常規(guī)儀表基本知識講座201603

石油化工企業(yè)常規(guī)儀表

基本知識李延兵一、儀表回路構(gòu)成；二、現(xiàn)場儀表簡介；三、調(diào)節(jié)閥（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）四、DCS組成一.儀表回路構(gòu)成操作站4~20mADC現(xiàn)場24VDC4~20mADC24VDC電源隔離安全柵機(jī)柜間I/O卡件控制器通訊總線MasoneilanMasoneilan通訊總線24VDC電源20~100KPa氣信號0.4~0.6MPa氣源兩線制變送器電Ⅲ型儀表的特點(diǎn)（1）采用國際標(biāo)準(zhǔn)信號制（兩線制）現(xiàn)場傳輸信號為4~20mA，控制室聯(lián)絡(luò)信號為1~5VDC，信號與電壓轉(zhuǎn)換信號為250Ω。（2）采用24VDC供電；（3）常用防爆類型：本安型儀表ExiaⅡCT4；防爆型ExdⅡCT4；外殼防護(hù)等級：IP65什么叫二線制？24VDC電源和4~20mA輸出信號共用二根導(dǎo)線，互相不影響。電流傳輸比電壓傳輸有什么優(yōu)點(diǎn)？轉(zhuǎn)輸距離遠(yuǎn)，一定范圍內(nèi)具有恒流特牲，電流損耗小。各儀表之間的關(guān)系檢測儀表或變送器顯示儀表記錄儀溫度壓力流量液位成分重度生產(chǎn)過程執(zhí)行器調(diào)節(jié)器(DCS)輸出反饋二、現(xiàn)場儀表現(xiàn)場儀表：現(xiàn)場儀表指安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，用于測量各種過程參數(shù)、執(zhí)行各種控制指或轉(zhuǎn)換信號并實現(xiàn)通訊的儀表。常見種類：常見的測量過程參數(shù)的儀表有溫度測量元件加變送器、壓力儀表、流量測量元件加變送器、液位、物位計和各種化學(xué)成份檢測儀表，常見的執(zhí)行各種控制指令的儀表有執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等。一些常用的基本概念檢測儀表-----將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表。一次儀表-----一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使用的儀表。二次儀表-----將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標(biāo)準(zhǔn)電、氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。儀表種類

1、壓力測量儀表；

2、流量測量儀表；

3、液位測量儀表；

4、溫度測量儀表；

5、分析儀表；

1、壓力測量儀表壓力變送器：是由檢測和變送兩個環(huán)節(jié)組成。檢測環(huán)節(jié)感受被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。變送環(huán)節(jié)則將電容變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號4~20mADC輸出。符合HART通信協(xié)議。Rosemount2088系列Rosemount3051系列壓力變送器典型安裝方法2、流量測量儀表（1）孔板及差壓變送器基于流體運(yùn)動的節(jié)流原理，當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)孔板時，將產(chǎn)生局部收縮，流束集中，流速增加，靜壓力降低，于是在孔板前后產(chǎn)生一個靜壓力差，該壓力差與流量存在著一定的函數(shù)關(guān)系，流量越大，壓力差就越大。通過導(dǎo)壓管將差壓信號傳遞給差壓變送器，轉(zhuǎn)換成4～20mA.DC標(biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)流量顯示儀，便顯示出管道內(nèi)的瞬時和累積流量。通常由能將被測流體的流量轉(zhuǎn)換成壓力差信號的孔板、噴嘴、文丘利管等節(jié)流裝置和用來測量壓差并顯示出流量的差壓計組成?？装鍘y組差壓變送器差壓變送器安裝：打開平衡閥和正,負(fù)壓閥中的一個閥,然后關(guān)閉平衡閥,開啟另一個閥。

（2）轉(zhuǎn)子流量計恒壓降式流量計，通過改變流通面積來實現(xiàn)；是由一段向上擴(kuò)大的圓錐形管子和重度大于被測流體重度能隨被測介質(zhì)流量大小而做上下浮動的轉(zhuǎn)子組成。（3）渦街流量計是一種速度式流量計。在流動的流體中插入一個非流線型柱狀物（圓柱體或三角形柱體）；工作原理：當(dāng)流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體時產(chǎn)生不規(guī)則的漩渦，通過測量探頭檢測漩渦的個數(shù)產(chǎn)生一定的頻率，再通過檢測線路板對頻率整形、放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號。（4）質(zhì)量流量計科氏力質(zhì)量流量計：可直接測量質(zhì)量流量，與被測介質(zhì)的溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)變化無關(guān)；U型傳感器在固定頻率振動，扭曲而產(chǎn)生相位差，與質(zhì)量流量成正比；可以水平安裝、垂直、傾斜安裝（5）電磁流量計用來測量導(dǎo)電液體的體積流量（流速）；不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、粘度、密度流量狀態(tài)變化的影響；不能用來測量氣體、蒸汽和石油制品等非導(dǎo)電流體的流量；不宜測量流速過低的流量（干擾同級別）；3、液位測量儀表（1）浮力式液位計a.浮力不變:維持浮力不變，浮標(biāo)漂浮在液面上,浮標(biāo)的位置隨著液面的高低而變化，只要檢測出浮標(biāo)的位移量,便可知道液位的高低。例如：浮球液面計(恒浮力式)。恒浮力式浮球脫落:儀表指示值最大;浮球漏了（結(jié)焦）儀表指示值變小;

b.變浮力：浮力是變化的，只要測出所受浮力的變化，便可知道液位的高低。浮筒液位計，變浮力式，筒長即全量程。沉筒破裂—儀表輸出值變小;沉筒脫落—儀表指示最大;（2）差壓式液面計：雙法蘭差壓液面計（量程遷移）。單法蘭△P=H×γ

差壓式液位是利用容器內(nèi)的液位改變時，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。

Pb=Pa+ρgH式中H------液位高度

ρ------被測介質(zhì)密度

g--------被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

所以有：△P=Pb-Pa=ρgH

在一般情況下，被測介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計測得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題。磁性浮子式液位計◆

就地指示、信號傳輸和限位控制的三位一體測量體系?！衄F(xiàn)場顯示、模擬信號變送和測量信號數(shù)字轉(zhuǎn)換的全過程信息處理方式?！舸鸥袘?yīng)干簧電阻組合鏈、磁致伸縮線扭力矩和高頻微波脈沖反射波的多原理液位傳感技術(shù)。液位變化干簧電阻組合鏈傳感器液位計的磁場源線性變化的電阻值磁致伸縮液位計磁致伸縮液位計

工作原理:一根磁致伸縮線穿過導(dǎo)管，頂部電路板周期發(fā)射的大電流脈沖沿磁致伸縮線傳播，產(chǎn)生環(huán)形電磁場。脈沖發(fā)射的同時開始記錄時間。浮球漂浮在液面上,內(nèi)置磁鋼。兩個磁場交疊處，在磁致伸縮線上產(chǎn)生扭應(yīng)力波，以與材料相關(guān)的特定速度，沿著磁致伸縮線向上下兩個方向傳播。其中向下傳播的扭力波到達(dá)傳感器底部后發(fā)生反射再向上傳播。兩個扭應(yīng)力波傳到頂部后被壓電晶體轉(zhuǎn)換成電信號，兩個傳播時間也被捕捉記錄。通過計算可得出液面和界面的位置，轉(zhuǎn)換后輸出電信號。雷達(dá)物位計4、溫度測量儀表熱電偶和溫度變送器：熱電偶、連接熱電偶和測量線路的補(bǔ)償導(dǎo)線、變送器組成。斷路：儀表顯示最大或儀表上限;短路：顯示短路處的溫度值

EAB=E（t,0）-E(t0,0)t為自由端.熱電偶的冷端補(bǔ)償一端用兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料焊接而成,稱工作端.另一端稱自由端.分度號:B、S、K、E、T兩種不同金屬的結(jié)合端產(chǎn)生一個與溫度成正比的小的(MV)電壓輸出!ΔTmV熱端冷端+-過程溫度熱電阻：應(yīng)用導(dǎo)體的電阻值是隨溫度變化而變化這一特性R=R0[1+α(t-t0)]R0:溫度為0℃時的電阻值。分度號：PT10、PT100、Cu50、Cu100（0℃時的R0電阻值）;

例如：PT100溫度傳感器是一種以鉑(Pt)做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT)。其中α=0.00392,Ro為100Ω(在0℃的電阻值),T為攝氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為PT100。斷路：示指跑最大短路：表回零熱電阻溫度計適用于測量-200~500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度5、控制閥組成一般由:執(zhí)行機(jī)構(gòu)（Actuator）和閥（Valve）組成控制閥在管道中起可變阻力的作用，它改變工藝流體的紊流度或在層流情況下提供一個壓力降，壓力降是由閥門阻力或“摩擦”所引起的，這一壓力降低過程通常稱為“節(jié)流”。在過程控制系統(tǒng)中，這個“節(jié)流”起到改變流體流量的作用，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動力，由閥門控制（調(diào)節(jié)）流量。直通閥（GlobeValve球形閥）直通閥是控制閥最基本的型式之一。也是最常用的控制閥之一。它是因閥體形狀像圓球而得名。通常使用的閥芯作為閥門的節(jié)流件。例如，單座閥、雙座閥、套筒閥、三通閥、角型閥等;

直通閥的口徑一般從3/4英寸到20英寸;單座籠式單座單座蝶閥（ButterflyValve）蝶閥是用于控制的最常見旋轉(zhuǎn)閥之一。它適用于低、中壓的工藝條件下，一般作控制閥用口徑從2英寸到60英寸或更大（低負(fù)載蝶閥可以達(dá)到120英寸）。近年來，蝶閥的技術(shù)有了長足的進(jìn)步，有低轉(zhuǎn)矩蝶閥、軟硬密封蝶閥、二偏心蝶閥、三偏心蝶閥、低噪聲蝶閥等。由于蝶閥壓力恢復(fù)系數(shù)（FL）低，高壓差流體流動時易產(chǎn)生氣蝕。如果蝶閥關(guān)閉過快，有產(chǎn)生水錘破壞的可能。球閥（BallValve）目前球閥除了傳統(tǒng)的全球型閥芯球閥外，還有V型球閥等類型的球閥。球閥按密封形式分為軟密封和硬密封。按結(jié)構(gòu)分為浮動球和固定球。主要用于要求關(guān)閉嚴(yán)密液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)。硬密封型還適合漿狀、懸浮、顆粒狀介質(zhì)的控制，一般做自動控制用的口徑3/4英寸到20英寸。偏心旋轉(zhuǎn)閥（CamflexibleValve）

偏心旋轉(zhuǎn)閥在流開、流關(guān)的情況下，都能穩(wěn)定地工作，閥芯、閥座沒有磨擦，密封可靠，壓力等級可達(dá)到ANSI600磅，尺寸一般從1英寸到12英寸。調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)C：調(diào)節(jié)閥可調(diào)能力的性能指標(biāo)；注意：調(diào)節(jié)閥的口徑和流量系數(shù)的關(guān)系；閃蒸，氣蝕的問題閃蒸，氣蝕的發(fā)生閥門入口壓力P1下降到PV（飽和蒸汽壓）以下時，產(chǎn)生大量的氣泡，即產(chǎn)生閃蒸；然后壓力又恢復(fù)到PV以上，氣泡破裂，即產(chǎn)生氣蝕?？梢酝ㄟ^多次降壓，且每次壓力下降、上升都大于PV，來避免閃蒸、氣蝕的產(chǎn)生?？刂崎y附件閥門定位器電磁閥POWER定位器原理6、智能變送器智能變送器校驗方案一般應(yīng)對以下幾個參數(shù)組態(tài)進(jìn)行檢查：（1）工程單位；（2）測量范圍上、下限；（3）輸出方式；（線性、開方、小信號切除）；（4）阻尼時間常數(shù)；四、PLC組成控制系統(tǒng)操作站通訊單元RS-232RS-422RS-485V網(wǎng)(V-NET)節(jié)點(diǎn)(最大數(shù)為8個)I/O單元(最大數(shù)為5個)

模擬I/O過程I/O過程I/OI/O模塊RIO總線(BUS)

現(xiàn)場控制單元(FCU)工程師站(WS)E網(wǎng)(E-NET)DCS集散控制系統(tǒng)操作站