甲醇自控仪表培训.ppt
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1、陕焦公司甲醇厂仪表培训,主要内容,仪表基本概念介绍现场仪表技术现场执行单元自控理论DCS、ESD、SIS及ITCC技术仪表安全防爆系统,主要内容,七、仪表保温防腐常识,八、仪表机械知识,九、仪表供风供电系统,全厂自控简介,我厂是一套在高温、高压、催化剂、等条件下制甲醇产品的工业化生产装置,其所采用的自动控制系统具有技术先进、高精度、高可靠性、高灵活性等特点,将会确保全厂装置安全、平稳、长周期、满负荷和高质量运行,将会极大地提高企业的生产能力和经济效益。,一、现场仪表技术,“测量是以确定量为目的的一组操作”。这里的量值均指物理量而言,如压力、温度等。同一物理量,由于所选择的单位不同,得到测量结果
2、的数值也不同。因此,在给出测量值大小的同时一定要给出所用的测量单位。,基 本 知 识,现场仪表技术,生产中需要仪表来检测的主要参数有:F-流量;P-压力;L-物位;T-温度误差的分类方法很多,如按误差出现的规律来分,可分为系统误差、偶然误差和疏忽误差;按仪表使用条件来分,有基本误差、附加误差;按被测量变量随时间变化的关系来分,有静态误差、动态误差等等。,现场仪表技术,绝对误差是指仪表的测量值与被测变量真实值之差,即CCm-Cr。相对误差是指测量的绝对误差与被测变量的真实值之比,即Ca=C/Cr,通常以百分数表示。工业仪表通常用引用误差来表示仪表的准确程度,即绝对误差与测量范围的比值,以百分数表
3、示,Ca=C/(Cmax-Cmin)x100%。,现场仪表技术,检测仪表一般由检测单元和变送单元两部分组成。现场检测仪表现在应用最多的就是各类智能变送器,如压力智能变送器等。智能式变送器是由传感器和微处理器(微机)相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力,可对传感器的数据进行处理,包括对测量信号的调理(如滤波、放大、A/D转换等)、数据显示、自动校正和自动补偿等。,一、仪表基本概念介绍,仪表的分类:温度、压力、物位、流量、分析仪器。一次仪表:一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表,即为检测元件。一次测量仪表是与介质直接接触,是在室外就地安装的。二次仪表:将测得的信号变送转换
4、为可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。,温度,温度 按使用的测量范围分:常把测量600以上的测温仪表叫高温计;测量600以下的测温仪表叫温度计;按用途分:标准仪表和实用仪表 按工作原理分:分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类,膨胀式温度计,热电偶,温度,按测量方式分:分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触,这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达到测温目的;后者测温元件与被测介质不相接触,通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。,常见的几种测温仪表,膨胀式温度计 双金属温度计 热电偶热电阻,热电阻,双金属
5、温度计,热电偶、热电阻工作原理,热电偶:两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当两个接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶一般分为七类,分别为 S、B、E、K、R、J、T,热电阻,热电阻:是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的(热电效应)。常用工业热电阻
6、包括:铠装热电阻、装配热电阻、防爆热电阻国内最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50和R0=100两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。,热电阻的测温原理 金属导体的电阻值随温度的变比而变化的。一般说来,他们之间的关系为:Rt=R01+(t-t0)Rt=Rt-R0=R0t 式中:Rt为温度为t时的电阻值;R。为温度为t0(通常为0)时的电阻值;电阻温度系数即温度变化1时电阻值的相对变化量,单位是-1,;t 温度的变化量,即t-t。=t Rt 温度改变t时的电阻变
7、化量。,热电阻接线方式,目前热电阻的引线主要有三种方式 二线制:在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合;三线制:在热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的引线电阻;,热电阻接线方式,四线制:在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见
8、这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。热电阻采用三线制接法。,热电阻接线方式,采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻,其连接导线(从热电阻到中控室)也成为桥臂电阻的一部分,这一部分电阻是未知的且随环境温度变化,造成测量误差。采用三线制,将导线一根接到电桥的电源端,其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。,热电阻的三种接线方式,压力测量仪表,表压力:以大气压力为零起算的压力,用符号PG表示。绝对压力:指不附带任何条件起算的全压力,它等于大气压
9、力和表压力之和,用符号PA表示:PAPG十PB。负压:当绝对压力小于大气压力时,大气压力与绝对压力之差称为负压,又叫真空度,用符号PH表示:PHPBPA。,压力测量仪表,压力测量仪表,ASME:美国机械工程师协会 ISO:国际标准化组织,压力是垂直并且均匀作用在单位面积上的力。压力P的单位有Nm2即帕斯卡(Pa)、Kpa、Mpa、Kgf/cm2等。标准大气压相当于0度时760mm高的水银柱底部的压力,即760mmHg(101325Pa)。1 mmH2O=9.806375Pa9.81Pa 1工程大气压(Kgf/cm2)9.81104Pa1Mpa=100KPA=105Pa1bar=1000mmba
10、r=105Pa,压力测量仪表,压力表精度等级的确定,精密型压力表的精度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级;一般型压力表的精度等级分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。选择压力表精度等级的方法:应根据生产工艺、经济实用、检测方法等提出的要求,按被测压力最小值所要求的允许误差来确定精度等级,压力表种类的选择,测量不同介质和使用环境要选用不同种类压力表1一般介质,如空气、水、蒸汽、油等,可用普通压力表。2对于特殊介质需用专用压力表,如氨类用氨用压力表;氧气类用氧用压力表;氢气类用压力表;乙炔类用乙炔压力表等等。3对于一般性腐蚀介质,及有腐蚀性气体环境,可选用不锈钢型压力表。4对于测量粘
11、度大,易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或有固体浮游物的介质压力测量,选用隔膜式压力表。5对于脉冲性介质及机械振动场合的压力测量。选用耐震型压力表。6有远传要求时可选用远传型压力表,远传信号有电流型和电阻型及电压型。7有控制保护要求时可选用电接点压力表。8有防爆要求时必须选用防爆型,如防爆电接点压力表。,压力表量程的选择,1.测量稳定压力时,最大工作压力不应超过量程的2/3。2.测量脉动压力时,最大工作压力不应超过量程的1/23.测量高压时,最大工作压力不应超过量程的3/54为保证测量准确度,最小工作压力应不低于量程的1/3。按以上原则,根据被测最大压力算出一个数值后,从压力表量程系列中选
12、取稍大于该值的数值即为所选量程。,压力变送器工作原理,将压力利用扩散硅、压阻、电容、陶瓷等感压元件将压力转换为电信号,利用电路见电信号转换为标准的输出信号。,精度等级:0.075%,物位测量仪表,在容器中液体介质的高低叫液位,容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位。测量液位的仪表叫液位计,测量料位的仪表叫料位计,而测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计。上述三种仪表统称为物位仪表。,物位测量仪表的主要种类差压式(普通、单双法兰)雷达式 电容式浮力式(恒浮力、变浮力)核仪表(Cs-137、Co-60),物位测量仪表,恒浮力,变浮力,浸在液体中的浮筒受到向下的重力,向上的浮力和弹簧弹力的复
13、合作用。当这三个力达到平衡时,浮筒就静止在某一位置。当液位发生变化时,浮筒所受浮力相应改变,平衡状态被打破,从而引起弹力变化即弹簧的伸缩,以达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移,它是利用容器内的液位改变时,由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。,物位测量仪表,流量测量仪表,流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的量。这个量用流体的体积来表示称为瞬时体积流量(qv),简称体积流量;用流量的质量来表示称为瞬时质量流量(qm),简称质量流量。对在一定通道内流动的流体的流量进行测量统称为流量计量。,流量测量仪表,流量计量单位一般有:体积流量:m3/h,L/h;质量流量:Kg/h,t
14、/h;标准状态下气体体积流量:Nm3/h,差压、容积式涡轮、电磁式质量、热质式转子、涡街式超声波、均速管式,流量测量仪表,流量测量仪表的主要种类,流量测量仪表,差压式流量计,是根据质量守恒定律和能量守恒定律,利用孔板节流原理,根据产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表,如孔板流量计、文丘里管流量计、喷嘴流量计及楔型孔板流量计、V锥流量计等。,在正常情况(介质物理参数保持不变)下,流量的大小是与孔板前后产生的压差的平方根成正比的,即FkP1/2。,楔型孔板流量计特别适合于高粘度流体、含固体颗粒液体、浆状流体,如燃料油、原油、废水、煤焦油、铁矿浆、油浆、碳黑溶液、两相流
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