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仪表安装工学习手册
目录 第一部分 第一章 第一节 第二节 第二章 第一节 第二节 第三节 第三章 第一节 第二节 第四章 第二部分 第一章 第一节 第二节 第二章 基础知识 仪表基础知识 仪表分类 仪表主要性能指标 常用仪表和管道标记 3 3 3 4 4管道标记 带控制点的流程图图例 电工与电子基础知识 电工基础知识 应用举例CO G. ON UL1仪表符号M ZH W.4 10 10 14 14 15 16 18 18 18 18 19 19 19 25 25 25全面质量管理基础知识 仪表检测与仪表控制部分第一节 第二节 第三章 第一节 第二节筑流量仪表 流量仪表分类 常用流量计的工作原理 液位仪表 物位仪表的分类 液位测量仪表的基本特性龙温度检测仪表分类 常用温度仪表工作原理网温度检测仪表WW第三节 第四章 第五章 第一节 第二节 第六章 第七章石化系统常用液位仪表的测量原理 显示仪表 控制阀 控制阀分类 执行机构 变送器26 37 38 38 39 46第一节 简单控制系统 第二章 第三部分 第一章 第二章 第三章 第三章 第一节 第二节 第三节 第四章 第五章 第一节 第二节 第三节 第四节 复杂控制系统 仪表安装部分 仪表安装基本操作工艺 仪表安装专业用语 仪表流程图CO G. ON UL2化工自动化控制系统M48 48 49 50 50 58 58 60 61 63 63 65 66 66 68 72 76仪表常用安装材料筑仪表加工件 常用仪表安装 温度仪表安装 压力仪表安装 常用流量仪表安装 液位仪表安装龙仪表电缆 仪表常用钢材和阀门网仪表管材WWW.ZH第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第四部分 第一章 第二章 第一节 第二节 第三节 附录一 附录二 附录三分析仪表安装 仪表管路敷设 仪表伴热 仪表电缆槽安装 仪表电缆的敷设和接线 可编程控制器和集散控制系统部分80 82 89 92 95 103集散控制系统 简述 TDC3000 系统 DCS 系统接地CO G. ON UL ZH仪表基础知识 仪表分类3可编程调节器M W.103 104 104 106 109 112十套仪表安装工测试题（附有答案） 施工过程中常用记录表格 队部对班组施工技术管理规章制度筑1、 执行器四大类。 2、龙第一部分：基础知识篇 第一章 第一节 自动化仪表按照功能可分为： 检测仪表、 显示仪表、 控制仪表、 检测仪表按照被测变量可分为：流量仪表、压力仪表、物位仪网WW表、温度仪表、分析仪表五大类。 3、 显示仪表分为：指示仪、记录仪、累计器、信号报警器、屏幕显示仪五类。 4、 5、 6、 7、 8、 仪表按照安装形式可分为：现场仪表、盘装仪表和架装仪表。 根据仪表信号形式可分为模拟仪表和数字仪表。 按照是否使用微处理器可分为智能仪表和非智能仪表。自动化仪表系统按其功能可分为三大类：即检测系统、自动调节系统、信号联锁系统。 9、自动化仪表分类方框图（图 1-1-1-1）筑龙网WWW.4ZHULONG.CO按照能源可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。M检测仪表 流 量 显示仪表 指 示 仪 记 录 仪 累 计 器 信 号 报 警 仪 屏 幕 显 示 仪 基 地 式 调 节 器 气 动 单 元 组 合 仪 电 动 单 元 组 合 仪 分 散 型 控 制 系 统 压 力 物 位 温 度 成分 分析 控制仪表 可 编 程 控 制 器 集 中 分 散 控 制 仪 工 业 控 制 机 组 装 式 仪 表 计 算 机 控 制 系 统 安 全 控 制 系 统UL工业 PC 机。ON 筑 龙 网第二节G.气 动 调 节 阀10、化工仪表的发展过程：模拟控制仪表和数字控制仪表。 10.1 模拟控制仪表：单元组合仪表、组装式仪表、基地式仪表。 10.2 数字式控制仪表： 集散型控制系统 （DCS） 可编程控制器 、 （PLC） 、1、 仪表的性能通常用精确度、变差、灵敏度来描述。 2、精确度：又称精度，是仪表测量值接近真实值的准确程度，通常 用相对百分误差表示。δ=[△x/（标尺上限值―标尺下限值）]X100% △X 为绝对误差，是被测参数测量值与被测参数标准值之差。 仪表精确度通常用精确度等级来表示。 国家统一规定划分的等级5WWW.ZH仪表主要性能指标CO执行器 电 动 调 节 阀M有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.35，0.5，1.0，1.5，2.5 等 数字越小精确度越高。 3、变差：是指仪表被测变量多次从不同方向达到同一数值时，被测 参数由小到大变化或被测参数由大到小变化不一致的程度，两者之 差。 4、灵敏度：是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，在稳态下，输出第二章 常用仪表符号和管道标记 第一节 1、 仪表符号测量点： 包括检测元件是由过程设备或管道符号引到仪表圆圈的连接引线的起点。 2、连接线图形符号：仪表圆圈与过程测量点的连接引线。见（表1-2-1-1）表 1-2-1-1 仪表连接线图形符号1通用的仪表信号线3 4气压信号线 表示信号的方向筑2连接线相相接龙网WWW.6ZHULONG.CO变化增量对输入变化增量的比值，即：S=△L/△x。M3、仪表功能图形符号3.1 仪表图形符号：是直径为 12mm 的细实线圆圈。分散控制系统仪 表图形符号是直径为 12mm 的细实线圆圈，外加与圆圈相切的细实方 框，如图 1-2-1-1-a。作为分散控制系统一个部件的计算机功能图形 符号，是对角线长为 12mm 的细实线六边形，如图 1-2-1-1-b。分散 控制系统内部连接的可编程序逻辑控制器功能图形符号是边长为（a）筑龙1-2-1-1网12mm 外四方形，如图 1-2-1-1-c。其它仪表或功能图形符号见表WWW.ZHUL(b)ONG.(c)7图 1-2-1-1 分散控制系统仪表图形符号COM表 1-2-1-1 仪表功能图形符号筑龙网WWW.8ZHULONG.COM表 1-2-1-1 仪表功能图形符号（续）3.2 表示仪表安装位置的图形符号见（表 1-2-1-2） 表 1-2-1-2 仪表安装位置图形符号3.3 表示控制阀体图形符号见（表 1-2-1-3）筑龙网WWW.9ZHULONG.COM表 1-2-1-3 仪表控制阀体图形符号3.4 表示执行机构图形符号见（表 1-2-1-4）表 1-2-1-4 仪表控制阀体图形符号3.5 表示执行机构能源中断时，控制阀位置的图形符号，见（表 1-2-1-5）筑龙网WWW.10ZHULONG.COM表 1-2-1-5 仪表执行机构能源中断时控制阀位置图形符号3.7 字母代号，见图 1-2-1-7筑表 1-2-1-7 被测变量和仪表功能的字母代号龙网WWW.11ZHUL表 1-2-1-6 仪表管线图例ON3.6 仪表配管管线图形符号，见（表 1-2-1-6）G.COM3.8 被测变量及仪表功能字母组合代号，见表 1-2-1-8筑龙网WWW.12ZHULONG.COM表 1-2-1-8 被测变量和仪表功能的字母组合代号筑龙网WWW.13ZHULONG.COM第二节管道标记1、石化装置常用 PI 图工艺代码，见（表 1-2-2-1） 表 1-2-2-1 工艺流程图代码代码 名称/英文 AIR SYSTEMS IA PA INSTRUMENT AIR PLANT AIR BLOWDON AND PUMPOUT SYSTEMS BB CB INTERMITTENT BLOWDOWN CONTINUOUS BLOWDOWN STEAM AND CONDENSATE SYSTEMS HC HIGH PRESSUSE CONDENSATE MEDIUM PRESSUSE CONDENSATE LOW PRESSUSE CONDENSATE 中文 空气系统 仪表风 工业风 排放与放空 系统 间歇排放 连续排放 蒸汽与冷凝 系统 代码 FF HD 名称/英文 CHEMICAL FIRE SOLUTION （FOM） HYDRAZINE SPECIAL LIQUID SYSTEMS IL 中文 泡沫消防 联氨 特殊液体系 统 压注化学溶 液 甲醇 氨水 磷酸溶液CHEMICAL INJECTIONULPLMCWW中压冷凝水W.高压冷凝水ZHONNL FO LO PO QO SO WO XO P14MLG.AMMONIA SOLUTIONPHOSPATE SOLUTIONOIL UTILITY SYSTEMSCOPROCESSMETHANOLM公共油系统FUEL OIL燃料油DS HS MSDILUTION STEM龙SCSURFACE CONDENSATE网LC低压冷凝水LUBRICATING OIL PURGE OIL QUENCH OIL SEAL OIL WASHING OIL润滑油 净化油 急冷油 密封油 洗涤油表面冷凝水 稀释蒸汽 高压蒸汽 中压蒸汽 过热低压蒸 汽 饱和低压蒸 汽 超高压蒸汽HIGH PRESSUSE STEM MEDIUM PRESSUSE STEM SUPERHEATED LOW PRESSUSE STEM SATURATED LOW PRESSUSE STEM SUPER HIGH PRESSUSE STEMLS筑FLUX OIL PROCESS SERVICE （NORMAL）稀释油PS主工艺SS工艺物料DRAIN SYSTMS CD LD CHEMICAL DRAIN LIQUID DRAIN NON-CONTAMINATED DRAIN OILY DRAIN QUENCH OIL DRAIN EXHAUST AND VENT SYSTEMS AV ATMOSPHERIC VENT （NOT FROM PSV） SAFTEY VALVE TO ATMOSPHERE VACUUM EXHAUST FLARE SYSTEMS DF HF WF DRY FLARE HOT FLARE WET FLARE GAS SYSTEMS FG HG NG FUEL GAS HYDROGEN排凝系统 工艺排凝 液化排凝 BR ERREFRIGERANT SYSTEMS BINARY REFRIGERANT ETMYLENE REFRIGERANT PROPYLENE REFRIGERANT WATER SYSTEMS BW FW BOILER FEED WATER FIRE WATER冷却系统 二元冷剂 乙烯冷剂ND OD QD无污染排凝 含油线排凝 急冷油排凝 排气与放空 系统 大气排放 安全阀排大 气 真空排放 火炬系统 干火炬气PR丙烯冷剂 水系统 锅炉给水 高压消防水SVONRWG.IWINTERMEDIATE COOLING WATERCORETURN SUPPLYM中间冷却水COOLING WATER冷却回水ULSWVECOOLING WATER冷却给水 补充水 急冷水 转化水 公用水 废水 洗涤水ZH15PWPOLISHED WATER QUENCH WATER FILTERED WATER （TREATED） UTILITY WATER WASTE WATER WASH WATERW.统QW TW UW YW XW网龙第三节WW燃料气 氢气 氮气热火炬气 湿火炬气油汽系统BA 加热器，BH 过热降温器，DA 塔，DC 反应器， EA 换热器 FA 包/罐，FD 过滤器，FG 消声器，GA 泵，GB 压缩机，/鼓风机 GT 透平，GD/EE 混合器，JE 起重机，HA 特殊管SPECIAL LIQUID SYSTEMS CL CAUSTIC筑NITROGEN特殊液体系腐蚀性流体道材料带控制点的流程图图例1、仪表位号的组成 在检测、控制系统中，构成一个回路的每台仪表（或元件）都应有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组 成。仪表位号中，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功 能；回路编号可以按装置或工段（区域）进行编制。一般用三位至五 位数字表示。如下例所示： T RC-2 02序号（用两位或三位） 工序或车间、 工段号 （用两位或三位） 功能字母代号（记录、调节、指示、报警） 被测变量字母代号2、带控制点的流程图和仪表系统图上表示方法（文字叙述见下页）筑龙网WWW.16ZHULONG.COM表 1-2-3-1 带控制点的流程图图例筑龙网WWW.17ZHULONG.COM2.1 仪表位号表示方法：字母代号填写在圆圈的上半圈中，回路编写 填写在圆圈下半圈中。 集中仪表盘面安装的仪表， 圆圈中有实线一横， 集中仪表盘后安装的仪表圆圈中间有一虚线横； 就地仪表盘面安装的18筑龙网WWW.ZHULONG.COM仪表圆圈中有两实线横，集中仪表盘后安装的仪表圆圈中有两虚线 横。筑龙网WWW.19ZHULONG.COM筑 龙 网 WW W. ZH UL ON G. CO20M第三章1、名词解释1.1 电压：在静电场或电路中，单位正电荷在电场力的作用下， 从一点移到另一点， 电场力所做的功称为两点间的电压。 用符号 U （或 V）表示，单位为伏（V） 。 1.2 电阻：电荷在导体内移动时，导体阻碍电荷移动的能力称为 电阻。用符号 R、r 表示。单位为欧姆（Ω） 。电阻的大小与导体长度 成正比，与导体横截面积成反比，此外还与导体的材料有关。筑龙网第一节 电工基础WWW.电工与电子基础知识21ZHULONG.COM1.3 电容：在电路中，电容器是一种储能元件，它能把电能转换 为电场能。电容是表征电容器储能能力的一个物理量。电荷与电压的 比值称为电容。用符号 C 表示。单位为法拉（F） 。 1.4 电感：在电路中，电感器是一种储能元件，它能把电能转换 为磁场能。 电感是表征电感器储能能力的一个物理量， 用符号 L 表示， 单位为亨利（H） 。电感包括自感和互感。1.6 交流：大小和方向随时间作周期性变化的电流称为交流。通 常指的是正弦交流电流。1.7 正弦交流电： 大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流 称为正弦交流电。1.8 周期：交流电的瞬时值是不断重复变化的，每重复一次所需 的时间称为周期，其符号为 T，单位秒（S） 。 1.9 频率：交流电流的瞬时值每秒内重复的次数称为频率，其符1.10 有效值：在相同电阻中分别通以直流电流和交流电流，如 果经过一个交流周期时间，他们在电阻上所消耗的电能，则把该直流 电流的大小称为该交流电流的有效值。 2.常用基本定律 2.1 欧姆定律：当电路中的参数为线性时，通过异端无源支路的 电流强度 （I） 与支路两端的电压 （U） 成正比， 与支路两端的阻抗 （R） 成反比。 I=U/R22筑龙准为 50 Hz，有的国家为 60 Hz。网号为 f，单位赫兹（Hz） 。电力供应的频率称为工频。我国的工频标WWW.ZHULONG.CO1.5 直流：大小和方向不随时间变化的电流称为直流。M2.2 焦耳-楞次定律：电流流过导体时，会使导体发热，其发热 量 （Q） 与电流 （I） 的平方、 （R） 及导电时间 电阻 、 （t） 成正比。 Q=I2Rt. 3.常用电路计算公式 3.1 导体电阻： R=рL/S R 为导体电阻Ω、 ρ导体电阻系数、L 为导体长度 m、S 为导体截面积。 3.2 电阻串联的总阻值：R=R1+R2+R3R1、R2、R3 为分电阻Ω、R 为总电阻Ω。 3.4 电功：W=QU 或 W=UIt=（U2/R）tG.过导体的电量 C、U--电压 V、I--电流 A、R--电阻Ω、t―电流流过 的时间 s.。3.5 电功率：P=W/t 或 P=UI=I2R=U2/R。ZH23ULW--电功 J、P―电功率、C、U--电压 V、I--电流 A、R--电阻Ω、t―电流流过的时间 s.。模拟信号的电路称为模拟电子电路。 2、数字电路的特点是：基本工作信号是二进制数字信号，即 0 和 1，对应在电路上就是低电平和高电平两种状态，所以数字信号是 一种在时间上和数值上都不连续（即离散）的信号。数字电子电路研 究的重点是电路自身输入信号的状态（0 或 1）与输出信号的状态（0 或 1）的关系，即所谓逻辑关系。数字电子电路大致可分为组合逻辑 电路、时序逻辑电路两种。筑龙1、对时间为连续函数的信号被称为模拟信号，用于产生和处理网第二节WWW.模拟电路和数字电路ONCOW--电功 J、Q--通3.3 电阻并联的总值： 1/R=1/（R1+R2+R3）M3、放大电路：放大电路的作用是在允许的失真范围内将微弱的 电信号放大到所需要的信号数值。根据工作频率不同，放大电路分为 高频放大电路和低频放大电路。 我们自控专业主要用到的是低频放大 电路。 4、放大电路是利用晶体三极管的电流放大作用来放大信号的， 晶体管是放大电路的核心器件。5.1 半导体集成电路：它是以半导体单晶为基本材料，以制造硅 平面晶体管的平面工艺为基本工艺。晶体管都是硅平面三极管；电阻 是利用掺入一定杂质的半导体电阻；电容是利用 PN 结的结电容或利 用二氧化硅层为电介质做成； 元器件连线是用硅片表面的金属铝薄膜 做成。5.2 半导体集成电路按一个集成电路芯片所含的元器件总数 （即 集成度）的高低可分为：②中规模集成电路 MSI：集成元器件数在 100-1000 范围内的集 成电路。所占硅片面积约为 10mm2。 ③大规模集成电路 LSI 集成元器件数在
范围内的集 成电路。它可将一个系统或分系统全部集成在一块硅片上。 ④超大规模集成电路 VLSI：若在单块半导体芯片上集成的元器 件数达 10000 以上则可称为超大规模集成电路。筑龙100 的集成电路。网①小规模集成电路 SSI：每个半导体芯片上集成的元器件数小于WWW.24ZHULONG.CO5、集成运算放大器的基本原理M6、数字电路常用的逻辑关系 6.1 数字电路是由很多基本逻辑电路按照一定的逻辑关系组合而 成。指的是输入输出变量之间的逻辑关系，而非数量关系，它的变量 是用字母来表示的。如 A、B、C 等，但这些变量只能是 1 或 0 两种状 态。在数字电路中均以电平高、低来反应这两种状态。若 1 代表高电 平、0 代表低电平，称为正逻辑关系。反之为负逻辑关系。如果没有6.2 逻辑关系分为与逻辑、或逻辑、非逻辑三种基本逻辑关系。 6.3 三种基本逻辑关系图例与逻辑和与门 逻辑 关系 决定某种事物的各个条 件完全具备时，这件事 A 才会发生。 逻 辑 关 系 图 E B P 或逻辑和或门ONA B PG.非逻辑和非门 输出与输入的状态总 是相反的，即为非逻 辑关系。 R E A P决定某事物的各个条件中，只要件事就会发生。表达 国 标 符号逻辑与、逻辑乘 A B & P筑逻 辑P=A*B龙网WWP=A+B 逻辑或、逻辑加 A B≥1W.EZH具备一个或一个以上的条件，这ULCOP说明，一般指正逻辑关系。MP=A 逻辑非、逻辑反 A P25第四章 全面质量管理基础知识1、全面质量管理的工作步骤和方法：概括起来就是“一个过程、 四个阶段、八个步骤和七种工具” 。 2、PDCA 循环的含义是：P：计划阶段、D：实施阶段、C：检查 阶段、A：处理阶段，即为质量管理的四个阶段。 2.1 计划阶段：也叫 P 阶段。这个阶段的工作内容是制定计划、 研究问题、找出原因、拟定对策和措施。样的去实施执行。2.3 检查阶段：也叫 C 阶段。就是对执行结果进行必要的检查和 测试，找出存在的问题，肯定成功的经验。2.4 处理阶段：也叫 A 阶段。就是把经验实施检查之后的各种问 题进行处理，正确的加以肯定，总结成文，编制标准。把不能解决的 问题也加以总结，移到下一个循环，以便进一步研究。 3、PDCA 循环的八个步骤：①分析现状，找出存在问题；②分析4、一个过程就是指企业生产全过程的质量管理。衡量一个企业 全部管理好坏的标准，主要有三条：一看企业管理是否有科学根据； 二看是不是实现了标准化；三看是不是有秩序。 5、企业质量管理工作的基本职能：①计划职能；②组织职能； ③用人职能；④指挥和领导职能；⑤控制职能。 6、质量小组管理成员的四种意识：①质量意识；②参与意识； ③问题意识；④改进意识。26筑龙⑥检查执行效果；⑦实行标准化；⑧提出遗留问题。网产生问题的原因；③找出主要原因；④制定措施计划；⑤执行计划；WWW.ZHULONG.CO2.2 实施阶段：也叫 D 阶段。这个阶段的工作内容是按计划不走M7、质量管理小组选题的步骤：①发现问题；②集中问题；③确 定问题。 8、排列图：用柱状图形高低次序排列而成的图，它是寻找主要 问题的或影响质量的主要原因所使用的图。 9、 PDCA 循环的特点：PDCA 每一次循环都把质量管理活动推向一个高度。所以说，它也是一个不断推进，不断提高工程质量的促9.1 它是一个大环套小环，一环扣一环，环环相约的制约环。 9.2 PDCA 循环过程是一个不断前进、不断提高的运动过程。 9.3 PDCA 循环是一个形象的比喻。在四个阶段中，关键是处理 阶段，重点在于制定标准，其中包括制定技术标准和管理标准。 10、QC 小组活动的特点10.1 广泛发动群众，依靠群众，走群众路线。 10.2 自愿结合，坚持不懈。10.4 小组活动订出计划，纳入工段或施工班组 QC 小组计划。 10.5 定期举行 QC 小组成果交流会，以利相互促进，广泛开展全 面质量管理活动。 11、质量管理中的统计方法：排列图法和因果分析图法。 12、排列图法的作图步骤：作排列图一般要经过八个步骤。 12.1 首先按影响质量因素确定排列图的分类项目。 12.2 其次要明确所取数据的时间范围。27筑龙一、二次 P-D-C-A 循环，解决一个质量问题。网10.3 结合实际工作，选择课题，争取每 2―3 个月的时间内通过WWW.ZHULONG.CO进环。具有三个特点。M12.3 作好各种影响质量因素的频数统计和频率计算工作。 12.4 按着排列图的表现形式先划出左右两条坐标。 12.5 排列横坐标上的各种影响因素。 12.6 按纵坐标的刻度，将各种影响因素的发生频数一一标记清 楚，并划出相应的矩形图。 12.7 根据各种影响因素发生的频率和累计频率，逐个标注在相12.8 在图面的适当位置，标注以下几个内容：排列图的标题； 排列图数据搜集的起止时间和搜集方法，以及背景情况（包括检查方 法、检查人员、总检查个数、出现质量问题的个数等） 。第二部分仪表检测与控制部分 温度检测仪表第一章第一节2、双金属温度计按照连接方式分为轴向型、径向型、万向型。按照 用途可分为普通型、防爆型、电接点型和防护型。 3、 热电阻和热电偶按照结构和制造工艺可分为装配式和铠装式两类。装配式热电阻（热电偶）主要由接线盒、保护管、感温元件组 成。铠装式热电阻（热电偶）则是将电阻（电偶）元件封焊在由金属 套管、绝缘材料和金属导线三者组成的盒内。 4、测量温度的检测仪表有：玻璃液体温度计、压力式温度计、双金28筑龙对温度）和国际实用温度。网1、 温度是表示被测物体冷热程度的物理量。 常用的有热力学温度 （绝WWW.ZH温度检测仪表分类ULONG.CO应的坐标点上，并将各点连成一条曲线。M属温度计、热电阻、热电偶、辐射式高温计六大类。 5、常用专用热电阻有：端面热电阻、轴承热电阻、锅炉炉壁热电阻、 电机绕组热电阻。筑龙网WWW.29ZHULONG.COM第二节常用温度仪表工作原理1、压力式温度计是利用封闭容器内的液体，气体和饱和蒸汽受热后 产生体积膨胀或压力变化作为检测信号。它的基本结构是由温包、毛 细管和指示仪表三部分组成。 2、双金属温度计是利用固体受热产生几何位移作为测温信号的一种3、热电偶是利用两种不同材料相接触而产生的热电势随温度变化的特性来测量 温度的。见下表 2-1-2-1筑龙图 2-1-2-1 双金属温度计结构图网WWW.30ZHULONG.CO固体膨胀式温度计。其机构如图 2-1-2-1 所示。M热电偶使用特性表（表 2-1-2-1）序号 热电偶名 称 1 2 3 4 5 铂铑 10-铂 镍铬-镍硅 铁-康铜 铜-康铜 镍铬-康铜 S K J T E 分度号 可测量温 度范围 0---00 -200-750 -200-350 -200-900 补偿导 线型号 SC KX JX TX EX 补偿导线正极 材质 铜 镍铬 铁 铜 镍铬 颜色 红 红 红 红 红 补偿导线负极 备注 材质 铜镍 镍硅 铜镍 铜镍 颜色 绿 黑 紫 白 棕WW1、流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流 量和质量流量来表示，常用单位有 m /h、L/h、和 kg/h。 2、流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的33、石化系统常用的流量计可分为速度式流量计和容积式流量计。 4、速度式流量计包括质量流量计、超声波流量计、电磁流量计、浮 子流量计、窝轮流量计、差压式流量计等、激光流量计、靶式流量计 等。 5、容积式流量计包括椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、筑流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等。龙流量值；计量表是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内网W.31第一节 流量仪表的分类ZH第二章 流量仪表UL接，并与电桥或动圈仪表连接进行温度测量。ON用的安装形式有法兰连接和螺纹连接两种。 热电阻一般采用三线制连G.度测量的。适用范围：中低温区。特点：测量精度高、性能稳定。常CO4、热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加这一特性来进行温M铜镍活塞式流量计等。 第二节 常用流量计的工作原理 1、差压式流量计 1.1 差压式流量计是用节流装置与差压变送器配套测量流体流量的 仪表。 1.2 标准节流装置包括孔板、喷嘴、文丘利管、文丘利管喷嘴等。1.4 节流装置的取压方式包括角接取压、法兰取压、径距取压、理论 取压法、管接取压。如图 2-2-2-1 5 4 4 3 2ON1G.1 5 2CO1.3 特殊节流装置包括双重孔板、圆缺孔板等。M3筑1-1 角接取压法； 法兰取压法； 径距取压法； 理论取压法； 2-2 3-3 4-4 5-5 管接取压法 1.4.1 角接取压：上、下游侧取压孔轴心线与孔板（喷嘴）前后端面 的间距各等于取压孔直径的一半或等于取压环隙宽度的一半， 因而取 压孔穿透处与孔板端面正好相平。 角接取压包括环室取压和单独钻孔32龙图 2-2-2-1 节流装置取压方式图网WWW.ZHUL取压。 1.4.2 法兰取压：上、下游侧取压孔中心至孔板前后端面的距离为 （25.4±0.8）mm。 1.4.3 径距取压：上游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）前端面的距离为 1D，下游侧取压孔中心与孔板（喷嘴）后端面的距离为 1/2D。 1.4.4 理论取压：上游侧取压孔中心与孔板前端面的距离为 1D±而异。1.4.5 管接取压：上游侧取压孔的中心线距孔板前端面为 2.5D；下 游侧取压孔中心线距孔板后端面为 8D。1.5 常接触的标准孔板、文丘利管、楔形孔板的测量原理都是利用流 体通过节流件使部分压力能转换成为动能以产生差压来测量流量。 下 面介绍其结构。1.5.1 标准孔板是常用来测量流量的元件，又称同心孔板，其轴向截龙边缘开孔的薄板。网面积如图 2-2-2-2 所示。 孔板是一个加工成圆形同心的具有锐利直角WW斜角 φW.节 流 孔 厚 度 轴向中心线 流动方向孔 板厚 度筑ZHφD33图 2-2-2-2 标准孔板 1.5.2 文丘利管由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部和圆锥扩散ULφdONG.CO0.1D；下游侧取压孔中心线与孔板后端面的距离随β=d/D 的值大小M段组成，如图 2-2-2-3 所示，它有三种结构形式：具有粗铸收缩段的 文丘利管；具有机械加工收缩段的文丘利管；具有粗焊铁板收缩段的 文丘利管。其取压方式为上游取压距收缩段前 0.5D，下游取压口在 圆筒形喉部的中心（距收缩段 0.5d） 。连接面流动方向 7?~16?φd21?~1?CO ON圆锥收缩段圆筒喉部 圆锥扩散段G.4入口圆筒段图 2-2-2-3 文丘利管原理图 1.5.3 楔形孔板结构如图 2-2-2-4 所示， 其检测件为 V 形。 设计合适 时节流件下游处无滞流区，不会使管道堵塞。V 形检测件顶部为圆弧龙1网形，有较好的耐磨性。WWW.ZHULφDM流向 3 51/2Dd筑234图 2-2-2-4 楔形孔板流量计 1、 正压取压口； 2、负压取压口； 3、法兰； 4、楔； 5、测量管 2、 转子流量计 2.1 转子流量计又称面积式流量计， 它的检测件是一根由下向上扩大自下而上流过浮子时，在浮子上作用有压差、流体动压和磨擦力等， 它与浮子向下的重量相平衡，流量增大，向上的力加大，浮子上升， 浮子与锥管环隙面积增大流速降低，因而向上的力减少，与浮子重量 再次平衡为止。浮子在锥管中的不同位置代表着不同流量大小。流量 与浮子的位移成线性关系。如图 2-2-2-5、2-2-2-6 所示。1、1.2 磁钢 3.4.5 第二套四连杆机构 6.铁芯 7.差动变压器 8.电筑圆锥型管 2、转子龙网WWW.35ZHULONG.CO的垂直锥管和一只随着流体流量变化沿着锥管上下浮动的浮子， 流体M转换器 9..10.11―第一套四连杆机构 12.指针 图 2-2-2-5 转子流量计原理示意图 图 2-2-2-6 电远传转子流量计原理图筑龙网WWW.36ZHULONG.COM3、 电磁流量计 3.1 电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表，可用来测 量导电液体体积流量（流速） 。当导电的被测介质垂直与磁力线方向 流动时， 在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一个感应电动势 Ex，感应电动势和体积流量 Q 之间成正比。感应电动势通过转换器转机进行处理。见图 2-2-2-7、2-2-2-8 所示。图 2-2-2-7 电磁流量计原理图龙电极 4、测量管 5、衬 6、下盖 图 2-2-2-8 电磁流量传感器3.2 电磁流量计如果安装在垂直管道上，介质流向应自下而上；流量 计直管段长度应大于 5 倍工艺管道内径；电磁流量计、被测介质及工 艺管道三者之间应连成等电位，并应有良好的接地；转换器应安装在 不受震动、常温、干燥的环境中，凡就地安装应装盘或保护箱。 4、椭圆齿轮流量计 流量计测量部分是由两个互相咬合的椭圆型齿轮、 轴合壳体等组37筑网1、电极 2、激磁线圈WWW.1、上盖 2、线圈 3、ZHULONG.CO换成 4-20mADC 的统一信号，以供显示、调节和控制，也可送到计算M成。测量原理如图 2-2-2-9 所示，两个具有相互滚动进行接触（或不 接触）旋转的特殊形状测量元件―椭圆齿轮，在入口压力与出口压力 压差的作用下，下面转子产生 时针方向旋转，它为主动轮，而上面转子因两侧压差相等，不产生旋转力矩，是从动轮，它在下面转子带 动下，顺时针方向旋转。由（b）至（C）位置时，上面齿轮变为主动 轮，而下面齿轮变为从动轮，仍按箭头方向旋转。椭圆每旋转一周，轮的转数，就能知道被测流体流过仪表的总量。图 2-2-2-9 4、 质量流量计5.1 在工业生产过程中，有时需要测量流体的质量流量，如化学反应质量流量的仪表统称为质量流量计。 5.2 质量流量计分为直接式质量流量计和间接式质量流量计两种。 6、涡街流量计 6.1 工作原理：在流体中设置旋涡发生体，从旋涡发生体两侧交替地 产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街。旋涡列在旋涡发生体下 游非对称地排列。 6.2 涡街流量计传感器（如图 2-2-2-10）结构由四部分组成：1.旋涡38筑龙流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量网的物料平衡、热量平衡、配料等，都需要测量流体的质量流量。质量WWW.ZH椭圆齿轮流量计原理图ULONG.CO就有一定数量的流体流过仪表， 只要用传动的累计机构记录下椭圆齿M发生体；2.旋涡检出器；3.仪表表体 4.转换器。图 2-2-2-10 涡街流量传感器6.2.1 旋涡发生体 可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两大类，单b.在旋涡发生体上开设导压孔，在导压孔中装检测元件，检测发生体 两侧的差压。c.检测旋涡发生体周围的交变环境。 d.检测旋涡发生体背面交变的差压。 e.检测尾流中的旋涡列。 目前已采用热敏、应力、应变、电容、电磁、超声、光电、光纤 等检测技术。依据 5 种检测方式，采用各种检测技术，可构成众多类 型的涡街流量计。 6.2.3 转换器：检测元件把涡街信号转换成电信号，信号需经放大、筑龙网WWa.用设置在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧的差压。W.396.2.2 旋涡检出器，检测旋涡的方式有 5 种。ZH合，它对提高涡街强度、稳定性及降低下限雷诺数有一定作用。UL由这些基本型组成复合型。 多旋涡发生体则由单旋涡发生体再进行组ON旋涡发生体是最常用的结构，它由圆形、矩形和三角形等组成，亦可G.COM1.转换器 2.旋涡检出器 3.仪表壳体 4.旋涡发生体滤波、整形等处理得到与流量成比例的脉冲信号，同时还转换成 4～ 20mADC 标准模拟信号，其电路框图如图 2-2-2-11 所示。图 2-2-2-11涡街流量计信号转换器方框图6.2.4 仪表表体：仪表表体的结构及材料依据使用的压力、温度及流量管组成一个测量系统。 7、 插入式流量计7.1 插入式流量计是一类以结构形式划分的流量计， 它包括工作原理 各异的各种流量计。下面介绍均速管流量计（阿牛巴）和点流速流量 计。它们与管道之间以法兰连接，只有在管道内流体断流时允许拆卸 仪表。7.1.1 点流速流量计：如图 2-2-2-12 所示。它的工作原理是根据插7.1.2 均速管流量计：如图 2-2-2-13 所示。它的工作原理是根据插 入管道直径的检测件测得的信号推算管道中的流量。 传感器由一根横 贯管道直径的中空金属杆及引压管件组成。 中空金属杆迎流面有多个 测压孔测量总压，背流面有一个或多个测压孔测静压，由总压和静压 的差值（差压）反映流量。筑龙尺寸等推算管道中的流量。网入管道中的测量头所测流速， 依据管道内的流速分布与传感器的几何WWW.40ZHULONG.CO体性质（腐蚀性）而定，它对测量准确度有重要的影响，它与前后测M1.转换器 2.插入机构 3.测量管道 4.插入杆 5.测量头1.填料盖 2.笼行接头 3. 纹接头 4.检测件涡流量计的流体，流过一组螺旋叶片后被强制旋转，便形成了漩涡。 漩涡的中心是速度很高的区域，称为涡核，它的外围是环流。在文丘 利收缩段，涡核与流量计的轴线相一致。当进入扩大段后，涡核就围 绕着流量计的轴作螺旋状进动。该进动是贴近扩大段的壁面进行的， 进动频率和流体的体积流量成比例。涡核的频率通过热敏电阻来检 测。热敏电阻由检测放大器供给电流加热，使热敏电阻的温度始终高 于流体的温度， 每当涡核经过热敏电阻一次， 热敏电阻就被冷却一次。 这样，热敏电阻的温度随着涡核的进动频率而作周期性变化，该变化 又促使热敏电阻的阻值也作周期性的变化。 这一阻值变化经检测放大筑龙网WW8.1 图 2-2-2-14 所示为旋进漩涡流量计的测量原理图。流经旋进漩W.8.旋涡流量计ZH41量传感器UL图 2-2-2-12 点流速计型插入式图 2-2-2-13ON5.阀 6.插入机构 7.引压管阀 插入式均速管流流量传感器G.COM器处理后转换成电压信号， 既可获得与体积流量成比例的电脉冲信号 传送到显示仪表，以实现瞬时流量的指示和总量的积算。1.螺旋叶片 2.文丘利收缩管 3.旋涡 4.热敏电阻 5 扩大管 6.导直叶片叶片1.带法兰客体 2.起漩螺旋构成，如图 2-2-2-15 所示。网WW变送器由壳体、螺旋叶片、消漩叶片、敏感元件、放大器、紧固环等第三章龙第一节1、按照测量方法分类1.1 直接式液位测量仪表：①玻璃管式液位计。②玻璃板式液位计。 这两种液位计各此又分为反射式和透射式两种。 1.2 差压式液位测量仪表：①压力式液位仪表。②吹气法压力式液位 仪表。③差压式液位（或界面）计。 1.3 浮力式液位测量仪表：①浮球式（包括浮球和浮标）液位计；②筑W.428.2 旋进漩涡流量计由变送器、检测放大器和数字式显示仪表组成。液位仪表的分类ZHUL图 2-2-2-14 旋涡流量计原理图液位仪表ON图 2-2-2-15 旋进漩涡流量计 结构图G.3.敏感元件 4.消漩叶片COM浮筒式液位计。③磁性翻板式液位计。 1.4 电气式液位测量仪表： ①电接点式液位计。 ②磁致伸缩式液位计。 ③电容式液位计。 1.5 超声波式液位测量仪表。 1.6 雷达液位仪表。 1.7 放射性液位仪表。1 直接式液位测量仪表1.1 直接测量，现场观察，多用于就地指示液位，或用来核准自动液 位的零位和最高液位之用。1.2 由于液位计各部分与被测介质直接接触，其材质要适用介质要求 及能承受操作状态的温度、压力。 2 差压式液位测量仪表2.1 借助于压力和差压变送器来测量液面。器精度和稳压装置的性能。 ② 差压变送器测液位（界面）在石化行业是使用较广的方法。对有 腐蚀、粘稠介质可采用法兰式（带毛细管）差压变送器来测量。 由于密度变化直接影响到测量结果，所以适用于密度比较稳定的过 程。 3 浮力式液位测量仪表 3.1 浮标钢带（丝）式液位计 不论是机械传动带 4～20mA 输出的变43筑龙口容器，可测量有腐蚀介质，但测量范围有限，精度取决于变送网① 用吹气法测量液面，需要气源和吹气稳压装置，适宜于常压或开WWW.ZHULONG.CO第二节 液位测量仪表的基本特性M送器，或是钢带密码光导转换器的，还是伺服型的液位计可进行多参 数的测量，如界面（油水界面） ，与多点温度元件相连接时，可测多 点温度或平均温度，如选用多点密度浮标，可测多到 10 点的密度， 精度也较高。 3.2 浮筒式液位计 测量范围有限，一般为 300～2000mm，适用于液面 波动较小，密度稳定，洁净介质的液面和界面测量。对高温、高粘度3.3 磁性翻板式液位计 测量精度不高，适宜于有腐蚀、有毒介质的 就地指示，维护工作量较小。 4 电气式液位测量仪表4.1 电接点式液位计 它结构简单，价格便宜，可用于高温、高压的 工况。适用于小型锅炉汽包及除氧槽的液位测量。 4.2 磁致伸缩式液位计 这是一种新开发的液位计（变送器） 。它由磁 性浮子驱动，变送器精度高，分辨率高。4～20mA 标准信号，24V 直从结构上讲有两种，其中一种是杆式，浮球顺着杆上下移动，测 量范围在 0～3m。当测量范围在 3～10m 时，采用缆式结构，这样运 输安装均为方便。 4.3 电容式液位计 电容式液位计适宜于有腐蚀、有毒、导电或非导 电介质的液位测量。对粘稠及易结垢的介质，可选用带保护极的测量 电极和带有主动补偿放大电路的电容液位计来测量， 射频导纳式液位 计也是基于这种应用发展起来的。44筑龙型的。网流二线制供电，适宜于洁净的介质精确测量。变送器也可做成耐腐蚀WWW.ZHULONG.CO介质，密度变化较大不宜采用。M液位计探头对介质的介电常数非常敏感，操作温度、压力变化对介电 常数干扰较大的介质是不宜用电容液位计的。 另外， 不同形状的设备， 选用不同结构的探头。如设备为圆柱型，可选用杆式测量电极；如设 备为卧槽，应选用双层同轴式测量电极，其目的是尽量使电极电容值 与液位的变化成线性关系。 5 超声波液位测量仪表量。但声波必须在空气中传播，所以真空设备是不能使用的。在测量 中要求声速稳定，液面反射良好，如液面上有较多的泡沫，声阻大， 反射弱，仪表就不能正常测量。如果有杂散的反射波（非液位） ，如 容器内支架、入口物料反射回来的波段等假信号，对测量也有极大影 响。这可采用杂波抑制技术，来辨别真正的液位信号。另外，探头使 用一段时间后，弄脏或积灰影响到共振频率变化，目前采用脉冲频率 自适应技术，在使用过程中间隔地测出探头的共振频率，不断修正主6 雷达液位计雷达液位计利用高频脉冲电磁波反射原理进行测量。 可用于真空 设备的测量，适用于恶劣的操作条件，几乎不受介质蒸汽和粉尘的影 响。在有杂散反射波的情况下，可采用杂波分析处理系统来识别和处 理杂散、虚假反射波，以获得正确的测量信息。可用于液体、固体和 液位（料位）的测量。筑龙超声波液位计适用于液体和固体料位的测量。网振荡器振荡频率， 使探头能始终工作在共振状态， 保证仪表正常工作。WWW.45ZHULONG.CO超声波液位计是用声波反射来测量液位的，是一种无接触式测M7 放射性液位计 7.1 放射性液位计是真正的不接触测量各种容器中的液位和料位， 能 用于各种高温、高压、强腐蚀及粘度较高的工况测量。 7.2 用好这种仪表的关键是完全搞清其操作工况、介质、设备材质、 壁厚及其他射线穿过的部件，绘出设备的剖面图供制造厂进行计算。较困难时，可用它来测量。但必须对管理和操作进行专门的培训。仪 表有专人负责，保证操作和使用的安全性。 第三节石化系统常用液位仪表测量原理1、直读式液位仪表测量原理1.1 它是利用仪表与被测容器气相、 液相的直接连接来直接读取容器 中的液位高低。,直接测量液位原理见图 2-3-3-1。 1.2 利用液相压力平衡原理:这种液位计适宜于就地直读液位的测量。 2、 差压式液位测量仪表2.1 压力式液位测量的基本原理见图 2-3-3-2 所示。筑龙当ρ1=ρ2 时；H1= H2网H1ρ1g= H2ρ2gWWW.46ZHULONG.CO7.3 放射性液位计的特点是使用可靠，极少维护，在其他仪表测量比M1H1ρ1 2 3图 2-3-3-1 直读式液位计原理图H2ρ2P 是压力，H 是液位，ρ是介质重度。这种方法简单实用，只适用于常压容器。ON4 3G.1输出信H2UL315CO基本原理是：H=P/ρg 1、气相切断阀 2、液相切断阀 3、玻璃管MW.ZHρ2Hρ气 源WW3.被测对象6龙1. 指示仪表 2.引压阀组网图 2-3-3-2 基本测量原理图 2-3-3-3 吹气法液位测量原理 1.压力变送器 2.过滤器件 压阀 3.稳压和流量调整器 s4.切断阀 5.吹气管 6.被测对象2.2 吹气法压力式液位测量 基本原理：空气经过过滤、减压后经过针形阀节流，通过转子流 量计到达吹气切断阀入口，同时经三通进入压力变送器，而稳压器稳 住转子流量计两端的压力，使空气压力稍微高于被测液柱的压力，而47筑缓慢均匀地冒出气泡，这时测得的压力几乎接近液位的压力。如图 2-3-3-3 2.3 差压法液位测量 2.3.1 基本测量原理：见图 2-3-3-4，测得差压Δp=p1-p2=Hρg; H= Δp/ρg 式中Δp 为测得差压ρ为介质重度 H 液位高度G.CO1ρo 为罐的操作压力M UL ONρ1=ρo气相管只要保证气相管内无冷凝液，ρ1=ρo，在密度稳定时，测得 的差压完全代表了液位的高度。ρo ρW.ρ248最大液位ZH WW2H中心线1.切断阀 2.差压仪表 3.气相管排液阀2.3.2 带有正负迁移的差压法液位测量原理 这种方法适用于气相易于冷凝的场合，见图 2-3-3-5 所示。图中 ρ1 气相冷凝液的密度，h1 为冷凝液的高度，当气相不断冷凝时，冷 凝液自动会从气相口溢出，回流到被测容器而保持 h1 高度不变。当 液位在零时，变送器负端已经受到 h1ρ1g 的压力，这个压力必须加筑龙图 2-3-3-4 差压法液位测量原理网取压口ρ13以抵消。这称为负迁移。 a. 负迁移量 SR1=h1ρg 带有正负迁移的差压变送器输出特性曲线图 2-3-3-5 所示。 当测量液位的起始点从 H0 开始，变送器的正端有 H0ρg 压力要 加以抵消，这称为正迁移。 b. 正迁移量 SR0=H0ρg在有正负迁移的情况下仪表的量程为: ΔP= H1ρg当被测介质为有腐蚀、易结晶时，可选用带有腐蚀膜片的双法兰 式差压变送器，迁移量及仪表的量程的计算仍然可用上面公式来计 算，只ρ1 为毛细管中所充的硅油的密度，h1 为两个法兰中心高度之 差。网WWW.ZHULONG.3 2 1 ρ1 P1 h1龙筑最大液位ρoHH1H1ρ SR1 h1ρ1 SR1H0ρH2ρ ρ ρ零位 SR01. 切断阀 2.差压仪表 3.平衡容器 图 2-3-3-5 带有正负迁移的差压法液位测量原理图和特性曲线图49CO这时变送器总迁移量为 SR=SR1-SR0= h1ρg- H0ρgMP23、浮子式液位测量仪表3.1 浮子式液位计的测量原理见图 2-3-3-6 所示，当液位升高时，浮 子上浮，钢丝绳靠指示表的中预紧发条的拉力收入表体，以保持浮子 重量、浮力与发条拉力相平衡，指示表指示出液位值、变送器发出正 比与液位的信号。6.变送器 7.伺服马达 8.控制器 9.显示器 10.微处理器 图 2-3-3-6 浮子液位测量原理图网WW1.浮子 2.钢丝 3.线轴磁联合器 4.力矩传感器 5.转角变换器W.506 导向索牵引螺栓 7.钢带引出法兰ZH1. 浮子 2.钢带 3.导向滑轮装置 4.指示仪表 5.浮子导向钢索龙3.2 伺服型浮子液位计测量基本原理见图 2-3-3-7 所示。 3.2.1 液位计由浮子、 钢丝和伺服变送器组成； 伺服变送器包括线轴、 磁联合器、变速器、伺服马达、控制器、力矩传感器、转角（信号） 变换器、 微处理器和显示器， 它们和接线端子一起密封在一个机盒内。 3.2.2 浮子在介质中的位置是由伺服机构的平衡来确定的。伺服机构 在微处理器控制下进行测量。力矩传感器判断浮子的浮力信号（浮子筑ULON图 2-3-3-7 伺服型浮子液位 计测量原理图G.COM重量和浮力综合信号）和微处理器预制的测量要求，发出控制信号到 控制器，决定伺服马达的方向和转角，平衡后浮子位移（线轴转角） 由转角变换器变成脉冲信号送入处微理器， 微处理器输出至显示器进 行显示。 3.2.3 测量范围：0―50m；通讯协议：HART 协议进行通讯，连接在 PC 机上进行监控和管理。放阀图 2-3-3-8 浮筒液位计测量原理图 3.3.2 输出信号：电动 4-20mADC，气动 20-100kPa；电源 24VDC。测 量范围300-2000mm。 4、 电气型液位测量仪表 电气型液位测量仪表是利用被测介质不同的电气性能来实现对 液位的测量。如：利用介质气相和液相电导率差异特大的特性，组成 电接点式液位计。利用被测介质的介电常数，在金属容器和电极之间筑龙网WW1.截止阀 2.浮筒体带排污阀 3.变送器 4.扭力管组件 5.浮筒 6.排W.51ZH3.3.1 浮筒液位计是基于浮力原理工作的， 其测量原理见图 2-3-3-8 所示，当液位在零 位时，扭力管受到浮筒重量所产生的扭力矩 （这时扭力矩最大） ，扭力管转角处于“零” 度，当液位逐渐上升到最高时，扭力管受到 最大浮力所产生的扭力矩的作用（这时扭力 矩最小） 转过一个角度φ， ， 变送器将这转角 φ转换为 4-20mA 的直流信号， 这个信号正比 于被测量液位。ULONG.CO3.3 浮筒液位计M形成电容的原理做成电容式液位计。 4.1 电接点式液位计. 4.1.1 基本原理 液位计由测量电极室与液位显示仪表组成。 其电接点式液位计原 理如图 2-3-3-8 所示。液位到达电极 1 位置时，指示电路使发光二极 管 A 通电，当液位达到电极 2 时，指示输出电路，使发光二极管 B 通1、切断阀 2.焊缝 3.电极室图 2-3-3-8 电接点液位计原理图龙网WW5.排污阀W.521. 测量电极室 2.指示输出电路 3.液位指示灯 4.液位显示仪表4.1.2 电极室安装见图 2-3-3-9 所示，不在赘述。 4.2 磁致伸缩式液位计 4.2.1 基本原理 液位计基本原理和结构如图 2-3-3-10 所示， 其结构分为三部分： 浮球（内装有磁钢） 、变送器（由脉冲发送器和接收器组成）和装有 磁致伸缩线的不锈钢测量管。筑ZHUL图 2-3-3-9 电极室安装示意图ONG.CO电，同时继电器输出一个接点信号给报警或联锁装置。M图 2-3-3-10 磁致伸缩式液位计原理和结构图 当变送器接通电源后，脉冲发送器和接收器开始工作，发送器定 时向下端发送低电流询问脉冲信号， 脉冲信号及其磁场顺着磁致伸缩 线向下，当脉冲信号的磁场与浮球内的磁场相遇时，两磁场在相遇处 产生扭应力脉冲，这个扭应力脉冲向磁致线两端传送，向下的扭应力 脉冲被阻尼端吸收。向上的扭应力脉冲被接收器接收并检测出来，根 据从发出询问脉冲到接收到返回的扭应力的脉冲的时间差就可计算4.2.3 磁致伸缩式液位计的安装见图 2-3-3-11 所示。筑龙4.2.2 测量范围：300-30000mm；输出信号：4-20mADC(两线制)。网出液位的高度并转换成 4～20mA 的输出信号。WWW.53ZHULONG.COM1.液位计 2.法兰盖 3.浮球 4.当环4.3 电容式液位计 4.3.1 基本原理 4.3.1.1 基本组成 仪表组成。电容式液位计由测量电极、前置放大单元及指示图 2-3-3-12 所示，电极与被测容器之间所形成的等效电容，C0 为电 极安装后空罐时的电容值，ΔC 为最高液位时的电容值。只要测得由 液位升高而增加的电容值，就可测得罐中的液位。网4.3.1.2 测量原理 电容式液位计原理图见图 2-3-3-13 所示。WWW.C1ZHUL 龙限幅放 振荡器 直流 测量桥 放大器 报警回 报 警 输 出 调整 电源筑C C0 +△CLSON接收单元 ~220V，50HZ图 2-3-3-13 电容式液位计原理图54G.CO图 2-3-3-11 磁致伸缩式液位计安装图图 2-3-3-12 等效电容回路图M测量电极的电容为 C0+ΔCL。前置放大单元包括测量桥路、振荡 器和限幅放大器。该单元装在电极接线盒里。接收单元由指示仪表、 直流放大器、调整电路、报警回路及电源组成。 振荡器产生高频震荡，经限幅放大后，成为幅值稳定的信号，经 耦合电容送到测量桥路。测量电极的电容是桥路的一个臂，Cs 是桥路 的初始平衡电容。当液位上升时，ΔCL 随之增大，桥路失去平衡，接频率和幅值稳定的情况下，指示的电流Ι正比与ΔCL。 另外报警回路可设定高低液位的报警值。调整电路调节仪表零 位。电极式安装示意图振荡器停止振荡，继电器励磁，输出翻转为 “0” ，可发出高液位报警信号。为了提高报警的敏感度，电极最好是横向安插在设备上，既要报 警的位置上，这样可一下达到振荡器停振荡的值，使动作更为可靠。4.4 射频导纳液位计 4.4.1 测量基本原理：由于电容电极在粘稠介质中使用容易结垢挂 料，在使用一段时间后就出现一个附加的电容 Cc0 和电阻 Rc0，它们 是由许多 Cc01~ Rc0n 和 Rc01~ Rc0n 组成。其挂料的附加电容和电阻 的等效回路见图筑龙电器都组装在电极的接线盒里，这样安装、使用很方便。网电容式液位开关通常为一体化的结构，也就是振荡器、电源和继WWW.55ZHULONG.CO收单元中直流放大器将不平衡电流放大送指示仪表指示。 在振荡源的M4.4.2 由于 Cc0 和 Rc0 的存在，出现了两个问题： ① 由于挂料后介质导电性，振荡器输出到探头电压降低，导致 测量回路误差； ②由于 Cc0 的存在，直接产生测量误差。 4.4.3 为了解决上面问题，对电路设计作了修改： ①在震荡器与测量电容桥路之间增加缓冲放大器， 以保证震荡器②根据挂料 Cc0 和 Rc0，增加一个交流驱动电路，该电路与交流 变换器（或同步检测器）一起可以分别测得测量电容 CM 和电阻 Rc0 的阻抗，在挂料足够长的情况下，物位电容为测量电容减去相当于 Rc0 值的挂料电容值。4.4.4 射频导纳液位计就是在电容液位计基础上采用上述两项补偿 电路的技术，克服了挂料所引起的测量误差，而重新得名的液位计。 5、 超声波液位测量仪表从而计算出液面高度。另外，利用声波在不同介质中声阻抗的差异， 有液位时，声阻抗较小；无液位时，声阻抗最大，放大器使继电器励 磁或释放，来进行液位报警。筑龙到液面 （或料面） 产生反射波的原理， 测出发射波和反射波的时间差，网超声波液位计是利用超声的各种特性来测量液位， 如利用声波碰WWW.56ZHULONG.CO输出电压稳定。M5.1 反射式超声波液位计 5.1.1 液位计的组成见图 2-3-3-14 所示。1.探头 2.发送器 3.接收器 图 2-3-3-14 超声波液位计原理图1 探头 2.发送器 3.接收器 图 2-3-3-15 超声波液位开关5.1.3 二次仪表由超声振荡器、输出电路、时钟、时标震荡器、计时 运算电路、整形放大电路、指示仪表和电源组成。 5.1.4 测量原理：时钟电路定时触发振荡输出电路，向发送器输出超 声电脉冲，同时又触发计时电路开始计时。当发送器发出的声波经液 面反射回来，被接收器收到并变成电信后，通过整形放大，去控制计 时电路计时。计时电路测得的时差，经运算后得出探头与液面之间距 离即液面信号，并在指示器上显示。筑龙网WW它可将电能转换为声能。也能将声能转换为电能。W.57部件相连接。 探头的换能器通常采用压电陶瓷， 工作时处于谐振状态，ZH5.1.2 液位计探头由发送换能器和接收器组成， 并用高频电缆与电子ULON原理图G.COM5.2 超声波液位开关 5.2.1 液位开关的组成见图 2-3-3-15 所示。 5.2.2 探头由发送压电陶瓷、接收压电陶瓷及不锈钢密封壳组成。 5.2.3 电子部件包括放大器、R 继电器及电源，这些部件可装在探头 上部的密封接线盒中，成为一起化的液位开关。 5.2.4 测量原理：当放大器与接收器之间有液体时，声阻抗较小。在回路，继电器释放，输出一个信号。当液位下降时，空气声阻较大， 放大器的正反馈就不存在，放大器输出继电器 R 吸合，发出一个低位 信号，以实现液位的高低报警。 6、 雷达液位计6.1 雷达液位计是利用高频电磁波经天线向被测容器的液面发射，当 电磁波碰到液面后反射回来，仪表检测出发射波及回波的时差，从而 计算出液面的高度。雷达液位计原理如图 2-3-3-16 所示。网WWW.ZH龙ULT/R+ T/RS+ SS+ SRS-485ONPC 计算机G.CO1#放大器的放大倍数足够大时， 其输入与输出就形成一个正反馈的振荡MBL-30筑2#BL-30图 2-3-3-16 雷达液位计原理图图 2-3-3-17 一次仪表与计算机连 接图6.2 雷达液位计由一次仪表和二次仪表组成（以 BL-30 为例） 。 6.2.1 一次仪表 一次仪表装在设备顶部， 由电子部件、 波导连接器、安装法兰及喇叭型天线组成。 电子部件由振荡器、 调制器、 混频电路、58差频放大器、A/D 转换器及接线端子盒等组成。 6.2.2 二次仪表 二次仪表为盘装型，由 A/D 转换、计算单元、显示单元及电源部分组成。 6.2.3 一次仪表与二次仪表之间用一根多芯屏蔽专用电缆连接， 其作 用是向一次仪表供电，并将 A/D 转换信号送至二次仪表。 经 6.3 其工作原理是是： 它的震荡器产生 10GHZ 的高频振荡， Vm 线性喇叭形天线向被测液面发射，波经液面反射回来又被天线接收，回波 通过定向通路器送入混频电路， 混频器接收到发送波和回波信号后产 生差频信号，这个差频信号经差频放大器放大后，经 A/D 转换后送到 计算装置进行频谱分析，既通过频差和时差，计算出液位高度，并通 过显示单元显示。6.4 电源：二次仪表为 220VAC，50Hz，为一次仪表提供 24VDC 。 6.5 通讯：通讯协议 MODBUS。通过计算机 RS-485 接口与一次仪表相6.6.1 一次仪表与二次仪表相连，一次仪表的 24VDC 由二次仪表提 供，同时也可与数字式现场指示器相连。 6.6.2 一次仪表可输出 4-20mADC 信号，连接方式为三线制（二线 24VDC，0V 公用，一线信号） 。 6.6.3 一台或多台一次表与 PC 机相连接，一次仪表必须分别供给 24VDC 电源，其连接图见 2-3-3-17 所示。 6.6.4 安装方式：一次仪表在拱顶罐上的安装见图 2-3-3-18 所示。59筑龙6.6 仪表接线：网连。WWW.ZHULONG.CO调制电压调制后，以等幅振荡的形式，通过耦合器及定向通路器，由M用导波管的一次仪表在拱顶罐上的安装见图 2-3-3-20 所示。带导波 管的一次仪表在在内浮顶罐上安装图见 2-3-3-21 所示，带切断球阀 的一次仪表在球罐上安装示图见 2-3-3-19 所示。图 2-3-3-20 常导液管安装示意图筑龙网WWW.图 2-3-3-21 带导波管的一次 仪表在在内浮顶罐上安装图 7、 放射性液位计 7.1 放射性液位计是利用放射源产生γ射线， 穿过被测容器及容器中 的介质时，射线被不同高度液体所吸收，故测得因被吸收而衰减的射60ZHUL意图ON图 2-3-3-18 一次仪表安装示意图图 2-3-3-19 带切断阀的安装示G.COM线强度。就测得了相应的液位。 7.2 测量系统的构成：它由放射源、检测器、二次表三部分组成。 7.3 放射性液位计是利用放射源产生的γ射线， 穿过被测容器及容器 中的介质时，放射线不同高度液体所吸收，故测得因被吸收而衰减的 射线强度，就测得了相应的液位。 7.4 系统的构成：放射性液位计由以下几个部件组成：放射源，一次1、碘化纳闪射晶体 2.光电配增管 3.高压发生器 4.前置放大器 图 2-3-3-24 液位计布置图 图 2-3-3-23 检测器原理图筑龙图 2-3-3-22 放射性液位计原理图网WWW.61ZHULONG.CO仪表既检测器和二次仪表。 放射性液位计原理图见图 2-3-3-22 所示。M7.4.1 放射源放射源通常有钴-60，半衰期为 5.3 年；铯-137，半衰期为 30 年。放射源可以根据测量要求做成点源、多点源或棒源， 并有不同的规格及必备的防护容器。 7.4.2 检测器 检测器通常有电离室型、 盖革计数管型和闪烁晶体加光电备增管型三种。率只有 1%左右，而闪烁晶体的效率在 20%~40%，计数率也较高。 检测器通常由碘化钠晶体、光电倍增管、前置放大电路、高压发 生器组成。 碘化钠闪烁晶体和光电倍增管要求放在避光的金属密封暗 盒中，只有γ射线能射到晶体上。检测器的原理图见 2-3-3-23 所示。 γ射线打在碘化钠晶体上，使其发出微弱的光线，光线强度正比 于γ射线的剂量。 光电倍增管将光信号放大并转换成电脉冲信号送到 二次仪表的脉冲放大器去。7.4.3 二次仪表和电源部分组成。 脉冲放大器起脉冲放大和整形作用。补偿电路分两个部分，一部 分补偿测量线性，另一部分补偿放射源随时间的强度衰减。显示单元 中包含输出报警继电器回路，可设定上下限报警。 7.5 测量原理 7.5.1 放射强度 R 由检测器转换成脉冲信号，该信号经脉冲放大、整62筑龙电压。根据电气上这个结构，检测器只能做成隔爆型的。 二次仪表由脉冲放大器、补偿电路、转换显示单元网直流高压电压约 1Kv，供给光电倍增管的打拿极和阳极上的加速WWW.ZHULONG.CO电离室由于制造上的原因用的较少， 盖革计数管γ射线的检测效M形经转换器转换和线性补偿处理，输出 4～20mA 信号到显示器显示。 当转换器输出开关信号时，仪表可作为液位报警开关。 7.5.2 在实际应用中，根据测量液位的高度，容器的形状、壁厚等情 况，可选用棒状源，点检测器；也可选用点源，棒状检测器等不同搭 配。 如果容器壁较厚可将放射源放在容器内， 用来降低放射源的剂量， 实现安全、合理的测量。性补偿元件来实现线性化， 或者将棒状源做成非线性结构来实现输出 信号的线性化。7.6 液位计的布置图如图 2-3-3-24 所示。放射源是棒状的，检测器 是点状的源的强度较低从几是十毫居到一百多毫居。 8、 物性检测仪表8.1 物性检测仪表是指检测某些与物质组成有关的物理特性的仪表， 如粘度计、湿度计、密度计、水分计等。它比间接检测的控制温度、8.2.1 粘度是流体内部层与层之间相对滑动的摩擦力， 这种滑动称为 剪切。 滑动时有剪切应力和剪切率。 差压式粘度结构图如图 2-3-3-25 所示。流体流过质量流量计时测出流体的质量流量，质量流量计两端 的差压由差压变送器测出并送入质量流量计的微处理器计算， 在质量 流量计上可以显示质量流量、体积流量、温度、差压、密度和粘度。筑龙8.2 差压式粘度计网压力、流量要好。这里介绍粘度计。WWW.63ZHULONG.CO7.5.3 另外，为实现输出信号与液位变化成线性关系，通常可通过线M1.差压变送器 2.质量流量计传感器 3.信号处理器 图 2-3-3-25 差压式粘度计8.3 扭矩式粘度计 8.3.1 圆筒状的测量头在被测介质中转动时， 由 于粘度的阻力作用在轴上产生扭矩力这个扭矩 力经过差动齿轮组、测量弹簧及电感传送器等 测量机构和电子线路的处理得到粘度测量值。 它的结构如图 2-3-3-26 所示。筑龙1.保护罩 2.筒形敏感元件 3 圆锥套筒 4.金属波纹管 5.驱动轴 6.差 动齿轮 7 测量弹簧 8 电感传感器 9 两速同步电机 10.可拆卸的外壳网图 2-3-3-26- 扭矩式粘度WWW.64ZHULONG.COM第四章 显示仪表 1、显示仪表直接接收检测元件、变送器、或传感器的输出信号，然 后经测量线路和显示装置，把被测参数进行显示，以便提供生产所必 须的数据，让操作者了解生产过程进行情况，更好的进行控制和生产 管理。 2、显示仪表按显示方式可分为模拟显示、数字显示、图象显示等三2.1 模拟显示仪表是以仪表的指针（或记录笔）的线位移或角位移来 模拟显示被测参数连续变化的仪表。 这类仪表使用了磁电偏转机构或 电机式伺服机构，因此，测量速度较慢，读数容易造成多值性。但它 可靠，又能反映出被测参数的变化趋势，因此，目前工业生产中仍大 量地被应用。2.1.1 模拟显示仪表又可分为动圈式显示仪表和电子自动平衡显示 仪表。于进行数值控制和数字打印记录， 也便于和计算机连用等特点， 为此， 这类仪表得到了迅速的发展。 2.2.1 数字式显示仪表是把被测变量（如温度、流量、物位及成分等 等）成一函数关系的连续变化的每年量（如电信号） ，变换成断续的 数字量来显示的仪表。 2.2.2 数字式显示仪表的功能： ①输入信号：一般为电压、电流、频率、脉冲及开关信号等。65筑龙表。它具有测量速度快，精度高，读数直观，并且对所检测的参数便网2.2 数字显示仪表是直接以数字形式显示被测参数量枝值大小的仪WWW.ZHULONG.CO大类。M②测量值显示：0~9 数码和被测变量参数的单位符号等。 ③ 基本功能：A、对被测参数自动测量；B、数字式显示测量值； C、对被测参数设定报警；D、可输出模拟量信号和数字量信号；E、 当被测参数达到预定值时给出控制信号；F、数字打印；G、可多点测 量、显示、报警、输出控制信号。 2.2.3 数字式显示仪表的构成原理：补偿、标度变换和显示装置等组成。②由检测单元送来的信号首先经变送器转换成电信号，由于信号 较弱，通常需进行前置放大后才能进行 A/D 转换，把连续变化的模拟 电信号转换成断续变化的数字量；然后经非线性补偿，再通过标度变 换，最后送入计数器计数并显示；同时还可送往报警系统和打印机构 去打印，需要时也可把数字量输出，供其他计算单元使用，它还可以 与单回路数字调节器或计算机配套作设定值控制等。的，这是数字式显示仪表应具备的三大部分。这三大部分各有很多种 类，通过三者相互巧妙的结合，可以组成适用于各种不同要求场合的 数字式显示仪表。筑龙和数字两大组成部分，非线性补偿和系数的标度变换也是不可缺少网③数字式显示仪表的核心环节是模-数转换器， 它将仪表分成模拟WWW.66ZHULONG.CO①数字式显示仪表由前置放大器、模/数（A/D）转换器、非线性M被测 参数变送 器前置 放大非线性 补偿标度 变换A/D显示（a）模拟非线性补偿方案被测 参数 变送 器 前置 放大 非线性 标度 显示（b）非线性 A/D 变换补偿方案被测 参数 变送 器 前置 放大 A/DONG.CO非线性 补偿 标度 变换 显示（c）数字式非线性补偿方案 图 2-4-1 数字式显示仪表组成方案应用相继发展起来的一种新型显示设备。 图象显示的实质是属于数字 式，它具有模拟式与数字显示仪表两种功能，并具有计算机大存储量 的记忆能力与快速性功能，是现代计算机不可缺少的终端设备，常与 计算机联用，作为计算机综合集中控制不可缺少的显示装置。筑龙和图象的形式在屏幕上进行显示的仪器。 它是随着电子计算机的推广网2.3 图象显示仪表是直接把工艺参数的变化量，以文字、数字、符号WWW.67ZHULMA/D变换第五章 控制阀 第一节 1、 控制阀分类控制阀同空板一样，是一个局部阻力元件。控制阀由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件。可以把控 制阀模拟成孔板节流形式，见图 2-5-1-1 所示。图 2-2-1-1 控制阀节流模拟图 2、控制阀由执行机构和阀门两部分组成。图 2-5-1-2 所示是气动薄筑图 2-5-1-2 气动薄膜控制阀的结构原理图龙网WW阀和长行程和角行程控制阀。W.682.1 气动控制阀按其执行机构形式又分为薄膜式控制阀、 活塞式控制ZH阀、液动控制阀和混合型控制阀四大类。UL膜控制阀的结构原理图。按照动力源可分为：气动控制阀、电动控制ONG.COP1V1P2 V2M2.2 电动控制阀的执行机构可分为直行程和角行程两类。 2.3 按照阀体结构形式可分为单座阀、双座阀、角阀、三通阀偏心旋 转阀、蝶阀、球阀、快速切断阀、隔膜阀、阀体分离型阀、低噪音阀、 波纹管密封阀、低温控制阀和旋塞阀。 第二节 执行机构 1、薄膜执行机构压力，具有结构简单，动作可靠、维修方便和价格便宜等特点。 1.2 薄膜执行机构按动作方式分为正作用式和反作用式两种。 1.3 正作用式薄膜执行机构： 当信号压力增大时， 执行机构推杆向下， 动作的叫做正作用执行机构，其位移特性如图 2-5-2-1 所示。当信号 压力从 20kPa 增加到 100kPa 时，推杆就从零走到全行程的位置。W. WWZHULONG.L/ %） （100CO1.1 它是一种最常用的执行机构， 通常接受 0.02~0.1Mpa 的标准信号MpAe图 2-5-2-1 正作用式薄膜执行机构 图 2-5-2-2 正作用式 信号压力与推杆位移特性筑龙网20100KL薄膜执行机构动作原理图1.3.1 正作用式薄膜执行机构的动作原理如图 2-5-2-2 所示，当信 号压力通入到薄膜气室时，在膜片上产生一个推力，并使推杆部件移 动，将弹簧压缩，直到弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推69力相平衡。薄膜执行机构的平衡方程式可用下式表示：pAe=KL 式中：p 通入薄膜室的信号压力；Ae 薄纹膜片有效面积； K 弹簧钢度； L 执行机构的推杆位移；L=（Ae/K）P 1.3.2 正作用式薄膜执行机构的结构如图 2-5-2-3 所示， 它由上膜盖、 波纹膜片、下膜盖、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件和行程 标尺等零部件组成。1.上膜盖 2.波纹膜片 3.下膜盖 4.推杆 5.支架 6.压缩弹簧1.3.3 图 2-5-2-3 所示为气动薄膜控制阀的外型结构图。 1.4 反作用式薄膜执行机构 1.4.1 当信号压力增大时，执行机构的推杆向上动做的叫反作用式执 行机构，如图所示。当信号压力从 20kPa 增加到 100kPa 时，推杆就 从全行程走到零的位置。 1.4.2 反作用式薄膜执行机构的动作原理与正作用式薄膜执行机构一 样，所不同的是反作用执行机构的信号压力通入到波纹膜片的下方，70筑龙图 2-5-2-3 正作用式薄膜执行机构的结构网7.弹簧座 8.调节件 9 行程标尺.WWW.ZHULONG.COM当信号压力增加时，波纹膜片向上移动，如图 2-5-2-4 所示。 1.4.3 反作用式薄膜执行机构的结构有两种形式： 一种是采用 O 形密 封环的方法：另一种是采用深波纹膜片方法，如图 2-5-2-5 所示。从 图中可知，正、反作用执行机构的结构基本相同，均由上下膜盖、波 纹膜片、推杆、支架、压缩弹簧、调节件等部件组成。在正作用式执 行机构上，增加一个 O 形密封环或深波纹膜片，并更换个别零部件后100 L/(%)G. WW W. 筑 龙 网 ZH71COp.Ae KL就能方便地组成反作用式执行机构。图 2-5-2-4 反作用式薄膜执行机构 图 2-5-2-5 反作用式薄 信号压力与推力位移特性 膜执行机构动作原理图2、气动长行程执行机构 2.1 动作原理： 气动薄膜执行机构和气动活塞执行机构均是直行程位 移，只适用于直行程控制阀，而对角行程控制阀，像蝶阀、风门等， 就必须要使执行机构输出一个力矩和转角。 由于长行程执行机构具有 行程长和输出力矩大的特点，它将 20～100kPa 信号压力或 0～10ｍ ADC，4～20mADC 信号电流转变成相应的转角（0°～90°）或位移 （200～400mm） ，因此，适合于角行程控制阀的需要。 2.2 气动长行程执行机构配气动阀门定位器和电/气阀门定位器，可UL0 20 p/KPa100ONM接受 20～100kPa 的气动信号和 0～10mADC、4～20mADC 电信号，实现 比例控制。 2.3 气 动 长 行 程 执 行 机 构 是 根 据 力 矩 平 衡 原 理 工 作 的 ， 见 图 2-5-2-6(a)所示。当输入信号 p（气或电）时带动杠杆转动，使滑阀 向上移动，p1 减小，p2 上升，活塞向上移动，反馈弹簧使反馈拉力与 波纹管推力相平衡，达到新的平衡。（ a ） 正 作 用W.ZH(b) 反 作 用 1.阀门定位器 2.器缸 3.支架网图 2-5-2-6 长行程执行机构动作方式示意图WWUL图 2-5-2-7 气动 长行程执行机构 2.4 气动长行程执行机构具有正作用式和反作用式两种动作方式。 正 作用式就是信号压力增加，活塞向上 移动，摇臂由水平面下 45°开 始转至水平面上 45°终止；反作用式就是信号压力增加，活塞向下 移动，摇臂由水平面上 45°开始转至水平面下 45°终止。只要把凸 轮反转使用，上下缸的气管反接，正作用式就可以变成反作用式。见 图 2-5-2-6(b)所示。 2.5 结构 气动长行程执行机构的外形如图 2-5-2-7 所示，它主要由72筑龙ONG.COM阀门定位器、气缸、支架三部分组成。此外，还有一些附件，如手轮 机构、平衡阀、气源自锁阀、阀位传送器等组成。 3、活塞执行机构 3.1 气动活塞执行机构气缸允许操作压力较大，可达 0.5Mpa，具有 较强的输出力，适用与高静压、高压差的工艺场合，是一种强力的气 动执行机构。执行机构从结构上又分为有弹簧式活塞执行机构和无弹簧式活塞执 行机构两类。 弹簧式活塞执行机构作用形式只有正作用， 没有反作用。 无弹簧活塞执行机构，为了实现控制阀的气关、气开作用，除配用阀 门定位器外还要加上储气罐等附件。3.2.1 二位动作活塞执行机构 所谓二位动作就是根据通入到活塞两 侧的操作压力大小，由高压侧推向底压侧，使推杆由一个极端位置走 至另一个极端位置。此种执行机构适用于二位动作的调节系统中。二化的操作压力，如图 2-5-2-8 所示。龙一侧通入变化的操作压力p1，如图 2-5-2-7 所示；亦可两侧都通入变网位动作时，气缸内活塞的两侧中的一侧可通入固定的操作压力p0，另WWW.p P1 P0 0 tiZHULL/(%)100筑P1P0ONtG.CO03.2 活塞执行机构按动作方式可分为二位动作和比例动作两种。 活塞Mtit(a)活塞执行机构(b)操作压力与时间关系(c)推杆位移特性图 2-5-2-7 活塞一侧通入变化压力的二位动作73P1 P0p1000tL/(%) 0tit(a) 活 塞 执 行 机 构 (c)推杆位移特性(b) 操 作 压 力 与 时 间 的 关 系根据所需推力的大小， 当小推力时， 可直接用调节器 20～100kPa 输出压力去操作气缸；当大推力时，可用调节器输出来控制气动元件 或电磁阀，操作接通或切断接入气缸 0.5MPa的高压气源，如图 2-5-2-9 所示。20kPaZHULP1500kPa60kPaW.500kPaONG.CO图 2-5-2-8 活塞两侧通入变化压力的二位动作3.2.2 比例动作活塞执行机构 所谓比例动作就是执行机构的信号压 力与推杆位移成比例关系， 信号压力由 20kPa 成比例地增加到 100kPa 时，推杆也想应成比例地由零走至全行程。此种执行机构用于调节质 量要求较高的自动调节系统中。 ①比例动作又分正、 反两种作用。 正作用式就是信号压力增加时， 活塞带动推杆向下移动；反作用式就是信号压力增加时，活塞带动推 杆向上移动。74筑龙图 2-5-2-9 活塞执行机构的二位动作网(a)小推力WW20~100kPaMP0(b)大推力②活塞执行机构要实现比例动作，必须安装一个阀门定位器，把 定位器作为执行机构不可分的一部分与气缸连成一体， 通过阀门位置 反馈，使气缸二位动作变成比例动作，其方框图如图 2-5-2-10 所示。P活塞执行机构 阀门定位器L4、阀门定位器4.1 阀门定位器 分气动阀门定位器、 电-气阀门定位器和数字式阀门 定位器。 4.1.1 气动阀门定位器①气动阀门定位器有两种，带或不带电磁阀和阀门行程开关。 ②气动阀门定位器把调节器来的气动信号 20～100kPa 经定位器变 成 20～100kPa 或 40～200kPa 气动压力来推动气动执行器。筑龙2-5-2-11 所示。网③带有电磁阀（和阀门行程开关）的气动阀门定位器原理图如图WWW.75ZHULONG.CO图 2-5-2-10 比例动作方框图M④电磁阀是一个电动/气动（e/p）变送单元和一个 3/2 通薄膜阀 组成的。如果输入端有一个等于“0” （断开）的二进制信号存在，那 么 e/p 变送器的喷嘴就打开，调节压力就被闭锁，驱动器排气。通过 安装在调节驱动器中弹簧的力的作用，控制阀进入到安全位置。如果 在输入端有一个有一个等于“1” （接通）的二进制信号存在，那么继 电器线圈就被激励，喷嘴在挡板的作用下被关闭，上升的串接压力使 得 3/2 通阀换向，在这一位置上 通向调节驱动器的调节压力 PA 就被 接通，控制阀处于调节的状态。当然电磁阀也可另外安装。 4.2.电-气阀门定位器： 电-气阀门定位器是把调节器来的电动模拟信筑龙网WW1.电感式位移采集器 2.5 微处理器 3.4 电磁阀 FSK 通讯器W.76阀芯套 8.薄膜ZH1.平衡阀 2.活动线圈 3.永久磁铁 4.输入端 5.挡板 6.喷嘴 7.ULON图 2-5-2-11 带电磁阀定位器原理图G.图 2-5-2-12 HART 定位器 3780 型原理图COM号 4～20mADC 变成相应的气动信号 20～100kPa 或 40～200kPa 来推动 气动执行器。 4.3.数字式阀门定位器 4.3.1 数字式阀门定位器也是把调节器来的模拟信号４～２０mADC 变成气动信号，再来推动气动执行器，但是定位器中装有微处理器， 可以把控制阀的位移信号（数字）通过 HART 通讯协议传到 DCS 系统4.3.2 数字式（HART）定位器的功能可根据要求进行扩展： ①配置两个电感式极限开关（变隙式电感位移检测元件）或软件 极限开关（软件极限开关是通过程序调整的） ； ②配置有一个模拟量的位置信号发生器，它与输入信号无关，将 阀位③配置有一个强制的排气装置，在外部信号丢失时，该排气装置 通过电磁阀使得调节驱动器排气，控制阀就移道安全位置。图器 3780 型在有爆炸危险区域中的点-点通讯方式。图 2-5-2-13 HART 定位器 3780 型点-点通讯方式 1.FSK-Modem 卡 2.手提终端 3.调节器/控制站 4.防爆结构的安全栅77筑龙示 HART 定位器 3780 型点-点通讯方式。2-5-2-13(b)表示 HART 定位网2-5-2-12 所示表示 HART 定位器 3780 型原理图。图 2-5-2-13（a）表WWW.ZHULONG.CO或个人计算机中进行双向通讯。M5、电磁阀 5.1 电磁阀主要用于控制各种单向、双向动作气缸式气动控制阀或其 它气动执行机构。常用的电磁阀有三通电磁阀和四通电磁阀。 5.2 三通电磁阀：通用型三通电磁阀常作常闭使用，如图 2-5-2-14 所示。图中表示关闭状态，此时进气 C 断路，工作口 A 与排气口 B 相 通。当通电时，动铁芯被电磁铁吸起，进气口 C 与工作口 A 相通，排置，进气口 C 断路。5.2.1 安装使用时应确定使用方式。如常闭式：C 为进气口，A 为工 作口，B 为排气口；如常开式：B 为进气口，A 为工作口，C 为排气口； 如为切换式：A 为进气口，B 为工作口 1（常开） 为工作口 2（常 ，C 闭） 。图 2-5-2-14 三通电磁阀原理图 图 2-5-2-15 四通电磁阀原理图 5.2 四通电磁阀5.2.1 通用型四通电磁阀如图 2-5-2-15 所示，图中处于断电时闭合 状态，此时进气口 P 与工作口 A 相通，工作口 B 与排气口 O2 相通。 通电时，动铁芯被电磁铁吸起，打开先导阀，使气体经先导阀进入主 阀体两侧气腔，推动两阀杆间移动，切换气路，S 使进气口 P O2 与 工作口 B 相通， 同时关闭排气口 O2， 又使工作口 A 与排气口 O1 相通， 完成了切换流向的动作。当断电时，动铁芯在弹簧力作用下复位，关筑龙网WWW.78ZHULONG.CO气口 B 断路。断电后，由于动铁芯受弹簧压力的作用，恢复到出始位M闭先导阀，主阀体气腔内气体经先导阀排至大气，两阀杆即弹簧力作 用下复位，气路切换，使 P 与 A 相通，B 与 O2 相通。 5.2.2 安装时，应注意阀体上接口标记，P 为进气口，A 为常开工作 口，O1、O2 为排气口。 6、行程开关 6.1 如果要显示阀芯的终端位置全开或全闭， 通常要在阀门上端或下磁式两种。如图 2-5-2-16 所示是电磁式行程开关（接近开关） 。图-2-5-2-16 电磁式行程开关 6.2 在图 2-5-2-16 中（a） ，开关内装有一个磁铁，衔铁放在磁铁中 心之外，此时像图图 2-5-2-16（a）中那样，常闭（N/C）闭合，常 开（N/O）打开。当金属衔铁进入到开关敏感器范围，如图 2-5-2-16 （b）中那样磁力线与衔铁 N/CN 边偏移，N/O 边变成支配地位，此时， N/C 与 N/O 相互换位，N/C 边打开，N/O 边闭合。 9、 其他8.1 当选用无弹簧活塞执行机构时，为了实现阀的气关、气开作用、 必须配备储气罐。供气原理图如图 2-5-2-17 所示。它表示某装置中筑龙网WW1.衔铁 2.磁铁 3.盒 4.操作器W.79ZHULONG.CO端安装一个或两个行程开关（位置指示器） 。行程开关有机械式和电M无弹簧活塞式执行机构的气开式阀门系统示意图。② 公称通径 DN：20~200mm。③ 流量特性：直线、等百分比。 ④ 信号范围：20-100kPa。 ⑤ 弹簧范围：20-100kPa。40-200kPa。 ⑥ 温度范围：-20~+200℃；-40~+200℃；-40~+450℃ ⑦ 阀体泄漏等级：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ等。 （详细查 阅控制阀等级分级表） 。筑龙网WW① 公称压力 PN：0.6、1.6、4.0、6.4 等。W.808.2 控制阀的主要技术指标ZH图 2-5-2-17 辅助控制系统示例图UL换器 7.储罐 0.0.2m29.给定器 10.单向阀ON1.阀门定位器 2.给定器-210kPa3.给定器 4.升压继动器 .5.6.变G.COM第六章 变送器 1、变送器直接与生产过程相连，是检测与控制系统的重要组成部分， 如图 2-6-1 所示。测量变 送 器 信 号 变换器 显 示 器数据 输出图-2-6-1 仪表检测器1.1 变送器是将生产过程的物理参数（如流量、压力、温度、液位、 距离等）转换成统一电信号（电动变送器）或统一的气信号（气动变 送器） ，送给接收器显示的仪表设备。1.2 变送器按照检测原理可分为：电感式、电容式、电阻式、压电式、 电位式、光电式、振弦式等。筑龙图 2-6-3 电容压力变送器测量桥路简图 3.绝缘体 4.硅油 5.隔离膜片 图 2-6-2 差动型电容检测元件81网1. 动极膜片 2.定极（金属度层）WWW.ZHULONG.CO供电M2、电容式变送器：是利用检测电容的方法测量压力或差压的一种仪 表。它通常采用变极板之间的距离，或者改变两极间电介质来改变电所示。筑龙网1. 外客 2.硅杯 3.引线 4.基座 图 2-6-6 检测桥臂简图 图 2-6-5 压差式压阻压力传感器WW4、 压阻式变送器： 它是利用固体或扩散硅的压阻效应做成。 如图 2-6-5W.82电感量，从而达到检测的目的。如图 2-6-4 所示。ZH3、电感式变送器：它是基于被测变量（如压力、差压）改变线圈的UL号输出。如图 2-6-2 或 2-6-3 所示。ON容，经变换电路拾取其电容变化量，并转换成电流、电压、或频率信G.COM图 2-6-4 电感式检测器简图5、压电式变送器：它是基于某些特殊压电材料的压电效应，即压电 材料受到机械应力作用时，使物质内部的静电荷 Q 发生改变或电压 （电势）E 发生改变，也可以用力使附有敏感元件的晶体发生弯曲而 输出信号。 6、电位变送器：它的检测原理是基于可动触点在电阻器上的位置。 不同的位置有不同电势，电阻的比率反映电势的比率，电阻的比率值7、振频式变送器：它是根据谐波元件---圆筒、膜片钢弦等在外力作 用下， 改变其固有谐振频率。 力与频率成一定比例关系。 比如： Foxboro 生产的 823DP、863DP 就是这类变送器。它的通讯采用手持终端 HHT； 连接方式：导压管和电气都采用 1/2″NPT 罗纹连接。 8、变送器：它是目前石化行业普遍使用的一种变送器。这里进行详 细叙述。9.1 由于传感器技术、计算机技术和数字通讯技术飞速发展，使智能精度高，重复性好。 9.2 智能变送器应具备如下特点： （1）精度高---智能变送器应有较高的精度。利用内装的微处理 器，能够随时测量出静压、温度变化对检测元件的影响，通过数据处 理，对非线性进行校正，对滞后及复现性进行补偿，使得输出信号更 精确。一般情况，精度为最大量程的±0.1%（模拟信号） ，数字信号 可达±0.075%。83筑龙半导体传感器的宽范围的输入输出特性，使变送器的量程比非常大，网变送器的技术指标、电器性能远远高于普通式变送器。PROM 中存储WWW.ZHULONG.CO反映出电势的比值。M（2）功能强--智能变送器应具有多种复杂的运算功能，利用内 装的微处理器和存储器，可以执行开方、温度压力补偿及各种复杂运 算。 （3）测量范围宽---普通变送器的量程比最大为 10：1，而智能 变送器可达 40：1 或 60：1，迁移量可达 1900%和-2000%，减少变送 器的规格，增强通用性和互换性，给用户带来很多方便-现场，将手持式操作器插到变送器相应插孔，也可在控制室将手持操 作器接到变送器的信号上，进行零点及量程的调校及变更。有的变送 器具有模拟量和数字量两种输出方式（如 HART 协议） ，为实现现场总 线通讯奠定了基础。 ⑸具有完善的自诊断功能断的故障结果信息。智能化仪表建立在微电子技术发展的基础上，超 大规模集成电路的嵌入将 CPU、存储器、A/D 转换、输入/输出等功能递， 大大提高了精度和可靠性， 避免了模拟信号在传输过程中的衰减， 长期难以解决的干扰问题得到解决。 由于数字通讯， 节省了大量电缆、 安装材料和安装费用。 9.3 目前使用最多的智能变送器有： ①Rosemount 生产的压力变送器/差压变送器 3051C；它使用 HART 通 讯协议；连接方式：导压管和电气都采用 1/2″NPT 螺纹连接。 ② 1151 压力变送器（GP/AP） ；它使用 HART 通讯协议；连接方式：84筑龙总线的出现， 变送器与控制系统之间的数字通讯将代替以往的模拟传网集成在一块芯片上，甚至将 PID 控制组件也放在变送器中。由于现场WWW.ZHUL---通过通讯器可查出变送器自诊ONG.CO⑷通信功能智能式变送器可以用一手操器进行操作， 即可在M导压管和电气都采用 1/2″NPT 螺纹连接。 ④ 重庆横河川仪智能变送器 EJA110：连接方式：导压管和电气都采 用 1/2″NPT 罗纹连接。 ⑤ E&H 压力/差压变送器 PMC631、635/PMC7731。导压管和电气都采 用 G1/2H 或 M20X1.5。 ⑥ Honeywell ST-3000 系列智能变送器 STD924、930、974 等差压变⑦ SIEMENS 压力/差压变送器 7MF21。测量范围 0-40Mpa。 10、其它仪表石化系统常接触的仪表还有：火焰检测器、轴位移、轴震动、速 度检测仪、称重仪、可燃气体检测器等仪表，这里不做介绍。 第七章 化工自动化控制系统 第一节 简单控制系统 1、调节器的分类：位式调节器、比例积分调节器、比例微分调节器、3、简单的控制系统有：流量控制系统、液位控制系统、压力控制系 统、温度控制系统、成份控制系统。 4.智能型数字调节器 4.1 智能型数字调节器的功能：能实现 PID 自整定、模糊控制、 多种信号制输入、直接给变送器供电等，特别适合在复杂的控制系统 中使用。而且由于通讯功能的增强，通过微型计算机与智能型数字调 节器的组合，已能在中小规模的自动化系统中顶替 DCS 系统。下面介85筑龙2、调节阀在调节系统中可分为：正作用和反作用；气开和气关。网智能型数字调节器（如图） 。WWW.ZHULONG.CO送器。导压管和电气都采用 1/2″NPT 螺纹连接。M绍美国生产的 SMAR 公司 CD600 智能数字调节器。 4.2 CD-600 的功能和特点 4.2.1 内含 4 个控制回路，8 个 PID 功能模块。 4.2.2 8 个模拟量输入，4 个模拟量输出，4 个开关量输入，8 个 开关量输出。 4.2.3 标准面板（72mmX144mm）带有各类模拟数字显示及操作按4.2.4 内装报警站。4.2.5 内装 24V 电源，可给 8 台现场变送器直接供电。筑图 2-7-1-1CD600 智能型数字调节器的面板86龙网WW4.2.6 可外接编程器与与智能变送器进行通讯、组态、诊断。 4.2.7 有多种现成的组态，如串级、比例、前馈等。 4.2.8 有 RS-485 串行接口。 4.3 CD-600 智能型数字调节器的面板如图 2-7-1-1 所示。W.ZHULONG.CO键。M1.标号板 2.显示变量选择 3.监视回路选择 4.设定值、比率、被选 择参数的数的调整 5.本地/遥控设定选择 6 报警确认 7 自动/手动 输出选择 8. 操作值的调整 9.8 位通用数字显示 10 控制器故障指示 11 指示手动调节参数 第二节 复杂控制系统 1.串级控制系统：它的特点是两个调节器相串联，主调节器的输出作的温度控制等。比如：加热炉出口温度与燃料器压力串级控制系统。 2.比例控制系统： 它可以控制两个以上的物料流量保持一定的比值关 系。3.均匀控制系统：它可以控制两个有关的变量，例如精馏塔塔釜的液 位和塔底出料流量，使它们都呈缓慢的变化，以缓和供求的矛盾并使 后继设备的操作较为平稳。4.分程控制系统：由一个调节器去控制两个或两个以上的调节阀，可4.1 分程是靠阀门定位器或电-器阀门定位器来实现的，如某控 制器输出信号范围是 0.02~0.1MPa 气信号，要控制 A、B 两台调节阀， 那么只要在 A、B 调节阀上分别装上气动阀门定位器，A 阀的定位器 调整为：当输入 0.02~0.06MPa 时，输出为 0.02~0.1MPa，而 B 阀上 的定位器调整为：当输入 0.06~0.1MPa 时，输出为 0.02~0.1Mpa。即 当控制器输出在 0.02~0.06MPa 时，A 调节阀动作， ，而控制器输出在 0.06~0.1MPa 时，B 调节阀动作，从而达到分程目的。如图 2-7-2-187筑龙者操纵变量需要大幅度改变的场合。网应用于一个被控变量需要两个以上的操纵变量来分阶段进行控制或WWW.ZHULONG.CO为副调节器的给定，适用于时间常数及纯滞后较大的对象，如加热炉M所示。200气关阀 气开阀阀开度%“A 0 20 60“B”100图 2-7-2-1 调节阀分程动作关系5.用模拟计算单元的控制系统：采用模拟计算单元给出，它可以是根 据工艺工况的变化随时计算出来的值。 它可能因为被控变量不能直接 测量，只能通过间接计算方能求得。6.自动选择性控制系统： 调节器的测量值可以根据工艺的要求自动选 择一个最高值、最底值或者可靠值，也可以根据工艺的工况来自动选 择预先设计好的几种控制系统的结构和组成。直接进行校正控制。它常与反馈控制结合在一起使用，以消除某几个 影响最大的干扰。 8、线性控制系统： 当被控对象非线性较为严重时可以采用非线性控制，以起部分补偿作用。或者在某些场合采用非线性控制，以求得 被控变量更加平稳。 9、 采样控制系统：调节器的输出是断续的，既调节一段时间在保持一段时间等等看。它适用于纯滞后特别大的对象，以防止控制作用 超调。 10.模糊控制系统：它适用于被控对象特性复杂，较难控制的场合，筑龙网WW7.前馈控制系统：调节器根据干扰的大小，不等被控变量发生变化，W.88ZHULONG.COM它能模拟人的操作方式进行判断、推理和调节。 11.解藕控制系统：利用解耦装置使调节器的输出能抵消对象内部存 在的相关作用，以保证控制品质。它适合于控制系统由几个严重相关 的被控变量时采用。 第三部分 仪表安装部分仪表安装就是把各个独立的部件即仪表、管线、电缆、附属设备说，仪表安装依据设计要求完成仪表与仪表之间、仪表与工艺设备之 间、仪表与工艺管道之间、现场仪表与中央控制室或现场控制室之间 的种种连接。 相互之间的连接通常是管道连接和电缆连接的组合和并 存。第一章 仪表安装基本操作工艺 第一节 仪表常用施工工具的用法 1.机具使用注意事项1.1 台钻1.1.1 台钻是固定式钻孔机具。仪表施工配备的台钻一般可钻直 径 1~16mm 的孔。 1.1.2 台钻的电机外壳应该有良好的保护接地线， 防止触电事故。 电机传动皮带轮必须装防护罩，操作时严禁带手套，防止发生人身伤 亡事故。 1.1.3 装拆钻头应使用钻夹头钥匙，不能用其它金属物件敲砸，89筑龙强度， 在使用电动机具时应十分注意安全， 掌握各种机具的操作方法。网电动机械工具加工速度快功效高，可以提高施工进度，减轻劳动WWW.ZHULONG.CO等按照设计和规范要求组成回路或系统完成检测和调节任务。 换句话M钻孔时工件下面垫上木块，用左手固定工件，右手掌握进钻手柄，进 钻时要注意用力不易过猛。以防损伤钻头。大批量集中钻孔时。为防 止钻头退火，可用毛刷蘸水冷却钻头。 1.2 手电钻与冲击电钻 1.2.1 手电钻是可携带式钻孔机具。手电钻体积小，重量轻，携 带方便，适用于