自动化仪表基础知识教程

《自动化仪表基础知识教程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化仪表基础知识教程（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、自动化仪表基础知识 第一章 仪表的基础知识 第一节 仪表的分类 检测与过程控制仪表（通常称为自动化仪表 ）分类方法很多，如按仪表在测量与控制系 统中的作用划分，一般分为检测仪表、显示 仪表、调节控制仪表和执行器四大类。 集 中控制装置显示仪表生产过程检测仪表执行 器调节仪表 图G 集中控制装置 显示仪表 生产过程检测仪表 执行器调节仪表 如图G： 检测仪表： 测量某些工艺参数如压力、温度、 电压、频率、振动等。 显示仪表：指针式、数字式记录仪、工业电视 、图象显示器 集中控制装置：包括巡回调节仪、程序控制仪 、可编程序调节器、可编程序控制器 调节仪表根据需要对信号进行运算如放大、积 分、微分等

2、，也包括各种气动、电动调节器及 用来代替调节器的微处理机。 执行器：接受调节系统的来的信号或直接来自 操作人员的指令，对生产过程进行操作和控制 。包括各种电、液、气动执行机构和调节阀、 开关等。 按被测量的工艺参数分：P、T、H、Q、V 、 在长输管道控制系统中常用的仪表有: 检测仪表: 1、压力检测仪表:压力变送器大都采用了 西门子或ROSEMOUNT 的3051。 2、温度检测仪表:双金属温度计、铂电阻 。 3、流量检测仪表:涡轮流量计、孔板、差 压变送器。 4、分析仪表:在现色谱分析仪、露点分析 仪、硫化氢分析仪。 1、显示仪表: 采用计算机和工业控制组态软件组成 2、调节仪表: 可变程

3、控制器 3、执行器: 电动流量调节阀、电液流量调节阀 第二节、常用的概念 测量：以确定被测对象量值为目的的全部操作 。 量程：测量范围的上限值和下限值之差。 绝对误差：测量结果与被测量真实值之间的差 值。 相对误差：测量的绝对误差与被测量真实值的 比值。 引用误差：绝对误差与仪表的测量范围或测量 上限之比。 分度值：仪表分度盘相邻两刻度线所代表的量 值之差。 绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压， 以绝对零压为基准来表示的压力。 给定值：在自动调节系统中，生产要求保持的 工艺指标。 偏差：在自动调节系统中，给定值与测量值之 差。 变送器：输出量为标准信号的传感器。 调节器：将接收到的检测信号

4、与给定值比较， 按比较差值，经一定调节规律产生调节作用信 号的仪表。 定值调节系统：给定值不变的调节系统。 准确度：表示测量结果与被测量真实值的一致 程度。 数字信号：具有两种状态的电信号，如“开”或“ 关”，“高”或“低”。 模拟信号：一种连续变化的电信号。它可以从 温度、压力等传感器中获得。 第三节、仪表图纸中常用的文字 代号代表的含义 1）、被测变量的文字代号 “F”-流量 “P”-压力 “L”-液位 “T”-温度 “A”-分析 2）、仪表常用的功能文字代号 “A”-报警 “C”-控制 “E”-检测元件 “I”-指示 “T”-变送 “R”-记录 “V”-阀 “Z”-执行器 第四节 、仪表

5、的性能指标 1、精度 引用误差：（绝对误差/仪表量程）*100% 仪表的精 度为仪表的最大引用误差。 2、复现性(重复性) 在不同等条件下对同仪检测参数进行检测时,测量结果的 一致程度。一般指工作压力、工作温度对仪表精度影响 的程度。 3、稳定性 在工作的条件内,仪表性能随时间保持不变的能力,通常 用零点漂移反映。 4、可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表人员的维护量,在济济条件 允许等条件下,尽可能的选用高可靠性仪表。 第五节 自动化调节系统的基本 概念 仪表自动化的主要内容一般包括： 自动检测系统？利用各种检测仪表对工艺参数进行检测指 示或记录。 自动信号和连锁保护系统？当参数超过允许范围，

6、信号系 统发出声光告戒操作人员。如工况已达到危险状态连锁系 统立即自动打开安全阀或紧急停机防止事故进一步发生。 自动操作系统？根据预先规定的步骤自动的使生产进行周 期性的操作。 自动调节系统？由于各种工艺条件是不断变化的，生产中 的参数就可能偏离或波动，这就需要一些自动调节装置对 某些偏离的参数进行调节。 自动调节系统的组成： + - 调节作用 干扰作用f 给定值 x 被调参数y 调节器调节阀 调节对象 变送器 测量元 件 测量值 z 调节器输出 偏差e 自动调节系统的分类： 按被调参数分类；温度、压力、流量、液 位、组分、速度、振动等。 按调节规律来分：比例P、比例积分PI、 比例微分PD、

7、 比例积分微分PID。 第二章 检测仪表 第一节压力检测仪表 一 、压力的基本概念及单位换算 压力：均匀垂直地作用于单位面积上的力 。工业上常常遇到比大气压高很多的高压 和真空度。 P=F/S 1Pa=1N/m2 1MPa=106 Pa 绝对压力、表压、真空度地关系：示意图如 下 P表压=P绝对压力-P大气压力 ； P真空度= P大气压力- P绝对压力 P真 P表 大气压力Pa P绝 P绝 3 标准大气压： 地球表面充满着一层厚的大气，俗称大气 层，气体也有重量对地面上的一切都有压 力叫，叫大气压。与当地的海拔高度、气 候条件有关通常把纬度45o的海平面上的 大气压叫标准大气压，相当于0时，

8、760mmHg高的水银柱底部的压力。 北京759.2mmHg； 济宁1021hPa。 4 各种压力换算表： 1兆帕=103千帕=106帕=10巴=1.45102磅/ 英寸2 1兆帕=10.197工程大气压（kgf/cm2）10 工程大气压 1物理大气压（atm） =1.03323工程大气 压= 1.0133105帕 1物理大气压=760汞柱（mmHg ）=10.33 水柱（mH2O）=14.7磅/英寸2 压力表的分类：按其转换原理的不同，大致可分为四大类 。 1、液柱式压力计：依据流体静力学原理，简单、方便测量范 围窄测较低压或真空度。 2 、弹性式压力表；将被测压力转换成弹性元件变形的位移

9、进行测量，如弹簧管压力表，波纹管压力计等。 3、电器式压力表；通过机械或电器元件将被测压力转换为电 量（电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。如电容式 、电阻式、应变片式或霍尔片式等压力表。 4、活塞式压力计：根据水压机液体传送的原理（帕斯卡定律 ），将被侧压力转换成活塞上所加砝码的质量来进行测量 ，精度很高。 弹性式压力计 在被测压力下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而 制成的的测压仪表。弹性式压力计可以用来测量几百帕到 数千兆帕范围的压力，因此在工业上应用十分广泛。 常用的几种弹性元件如下： 弹簧管式弹性元件：测压范围较宽，可高达1000MPa 的压 力。 多圈弹簧管：增加自由端的位移

10、，提高精确度。 膜片式弹性元件：膜片式弹性元件根据结构的不同可分为膜 片和膜盒。 波纹管式弹性元件：是一个周围为波纹状的薄壁金属圆桶。 弹簧管压力表： 其用途不同，可分为普通压力表、耐腐蚀 氨用压力表、禁油的氧气压力表。 弹簧管压力表的结构：弹簧管、拉杆、扇 形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、 调整螺钉、接头。 电接点压力表：除普通压力表的结构外， 还有静触点、动触点、连接线指示灯等。 弹簧管压力表：Y(QF)-XXX 耐震压力表：YTN-XXX（使用硅油） 隔膜压力表：YTG-XXX（腐蚀介质） 隔膜耐震压力表：YTPN-XXX 毛细远传压力表：加引压管便于测量，地 下阀组使用 电接点压力

11、表： YG-XXX 差压式压力表： XXX表盘直径 60、100、150、250 怎样选择压力表的测量上限 压力表低于1/3量程部分，精度较低， 不宜使用。 选择压力表的测量上限时，一般应大于 最高使用压力的1/3，目的是为了保证 压力表安全可靠地工作，维护其使用寿 命。 选择使用范围时，最高不得超过刻度盘 满刻度的3/4。选用标尺全量程的1/3- 2/3之间为宜，因为这一使用范围，准 确程度较高，又适合平稳、波动两种负 荷下兼可使用。 第二节 温度检测仪表 一、温度测量仪表的概念及分类 温度：是表征物体冷热程度的物理量。温 度的测量范围很广，有的处于绝对零度的 低温，有的要在几千度 的高温下

12、进行这样 宽的范围，需用不同的测量方法和才测温 仪表。 分类： 按用途分：标准仪表 实用仪表 按工作原理分： 膨胀式温度计 压力式温度计 热电阻温度计 热电偶温度计 辐射式温度计 常用温度计的种类 测温方式 温度计种类 测温范围 接触式 测温仪表 膨胀式 玻璃液体 双金属 -50600- 80600 压力式 液体 气体 蒸汽 -30600 -20350 0250 热电 偶 铂铑 -铂B 镍铬 -镍硅K 镍铬 -考铜XK 01600 -501000 -50600 热电 阻 铂WZP 铜WZC -200600- 50150 非接触式 测温仪表 辐射式 辐射式 光学式 比色式 400-2000 70

13、0-3000 900-1700 红外线 光学探测 热电 探测 0-3500 200-2000 二、常用的几种温度检测仪表 1、热电偶：两种不同成分的导体焊在一起，两端温度不 同时，回路中就会有热电势产生，通过测量电势来测量 温度的一种感温元件。 2、热电阻：利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变 化的特性来测量温度的一种感温元件。 Rt=R01+（t-t0） R0为0的电阻值，为电阻温度 系数 3、双金属温度计：就是用两片线膨胀系数不同的金属片叠 焊在一起而制成的，双金属片受热后，由于两金属片的 膨胀长度不同而产生弯曲，线性位移变为角度偏转或作 为温度继电控制器、极限温度信号。 长输管道上采用

14、的是:Pt100。 隔爆型铂电阻(WZP-240)构成: 1、金属护套 2、保护套管 3、感温元件4、 引线 见图。 1 2 3 4 注意: 在铂电阻安装时,金属护套中要灌入变压器 油。在保护套管内禁止进入水、金属屑。 如显示的温度负的过低,说明保护套管内有 水；如-200,A、B短路；如过高,开路。 三 、常用温度换算公式及应 用 常用的温标主要有三种： 摄氏温标:一个标准的气压下以冰水混合物 为零点的温度表示方法。 华氏温标：一个标准的气压下水的冰点定 为32，水的沸点定为212,中间分为180份 ， 开氏温标（热力学温标）： 他们的关系：t=T-273.15K K=t+273.15 =9

15、/5+32 四、温度仪表安装注意事项 1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化 灵敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊 缝等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装 ，应逆着流向。 双金属温度计在DN50管道或热电阻、热电偶 在DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩 大管要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。 2、温度二次表要配套使用。热电阻、热电偶要 配相应的二次表或变送器。特别要注意分度号 ，不同分度号的表示不能误码率用。 3、热电偶必须用相应分度号的补偿导

16、线。热电 阻宜采用三线制接法，以抵消环境温度的影响 。每一分钟二次表都有其外接线路电阻的要求 ，除补偿导线或电缆的线路电阻外，还须用锰 铜线配上相应的电阻，以符合二次表的要求。 4、电阻体通常使用三芯电缆或四芯电缆中的三 芯，每一芯的电阻值可有下法测得： 若为四芯电缆，一芯是备用的，把三芯拧在一起 ，很容易把第四芯找出来（与另二芯电阻为很 大的这一芯即是）。 5、补偿导线或电缆通过金属挠性管与热电偶或 热电阻连接。 6、同一条管线上若同时有压力一次点或温度一 次点，压力一次点应在温度一次点的上游侧。 7、温度二次仪表安装较为简单。把单体调校合 格的二次表按安装说明书分别安装在指定人仪 表盘上或框架上即可。 温度二次仪表是近年来发展较快的一类显示仪 表，大多数指针指示的二次表（即