压力温度流量液位控制系统基础知识培训.ppt

《压力温度流量液位控制系统基础知识培训.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力温度流量液位控制系统基础知识培训.ppt（242页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、仪表基础知识 艾默生过程控制有限公司,仪表基础知识培训议程,1.压力知识培训2.温度知识培训3.流量知识培训 4.液位知识培训5.控制理论知识培训,Emerson Process Management OverviewDate:20-Apr-01,Slide 2,压 力 公 式,压 力 是 作 用 于 一 个 确 定 面 积 上 的 力 的 大 小。压 力、力 与 面 积 之 间 的 关 系 可 以 下 面 公 式 表 示：其中：P=F/A P=压力 F=力 A=面积 若 力(由 于 物 理 接 触)作 用 于 一 个 面 积 上，则 压 力 便 产 生 作 用。若 力 增 加 或 力 所 作

2、 用 的 面 积 大 小 减 小，则 压 力 增 加。,压 力 单 位,P95一体化体积流量计,压 力 单 位 可 分 成 两 类：面 积 上的 力 的 单 位 与 以 液 柱 为 基准 的 单 位。面 积 上 的 力 的 单 位下 列 是 一 个 确 定 面 积 上 的 力 的 单 位：每 平 方 英 寸 面 积 上 的 磅 数(psi)每 平 方 厘 米 面 积 上 的 公 斤 数(kg/cm)每 平 方 厘 米 面 积 上 的 克 数(g/cm)1 g/cm 1/1,000 kg/cm 帕(Pa 或 N/m)N 代 表 牛 顿 千帕(kPa)1 kPa=1,000 Pa 巴1 bar=1

3、00,000 Pa 毫 巴(mbar)1 mbar=1/1,000 bar,压 力 单 位,以 液 柱 为 基 准 的 单 位下 列 是 以 液 柱 为 基 准 的 压 力 单 位：英 寸 水 柱(在 68 F 20 C 下 的 inH2O)在 美 国 最 普 遍 使 用 的 单 位。英 尺 水 柱(ftH2O)米 水 柱(mH2O)毫 米 水 柱(mmH2O)英 寸 汞 柱(inHg)毫 米 汞 柱(mmHg)大 气 压(atm)在 海 平 面 处 由 地 球 大 气 压 作 用 的 压 力,基 准 压 力,基 准 压 力 是 同 被 测 量 的 过 程 物 料 的 压 力 相 比 较 的

4、压 力 测 量。根 据 它 们 测 量 起 始 的 基 准 压 力，可 将 压 力 测 量 仪 表 分 类。这 三 个 基 准 压 力 是：绝 压 表 压 差 压绝 压 与 表 压 仪 表 测 量 过 程 流 体 的 压 力 与 基 准 压 力 之 间 的 压 差。差 压 仪 表 测 量 过 程 流 体 在 不 同 点 处 的 两 个 压 力，并 测 量 它 们 之 间 的 压 差。,表压 绝压示意图,压 力 单 位 换 算,压力测量仪表的分类,压力传感器从其原理及结构来看可分为：液柱式、机械式及电气式测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成

5、液柱高度机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移电气式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量,机 械 式 压 力 仪 表,机 械 式 压 力 仪 表 有 两 个 基 本 部 分：检 测 器 件 机 械 刻 度 盘 或 指 示 器(连 接 到 检 测 器 件；给 出 压 力 读 数)最 普 遍 采 用 的 压 力 检 测 器 件 是：布 尔 登 管 波 纹 管 与 膜 盒机 械 式 压 力 计 仍 然 广 泛 用 于 过 程 控 制 工 业。,弹性

6、压力仪表原理：利用弹性元件在被测介质的压力作用下，产生弹性形变而制成。结构简单，牢固可靠，使用方便，价格低廉，精度很好，测量范围宽（几百帕上千兆帕）。可增加附加装置，如电气变换装置、控制元件等等，实现压力的远传、报警、自动控制等等。,弹性式压力计,弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。,弹簧管压力表,（1）弹簧管压力表结构简单，使用方便，价格低廉，使用范围广，测量范围宽可测负压、微压、低压、中压和高压精度有0.5、1.0、1.5、2.5等,波纹管与膜盒,1999 ARC Unit Study,1.膜片按剖面形状分为平膜片和波纹膜片常用材料可与其他转换元件合用电容式

7、压力传感器光纤式压力传感器力矩平衡式压力变送器2.波纹管优点：灵敏高，可测较低压力缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级,电子压力变送器,电子变送器 将 输 入 压 力 转 换 成 为 数 字 的 或 电 信 号。电 子 变 送 器 有 两 个 基 本 的 部 分：传 感 器 电 子 线 路(装 置）传 感 器 把 实 际 的 位 移 转 换 成 为 电 气 性 质 的 变 化，例 如，电 容、电 压、电 感 或 磁 阻。变 送 器 的 电 子 线 路 部 分 把 传 感 器 的 输 出 信 号 改 变 成 为 一 个 标 准 的 电 子 信 号。在 过 程 控 制 工 业 中 最 广 泛

8、采 用 的 电 子 信 号 是(4-20 mA)信 号。,电子传感器类型,用 于 电 子 压 力 变 送 器 的 若 干 类 型 的 传 感 器 列 举 如 下：可 变 电 容 压 敏 电 阻 压 电 晶 体 可 变 电 感 可 变 磁 阻 振 动 线 应 变 计,可变电容原理,可 变 电 容电 容 是 一 种 物 质 保 持 电 荷 的 能 力。电 容 器 是 由 彼 此 对 准 中 心 但 不 接 触 的 两 个 导 电 板 组 成 的 器 件。两 板 之 间 的 空 间 充 满 称 为 电 介 质 的 绝 缘 介 质。在 大 多 数 压 力 变 送 器 的 可 变 电 容 传 感 器 中

9、，其 电 介 质 是 油。有 三 个 因 素 影 响 电 容 器 的 电 容：电 容 器 板 的 表 面 积 电 介 质 的 绝 缘 性 质 板 间 的 距 离,可变电容结构图,压阻式压力传感器,压阻式压力传感器压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它指在半导体材料的基片上用基成电路工艺制成的扩散电阻，当它受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅膜片。优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小,压电式压力传感器,压电式压力传感器压电效应原理：压电材料受压时会在其表面

10、产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。压电材料：单晶体、多晶体特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广,一、压力检测仪表的选择1.仪表量程的选择被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程的3/4被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的2/3为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的1/3优先满足最大工作压力条件,压力检测仪表的选择与校验,2.仪表精度的选择 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。3.仪表类型的选择从被测介质压力大小来考虑被测介质的性质对仪表输出

11、信号的要求使用的环境,压力仪表的校验,校验就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比较它们的指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最大准许绝对误差时，则认为被校表合格。常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有0.02、0.05和0.2级，可用来校准0.25级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为60MPa。,压力发生部分,测量部分,压力表的安装,1.取压口的选择在管道或烟道上取压测量流动介质的压力测量液体介质的管道上取压,2.导压管的铺设 导压管是传递压力、压差信号的。,导压管的铺设,3.压力、压差计的安装,压力、

12、压差计的安装,19691980 1990 1996 2001,罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖,3051,经典 的 电 容 传 感 测量原理 标 准 组 件 化 结 构 双 隔 离 室 的 外 壳五 百 万 台 以 上 销 售 业 绩,1151,共 平 面 法 兰 平 台“游 离 式”的 传 感 器 结 构ASIC 表 面 安 装 技 术一 体 化 的 全 面 测 量 解 决 方 案三 百 万 台 以 上 销 售 业 绩,3095,多 变 量 DP,P 与 T 测 量动 态 补 偿 的 质 量 流 量 测 量,工 业 首 创技术,共 平 面,电 容 传 感 器,多 变 量,差 压 质 量 流

13、 量,智 能低 功 耗,一 体 化 的 阀 组,5 年 稳 定 性,总 体 性 能,基 于 变 送 器的 控 制,双 隔 离 室 标 准 组 件 化 的 组 装,3051S,规模可变设计平台2倍的性能改善2倍的稳定性提高一 体 化 的 全 面 测 量 解 决 方 案,新型 2051 全系列产品,扩展协议HART现场总线低功率无线（FY09第 3季）,技术要求精度：0.075%量程比：100:1稳定性：2年选项 P8：0.065%精度和 5 年稳定性,所有压力产品供应拓宽产品供应范围差压（DP）、表压（GP）、绝压（AP）通用系列产品单一型号共平面型：2051C直接安装型：2051T液位测量型：

14、2051L,提高易于使用性增强电子设备描述语言(EDDL)外部零点/量程调整（选项 D4）,2051C/T/L 系列产品,3051系列共平面&直接安装设计,0.065%精度(0.04%可选项)5 年稳定性100 msec 响应时间100:1 量程比,3051C/T-今日全球最畅销的压力变送器,主要特征工业领先的性能总体性能长期稳定性动态响应最好的可靠性提供FF和 Profibus 协议安装灵活超过3百万的安装量,“SuperModuleTM”超级模块设计平台,3051S 系 列 是 以“SuperModuleTM”超 级 模 块 设 计 平 台,差压液位系统介绍,法兰式过程连接螺纹式过程连接卫

15、生型过程连接,持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器,模拟,智能,工厂管控网,“P/I”,“性能”,“下一价值曲线”,Competition,技术引领者,1151/2051/3051/3051S三代压力变送器产品整体性能的改善与提升巩固了罗斯蒙特的全球技术领导地位,客户价值CAPEX,OPEX,Quality,Uptime,.,没有最好,只有更好!,仪表基础知识培训议程,1.压力知识培训2.温度知识培训3.流量知识培训 4.液位知识培训5.控制理论知识培训,Emerson Process Management OverviewDate:20-Apr-01,Slide 36,引 言,温 度

16、 是 材 料 内 部 分 子 活 动 的 一 种 度 量。当 分 子 活 动 的 程 度 上 升 时，物 质 的 温 度 便 上 升。热 的 与 冷 的 是 主 观 定 性 地 描 述 分 子 活 动 方 面 上 升 的 情 况。对 描 述 温 度 要 求 有 更 一 致 与 更 精 确 的 方 法 导 致 发 明 了 温 度 测 量 器 件 或 传 感 器。传 感 器 采 用 标 准 的、全 世 界 承 认 的 温 标。许 多 类 型 的 传 感 器 可 用 于 家 庭 与 工 业 两 者 的 应 用 场 合。,现 今 在 用 的 三 种 温 标 是：华 氏 摄 氏(也 叫 百 分 度)绝

17、对(开 尔 文 温 标 与 兰 金 温 标),温 度 测 量 温 标,要 将 温 度 由 摄 氏 转 换 成 华 氏，则 用 以 下 公 式：F=1.8C+32,温 度 传 感 器,在 工 业 环 境 中，高 的 过 程 温 度、压 力 与 振 动 需 要 有 强 固 的 温 度 传 感 器。同 时 也 需 要 有 快 速 的 响 应 时 间、精 度 与 稳 定 性。虽 然 可 利 用 若 干 类 型 的 温 度 传 感 器，工 业 过 程 测 量 中 最 常 用 的 两 种 是:电 阻 式 温 度 检 测 器(RTD)热 电 偶(T/Cs)。,共 同 的 结 构 特 点,热 电 阻(RTDs

18、)与 热 电 偶(T/Cs)有 若 干 共 同 的 结 构 特 点(图 4.2)：检 测 元 件 传 感 器 铠 装(护 套)引 线 螺 纹 式 转 换 接 头(任 选)图4.2 温 度 传 感 器 共 同 的 特 点,什么是 热电阻传感器（RTD）？,什么是RTD?Resistance Temperature Detector 工作特性由金属的固有特性决定（通常为铂电阻:当金属上温度发生变化，与电流相对应的电阻发生变化。如果能够测量金属的电阻，就可以知道温度!,铂的电阻随温度而变化,两种常用RTD测量元件类型:,线绕测量元件,薄膜测量元件,RTD常用材料,制 造 RTD 最 常 用 的 三

19、种 金 属 电 阻 是 铂、铜 与 镍。铂铂 热 电 阻 元 件 是 用 于 过 程 工 业 最 常 见 的 热 电 阻 类 型 的 元 件。铂 元 件 具 有 高 的 精 度、高 的 重 复 性 及 温 度 每 变 化 一 度 时 高 的 电 阻 变 化 率。铜铜 热 电 阻 在 其 整 个 温 度 范 围 内 是 高 度 线 性 的，但 精 度 有 限，而 且 温 度 范 围 比 铂 电 阻 元 件 窄。镍镍 热 电 阻 元 件 温 度 每 变 化 一 度 具 有 高 的 电 阻 变 化 值，但 线 性 度 差，精 度 有 限，并 且 温 度 范 围 相 对 较 窄。,红,红,白,白,RT

20、D热电阻传感器2,3,和 4-线 RTD,4-线 RTD,为什么使用2-,3-,或4-线 RTD?2-线:成本最低-使用极少，因为引线电阻的误差很大3-线:成本/性能比适中.引线补偿良好.4-线:理论上最好的引线补偿方法(完全补偿);精度最高，成本最高.,一般从传感器伸出的导线为铜导线,测 量 元 件(如：线 绕，薄 膜),RTD分类级别-A级和B级,A 级 热 电 阻A 级 热 电 阻 被 定 义 为 精 确 到 IEC 751 标 准 理 想 值 0.15C+(0.002 x T)C(其 中 T 是 以 C 为 单 位 的 工 艺 过 程 温 度)。A 级 热 电 阻 要 比 B 级 热

21、电 阻 贵。B 级 热 电 阻B 级 热 电 阻 被 定 义 为 精 确 到 IEC 751 标 准 理 想 值 0.3C+(0.005 x T)C(其 中 T 是 以 C 为 单 位 的 工 艺 过 程 温 度)。虽 然 比 A 级 热 电 阻 精 度 差 些，但 对 大 多 数 工 业 应 用 是 足 够 的,热电阻传感器 如何转换温度,电 阻 转 换 成 温 度一 旦 确 定 了 电 阻 的 测 量 值，它 就 被 转 换 成 温 度 测 量 值。变 送 器 用 两 个 转 换 方 法 中 的 其 中 一 个：电 阻 式 温 度 检 测 器 标 准(例 如 IEC 751 标准)Call

22、endar-Van Dusen(卡伦德)公 式,RTD 热电阻传感器电阻变化具有重复性,什么是RTD?Resistance Temperature Detector铂线电阻的变化近于理想曲线 IEC 751,电 阻(欧 姆),温 度(oC),电阻与温度国际通用关系图:,IEC 751,Page 3-2:Sensors PDS(V.1),IEC751,IEC 751曲线,IEC 751 标准(已编程在我们的所有变送器中)描述了 Pt100 a385 热电阻的理想的电阻与温度的关系.,温度传感器及附件-热电阻校验,温度(oC),电阻(),B级的公差,目标是找出实际热电阻曲线是什么样的，然后按照“实

23、际”曲线重新对变送器编程!,热电阻标定，找出传感器实际曲线,通过在某个指定温度范围或温度点对热电阻进行“特性化”，可以找到热电阻的实际曲线。,用户得到特定热电阻的电阻与温度关系图:,温度槽-X9，一个温度-X8，多个温度,“生成”的数据(标定的热电阻),X8选项:指定温度范围的特性化 随传感器提供校验证书X9选项:温度点的特性化 随传感器提供校验证书,X8:范围X9:点,一点和两点微调减少传感器互换性误差,一点微调，即以一个特性化点为基础，将理想曲线向上或向下平移,温度(oC),电阻(W),由电阻与温度关系图得到的数据,可用于减少传感器互换性误差利用一点或两点，微调传感器对 变送器的关系,两点

24、微调，即以两个特性化点为基础，将理想曲线向上或向下平移，并改变斜率,温度(oC),电阻(W),0,50,100,150,200,250,300,350,400,-200,0,200,400,600,800,用户得到特定热电阻的电阻与温度关系图:,X8:范围X9:点,一点微调与X9(或X8)一起使用,两点微调与 X8一起使用,C.V.D.温度系数,确定真实的热电阻曲线,IEC751理想曲线(变送器中)被传感器的真实曲线所代替,温度(oC),电阻(W),oC 0.099.997 1.0100.38 2.0100.77 3.0101.16,用户得到特定热电阻的电阻与温度关系图:,X8选项还为用户提供

25、C.V.D.温度系数将这些系数输入变送器，可生成热电阻的真实曲线!,Roadb,99.9970.0038451.610270.172491,另外，选 X8,用户还可以得到C.V.D.温度系数!,IEC 751曲线,真实的热电阻曲线,根据C.V.D.温度系数，绘制热电阻的真实曲线,Rt=Ro+Roat-d(0.01t-1)(0.01t)-b(0.01t-1)(0.01t)3,Rt=在温度 t(oC)时的电阻Ro=传感器特性系数(t=0oC时的电阻)a=传感器特性系数 d=传感器特性系数 b=传感器特性系数,使用C.V.D.温度系数，消除传感器的互换性误差!,IEC 751 曲线,温度(oC),电

26、阻(W),B级公差,变送器不使用IEC 751 标准曲线.C.V.D.温度系数用于下面的公式中,生成传感器的真实曲线,热电偶,引线接至一个仪表(电压表)上，该表测量出由两端的温差所产生的电势。,DT,什么是热电偶?,热 端 的 结 构,热 端 的 结 构热 端 可 与 传 感 器 的 铠 装(护 套)接 地 或 不 接 地。对 双 元 件 热 电 偶(两 个 热 电 偶 在 一 个 铠 装 里)，其 元 件 可 隔 离 或 连 接(不 隔 离)(图 4.16)。每 一 个 结 构 呈 现 优 点 与 局 限 性：,热电偶分度号常用,Type JIron/ConstantanWhite,Red0

27、 to 760 oC最经济,Type EChromel/ConstantanPurple,Red0 to 900 oC敏感性最好,Type KChromel/AlumelYellow,Red0 to 1150oC 线性最好,Type TCopper/ConstantanBlue,Red-180 to 371 oC抗潮气腐蚀能力好,J K E T,J K E T,J K E T,特殊热电偶,Type BPt,6%Rh/Pt,30%Rh38 to 1800 oC,Type SPt,10%Rh/Pt-50 to 1540oC,Type RPt,13%Rh/Pt-50 to 1540 oC,高温工业/

28、实验室标准热电势输出低!(不是很敏感)贵!,电 压 的 测 量 与 塞 贝 克(温 差 电 动 势)效 应,电 压 的 测 量 与 塞 贝 克(温 差 电 动 势)效 应热 电 偶 利 用 称 之 为 塞 贝 克(温 差 电 动 势)效 应 来 确 定 过 程 温 度。根 据 塞 贝 克 效 应，在 热 电 偶 冷 端 测 量 的 电 压 与 热 端 和 冷 端 之 间 的 温 度 差 成 正 比。若 热 端 温 度 保 持 恒 定，则 冷 端 温 度 增 加 将 减 小 电 压，因 为 在 热 端 与 冷 端 之 间 的 温 度 差 在 减 小。当 冷 端 与 热 端 达 到 相 同 温 度

29、 时，观 察 到 的 电 压 将 为 零 伏。在 冷 端 产 生 的 电 压 信 号 的 大 小 也 取 决 于 形 成 热 电 偶 所 用 的 金 属 种 类。不 同 的 金 属 或 不 同 类 型 的 热 电 偶，在 相 同 温 度 下 有 不 同 的 热 电 电 压。,热电偶分度号曲线,热 电 偶 的 类 型 是：E 型 铬 镍 合 金 与 康 铜 J 型 铁 与 康 铜 K 型 铬 镍 合 金 与 铝 镍 合 金 R 型 与 S 型 铂(Pt)与 铑(Rh)(在 铂 的 百 分 数 含 量 方 面 不 同)T 型 铜 与 康 铜,热 电 偶 补 偿 导 线 经 常 用 来 将 热 电

30、偶 连 线 到 控 制 系 统 或 至 远 程 变 送 器。所有热电偶的引线的延长线必须使用相同类型的线!,产生了另一个热端不好!,冷端补偿和补偿导线,由 于 在 冷 端 被 测 量 的 电 压 与 热 端 和 冷 端 之 间 的 温 度 差 成 正 比，因 此 在 电 压 信 号 可 转 换 成 温 度 读 数 之 前，必 须 知 道 冷 端 的 温 度。,更好的精度和重复性RTD 信号对噪声较不敏感更好的线性RTD 可与变送器匹配(消除传感器互换性误差)冷端补偿误差是热电偶固有的；热电阻的引线电阻误差可以消除 更好的稳定性热电偶的漂移不稳定，无法预计;热电阻的漂移可预计；热电偶不能重新标定

31、更大的灵活性无需特殊的补偿导线无需关注冷端(温度),为什么使用热电阻，而不使用热电偶?,为什么使用热电偶，而不使用热电阻?,高温场合高于600 oC测量元件成本更低当考虑温度点性能要求时，成本相同响应快与热套管和过程的响应时间相比，响应时间微乎其微 比看到的更坚固坚固的结构，抗震动好,温度产品-热套管,什么是热套管?一个保护传感器的装置，以抗过程流量，压力，振动和腐蚀 无需停车即可取出传感器响应时间减慢(最多5倍),为什么有不同类型材质?为了用于不同的腐蚀性环境中为了满足不同的温度和压力极限要求,温度产品-热套管,热套管损坏在某些条件下热套管会损坏流体在热套管周围流动形成涡流，即卡门旋涡涡流以

32、某一特定频率从一侧变到另一侧，该特定频率与许多参数有关如果那个频率恰巧与热套管的固有频率相同 热套管就会折断!,防止热套管损坏了解下述要素，可确定条件是否适合:热套管型式热套管材料热套管尺寸流体流速过程压力流体比容过程温度热套管损坏计算，可在RCC 用热套管强度计算程序完成,温度产品-热套管,热套管设计型式:比较表,Tapered锥型Stepped阶梯型Straight直型,过程压力,时间响应,涡流频率,价格,1,3,2,1,1,3,?,3,?,1,1,1,*与流体，流体流速和热套管长度有关,阻力,2*,1,2*,级别:1=最好,Stepped阶梯型,Straight直型,Tapered锥型,

33、热套管安装型式,螺纹式 最常用易于拔出和安装焊接式不可拔出用于高流速，高温和高压流体用于要求无泄漏的场合法兰式用于腐蚀性环境用于高流速，高温场合,套管计算：减少过程背压,Flow,FDrag,Velocity,Density,Diameter,Area,Length,Thermowell Calculations1)Calculate drag force from process flow.2)Calculate stresses induced in thermowell.3)Compare stresses with thermowell strength properties.,fWa

34、ke=fNatural,套管强度计算,fWake,fNatural,Vortices,Wake Frequency(fWake),Energy AbsorbedBy Thermowell,Side View,Top View,ResonanceCondition,Thermowell CalculationsEnsure that:,fNatural,fWake,0.8,温 度 传 感 器 信 号 的 传 输,为 了 使 温 度 测 量 对 控 制、安 全 或 监 视 目 的 有 用，温 度 测 量 信 号 必 须 由 测 量 点 传 输 到 工 艺 过 程 的 D C S。温 度 信 号 以

35、 许 多 方 法 之 一 被 传 输 到 DCS。本 章 将 要 讨 论 的 两 个 最 通 用 的 方 法 是：变 送 器 传 感 器 以 短 距 离 接 线 至 变 送 器，在 此 其 信 号 被 转 换 成 数字 的 或 420 毫 安 的 信 号。该 变 送 器 向 后 连 线，而 转 换 了 的 信 号 被 传 输 至 DCS。直 接 接 线 传 感 器 的 引 线 接 至 DCS 的 整 个 距 离。在 沿 线 路 中 没 有 发 生 信 号 转 换。,温度监测点常见的测量方式-1,方式 1:传感器直接接线式,很小的一个毫伏信号,DCS or PLC I/O,特殊的补偿导线,=结点

36、,专用热电偶卡(J,K,)或热电卡,接线盒,端子盘/柜,温度监测点常见的测量方式-2,方式 2:单一传感器输入的监测点测量温度变送器,4-20mA,or,signal,DCS or PLC I/O,4-20mA,HART,orFOUNDATIONfieldbusCard,接线盒,端子盘/柜,铜导线,=结点,抗电磁干扰能力测试,闪电,射频干扰信号,电磁干扰信号,DCS I/O,HART,FF,4-20 mA,T/C,热电偶直接接线式,单一传感器输入变送器(4-20mA),单一传感器输入变送器(HART),多通道输入变送器(现场总线),4-20 mA,mV,电容耦合噪声符合IEC标准(普通干扰环境

37、),所有电缆均为屏蔽,双绞线在 DCS侧接地,抗电磁干扰能力比较,C,Noise per IEC Stds(Light Industry),Time,现场总线变送器,HART智能变送器,4-20 mA变送器,热电偶直接接线式,在温度监测点测量时为什么使用温度变送器?,可实现采用变送器比传感器直接接线式具有更好的精度/总体性能变送器使用铜导线，更易于安装DCS和PLC使用标准的输入卡件,成本更低智能型温度变送器的诊断能力令现场维护更容易 多参数温度变送器令总体安装成本更低实现更好的总体性能变送器的输出信号比传感器直接接线式的mV信号 抗电磁干扰能力(EMI)更强 4-20 mAHARTFOUND

38、ATION fieldbus现场总线,1.50C,1.0C,0.50C,总体系统误差,644H,经变送器-传感器匹配后,标准精度,未匹配,1.06 C,0.23oC,在温度监测点测量时为什么使用温度变送器?,实现更好的总体性能(续)当使用热电阻测量时,通过变送器-传感器匹配功能,可消除传感器的互换性误差 变送器按照传感器微调后,可大大减少传感器互换性误差 可较少误差达75%!,罗斯蒙特温度测量产品,最好的温度测量传感器技术,罗斯蒙特公司优异的RTD热电阻传感器,防爆认证 标定服务热电阻技术:专有的密封方法，O型环,传感器的与众不同：,4-线:理论上最好的引线补偿方法(完全补偿);精度最高,双室

39、外壳Superior EMI/RFI HandlingElectronic Isolation,Rosemount 3144P:工业性能最高的变送器,工业的高性能 Ambient Temperature Compensation5 year stability ratingTransmitter-Sensor Matching,高级硬件技术Integral Transient ProtectionFailure Mode Switch(HART)LCD Display,SIS 认证Meets Industrial StandardsMore Rigorous Testing,双传感器 Meas

40、urement Redundancy Increased Safety Hot Backup,高级诊断 Statistical Process Monitoring Sensor Drift Alert,Rosemount 644:世界上最受欢迎的变送器,Increased AccuracyAmbient Temperature CompensationTransmitter Sensor Matching,Multiple Protocols HART Fieldbus,Multiple Field HousingsSensor MountRemote Mount,Form FactorDI

41、N A Head MountRail Mount,Custom Alarm&Saturation LevelsIncreased SafetyC1 Option Code,LCDSnap OnM5 Option,248 型智能温度变送器,利用开放的 4-20 mA/HART 协议采用 HART手操器或设备管理系统(AMS)接受多种输入信号2-,3-,4-wire RTDs,热电偶,mV,Ohm为工业过程监测提供优异性能精度:0.2C 或 0.1%的量程。1 年稳定性:0.2C or 0.1%的量程,取最大者Industrial EMI/RFI Compliance:满足 NAMUR NE21

42、建议标准Input/Output Isolation:Tested to 500 VAC rms(707 VDC)50/60 Hz工业标准DIN Form B 尺寸自定义报警和饱和值两点调整取得ATEX,FM,CSA,SAA,CEPEL,JIS 认证满足 NAMUR NE 43 标准（数字温变的故障信息）满足 NAMUR NE 89 标准（数字温变测量温度的规定）,Rosemount 648:无线温度变送器,Variety of Sensor Inputs万能传感器输入2-,3-and 4-wire RTD,T/C,ohm,and millivolt,Transmitter-Sensor Ma

43、tching一体化匹配Provides highest accuracy and repeatability by eliminating sensor interchangeability error,Best Ambient Temperature Compensation最好的环境温度补偿Reduces measurement error in harsh applications,especially wide fluctuations of ambient,LCD DisplayLCD显示Local process and diagnostic indication,Dual-com

44、partment Housing双室结构外壳Improves measurement reliability in high humidity,corrosive,and EMI/RFI environments.,Best in Class Security最好安全性Protecting your Data,99%Data Reliability99%的数据可靠性Providing access to Data when you need it,Smart PowerTM Management特殊电源管理8 year power module life time,replaceable in

45、 I.S.environment to simplify maintenance,仪表基础知识培训议程,1.压力知识培训2.温度知识培训3.流量知识培训 4.液位知识培训5.控制理论知识培训,Emerson Process Management OverviewDate:20-Apr-01,Slide 82,贸 易 交 接完 善 产 品指 示 效 率控 制 过 程 变 量安 全,为什么要测量流量,流 量 公 式,流 量 公 式 是 用 来 计 算 通 过 管 道 流 体 流 量 的 数 学 关 系 式。流 量 公 式 由 相 互 关 系 的 三 个 变 量 组 成：流 体 性 质 环 境 条

46、件 管 道 几 何 尺 寸 与 条 件下 列 流 体 性 质 经 常 用 于 过 程 工 业，既 是 作 为 流 量 公 式 中 的 变 量 又 分 别 用 来 评 价 与 预 测 过 程 效 率 与 安 全：密 度 比 重 粘 度 流 体 类 型 流 量 分 布,流 量 性质,密 度密 度()，一 个 最 常 用 的 度 量 之 一，是 每 单 位 体 积 流 体 的 质 量。一 般 来 说，密 度 与 压 力 成 正 比，而 与 温 度 成 反 比。比 重比 重(G)是 流 体 的 密 度 对 一 种 参 考 流 体 的 密 度 之 比 值。液 体 与 气 体 比 重 的 定 义 不 同。

47、液 体 的 比 重液 体 的 比 重 是 在 流 动 条 件 下 过 程 液 体 的密 度 对 在 基 础 条 件(60 F 16 C)下 水 的 密 度 之 比 值。气 体 的 比 重气 体 的 比 重 是 过 程 气 体 的 分 子 量 对 空 气 分 子 量 之 比 值。因 为 气 体 的 分 子 量 并 不 随 压 力 或 温 度 变 化，故 气 体 的 比 重 保 持 恒 定。粘 度粘 度 可 被 认 为 是 流 体 的 厚 度。粘 度 是 流 体 倾 向 于 抵 抗 剪 切 力 或 抵 抗 流 动 的 一 个 度 量 流 体 密 度 愈 高，则 剪 切 流 体 需 要 的 力 就

48、愈 大，流 体 流 动 的 速 率 也 愈 慢 用 来 表 示 粘 度 的 典 型 单 位 是 泊(cm/g/sec 厘 米/克/秒)与 厘 泊(cp)。,流 体 类 型可 测 量 各 种 各 样 过 程 流 体 类 型 的 流 量。流 体 经 常 包含 可 影 响 流 量 计 功 能 或 测 量 精 度 的 悬 浮 固 体 或 其 它 颗 粒 物 质：清 洁 流 体 没 有 固 体 颗 粒 的 流 体(如 水)含 杂 质 的 流 体 含 固 体 颗 粒 的 流 体(如 泥 沙 水)浆 料 含 悬 浮 精 细 固 体 颗 粒、能 通 过 管 道 自 由 流 动 的 液 体(如 纸 浆 与 纸

49、料）,流体类型,流 速 分 布 图,流 速(或 叫 速 度)分 布 图 说 明 流 体 通 过 管 道 流 动 时 运 行 状 态 的 特 征(例 如 平 稳 或 湍 流、对 称 或 不 对 称)。流 体 在 它 抵 达 其 终 点 前，可 能 会 改 变 其 流 速 分 布 图 若 干 次。通 常，在 时 间 的 给 定 点 上，流 体 将 有 其 中 一 个 下 列 流 速 分 布 图：层 流 湍 流 过 渡 状 态,流 量 性质,雷 诺 数影 响 流 体 流 动 最 重 要 因 素 的 作 用 效 果 可 组 合 起 来，并 以 无 量 纲 数 字 值 叫 做 雷 诺 数(RD)来 表

50、示。雷 诺 数 可 被 认 为 是 流 量 流 束 中 的 惯 性 力 与 粘 性 力 之 比 值。雷 诺 数 的 基 本 公 式 为：其中：流 体 密 度 V流 体 速 度 D=管 道 内 直 径 流 体 粘 度由 于 雷 诺 数 表 示 流 量 流 束 的 特 征，当 确 定 一 个 特 定 流 量 计 是 否 适 合 于 某 个 应 用 场 合 时，该 数 很 有 用。雷 诺 数 在 预 测 流 速 分 布 图 时 尤 其 有 用：层 流 RD 4,000,流 量 计 技 术 规 格,在 选 择 流 量 计 时，必 须 考 虑 流 量 计 的 技 术 规 格。精 度精 度 是 一 个 给