與DCS有關的儀表說明

1、與DCS有關的儀表說明,2003.5,在石油、化工以及其它各工業(yè)部門中，常用的自動化儀表分兩種不同的類型： 氣動儀表 電動儀表 按照使用的場所，我們常常把它們區(qū)分為： 一次儀表 二次儀表,一次儀表：壓力、物位、流量、溫度等現(xiàn)場測量變送儀表和執(zhí)行單元類。 二次儀表：調節(jié)、操作、顯示、報警、運算、轉換、隔離、配電等控制室儀表。 氣動儀表 氣動儀表早在二、三十年代就已經問世了，四十年代以后在工業(yè)過程中得到廣泛應用，使用的是0.21.0kgf/cm2的統(tǒng)一氣信號。,氣動單元有： 氣動變送單元（氣動差壓變送器、氣動沉筒式液位變送器、氣遠傳轉子流量計等） 氣動調節(jié)單元（氣動調節(jié)器） 氣動顯示單元（氣動記錄

2、儀、氣動色帶指示儀、氣動積算器） 氣動計算單元和其它單元（氣動加減器、氣動乘除器、氣動比值器、電氣轉換器等）,氣動執(zhí)行器（氣動閥、氣動調節(jié)閥、閥門定位器）,至今，氣動儀表除了氣動執(zhí)行器（氣動閥、氣動調節(jié)閥、閥門定位器）仍在使用外，其余已基本不選用。 電動儀表 電動儀表經歷了DDZ-I型、DDZ-型、DDZ-型的發(fā)展。,DDZ-I型采用分立元件，儀表笨重，體積大，使用的時間不長，但為其后的型儀表的設計提供了借鑒，積累了使用電動儀表的經驗。 DDZ-II型儀表以晶體管作為主要放大元件，不但擴充了品種，而且改善了儀表性能、縮小了儀表體積、減輕了儀表重量，開發(fā)了隔爆技術。,DDZ-型儀表不僅采用了最新

3、的集成電路作為線路中的核心組件，而且采取了安全火花型防爆措施。 信號制： DDZ-II型儀表以010mA的直流電流作為統(tǒng)一的標準信號，DDZ-型采用了國際標準的420mA直流電流信號制。 供電： DDZ-II型儀表以220VAC供電， DDZ-型采用24VDC供電。,線制：我們常稱II型儀表為四線制儀表，稱型儀表為二線制儀表（目前型儀表也有三線的）。 電動儀表的品種分類： 電動儀表共有八大類：一次儀表可分為變送單元類和執(zhí)行單元類，二次儀表可分為調節(jié)單元類、轉換單元類、計算單元類、顯示單元類、給定單元類、輔助單元類,隨著計算機技術在工業(yè)應用中的大規(guī)模普及，二次儀表的地位日趨減弱，調節(jié)、計算、給定

4、等單元類儀表的功能均可由計算機來完成，甚至顯示、報警功能也能在計算機系統(tǒng)內實現(xiàn)。所以，很多控制室內已看不到常規(guī)的盤裝儀表。 部分轉換單元類和輔助單元類儀表的功能是計算機無法替代的，如電量變送器、手動操作器、安全柵、配電器、直流電源、隔離器等。,一次儀表在控制回路中始終處于首要地位，沒有了一次儀表，其余的任何二次儀表都會失去意義。 一次儀表中的執(zhí)行單元類，包括了電動角行程執(zhí)行器、電動直行程執(zhí)行器、電氣轉換器、氣動閥、氣動調節(jié)閥和閥門定位器。 電動執(zhí)行器在鍋爐、熱電等行業(yè)中應用得比較普遍，而氣動執(zhí)行器因其安全防爆的特點，在化工行業(yè)中是首選的。,氣動調節(jié)閥 電動調節(jié)閥 一次儀表中的變送單元類儀表可分

5、為溫度、壓力、差壓、流量、液位、濃度等六大類。,一、溫度 1、應用熱敏電阻原理測溫：熱電阻,2、應用熱電效應測溫：熱電偶,熱電阻是根據(jù)金屬導體的電阻值隨目標溫度變化而變化的原理，熱電阻測溫主要應用于非高溫場合。一般： 測溫范圍在：-50100時選擇銅熱電阻（WZG），分度號為Cu50； 測溫范圍在：-200400時選擇鉑熱電阻（WZP），分度號為Pt100。,熱電偶測溫主要應用于高溫場合，其熱電勢值隨溫度變化而變化。通常：測溫范圍在：0600 時選擇鎳鉻-銅鎳熱電偶（WRE），分度號為E； 測溫范圍在：01000 時選擇鎳鉻-鎳硅熱電偶（WRK），分度號為K； 測溫范圍在：01300 時選擇鉑

6、銠10鉑熱電偶（WRS），分度號為S，或選擇鉑銠13 -鉑熱電偶（WRR），分度號為R；,測溫范圍在：01600 時選擇鉑銠30鉑銠6熱電偶（WRB），分度號為B。 選定了測溫元件的分度號后，還必須確定： a)安裝方式，主要有無固定裝置、固定螺紋、活動法蘭、固定法蘭、錐形固定螺紋等幾種。如安裝在鍋爐爐墻上測爐膛溫度的熱電偶常采用無固定裝置的方式，,安裝在管道上的測溫元件常采用固定螺紋的方式，安裝在開口容器頂上的測溫元件常采用活動法蘭的方式，安裝在設備和容器上的測溫元件采用固定法蘭的方式 ，安裝在蒸汽管道上的測溫元件常采用錐形固定螺紋的方式（防止因振動而導致松動，產生測溫不準）。 b）接線盒的形

7、式，條件較好的場所普通式，潮濕或露天的場所應選防水式、防濺式，易燃易爆的場所應選防爆式。,c）保護管的選擇，保護管的選擇是很重要的一環(huán)，它分為保護管的直徑、保護管的材質及保護管的插入深度。保護管的直徑基本上是由測溫元件的類型和安裝方式決定的，主要有8mm、12mm、16mm、20mm等幾種；保護管的材質分為碳鋼20#、不銹鋼1Cr18Ni9Ti、黃銅、Cr25Ti高鋁管、剛玉管、氧化鋁管、瓷管等，選定材質主要是根據(jù)測量介質是否有腐蝕性、測溫范圍是多少等；,關于保護管的插入深度，熱電阻及熱電偶均有數(shù)檔的標準長度，要結合測量對象的實際情況、安裝方式等因素綜合考慮。 Pt100熱電阻和熱電偶 可根據(jù)

8、實際需要選擇單支 或雙支，但象Cu50熱電阻 只有單支產品。 一體化溫變模塊,二、壓力/差壓 1、BPS擴散硅壓力變送器 工作原理是：介質壓力 通過不銹鋼隔離膜片、 密封硅油，傳輸?shù)綌U 散硅膜片上。,在膜片兩邊因差壓產生一個應力，使膜片的一側壓縮，另一側拉伸，兩個應變電阻片位于壓縮區(qū)內，另兩個應變電阻位于拉伸區(qū)，它們連接成一個全動態(tài)惠斯登電橋，惠斯登電橋檢測出電阻的變化后，經過放大、變換，輸出與輸入信號成線性關系的4-20mADC標準信號。,2、電容式壓力/差壓變送器 被測介質的兩種壓力進入 高、低兩壓力室，作用在敏 感元件兩側的隔離膜片上， 通過隔離膜片和敏感元件內 的填充液傳送到預張緊的測

9、 量膜片兩側。測量膜片與兩 側絕緣體上的電極各組成一 個電容器，在無壓力進入或兩側壓力相,等時，測量膜片處于中間位置，兩側電容器的電容量相等。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，兩側電容量不等，通過檢測、放大，轉換成420mADC標準信號。,3、單晶硅諧振壓力/差壓變送器 單晶硅諧振變送器是九十年 代中期最新推出的產品，采用 真正的數(shù)字化傳感器單晶硅 諧振式傳感器，產品具有更高 的精度（可達0.075%）和穩(wěn)定 性，溫度、靜壓的影響和零漂 可忽略不計，還可實現(xiàn)雙向通訊功能(BRAIN/HART協(xié)議，F(xiàn)F現(xiàn)場總線)，是,目前世界上最先進的變送器。典型的如日本橫河的E

10、JA智能變送器。 對于結晶、結疤、堵塞、粘稠及腐蝕性介質，應選擇法蘭式變送器。,三、流量 目前已定型并經實踐使用，證明可靠的流量儀表主要有： 差壓式流量計； 可變面積式流量計（轉子流量計）； 速度式流量計； 容積式流量計； 質量流量計； 楔形流量計；明渠流量計等。,1、差壓式流量計 差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。按檢測件的型式，差壓式流量計可分為：1）標準孔板；2）標準噴嘴；3）經典文丘里管；4）文丘里噴嘴；5）非標孔板；6）道爾管；7）羅洛斯管； 8）彎管；9）可換孔板節(jié)流裝置；10）臨界流節(jié)流裝置等。,典型的差壓

11、式流量計有： 孔板流量計 孔板流量計由環(huán)室、節(jié)流 孔板、導壓管、三閥組和差 壓變送器等主要部件組成， 適用于一般流體的流量測量， 也是應用得最普遍的一種流 量計。 一體化孔板流量計,標準節(jié)流孔板是國際通用的，結構易于復制，簡單，牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉，流量值毋需進行標定。但它的最大弱點是壓損比較大，而且因為環(huán)節(jié)較多，影響了孔板流量計測量精度的提高。 文丘里管流量計 在各類節(jié)流裝置中，孔板和噴嘴是壓損較大的節(jié)流件，各種流量管（文丘里管、道爾管、羅洛斯管等）則是低壓損,的節(jié)流裝置，它們壓損僅為孔板的20%，甚至低達5%-10%。 文丘里管流量計應用在要求低壓損下的精確測量，被測介

12、質必須是干凈的氣體或液體。 但是因為廓形節(jié)流件(如噴嘴，文丘里管等)的加工復雜，批量生產比較困難，結構笨重、價格高，所以未能大量應用。,阿牛巴流量計 阿牛巴流量計則以低壓 損著稱。它是根據(jù)皮托管 測速原理發(fā)展起來的一種 新型差壓流量檢測元件， 其輸出為差壓信號，與差 壓變送器等配套使用。,其最大特點是使用過程中的磨損、腐蝕以及粘附的油污灰塵等因素對阿牛巴流量計系數(shù)影響不大，能夠保持長期輸出非常穩(wěn)定的差壓信號，保證輸出差壓信號與管道流量的映射關系。 阿牛巴不僅適用于圓形管道，也適用于矩形管道及埋設在地面以下任何深度的管道。,總的來說，差壓式流量計的應用范圍極廣泛，至今尚無任何一類流量計可與之相比

13、，全部單相流體，包括液、氣、蒸汽皆可測量。差壓式流量計主要存在以下缺點： 1)測量的重復性、精確度在流量計中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難以提高。 2)范圍度窄，由于儀表信號(差壓)與流量為平方關系，一般范圍度僅3:1-4:1。,3)現(xiàn)場安裝條件要求較高，如需較 長的直管段(指孔板，噴嘴)。 4)檢測件與差壓變送儀表之間的引壓管為薄弱環(huán)節(jié)，易產生泄漏、堵塞、凍結及信號失真等故障。 5)壓損大(指孔板，噴嘴)。,2、轉子流量計（可變面積式流量計） 轉子流量計作為直觀流 動指示或測量精度要求不 高的中低等精度儀表。被 測流體可以是單相液體或 氣體，通常不適用于液體 中含有磁性物

14、資、纖維、 微粒固體或氣體中含有液滴的場合。,3、速度式流量計 靶式流量計 靶式流量計是速度式流 量計的一個品種，它是應 用杠桿原理通過測應力的 方法，經高精度的傳感器 獲取與流量變化一致的測 量信號。,靶式流量計的應用范圍和適應性也很廣泛，一般工業(yè)過程中的流體介質，包括液、氣和蒸汽，口徑范圍（DN15以上），各種工作狀態(tài)（高、低溫，常壓、高壓）皆可應用。 靶式流量計可解決困難的流量測量問題，如測量含有雜質（微粒）之類的臟污流體、原油、污水、漿液、燒堿液，瀝青等。,渦輪流量計 渦輪流量計是葉輪式流 量計的主要品種，在各種 流量計中，渦輪流量計、 容積式流量計和科氏質量 流量計是三類重復性、精

15、確度最佳的產品，而渦輪 流量計又有自己的特點， 如結構簡單、加工零部件少、重量輕、,維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）和可適應高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等。 渦輪流量計廣泛應用于以下一些測量對象：石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。對流體的要求為潔凈(或基本潔凈)、單相或低粘度的，對于腐蝕性介質，使用材質選擇要注意，含雜質多及磨蝕性介質不推薦使用，如循環(huán)冷卻水、河水、排污,水、燃油等；也不能用于流量急劇變化的場所，如鍋爐供水系統(tǒng)、有空氣錘的供氣系統(tǒng)等。 一般，渦輪流量計多用于因經濟關系重大而要求高精確度的場合，例如作為大口徑輸油（輸氣）管線的貿易結算儀表，至于

16、輸送量不大或作為過程控制用的流量測量，選用中等精度儀表即可。,渦街流量計 渦街流量計是在流 體中安放一根（或多 根）非流線型阻流體, 流體在阻流體兩側交 替地分離釋放出兩串 規(guī)則的旋渦，在一定 的流量范圍內旋渦分 離頻率正比于管道內的平均流速，通過,采用各種形式的檢測元件測出旋渦頻率，從而推算出流體的流量。 渦街流量計適用的流體種類多，如液體、氣體、蒸氣和部分混相流體。但對于流體的臟污性質要注意，含固體微粒的流體會對旋渦發(fā)生體造成沖刷，磨損旋渦發(fā)生體；不適用于高粘度、低流速、小口徑及強振動的場合。 渦街流量計的基本性能處于中等偏上水平，購置費低于質量式、電磁式、容,積式等流量儀表，但由于應用時

17、間短，尚屬發(fā)展中的流量計，無論其理論基礎或實踐經驗尚較差。,4、電磁流量計 電磁流量計是利用法拉 第電磁感應定律制成的一 種測量導電液體體積流量 的儀表。 電磁流量計的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞，適用于測量含有固體顆?；蚶w維的液固二相流體，如紙漿、礦漿、泥漿和污水等，,也可測量各種強酸、強堿、鹽、氨水等。 電磁流量計不產生壓力損失，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。使用電磁流量計的前提是被測液體必須是導電的，它不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含較多較大氣泡的液體。 通用型電磁流量計由于襯里材料和電氣絕緣材料的限制，不能用于較

18、高溫度的液體。,選用電磁流量計時，電極對測量介質的耐腐是選擇材料首先考慮的因素，其次考慮是否會產生鈍化等表面效應。電磁流量計電極的耐腐蝕性要求很高，常用金屬材料有含鉬耐酸Icr18Ni12Mo2Ti，哈氏合金（耐蝕鎳基合金）B、C、鈦、鉭、鉑銥合金，幾乎可覆蓋全部化學液。,5、超聲波流量計 超聲波流量計，是利用 超聲波脈沖在通過流體的 順逆兩方向上傳播速度之 差的原理，來測量管內流 體流量的儀表。 超聲流量計可作非接觸 測量，可實現(xiàn)對水、污水、油等各種導電或不導電的均質流體進行非接觸測量。,超聲波流量計無需停流截管安裝，只要在既設管道外部安裝即可，這是它在工業(yè)用流量儀表中具有的獨特優(yōu)點。 超聲

19、波流量計適用于大型圓形管道和矩形管道，可測量非導電性液體，用于大口徑、超大口徑時有明顯價格優(yōu)勢， 在無阻撓流量測量方面是對電磁流量計的一種補充。 超聲波流量計多數(shù)情況下測量精度不,高，國內生產現(xiàn)有品種不能用于管徑小于DN25mm的管道，小口徑儀表價格較貴。,6、質量流量計 質量流量計是利用 流體在直線運動的同 時處于一旋轉系中， 產生與質量流量成正 比的科里奧利力原理 制成的一種直接式質量流量儀表，有很高的測量精確度?？蓽y量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物,的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。 質量流量計不能用于測量低密度介質和低壓氣體，不能用于較大管徑，壓力損

20、失較大，大部分型號的重量和體積較大，價格昂貴，國內價格約為電磁流量計的2 8倍。,另外，粘度較高的液體，要求較準確的流量測量，可采用橢圓齒輪流量計；潔凈的氣體或液體，特別是有潤滑性的油品，要求較高精度的測量時，可采用腰輪流量計或刮板流量計等。,四、液位 單法蘭液位變送器 一種直接安裝在管道或 容器上的現(xiàn)場變送器。由 于隔離膜片直接與液相介 質相接觸，無須將正壓側 用導壓管引出，因此可以 測量非密閉場合下高溫、高粘度、易結晶、易沉淀和強腐蝕性等介質的液位。,雙法蘭液位變送器,適用于密閉場合下的下列工況： 1、 被測介質對變送器接頭和敏感元件有腐蝕作用時； 2、 需要將高溫被測介質與變送器隔離時； 3、 被測介質由引壓管引出，由于環(huán)境溫度變化，易固化或結晶時； 4、 被測介質中有固體懸浮物或高粘度易堵塞變送器接頭和壓力容室時； 5、 被測介質易冷凝或揮發(fā)，以致,導管內的液柱經常變化，從而使變送器的零點漂移不定等。 電動浮筒液位變送器 被測介質液位的變化引 起內筒位置的變化，該變 化被傳遞到扭力管組件上， 使扭力管與芯軸同步轉動， 同時固定在扭力管芯軸上 的磁鐵發(fā)生旋轉位移，改變了由霍爾效,應傳感器檢測的磁場，該傳感器將磁場信號轉換為電信號。浮筒液位（界位）變送器可用來測量液位、界位或密度，輸出420mA標準直流信號。 浮筒液位變送器適用于真空對象和易汽化的液體