薄膜壓力傳感器薄膜式壓力傳感器采用進(jìn)口的濺射合金薄膜壓力敏感元件結(jié)合先進(jìn)的加工工藝技術(shù)制作而成。壓力介質(zhì)直接作用的14-4PH不銹鋼膜片上制作了組成惠斯登電橋的合金薄膜應(yīng)變單元,該合金材料以分子形式在彈性體上淀積成薄膜應(yīng)變電阻,薄膜電阻與彈性體以分子鍵合“融”為一體,可長(zhǎng)期在-40150工作溫度下穩(wěn)定工作。2.2.3 壓力液位傳感器的功能特性 1)穩(wěn)定性好
33、滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) 0.1%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0到70 范圍內(nèi)溫度飄移低于 0.1%FS 在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS 。 2)具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。 3)固態(tài)結(jié)構(gòu)無(wú)可動(dòng)部件高可靠性使用壽命長(zhǎng)。 4)安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。 主要技術(shù)參數(shù)工藝:擴(kuò)散硅、陶瓷電容、藍(lán)寶石、電容任選。分體式/一體式可選。量程: 0-0.5-200米;輸出: 4-20mA 2線制);供電:7.5-36VDC(推薦24VDCCBM-2100/CBM-2700)。投入式靜壓液位計(jì)可靠防腐并帶有陶瓷測(cè)量單元的探頭用于
34、凈水、污水及鹽水的物位測(cè)量。GY500投入分體式液位變送器采用擴(kuò)散硅壓阻芯體316全不銹鋼結(jié)構(gòu)殼體采用隔離防爆設(shè)計(jì)該投入式液位計(jì)主要適用于河流、地下水位、水庫(kù)、水塔及容器等的液位測(cè)量與控制。電路采用信號(hào)隔離放大截頻干擾設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)防雷擊過壓保護(hù)限流保護(hù)抗沖擊防腐等設(shè)計(jì)。測(cè)量介質(zhì):水、油等液體壓力類型。表壓、絕壓:沒有要求,默認(rèn)表壓;量 程:0300m中間量程任選;綜合精度: 0.1%FS;輸出信號(hào): 420mA(二線制)、0-5V、1-5V、0-10V(三線制); 供電電壓 :12-36VDC;介質(zhì)溫度:-30-60環(huán)境溫度:-40-85;零點(diǎn)溫漂移0.05%FS;量程溫度漂移0.05%F
35、S;補(bǔ)償溫度:0-70;安全過載: 150%FS;極限過載:200%FS;采樣頻率2ms;負(fù)載能力電流型:250-1425;電壓型2K;密封等級(jí): IP68;長(zhǎng)期穩(wěn)定性能: 0.1%FS/年;振動(dòng)影響: 在機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz-1000H;內(nèi)輸出變化小于0.1%FS;機(jī)械連接螺紋接口: 投入式潛入式產(chǎn)品尺寸mm。2.3 壓力式液位傳感器的選擇2.3.1 液位傳感器的選擇技巧 (1)根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行個(gè)具體的測(cè)量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?,即使是測(cè)量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,
36、則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:量程的大??;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法,有線或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源,國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。 (2)靈敏度的選擇通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡員
37、減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量,而且對(duì)其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 (3)頻率響應(yīng)特性液位傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件,實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高,可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過火的誤差。 (4)線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與
38、輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí),當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上,任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性,其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。 (5)穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。2.3.2 ZRN701A投入式液
39、位傳感器 由油庫(kù)的特征及產(chǎn)品的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合,進(jìn)行綜合分析之后選用ZRN701A投入式液位傳感器。ZRN701A投入式液位傳感器采用進(jìn)口充油硅芯片,不銹鋼全封焊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具有良好的防潮性能和極強(qiáng)介質(zhì)兼容性,可用于許多工業(yè)場(chǎng)合較弱的腐蝕性介質(zhì)中;電路部分的關(guān)鍵元器件、壓力敏感芯子,選用國(guó)際著名品牌的元器件采用國(guó)際生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)工藝,使產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際水平,產(chǎn)品有很好的穩(wěn)定性和較高的精度。適用范圍: 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)量與控制; 水文測(cè)量與監(jiān)控; 水庫(kù)大壩水位測(cè)量 ; 船舶及航海系統(tǒng); 城市及供水系統(tǒng); 循環(huán)水及污水處理系統(tǒng);技術(shù)參數(shù):表2-1 ZRN701A投入式液位傳感器技術(shù)參數(shù)測(cè)量形
40、式及范圍01200mH2O允許過載2倍滿量程壓力工作溫度-2080溫度補(bǔ)償-1070存儲(chǔ)溫度-4080準(zhǔn)確度(包含非線性、重復(fù)性、遲滯)0.2%FS(典型) 0.5%FS(最大)穩(wěn)定性誤差0.2%FS(典型), 0.5%FS(最大)溫漂系數(shù)0.01%FS(典型,量程不小于5mH2O)0.03%FS(典型,量程小于5mH2O)輸出信號(hào)(420)mA(二/三線制)、(010/20)mA(05)V、(15)V、(010)V供電電源1536 VDC(標(biāo)定電壓24VDC)負(fù)載()電流輸出型5K外殼材料合金鋁O型圈氟橡膠膜片316L不銹鋼電纜專用防水透氣電纜防護(hù)等級(jí)IP68(壓力傳感器部分),IP65(接
41、線盒變送器部分)圖2-1 ZRN701A投入式液位傳感器尺寸圖產(chǎn)品選型:表2-2 ZRN701A投入式液位傳感器選型圖ZRN701A-口E口A口C口D口投入式液位變送器投入式液位變送器 (注明量程范圍)口結(jié)構(gòu)形式1. 一體式不帶接線盒(默認(rèn)) 2. 分體式帶接線盒E口輸出信號(hào)1. (05)VDC 2. 二線制(420)mA(默認(rèn)) 3. (010)mA4. 其它注明A口準(zhǔn)確度1. 0.1 2. 0.2 3. 0.5C口探頭類型1. 默認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)型(非防腐型 ) 2. 防腐型D口顯示方式(僅限于分體式帶接線盒類型)1. 無(wú)顯示(默認(rèn))2. 0100%線性指示3. LCD數(shù)字量程顯示(液晶) 4.
42、LCD數(shù)字0100%顯示(液晶)5. LED數(shù)碼管0100%顯示相關(guān)圖片: 圖2-3 ZRN701A投入式液位傳感器3 其他傳感器選型3.1 熱電阻溫度傳感器 熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫的一種傳感器溫度計(jì)。熱電阻溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩大類。熱電阻廣泛用于測(cè)量-200+850C范圍內(nèi)的溫度,少數(shù)情況下,低溫可測(cè)至1K,高溫達(dá)1000C。熱電阻傳感器由熱電阻、連接導(dǎo)線及顯示儀表組成,熱電阻也可以與溫度變送器連接,將溫度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率,輸出最好呈線性,物理化學(xué)性能
43、穩(wěn)定,復(fù)線性好等。圖3-1為目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。圖3-1 熱電阻溫度傳感器 工作原理 目前熱電阻的引線主要有三種方式 二線制:在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制:這種引線方法很簡(jiǎn)單,但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r,r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度的因素有關(guān),因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合 三線制:在熱電阻的根部的一端連接一根引線,另一端連接兩根引線的方式稱為三線制,這種方式通常與電橋配套使用,可以較好的消除引線電阻的影響,是工業(yè)過程控制中的最常用的。 四線制:在熱電阻的根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制,其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I,把
44、R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U,再通過另兩根引線把U引至二次儀表??梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響,主要用于高精度的溫度檢測(cè)。 選型須知 (1)型號(hào) (2)分度號(hào) (3)精度等級(jí) (4)熱電偶點(diǎn)數(shù) (5)安裝固定形式 (6)保護(hù)管材質(zhì) (7)長(zhǎng)度或插入深度3.2 熱電偶 熱電偶(thermocouple)是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件,它直接測(cè)量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào),通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同,但是它們的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同,通常由熱電極、絕緣套保護(hù)管和接線盒等主要部分組成,通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調(diào)節(jié)器配套使用。圖3-2
45、熱電偶 工作原理熱電偶直接測(cè)量溫度,并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn) 熱電偶換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào), 通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過,此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì),這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0時(shí)的條件下得到的,不同的熱電偶具有不同的分度表。 熱電偶測(cè)溫基本原理:將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái),構(gòu)成一個(gè)閉合回路
46、。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。3.2.2 結(jié)構(gòu)要求 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作,對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下: 1)組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固; 2)兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣,以防短路; 3)補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠; 4)保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3.3 應(yīng)變式壓力傳感器 電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片
47、和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí),電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小,一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋,并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 圖3-3 應(yīng)變式壓力傳感器 工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示:式中:金屬導(dǎo)體的電阻率(c
48、m/m) S導(dǎo)體的截面積(cm) L導(dǎo)體的長(zhǎng)度(m)我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí),其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化,從上式中可很容易看出,其電阻值即會(huì)發(fā)生改變,假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí),其長(zhǎng)度增加,而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長(zhǎng)度減小而截面增加,電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化(通常是測(cè)量電阻兩端的電壓),即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途,電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì),但電阻的取值范圍應(yīng)注意:阻值太小,所需的驅(qū)動(dòng)電流太大,同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身
49、的溫度過高,不同的環(huán)境中使用,使應(yīng)變片的阻值變化太大,輸出零點(diǎn)漂移明顯,調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。3.4 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。正壓電效應(yīng)是指:當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。逆壓電效應(yīng)又稱電致伸縮效應(yīng),是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用于電聲和超聲工程的一般使用逆壓電效應(yīng)制造的變送器。圖
50、3-4 壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器的特點(diǎn)壓電式壓力傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。正壓電效應(yīng)是指:當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。逆壓電效應(yīng)又稱電致伸縮效應(yīng),是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用于電聲和超聲工程的一般使用逆壓電效應(yīng)制造的變送器。 壓電式壓力傳感器的應(yīng)用壓電式壓力傳感器大多是利用正壓電效應(yīng)制成的。正壓電效應(yīng)是指:當(dāng)晶體受到某固定方向外力的作用時(shí),內(nèi)部就產(chǎn)生電極化現(xiàn)象,同時(shí)在
51、某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷;當(dāng)外力撤去后,晶體又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài);當(dāng)外力作用方向改變時(shí),電荷的極性也隨之改變;晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。逆壓電效應(yīng)又稱電致伸縮效應(yīng),是指對(duì)晶體施加交變電場(chǎng)引起晶體機(jī)械變形的現(xiàn)象。用于電聲和超聲工程的一般使用逆壓電效應(yīng)制造的變送器。4 結(jié)論此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)歷了兩周的時(shí)間,本來(lái)以為挺簡(jiǎn)單的。但是自己一操作,感覺無(wú)從下手的感覺,從油庫(kù)的流程還是到壓力液位傳感器都是在課程中接觸很少的。自己查閱了很多的資料,還借鑒了很多上級(jí)學(xué)長(zhǎng)的資料。慢慢的一點(diǎn)一點(diǎn)寫出來(lái)。課程設(shè)計(jì)中,關(guān)于壓力液位傳感器的資料不多,網(wǎng)上也都沒有。自己慢慢一點(diǎn)一點(diǎn)找。也不知道對(duì)不對(duì),就寫上去了,有錯(cuò)誤的地方,希望徐老師能夠指出來(lái),讓我再改進(jìn)。知識(shí)的累積是一步一步的,課程設(shè)計(jì)雖然難,但一點(diǎn)一點(diǎn)磨,總能做出來(lái)。通過這次課程設(shè)計(jì),我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí),努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 以后不管做什么都要親自動(dòng)手,自己明白的才是自己的
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