儀表自動(dòng)化應(yīng)用及發(fā)展前景的培訓(xùn)

寧夏寶豐能源集團(tuán)股份有限公司技術(shù)培訓(xùn)儀表自動(dòng)化應(yīng)用及發(fā)展前景

自動(dòng)化儀表廣泛應(yīng)用于裝備、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工藝流程的測(cè)量和控制，是現(xiàn)代化大型重點(diǎn)成套裝備的重要組成部分，是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的重要紐帶。自動(dòng)化儀表的應(yīng)用

目前，在我國(guó)電力、石油、冶金、化工、建材、輕工等工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)新建和改造過(guò)程中，除工藝流程和工藝設(shè)備外，企業(yè)更重視自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)，以增加產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，獲取更多利潤(rùn)。而且企業(yè)要安全地生產(chǎn)，達(dá)到國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求，需要用新的檢測(cè)技術(shù)，功能更強(qiáng)的控制方法來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)的可靠性、精確度、乃至操作和維護(hù)以及節(jié)省投資方面提出了更高的要求。因此企業(yè)用戶需要了解國(guó)際上新的檢測(cè)技術(shù)和控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r及其新產(chǎn)品在應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)；而儀表制造廠則必須研究、開發(fā)與生產(chǎn)適銷對(duì)路的產(chǎn)品，并要在改造現(xiàn)有企業(yè)方面提供系統(tǒng)集成解決方案自動(dòng)化儀表通俗地來(lái)說(shuō)就是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。從專業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。一、工業(yè)過(guò)程檢測(cè)

1、溫度檢測(cè)儀表1）熱電阻2)熱電偶2、壓力檢測(cè)儀表表壓和絕壓及相互關(guān)系3、液位測(cè)量?jī)x表差壓式測(cè)量?jī)x表；浮力式測(cè)量?jī)x表；輻射式測(cè)量?jī)x表；

4、流量測(cè)量?jī)x表差壓式測(cè)量?jī)x表；容積式測(cè)量?jī)x表；漩渦式測(cè)量?jī)x表；電磁式測(cè)量?jī)x表；轉(zhuǎn)子測(cè)量?jī)x表；超聲波測(cè)量?jī)x表；科氏力質(zhì)量測(cè)量?jī)x表。5、過(guò)程分析測(cè)量?jī)x表在線色譜、PH分析儀、電導(dǎo)分析儀、水表、氧表。6、特殊儀表狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表、轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x表等

二、工業(yè)過(guò)程控制

1、電動(dòng)1）電動(dòng)閥2)變頻器3）電機(jī)（數(shù)字量）2、液動(dòng)電液轉(zhuǎn)換器→各類閥門3、氣動(dòng)電氣轉(zhuǎn)換器→各類閥門三、過(guò)程控制策略

1、調(diào)節(jié)器（電動(dòng)和氣動(dòng)）2、DCS系統(tǒng)3、PLC系統(tǒng)4、CCS機(jī)組控制系統(tǒng)

四、保證工業(yè)過(guò)程安全

1、TRICON的SIS系統(tǒng)2、黑馬的SIS系統(tǒng)3、DeltaVSIS系統(tǒng)4、橫河的SIS系統(tǒng)5、ABB的SIS系統(tǒng)

五、離心心式壓縮縮機(jī)的防防喘振控控制1、離離心式式壓縮機(jī)機(jī)的特性性曲線與與喘振離心式壓壓縮機(jī)的的特性曲曲線通常常指：出出口絕對(duì)對(duì)壓力p2與人人口絕對(duì)對(duì)壓力p1之比比(或稱稱壓縮比比)和入入口體積積流量的的關(guān)系曲曲線；效效率和流流量或功功率和流流量之間間的關(guān)系系曲線。。對(duì)于控控制系統(tǒng)統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)而言，，則主要要用到壓壓縮比和和入口體體積流量量的特性性曲線，，見圖6—20中實(shí)線線。離心式壓壓縮機(jī)在在運(yùn)行過(guò)過(guò)程中，，有可能能會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)這樣一一種現(xiàn)象象，即當(dāng)當(dāng)負(fù)荷降降低到一一定程度度時(shí)，氣氣體的排排出量會(huì)會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)烈振蕩蕩，同時(shí)時(shí)機(jī)身也也會(huì)劇烈烈振動(dòng)，，并發(fā)出出“哮喘喘”或吼吼叫聲，，這種現(xiàn)現(xiàn)象就叫叫做離心心式壓縮縮機(jī)的““喘振””。喘振是離離心式壓壓縮機(jī)的的固有特特性，而而事實(shí)上上少數(shù)離離心泵也也可能喘喘振。離離心泵工工作中產(chǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)穩(wěn)定工況況需要兩兩個(gè)條件件：一是是泵的P—Q特特性曲線線呈駝峰峰狀；二二是管路路系統(tǒng)中中要有能能自由升升降的液液位或其其他能貯貯存和放放出能量量的部分分。因此，對(duì)對(duì)離心泵泵的情況況，當(dāng)遇遇到具有有這種特特點(diǎn)的管管路裝置置時(shí)，則則應(yīng)避免免選用具具有駝峰峰型特性性的泵。。對(duì)離心壓壓縮機(jī)，，由于它它的性能能曲線大大多呈駝駝峰型，，并且輸輸送的介介質(zhì)是可可壓縮的的氣體，，因此，，只要串串聯(lián)著的的管路容容積較大大，就能能起到貯貯放能量量的作用用，故發(fā)發(fā)生不穩(wěn)穩(wěn)定跳動(dòng)動(dòng)的工作作情況便便更為容容易。連連接離心心式壓縮縮機(jī)不同同轉(zhuǎn)速下下的特性性曲線的的最高點(diǎn)點(diǎn)，所得得曲線稱稱喘振極極限線。其左側(cè)部部分稱為為喘振區(qū)區(qū)，如圖圖6—20中陰陰影部分分。喘振情況況與管網(wǎng)網(wǎng)特性有有關(guān)。管管網(wǎng)容量量越大，，喘振的的振幅越越大，而而頻率越越低；管管網(wǎng)容量量越小，，則相反反。2、引起喘振振的因素當(dāng)離心式壓壓縮機(jī)的負(fù)負(fù)荷減小到到一定程度度時(shí)，會(huì)造造成壓縮機(jī)機(jī)的喘振，，這是引起起喘振的最最常見因素素。除此之之外，被壓壓縮氣體的的吸入狀態(tài)態(tài)，如分子子量、溫度度、壓力等等的變化，，也是造成成壓縮機(jī)喘喘振的因素素。吸入壓力的的變化，會(huì)會(huì)影響壓縮縮機(jī)的實(shí)際際壓縮比。。當(dāng)吸入壓力P1>l降低，所所需壓縮比比增大，壓壓縮機(jī)易進(jìn)進(jìn)入喘振區(qū)區(qū)。對(duì)于吸入氣體的分子子量變化，，壓縮機(jī)特特性曲線的的改變情況況如圖6——21所示示。圖中清楚地地表明，在在同樣的吸吸入氣體流流量QA下下，分子量量大，壓縮縮機(jī)易進(jìn)入入喘振區(qū)。。當(dāng)吸入氣體溫度變變化時(shí)，它它的特性曲曲線將如圖圖6—22所示。顯顯然，當(dāng)溫溫度降低，，壓縮機(jī)易易出現(xiàn)喘振振。在實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程中，，被壓縮的的氣體往往往來(lái)自上一一工序，該該工序的操操作情況會(huì)會(huì)影響分子子量和溫度度的變化，，從而可能能引起壓縮縮機(jī)的喘振振。鑒于目目前的防喘喘振控制系系統(tǒng)一般只只是為了防防止負(fù)荷的的減小，且且分子量的的變化也無(wú)無(wú)法進(jìn)行在在線測(cè)量，，所以，在在上述情況況下，防喘喘振控制系系統(tǒng)會(huì)“失失靈”。對(duì)對(duì)此需要特特別加以重重視。3、喘振的的極限方程程及安全操操作線(1)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式將將在不同同轉(zhuǎn)速下的的壓縮機(jī)特特性曲線最最高點(diǎn)連接接起來(lái)所得得的一條曲曲線，稱為為壓縮機(jī)喘喘振的極限限線，如圖圖6—23所示。對(duì)于喘振極極限線，可可以通過(guò)理理論推導(dǎo)獲獲得數(shù)學(xué)表表達(dá)式。在在工程上，，為了安全全上的原因因，在喘振振極限線右右邊，建立立一條“安安全操作線線”，作為為壓縮機(jī)允允許工作的的界限。這這條安全操操作線可與與一個(gè)拋物物線方向近近似，其經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式為為式中，Q1為吸人口口氣體的體體積流量；；T1為吸吸人口氣體體的絕對(duì)溫溫度；p1、p2分分別為吸入入口、排出出口的絕對(duì)對(duì)壓力；K，a均為為常數(shù)，一一般由壓縮縮機(jī)制造廠廠家給出，，a有等于于0、大于于0和小于于0三種情情況。式(6—7)由于式(6—7)中中的吸入口口氣體的體體積流量Q1、絕對(duì)對(duì)壓力>p1和絕對(duì)溫度度T1有一定關(guān)系系，而且還還可以依照照不同的測(cè)測(cè)量方法和和儀表，將將經(jīng)驗(yàn)公式式表達(dá)成更更加實(shí)用的的公式。式(6—7)(2)用差差壓計(jì)測(cè)量量流量時(shí)的的安全操作作線表達(dá)式式

假如如在壓縮機(jī)機(jī)人口處用用差壓計(jì)測(cè)測(cè)量流量Q1，測(cè)得得的差壓為為p1d，，由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)節(jié)流裝置流流量測(cè)量公公式式中，α為為常數(shù)；εε為氣體壓壓縮系數(shù)；；ρ1為人人口處氣體體的密度。。根據(jù)氣體體方程式(6—8)根據(jù)氣體方方程式中，z為為氣體壓縮縮修正系數(shù)數(shù)；R及為為氣體常數(shù)數(shù)；M為氣氣體分子量量。將式(6—9)代入式(6—8)并簡(jiǎn)化后后，得式(6—10)式(6—9)式(6—10)將式(6——10)代代入式(6—7)，，得式中，式(6—11)式中，式(6—12)或式(6—13)由式6-11）可得得：式(6—12)和式式(6—13)就是是用差壓計(jì)計(jì)測(cè)量入口口處氣體流流量時(shí)喘振振安全操作作線的表達(dá)達(dá)式。4、防防喘振控制制系統(tǒng)在通常情況況下，壓縮縮機(jī)的喘振振主要是負(fù)負(fù)荷減少所所致，而負(fù)負(fù)荷的升降降則是由工工藝所決定定的。為使使壓縮機(jī)不不出現(xiàn)喘振振，需要確確保任何轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，通通過(guò)壓縮機(jī)機(jī)的實(shí)際流流量都不小小于喘振極極限線所對(duì)對(duì)應(yīng)的最小小流量QB。根據(jù)這一思思路，可采采取如圖6—24所所示的循環(huán)環(huán)流量法，，來(lái)設(shè)計(jì)固固定極限流流量法和可可變極限流流量法等兩兩種防喘振振控制系統(tǒng)統(tǒng)。(1)固定定極限流量量法采采用部分循循環(huán)法，始始終使壓縮縮機(jī)流量保保持大于某某一定值流流量，從而而避免進(jìn)入入喘振區(qū)運(yùn)運(yùn)行，這種種方法叫做做固定極限限流量防喘喘振控制。。圖6—25中QB即為固定定極限流量量值。顯然，壓縮縮機(jī)不論運(yùn)運(yùn)行在哪一一檔轉(zhuǎn)速下下，只要滿滿足Q≥QB的條件件，壓縮機(jī)機(jī)就不會(huì)出出現(xiàn)喘振。。用固定極極限法所設(shè)設(shè)計(jì)的控制制方案結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，如如圖6—26所示。。圖中的流流量控制器器，即以QB值作為為其固定設(shè)設(shè)定值的防防喘振控制制器。QB的取值值應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)壓縮機(jī)能能達(dá)到的最最高轉(zhuǎn)速所所對(duì)應(yīng)的喘喘振極限流流量為好。。壓縮機(jī)正正常運(yùn)行時(shí)時(shí)，控制器器的測(cè)量值值恒大于設(shè)設(shè)定值，而而旁路控制制閥是氣關(guān)關(guān)閥，此時(shí)時(shí)控制器具具有正向作作用和PI特性，輸輸出達(dá)最大大值時(shí)使閥閥關(guān)閉。當(dāng)當(dāng)壓縮機(jī)吸吸氣量小于于設(shè)定值時(shí)時(shí)，旁路閥閥打開，壓壓縮機(jī)出口口氣體經(jīng)旁旁路返回至至壓縮機(jī)人人口，氣量量又增大到到大于QB值。這時(shí)時(shí)雖然壓縮縮機(jī)向外供供氣量減少少了，但防防止了喘振振的發(fā)生。。這種固定極極限流量法法不足之處處在于當(dāng)壓壓縮機(jī)低速速運(yùn)行時(shí)(如圖6——25中的的n1，n2轉(zhuǎn)速情情況下)，，壓縮機(jī)的的能耗過(guò)大大，這對(duì)壓壓縮機(jī)負(fù)荷荷需經(jīng)常改改變的生產(chǎn)產(chǎn)裝置就不不夠經(jīng)濟(jì)；；但從另一一方面講，，則有控制制方案簡(jiǎn)單單、系統(tǒng)可可靠性高、、投資少等等優(yōu)點(diǎn)。(2)可變變極限流量量法為為了減少壓壓縮機(jī)的能能量消耗，，在壓縮機(jī)機(jī)負(fù)荷有可可能經(jīng)常波波動(dòng)的場(chǎng)合合，可以采采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的辦法法來(lái)保證壓壓縮機(jī)的負(fù)負(fù)荷滿足工工藝上的要要求。因?yàn)闉樵诓煌D(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下，其其喘振極限限流量是一一個(gè)變數(shù)，，它隨轉(zhuǎn)速速的下降而而變小。所所以最合理理的防喘振振控制方案案應(yīng)是在整整個(gè)壓縮機(jī)機(jī)負(fù)荷變化化范圍內(nèi)，，使它的工工作點(diǎn)沿著著如圖6——23所示示的喘振安安全操作線線而變化，，根據(jù)這一思思路設(shè)計(jì)的的防喘振控控制系統(tǒng)，，就稱為可可變極限流流量法防喘喘振控制系系統(tǒng)，它的的原理如圖圖6—27所示。在設(shè)計(jì)防喘喘振控制系系統(tǒng)時(shí)，尚尚需注意如如下幾點(diǎn)：：①旁路控制制閥在壓縮縮機(jī)正常運(yùn)運(yùn)行的整個(gè)個(gè)過(guò)程中，，測(cè)量值始始終大于設(shè)設(shè)定值，因因此必須考考慮防喘振振控制器的的防積分飽飽和問題。。否則就會(huì)會(huì)造成防喘喘振控制系系統(tǒng)的動(dòng)作作不及時(shí)而而引起事故故。②在實(shí)際的的工業(yè)設(shè)備備上，有時(shí)時(shí)不能在壓壓縮機(jī)入口口處測(cè)量流流量，而必必須改為在在出口處，，但壓縮機(jī)機(jī)制造廠所所給的特性性曲線往往往是規(guī)定測(cè)測(cè)量人口流流量的，這這時(shí)就需要要將喘振安安全操作線線方程進(jìn)行行改寫?？煽梢詮娜丝诳?、出口質(zhì)質(zhì)量流量相相等這一等等式出發(fā)，，寫出pld與出口流量量的差壓值值p2d之間的關(guān)系系式，然后后把安全操操作線方程程式中p1d替換掉，再再以此方程程進(jìn)行防喘喘振控制系系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)。③喘振安全全操作線方方程式中的的壓縮機(jī)出出、人口處處的壓力p1、p2均指絕對(duì)對(duì)壓力。因因此，若所所用的壓力力變送器不不是絕壓變變送器，則則必須考慮慮相對(duì)壓力力和絕對(duì)壓壓力的轉(zhuǎn)換換問題。④防止壓縮機(jī)機(jī)喘振的工況：防止進(jìn)氣壓壓力低、進(jìn)進(jìn)氣溫度高高、和氣體體分子量小小等。防止管網(wǎng)堵堵塞使管網(wǎng)網(wǎng)特性改變變。要堅(jiān)持在開開、停車過(guò)過(guò)程中，升升降速不可可太快，并且先先升速后升升壓和先降降壓后降速速。開、關(guān)防喘喘閥時(shí)平穩(wěn)穩(wěn)緩慢。關(guān)關(guān)防喘閥時(shí)時(shí)要先低壓壓后高壓，，開防喘時(shí)時(shí)要先高壓壓后低壓。。如萬(wàn)一出現(xiàn)現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)失失速”和““喘振”時(shí)時(shí)，首先應(yīng)應(yīng)全部打開開防喘閥，，增加壓縮縮機(jī)的流量量，然后再再根據(jù)具體體情況進(jìn)行行處理。由于現(xiàn)代科科學(xué)技術(shù)的的不斷發(fā)展展進(jìn)步使得得對(duì)自動(dòng)化化儀表提出出了更高更更新的要求求，而以此此滿足現(xiàn)代代化建設(shè)的的發(fā)展的要要求。其儀儀表的發(fā)展展趨勢(shì)的最最核心的理理念就是不不斷利用新新的工作原原理和采用用新材料來(lái)來(lái)制作新的的自動(dòng)化儀儀表的元器器件，例如如利用超聲聲波、微波波、射線、、紅外線、、核磁共振振、超導(dǎo)、、激光等原原理和采用用各種新型型半導(dǎo)體敏敏感元件、、集成電路路、集成光光路、光導(dǎo)導(dǎo)纖維等元元器件。其其目的是實(shí)實(shí)現(xiàn)儀器通通過(guò)微型計(jì)計(jì)算機(jī)的使使用來(lái)提高高儀器儀表表的性能，，提高儀器器儀表本身身自動(dòng)化、、智能化程程度和數(shù)據(jù)據(jù)處理能力力。自動(dòng)化化儀表不僅僅供單項(xiàng)使使用，而且且可能通過(guò)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口口和數(shù)據(jù)通通道與電子子計(jì)算機(jī)結(jié)結(jié)合起來(lái)，，組成各種種測(cè)試控制制管理綜合合系統(tǒng)，以以滿足更高高的技術(shù)要要求。自動(dòng)化儀表表的發(fā)展趨趨勢(shì)以現(xiàn)場(chǎng)為代