与dcs有关的仪表说明

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1、与DCS有关的仪表说明 2003.5在石油、化工以及其它各工业部门 中，常用的自动化仪表分两种不同的类 型： 气动仪表 电动仪表按照使用的场所，我们常常把它们 区分为： 一次仪表 二次仪表一次仪表：压力、物位、流量、温度等 现场测量变送仪表和执行单元类。 二次仪表：调节、操作、显示、报警、 运算、转换、隔离、配电等控制室仪表 。 气动仪表气动仪表早在二、三十年代就已经问 世了，四十年代以后在工业过程中得到 广泛应用，使用的是0.21.0kgf/cm2的统 一气信号。气动单元有： 气动变送单元（气动差压变送器、气动 沉筒式液位变送器、气远传转子流量计 等） 气动调节单元（气动调节器） 气动显示单

2、元（气动记录仪、气动色带 指示仪、气动积算器） 气动计算单元和其它单元（气动加减器 、气动乘除器、气动比值器、电气转 换器等）气动执行器（气动阀、气动调节阀、阀 门定位器）至今，气动仪表除了气动执行器（气 动阀、气动调节阀、阀门定位器）仍在 使用外，其余已基本不选用。 电动仪表电动仪表经历了DDZ-I型、DDZ- 型、DDZ-型的发展。DDZ-I型采用分立元件，仪表笨重， 体积大，使用的时间不长，但为其后的 型仪表的设计提供了借鉴，积累了使 用电动仪表的经验。DDZ-II型仪表以晶体管作为主要放大 元件，不但扩充了品种，而且改善了仪 表性能、缩小了仪表体积、减轻了仪表 重量，开发了隔爆技术。D

3、DZ-型仪表不仅采用了最新的集成 电路作为线路中的核心组件，而且采取 了安全火花型防爆措施。信号制： DDZ-II型仪表以010mA的 直流电流作为统一的标准信号，DDZ- 型采用了国际标准的420mA直流电流信 号制。供电： DDZ-II型仪表以220VAC供电， DDZ-型采用24VDC供电。线制：我们常称II型仪表为四线制仪 表，称型仪表为二线制仪表（目前 型仪表也有三线的）。电动仪表的品种分类：电动仪表共有八大类：一次仪表可分为 变送单元类和执行单元类，二次仪表可 分为调节单元类、转换单元类、计算单 元类、显示单元类、给定单元类、辅助 单元类随着计算机技术在工业应用中的大规 模普及，二

4、次仪表的地位日趋减弱，调 节、计算、给定等单元类仪表的功能均 可由计算机来完成，甚至显示、报警功 能也能在计算机系统内实现。所以，很 多控制室内已看不到常规的盘装仪表。部分转换单元类和辅助单元类仪表的 功能是计算机无法替代的，如电量变送 器、手动操作器、安全栅、配电器、直 流电源、隔离器等。一次仪表在控制回路中始终处于首要 地位，没有了一次仪表，其余的任何二 次仪表都会失去意义。一次仪表中的执行单元类，包括了电 动角行程执行器、电动直行程执行器、 电气转换器、气动阀、气动调节阀和阀 门定位器。电动执行器在锅炉、热电等行业中应 用得比较普遍，而气动执行器因其安全 防爆的特点，在化工行业中是首选的

5、。气动调节阀 电动调节阀一次仪表中的变送单元类仪表可分 为温度、压力、差压、流量、液位、浓 度等六大类。一、温度1、应用热敏电阻原理测温：热电阻2、应用热电效应测温：热电偶热电阻是根据金属导体的电阻值随目 标温度变化而变化的原理，热电阻测温 主要应用于非高温场合。一般：测温范围在：-50100时选择铜热 电阻（WZG），分度号为Cu50；测温范围在：-200400时选择铂热 电阻（WZP），分度号为Pt100。 热电偶测温主要应用于高温场合， 其热电势值随温度变化而变化。通常： 测温范围在：0600 时选择镍铬- 铜镍热电偶（WRE），分度号为E；测温范围在：01000 时选择镍铬- 镍硅热电

6、偶（WRK），分度号为K；测温范围在：01300 时选择铂铑10 铂热电偶（WRS），分度号为S，或选 择铂铑13 -铂热电偶（WRR），分度号为R ； 测温范围在：01600 时选择铂铑30 铂铑6热电偶（WRB），分度号为B。选定了测温元件的分度号后，还必须 确定：a)安装方式，主要有无固定装置、固定螺 纹、活动法兰、固定法兰、锥形固定螺 纹等几种。如安装在锅炉炉墙上测炉膛 温度的热电偶常采用无固定装置的方式 ， 安装在管道上的测温元件常采用固定螺纹 的方式，安装在开口容器顶上的测温元 件常采用活动法兰的方式，安装在设备 和容器上的测温元件采用固定法兰的方 式 ，安装在蒸汽管道上的测温元件

7、常采 用锥形固定螺纹的方式（防止因振动而 导致松动，产生测温不准）。b）接线盒的形式，条件较好的场所普 通式，潮湿或露天的场所应选防水式、 防溅式，易燃易爆的场所应选防爆式。 c）保护管的选择，保护管的选择是很 重要的一环，它分为保护管的直径、保 护管的材质及保护管的插入深度。保护 管的直径基本上是由测温元件的类型和 安装方式决定的，主要有8mm、12mm 、16mm、20mm等几种；保护管的材 质分为碳钢20#、不锈钢1Cr18Ni9Ti、黄 铜、Cr25Ti高铝管、刚玉管、氧化铝管 、瓷管等，选定材质主要是根据测量介 质是否有腐蚀性、测温范围是多少等；关于保护管的插入深度，热电阻及热电 偶

8、均有数档的标准长度，要结合测量对 象的实际情况、安装方式等因素综合考 虑。Pt100热电阻和热电偶可根据实际需要选择单支或双支，但象Cu50热电阻只有单支产品。 一体化温变模块二、压力/差压1、BPS扩散硅压力变送器工作原理是：介质压力通过不锈钢隔离膜片、密封硅油，传输到扩散硅膜片上。在膜片两边因差压产生一个应力，使膜 片的一侧压缩，另一侧拉伸，两个应变 电阻片位于压缩区内，另两个应变电阻 位于拉伸区，它们连接成一个全动态惠 斯登电桥，惠斯登电桥检测出电阻的变 化后，经过放大、变换，输出与输入信 号成线性关系的4-20mADC标准信号。2、电容式压力/差压变送器被测介质的两种压力进入高、低两压

9、力室，作用在敏感元件两侧的隔离膜片上，通过隔离膜片和敏感元件内的填充液传送到预张紧的测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压力进入或两侧压力相等时，测量膜片处于中间位置，两侧电 容器的电容量相等。当两侧压力不一致 时，致使测量膜片产生位移，其位移量 和压力差成正比，两侧电容量不等，通 过检测、放大，转换成420mADC标准信 号。3、单晶硅谐振压力/差压变送器单晶硅谐振变送器是九十年 代中期最新推出的产品，采用 真正的数字化传感器单晶硅 谐振式传感器，产品具有更高 的精度（可达0.075%）和稳定 性，温度、静压的影响和零漂 可忽略不计，还可实现双向通讯功能 (BRA

10、IN/HART协议，FF现场总线)，是目前世界上最先进的变送器。典型的如日 本横河的EJA智能变送器。对于结晶、结疤、堵塞、粘稠及腐蚀 性介质，应选择法兰式变送器。三、流量目前已定型并经实践使用，证明可靠 的流量仪表主要有：差压式流量计；可变面积式流量计（转子流量计）；速度式流量计；容积式流量计；质量流量计；楔形流量计；明渠流量计等。1、差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流 量检测件产生的差压、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。按检测件的型式，差压式流量 计可分为：1）标准孔板；2）标准喷嘴 ；3）经典文丘里管；4）文丘里喷嘴；5 ）非标孔板；6）道尔管；7）

11、罗洛斯管 ；8）弯管；9）可换孔板节流装置；10） 临界流节流装置等。典型的差压式流量计有：孔板流量计孔板流量计由环室、节流孔板、导压管、三阀组和差压变送器等主要部件组成，适用于一般流体的流量测量，也是应用得最普遍的一种流量计。 一体化孔板流量计标准节流孔板是国际通用的，结构易 于复制，简单，牢固，性能稳定可靠， 使用期限长，价格低廉，流量值毋需进 行标定。但它的最大弱点是压损比较大 ，而且因为环节较多，影响了孔板流量 计测量精度的提高。文丘里管流量计在各类节流装置中，孔板和喷嘴是压 损较大的节流件，各种流量管（文丘里 管、道尔管、罗洛斯管等）则是低压损的节流装置，它们压损仅为孔板的20%，

12、甚至低达5%-10%。文丘里管流量计应用在要求低压损下 的精确测量，被测介质必须是干净的气 体或液体。但是因为廓形节流件(如喷嘴，文丘里 管等)的加工复杂，批量生产比较困难， 结构笨重、价格高，所以未能大量应用 。阿牛巴流量计阿牛巴流量计则以低压损著称。它是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件，其输出为差压信号，与差压变送器等配套使用。其最大特点是使用过程中的磨损、腐 蚀以及粘附的油污灰尘等因素对阿牛巴 流量计系数影响不大，能够保持长期输 出非常稳定的差压信号，保证输出差压 信号与管道流量的映射关系。阿牛巴不仅适用于圆形管道，也适用 于矩形管道及埋设在地面以下任何深度 的管道。

13、总的来说，差压式流量计的应用范围 极广泛，至今尚无任何一类流量计可与 之相比，全部单相流体，包括液、气、 蒸汽皆可测量。差压式流量计主要存在 以下缺点： 1)测量的重复性、精确度在流量计 中属于中等水平，由于众多因素的影响 错综复杂，精确度难以提高。 2)范围度窄，由于仪表信号(差压) 与流量为平方关系，一般范围度仅3:1- 4:1。3)现场安装条件要求较高，如需较长的直管段(指孔板，喷嘴)。4)检测件与差压变送仪表之间的引压 管为薄弱环节，易产生泄漏、堵塞、冻 结及信号失真等故障。5)压损大(指孔板，喷嘴)。2、转子流量计（可变面积式流量计）转子流量计作为直观流动指示或测量精度要求不高的中低

14、等精度仪表。被测流体可以是单相液体或气体，通常不适用于液体中含有磁性物资、纤维、微粒固体或气体中含有液滴的场合。3、速度式流量计 靶式流量计靶式流量计是速度式流量计的一个品种，它是应用杠杆原理通过测应力的方法，经高精度的传感器获取与流量变化一致的测量信号。靶式流量计的应用范围和适应性也很 广泛，一般工业过程中的流体介质，包 括液、气和蒸汽，口径范围（DN15以上 ），各种工作状态（高、低温，常压、 高压）皆可应用。靶式流量计可解决困难的流量测量问 题，如测量含有杂质（微粒）之类的脏 污流体、原油、污水、浆液、烧碱液， 沥青等。涡轮流量计涡轮流量计是叶轮式流量计的主要品种，在各种流量计中，涡轮流

15、量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品，而涡轮流量计又有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大（同样口径可通 过的流量大）和可适应高参数（高温、 高压和低温）等。涡轮流量计广泛应用于以下一些测量 对象：石油、有机液体、无机液、液化 气、天然气、煤气和低温流体等。对流 体的要求为洁净(或基本洁净)、单相或 低粘度的，对于腐蚀性介质，使用材质 选择要注意，含杂质多及磨蚀性介质不 推荐使用，如循环冷却水、河水、排污水、燃油等；也不能用于流量急剧变化 的场所，如锅炉供水系统、有空气锤的 供气系统等。一般，涡轮流量计多用于因经济关系 重大而要求高精确

16、度的场合，例如作为 大口径输油（输气）管线的贸易结算仪 表，至于输送量不大或作为过程控制用 的流量测量，选用中等精度仪表即可。涡街流量计涡街流量计是在流体中安放一根（或多根）非流线型阻流体,流体在阻流体两侧交替地分离释放出两串规则的旋涡，在一定的流量范围内旋涡分离频率正比于管道内的平均流速，通过采用各种形式的检测元件测出旋涡频率 ，从而推算出流体的流量。涡街流量计适用的流体种类多，如液 体、气体、蒸气和部分混相流体。但对 于流体的脏污性质要注意，含固体微粒 的流体会对旋涡发生体造成冲刷，磨损 旋涡发生体；不适用于高粘度、低流速 、小口径及强振动的场合。涡街流量计的基本性能处于中等偏上 水平，购置费低于质量式、电磁式、容积式等流量仪表，但由于应用时间短， 尚属发展中的流量计，无论其理论基础 或实践经验尚较差。4、电磁流量计电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体