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1、仪表基础知识仪表基础知识艾默生过程控制有限公司艾默生过程控制有限公司仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide2压压 力力 公公 式式压压 力力 是是作作用用于于一一个个确确定定面面积积上上的的力力的的大大小小。压。压力力、力、力与与面面积积之之间间的的关关系系可可以以下下面面公公式式表表示示：其中：其中：P=F/AP=压力压力F=力力A=面积面积
2、若若力力(由由于于物物理理接接触触)作作用用于于一一个个面面积积上上，则，则压压力力便便产产生生作作用用。若。若力力增增加加或或力力所所作作用用的的面面积积大大小小减减小小，则，则压压力力增增加加。压压 力力 单单 位位 P95一体一体化体积流化体积流量计量计压压力力单单位位可可分分成成两两类类：面面积积上的上的力力的的单单位位与与以以液液柱柱为为基准基准的的单单位位。面面积积上上的的力力的的单单位位下下列列是是一一个个确确定定面面积积上上的的力力的的单单位位：每每平平方方英英寸寸面面积积上上的的磅磅数数(psi)每每平平方方厘厘米米面面积积上上的的公公斤斤数数(kg/cm)每每平平方方厘厘米
3、米面面积积上上的的克克数数(g/cm)1g/cm1/1,000kg/cm帕帕(Pa或或N/m)N代代表表牛牛 顿顿千帕千帕(kPa)1kPa=1,000Pa巴巴1bar=100,000Pa毫毫巴巴(mbar)1mbar=1/1,000bar压压 力力 单单 位位 以以液液柱柱为为基基准准的的单单位位下下列列是是以以液液柱柱为为基基准准的的压压力力单单位位：英英寸寸水水柱柱(在在68 F20 C下下的的inH2O)在在美美国国最最普普遍遍使使用用的的单单位位。英英尺尺水水柱柱(ftH2O)米米水水柱柱(mH2O)毫毫米米水水柱柱(mmH2O)英英寸寸汞汞柱柱(inHg)毫毫米米汞汞柱柱(mmHg
4、)大大气气压压(atm)在在海海平平面面处处由由地地球球大大气气压压作作用用的的压压力力基基 准准 压压 力力 基基 准准 压压 力力 是是 同同 被被 测测 量量 的的 过过 程程 物物 料料 的的 压压 力力 相相 比比 较较 的的 压压 力力 测测 量量 。根根 据据 它它 们们 测测 量量 起起 始始 的的 基基 准准 压压 力力 ，可，可 将将 压压 力力 测测 量量 仪仪 表表 分分 类类 。这。这 三三 个个 基基 准准 压压 力力 是是 ： 绝绝 压压 表表 压压 差差 压压绝绝 压压 与与 表表 压压 仪仪 表表 测测 量量 过过 程程 流流 体体 的的 压压 力力 与与 基
5、基 准准 压压 力力 之之 间间 的的 压压 差差 。差差 压压 仪仪 表表 测测 量量 过过 程程 流流 体体 在在 不不 同同 点点 处处 的的 两两 个个 压压 力力 ，并，并 测测 量量 它它 们们 之之 间间 的的 压压 差差 。表压表压表压表压 绝压示意图绝压示意图绝压示意图绝压示意图压压 力力 单单 位位 换换 算算压力测量仪表的分类压力测量仪表的分类u压力传感器从其原理及结构来看可分为：压力传感器从其原理及结构来看可分为：液柱式、机液柱式、机械式及电气式械式及电气式u测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：液柱式液柱式：根
6、据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度机械式机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移位移电气式电气式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、：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电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量活塞式活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换：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成活塞面积上所加平衡砝码的质量机机 械械 式式 压压 力力 仪仪 表表机机
7、械械式式压压力力仪仪表表有有两两个个基基本本部部分分：检检测测器器件件机机械械刻刻度度盘盘或或指指示示器器(连连接接到到检检测测器器件件；给；给出出压压力力读读数数)最最普普遍遍采采用用的的压压力力检检测测器器件件是是：布布尔尔登登管管波波纹纹管管与与膜膜盒盒机机械械式式压压力力计计仍仍然然广广泛泛用用于于过过程程控控制制工工业业。弹性压力仪表弹性压力仪表原理：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。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
8、兆帕）。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，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。实现压力的远传、报警、自动控制等等。弹性式压力计弹性式压力计 弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，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。变形大小与被测压力成正比关系。弹簧管压力表弹簧管压力表（1）弹簧管压力表）弹簧管压力表u结结构构简简单单，使使用用方方便便，价价格格低低廉廉，使使用用范范围围广广，测量范围宽测量范围宽u可可测测负负压压、微微压压、低低压压、中压和高压中压和高压u精精度度有有0.
9、5、1.0、1.5、2.5等等波纹管与膜盒波纹管与膜盒1999ARCUnitStudy1.膜片膜片u按剖面形状分为平膜片和波纹膜片按剖面形状分为平膜片和波纹膜片u常用材料常用材料u可与其他转换元件合用可与其他转换元件合用u电容式压力传感器电容式压力传感器u光纤式压力传感器光纤式压力传感器u力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器2.波纹管波纹管u优点：灵敏高，可测较低压力优点：灵敏高，可测较低压力u缺点：迟滞误差较大，精度一般只有缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级级电子压力变送器电子压力变送器 电子变送器电子变送器 将将 输输 入入 压压 力力 转转 换换 成成 为为 数数 字字 的的
10、或或 电电 信信 号号 。电电 子子 变变 送送 器器 有有 两两 个个 基基 本本 的的 部部 分分 ： 传传 感感 器器 电电 子子 线线 路路 ( (装装 置）置） 传传 感感 器器 把把 实实 际际 的的 位位 移移 转转 换换 成成 为为 电电 气气 性性 质质 的的 变变 化化 ，例，例 如如 ，电，电 容容 、电、电 压压 、电、电 感感 或或 磁磁 阻阻 。 变变 送送 器器 的的 电电 子子 线线 路路 部部 分分 把把 传传 感感 器器 的的 输输 出出 信信 号号 改改 变变 成成 为为 一一 个个 标标 准准 的的 电电 子子 信信 号号 。在。在 过过 程程 控控 制
11、制 工工 业业 中中 最最 广广 泛泛 采采 用用 的的 电电 子子 信信 号号 是是 (4-20 (4-20 mA) mA) 信信 号号 。电子传感器类型电子传感器类型 用用 于于 电电 子子 压压 力力 变变 送送 器器 的的 若若 干干 类类 型型 的的 传传 感感 器器 列列 举举 如如 下下 ： 可可 变变 电电 容容 压压 敏敏 电电 阻阻 压压 电电 晶晶 体体 可可 变变 电电 感感 可可 变变 磁磁 阻阻 振振 动动 线线 应应 变变 计计可变电容原理可变电容原理可可变变电电容容电电 容容 是是一一种种物物质质保保持持电电荷荷的的能能力力。电电 容容 器器 是是由由彼彼此此对
12、对准准中中心心但但不不接接触触的的两两个个导导电电板板组组成成的的器器件件。两。两板板之之间间的的空空间间充充满满称称为为电电 介介 质质 的的绝绝缘缘介介质质。在。在大大多多数数压压力力变变送送器器的的可可变变电电容容传传感感器器中中，其，其电电介介质质是是油油。有。有三三个个因因素素影影响响电电容容器器的的电电容容：电电容容器器板板的的表表面面积积电电介介质质的的绝绝缘缘性性质质板板间间的的距距离离可变电容结构图可变电容结构图传感膜片坚固的 绝缘体电容极板隔离膜片灌充液引线压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻元件压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，
13、它指在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。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。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。优点优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好态响应好缺点缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小：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
14、传感器1.压电式压力传感器压电式压力传感器压电效应原理压电效应原理：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。电荷量与所受的压力成正比。压电材料压电材料：单晶体、多晶体：单晶体、多晶体特点特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广频率响应高，量程范围广一、压力检测仪表的选择一、压力检测仪表的选择1.仪表量程的选择仪表量程的选择u被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程的程的3/4u被测压力波动较大或测脉动压力
15、：最大工作压力不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应超过仪表满量程的2/3u为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的的1/3u优先满足最大工作压力条件优先满足最大工作压力条件压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验2.仪表精度的选择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。应小于仪表的基本误差。3.仪表类型的选择仪表类型的选择u从被测介质压力
16、大小来考虑从被测介质压力大小来考虑u被测介质的性质被测介质的性质u对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u使用的环境使用的环境压力仪表的校验压力仪表的校验u校验校验就是将被校验压力表和标准压力表通以相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。大准许绝对误差时，则认为被校表合格。u常用的校验仪器常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有生部分和测量
17、部分组成，它的精度等级有0.02、0.05和和0.2级，可用来校准级，可用来校准0.25级精密压力表，也级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为为60MPa。压力发压力发生部分生部分测量测量部分部分压力表的安装压力表的安装1.取压口的选择取压口的选择u在管道或烟道上取压在管道或烟道上取压u测量流动介质的压力测量流动介质的压力u测量液体介质的管道上取压测量液体介质的管道上取压2.导压管的铺设导压管的铺设导压管是传递压力、压差导压管是传递压力、压差信号的。信号的。导压管的铺设导压管的铺设3.压力、压差计的安装压力、压差计的安装压力、压差计的
18、安装压力、压差计的安装19691980199019962001罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖3051经典经典的的电电容容传传感感测量原理测量原理标标准准组组件件化化结结构构双双隔隔离离室室的的外外壳壳五五百百万万台台以以上上销销售售业业绩绩1151共共平平面面法法兰兰平平台台“游游离离式式”的的传传感感器器结结构构ASIC表表面面安安装装技技术术一一体体化化的的全全面面测测量量解解决决方方案案三三百百万万台台以以上上销销售售业业绩绩3095多多变变量量DP,P与与T测测量量动动态态补补偿偿
19、的的质质量量流流量量测测量量 工工 业业 首首 创技术创技术 共共 平平 面面 电电 容容 传传 感感 器器 多多 变变 量量 差差 压压 质质 量量 流流 量量智智 能能低低 功功 耗耗 一一 体体 化化 的的 阀阀 组组 5 年年 稳稳 定定 性性 总总 体体 性性 能能基基 于于 变变 送送 器器的的 控控 制制 双双 隔隔 离离 室室 标标 准准 组组 件件 化化 的的 组组 装装3051S规模可变设计平台规模可变设计平台2倍的性能改善倍的性能改善2倍的稳定性提高倍的稳定性提高一一体体化化的的全全面面测测量量解解决决方方案案新型新型 2051 全系列产品全系列产品扩展协议扩展协议HAR
20、T现场总线现场总线低功率低功率无线（无线（FY09第第3季）季）技术要求技术要求精度：精度：0.075%量程比：量程比：100:1稳定性：稳定性：2年年选项选项P8：0.065%精度和精度和5年稳定性年稳定性所有压力产品供应所有压力产品供应拓宽产品供应范围拓宽产品供应范围差压（差压（DP）、表压（）、表压（GP）、绝压（）、绝压（AP）通用系列产品通用系列产品单一型号单一型号共平面型：共平面型：2051C直接安装型：直接安装型：2051T液位测量型：液位测量型：2051L提高易于使用性提高易于使用性增强电子设备描述语言增强电子设备描述语言(EDDL)外部零点外部零点/量程调整（选项量程调整（选
21、项D4）一次元件一次元件远传密封远传密封阀组阀组全部全部CPS产品供应产品供应通过共平面平台实现通过共平面平台实现2051C/T/L系列产品系列产品3051系列系列共平面共平面&直接安装设计直接安装设计0.065%精度精度(0.04%可选项可选项)5年稳定性年稳定性100msec响应时间响应时间100:1量程比量程比 3051 3051C/T- C/T- 今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器主要特征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“Supe
22、rModuleTM” 超级模块设计平台0.025%的的精精度度10年年的的稳稳定定性性200:1量量程程比比可可变规模变规模的的测测量量系系统统有有限限的的12年年寿寿命命期期内内的的保保证证305130513051S S S 系系系系系系 列列列列列列 是是是是是是 以以以以以以 “ “ “SuperModuleSuperModuleSuperModuleTMTMTM” ” ” 超超超超超超 级级级级级级 模模模模模模 块块块块块块 设设设设设设 计计计计计计 平平平平平平 台台台台台台差压液位系统介绍差压液位系统介绍法兰式过程连接法兰式过程连接螺纹式过程连接螺纹式过程连接卫生型过程连接卫生
23、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持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器模拟模拟智能智能工厂管控网工厂管控网“P/I”“性能性能”“下一价值曲线下一价值曲线”Competition技术引领者技术引领者1151/2051/3051/3051S三代压力变送器产品整体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性能的改善与提升巩固了罗斯蒙特的全球技术领导地位地位客户价值客户价值CAPEX,OPEX,Quality,Uptime,.没有最好没有最好没有最好没有最好,
24、, 只有更好只有更好只有更好只有更好! !仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide36引引言言 温温 度度 是是材材料料内内部部分分子子活活动动的的一一种种度度量量。当。当分分子子活活动动的的程程度度上上升升时时，物，物质质的的温温度度便便上上升升。 热热 的的 与与冷冷 的的 是是主主观观定定性性地地描描述述分分子子活活动动方方面面上上升升的的
25、情情况况。 对对描描述述温温度度要要求求有有更更一一致致与与更更精精确确的的方方法法导导致致发发明明了了温温度度测测量量器器件件或或传传 感感 器器 。传传感感器器采采用用标标准准的的、全、全世世界界承承认认的的温温标标。 许许多多类类型型的的传传感感器器可可用用于于家家庭庭与与工工业业两两者者的的应应用用场场合合。现现 今今 在在 用用 的的 三三 种种 温温 标标 是是 ： 华华 氏氏 摄摄 氏氏( (也也 叫叫 百百 分分 度度) ) 绝绝 对对 ( (开开 尔尔 文文 温温 标标 与与 兰兰 金金 温温 标标) )温温 度度 测测 量量 温温 标标 要要将将温温度度由由摄摄氏氏转转换换
26、成成华华氏氏，则，则用用以以下下公公式式： F=1.8 C+32温温温温 度度度度 传传传传 感感感感 器器器器 在在 工工 业业 环环 境境 中中 ，高，高 的的 过过 程程 温温 度度 、压、压 力力 与与 振振 动动 需需 要要 有有 强强 固固 的的 温温 度度 传传 感感 器器 。同。同 时时 也也 需需 要要 有有 快快 速速 的的 响响 应应 时时 间间 、精、精 度度 与与 稳稳 定定 性性 。虽。虽 然然 可可 利利 用用 若若 干干 类类 型型 的的 温温 度度 传传 感感 器器 ， 工工 业业 过过 程程 测测 量量 中中 最最 常常 用用 的的 两两 种种 是是 : :
27、电电 阻阻 式式 温温 度度 检检 测测 器器 ( (RTD) RTD) 热热 电电 偶偶( (T/Cs) T/Cs) 。共共 同同 的的 结结 构构 特特 点点 热热 电电 阻阻 ( (RTDs) RTDs) 与与 热热 电电 偶偶 ( (T/Cs) T/Cs) 有有 若若 干干 共共 同同 的的 结结 构构 特特 点点 ( (图图 4.2) 4.2) ： 检检 测测 元元 件件 传传 感感 器器 铠铠 装装 ( (护护 套套) ) 引引 线线 螺螺 纹纹 式式 转转 换换 接接 头头( (任任 选选) ) 图图4.2 4.2 温温 度度 传传 感感 器器 共共 同同 的的 特特 点点什么是
28、什么是 热电阻传感器热电阻传感器 （RTD）？）？什么是RTD?FResistance Temperature Detector F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。 F如果能够测量金属的电阻，就可以知道温度!铂的电阻铂的电阻随温度而变化随温度而变化两种常用两种常用RTD测量元件类型测量元件类型:线绕测量元件线绕测量元件薄膜测量元件薄膜测量元件RTDRTD常用材料常用材料制制 造造 RTD RTD 最最 常常 用用 的的 三三 种种 金金 属属 电电 阻阻 是是 铂铂 、铜、铜 与与 镍镍 。铂铂铂 热 电 阻 元 件 是 用 于
29、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 。红红红红白白白白RTD热电阻传感器热电阻传感器2, 3,和 4-线 RTD
30、4-线线RTD 为什么使用2-, 3-,或4- 线 RTD?l2-线线: 成本最低 - 使用极少，因为引线电阻的误差很大l3-线线: 成本/性能比适中. 引线补偿良好. l4-线线: 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测量量元元件件(如：如：线线绕，绕，薄薄膜膜)RTDRTD分类级别分类级别-A-A级和级和B B级级A A 级级 热热 电电 阻阻A A 级级 热热 电电 阻阻 被被 定定 义义 为为 精精 确确 到到 IEC 751 IEC 751 标标 准准 理理 想想 值值 0.150.15 C + (0.002 x T) C +
31、(0.002 x T) C (C (其其 中中 T T 是是 以以 C C 为为 单单 位位 的的 工工 艺艺 过过 程程 温温 度度) ) 。A A 级级 热热 电电 阻阻 要要 比比 B B 级级 热热 电电 阻阻 贵贵 。B B 级级 热热 电电 阻阻B B 级级 热热 电电 阻阻 被被 定定 义义 为为 精精 确确 到到 IEC 751 IEC 751 标标 准准 理理 想想 值值 0.30.3 C + (0.005 x T) C + (0.005 x T) C (C (其其 中中 T T 是是 以以 C C 为为 单单 位位 的的 工工 艺艺 过过 程程 温温 度度) ) 。虽。虽
32、然然 比比 A A 级级 热热 电电 阻阻 精精 度度 差差 些些 ，但，但 对对 大大 多多 数数 工工 业业 应应 用用 是是 足足 够够 的的 热电阻传感器热电阻传感器 如何转换温度如何转换温度电电 阻阻 转转 换换 成成 温温 度度一一 旦旦 确确 定定 了了 电电 阻阻 的的 测测 量量 值值 ，它，它 就就 被被 转转 换换 成成 温温 度度 测测 量量 值值 。变变 送送 器器 用用 两两 个个 转转 换换 方方 法法 中中 的的 其其 中中 一一 个个 ： 电电 阻阻 式式 温温 度度 检检 测测 器器 标标 准准 ( (例例 如如 IEC 751 IEC 751 标准标准)
33、) Callendar-Van Dusen (Callendar-Van Dusen (卡伦德卡伦德) ) 公公 式式RTD 热电阻传感器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 751oCOhms0100.0010103.9020107.7930111.67电电阻阻(欧欧姆姆)温温度度(oC)电阻与温度电阻与温度国际通用关系图国际通用关系图:IEC751Page3-2:SensorsPDS(V.1)IEC751IEC751曲线曲线IEC751标准标准(已编程在我们的所有变送器中已编程在我们的
34、所有变送器中)描述了描述了Pt100a a385热电热电阻的阻的理想理想的电阻与温度的关系的电阻与温度的关系.温度传感器及附件温度传感器及附件- 热电阻校验热电阻校验温度温度(oC)电阻电阻()B级的公差级的公差标准标准标准标准IEC751IEC751曲线曲线曲线曲线BB级的公差级的公差级的公差级的公差0.8oCat-100oC0.3oCat0oC0.8oCat100oC1.3oCat200oC1.8oCat300oC2.3oCat400oC(传感器互换性误差传感器互换性误差)目标是找出实际热电阻曲线是什么样的，目标是找出实际热电阻曲线是什么样的，然后按照然后按照“实际实际”曲线重新对变送器编
35、程曲线重新对变送器编程!每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同 - -它们不是理想的它们不是理想的它们不是理想的它们不是理想的! !热电阻标定，找出传感器实际曲线热电阻标定，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。 oC0.099.9971.0100.382.0100.773.0101.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:温度槽温度槽-X9，一个温度一个温度-X8，多个温度多个温度“生成生成”的数据的数据(标定的热电阻标定的热电阻)lX8选项选项
36、:指定温度范围的特性化指定温度范围的特性化随传感器提供校验证书lX9选项选项:温度点的特性化温度点的特性化随传感器提供校验证书X8:范围范围X9:点点一点和两点微调减少传感器互换性误差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温度(oC)电阻电阻(W W)由电阻与温度关系图得到的数据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，微调传感器对利用一点或两点，微调传感器对变送器的关系变送器的关系两点微调，即以两个特性化点为基础，将理想曲线向上或向下平移，并改变斜率温度温度(oC)电阻电阻(W
37、 W)050100150200250300350400-2000200400600800oC0.099.9971.0100.382.0100.773.0101.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:X8:范围范围X9:点点一点微调一点微调与与X9(或或X8)一起使用一起使用两点微调两点微调与与X8一起使用一起使用C.V.D.温度系数温度系数, 确定真实的热电阻曲线确定真实的热电阻曲线IEC751理想曲线理想曲线(变送器中变送器中)被传感被传感器的器的真实真实曲线所代替曲线所代替温度温度(oC)电阻电阻(W W)oC0.099.9971.0100.382.
38、0100.773.0101.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:X8选项还为用户提供选项还为用户提供C.V.D.温度系数温度系数将这些系数输入变送器，可生成热电阻将这些系数输入变送器，可生成热电阻的的真实真实曲线曲线!Roa ad db b99.9970.0038451.610270.172491另外，选另外，选X8,用户还用户还可以得到可以得到C.V.D.温度系数温度系数!IEC751曲线曲线真实的热电阻曲线真实的热电阻曲线根据根据C.V.D.温度系数，绘制热电阻的真实曲线温度系数，绘制热电阻的真实曲线Rt = Ro + Roat-d(0.01t-1
39、)(0.01t)-b(0.01t-1)(0.01t)3Rt=在温度在温度t(oC)时的电阻时的电阻Ro=传感器特性系数传感器特性系数(t=0oC时的电阻时的电阻)a a=传感器特性系数传感器特性系数d d=传感器特性系数传感器特性系数b b=传感器特性系数传感器特性系数使用使用C.V.D.温度系数，温度系数，消除消除传感器的互换性误差传感器的互换性误差!IEC751曲线曲线温度温度(oC)电阻电阻(W W)B级公差级公差 变送器不使用变送器不使用变送器不使用变送器不使用IEC751IEC751标准曲线标准曲线标准曲线标准曲线. . C.V.D.C.V.D.温度系数用于下面的公式中温度系数用于下
40、面的公式中温度系数用于下面的公式中温度系数用于下面的公式中,生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线热电偶热电偶过程温度过程温度过程温度过程温度热端两种不同的金属在“热“端结合 冷端+-MV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。 T两种不同金属的结合端产生一个两种不同金属的结合端产生一个与温度成正比的小的电压输出与温度成正比的小的电压输出!什么是热电偶什么是热电偶?热热 端端 的的 结结 构构热热 端端 的的 结结 构构热热 端端 可可 与与 传传 感感 器器 的的 铠铠 装装 ( (护护 套套) ) 接接 地地 或或 不不
41、接接 地地 。对。对 双双 元元 件件 热热 电电 偶偶 ( (两两 个个 热热 电电 偶偶 在在 一一 个个 铠铠 装装 里里) ) ，其，其 元元 件件 可可 隔隔 离离 或或 连连 接接 ( (不不 隔隔 离离) () (图图 4.16) 4.16) 。每。每 一一 个个 结结 构构 呈呈 现现 优优 点点 与与 局局 限限 性性 ：热电偶分度号常用热电偶分度号常用Type J JIron / ConstantanWhite, Red0 to 760 oC最经济最经济Type EType EChromel / ConstantanPurple, Red0 to 900 oC敏感性最好敏感
42、性最好FFTypeKTypeKChromel / AlumelYellow, Red0 to 1150oC 线性最好线性最好FFTypeTTypeTCopper / ConstantanBlue, Red-180 to 371 oC抗潮气腐蚀能力好抗潮气腐蚀能力好+-+-+-+-JKETJKETJKETJKETJKETJKET特殊热电偶FFTypeBTypeBPt, 6% Rh / Pt, 30% Rh38 to 1800 oCFFTypeSTypeSPt, 10% Rh / Pt-50 to 1540oCFFTypeRTypeRPt, 13% Rh / Pt-50 to 1540 oC高温工
43、业/ 实验室标准热电势输出低!(不是很敏感不是很敏感)贵贵!电电电电 压压压压 的的的的 测测测测 量量量量 与与与与 塞塞塞塞 贝贝贝贝 克克克克 ( (温温温温 差差差差 电电电电 动动动动 势势势势) )效效效效 应应应应电电 压压 的的 测测 量量 与与 塞塞 贝贝 克克 ( (温温 差差 电电 动动 势势) )效效 应应热热 电电 偶偶 利利 用用 称称 之之 为为 塞塞 贝贝 克克 ( (温温 差差 电电 动动 势势) ) 效效 应应 来来 确确 定定 过过 程程 温温 度度 。根根 据据 塞塞 贝贝 克克 效效 应应 ，在，在 热热 电电 偶偶 冷冷 端端 测测 量量 的的 电电
44、 压压 与与 热热 端端 和和 冷冷 端端 之之 间间 的的 温温 度度 差差 成成 正正 比比 。若若 热热 端端 温温 度度 保保 持持 恒恒 定定 ，则，则 冷冷 端端 温温 度度 增增 加加 将将 减减 小小 电电 压压 ，因，因 为为 在在 热热 端端 与与 冷冷 端端 之之 间间 的的 温温 度度 差差 在在 减减 小小 。当。当 冷冷 端端 与与 热热 端端 达达 到到 相相 同同 温温 度度 时时 ，观，观 察察 到到 的的 电电 压压 将将 为为 零零 伏。伏。在在 冷冷 端端 产产 生生 的的 电电 压压 信信 号号 的的 大大 小小 也也 取取 决决 于于 形形 成成 热
45、热 电电 偶偶 所所 用用 的的 金金 属属 种种 类类 。不。不 同同 的的 金金 属属 或或 不不 同同 类类 型型 的的 热热 电电 偶偶 ，在，在 相相 同同 温温 度度 下下 有有 不不 同同 的的 热热 电电 电电 压压 。热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热热电电偶偶的的类类型型是是：E型型铬铬镍镍合合金金与与康康铜铜J型型铁铁与与康康铜铜K型型铬铬镍镍合合金金与与铝铝镍镍合合金金R型型与与S型型铂铂(Pt)与与铑铑(Rh)(在在铂铂的的百百分分数数含含量量方方面面不不同同)T型型铜铜与与康康铜铜正确!错误!热热电电偶偶补补偿偿导导线线经经常常用用来
46、来将将热热电电偶偶连连线线到到控控制制系系统统或或至至远远程程变变送送器。器。所有热电偶的引线的延长线所有热电偶的引线的延长线必须必须使用相同类型的线使用相同类型的线!产生了产生了另一个热端另一个热端不好不好!冷端补偿和补偿导线冷端补偿和补偿导线由由于于在在冷冷端端被被测测量量的的电电压压与与热热端端和和冷冷端端之之间间的的温温度度差差成成正正比比，因，因此此在在电电压压信信号号可可转转换换成成温温度度读读数数之之前前，必，必须须知知道道冷冷端端的的温温度度。更好的精度和重复性更好的精度和重复性RTD信号对噪声较不敏感信号对噪声较不敏感更好的线性更好的线性RTD可与变送器匹配可与变送器匹配(消
47、除传感器互换性误差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可以消除更好的稳定性更好的稳定性热电偶的漂移不稳定，无法预计热电偶的漂移不稳定，无法预计;热电阻的漂移可预计；热电阻的漂移可预计；热电偶不能重新标定热电偶不能重新标定更大的灵活性更大的灵活性无需特殊的补偿导线无需特殊的补偿导线无需关注冷端无需关注冷端(温度温度)为什么使用热电阻，而不使用热电偶为什么使用热电阻，而不使用热电偶?为什么使用热电偶，而不使用热电阻为什么使用热电偶，而不使用热电阻?高温场合高温场合高于600 oC测量元件成本更低测量元件成本更
48、低当考虑温度点性能要求时，成本相同响应快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 比看到的更坚固比看到的更坚固坚固的结构，抗震动好温度产品温度产品 - 热套管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)F为什么有不同类型材质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温度产品 - 热套管热套管热套管损坏l在某些条件下热套管会损坏l流体在热套管周围流动形成涡流，即卡门旋涡l涡流以某一特定频率特定频率从一侧变到另一侧， 该特定频率与许多参数有关l如果那个频率恰巧与
49、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温度产品 - 热套管热套管热套管设计型式热套管设计型式: 比较表比较表Tapered锥型锥型Stepped阶梯型阶梯型Straight直型直型过程压力过程压力时间响应时间响应涡流频率涡流频率价格价格132113?3?111*与流体，流体流速和热套管长度有关阻力阻力2*12*级别级别:1=最好最好Stepped阶梯型阶梯型Straight直型直型Tapered锥型锥型热套管安装型式热套管安装
50、型式l螺纹式螺纹式 最常用易于拔出和安装l焊接式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l法兰式法兰式用于腐蚀性环境用于高流速，高温场合套管计算：减少过程背压套管计算：减少过程背压FlowFDragFDragVelocityDensityDiameterAreaLengthThermowell Calculations1) Calculate drag force from process flow. 2) Calculate stresses induced in thermowell.3) Compare stresses with thermowell strengt
51、h properties.fWake=fNatural套管强度计算套管强度计算fWakefNaturalVorticesWakeFrequency(fWake)EnergyAbsorbedByThermowellSideViewTopViewResonanceConditionThermowell Calculations1)Ensure that:fNaturalfWake99%DataReliability99%的数据可靠性的数据可靠性Providing access to Data when you need it SmartPowerTMManagement特殊电源管理特殊电源管理8
52、year power module life time, replaceable in I.S. environment to simplify maintenance仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide82流流 量量 公公 式式流流 量量 公公 式式 是是用用来来计计算算通通过过管管道道流流体体流流量量的的数数学学关关系系式式。流。流量量公
53、公式式由由相相互互关关系系的的三三个个变变量量组组成成：流流体体性性质质环环境境条条件件管管道道几几何何尺尺寸寸与与条条件件下下 列列 流流 体体 性性 质质 经经 常常 用用 于于 过过 程程 工工 业业 ，既，既 是是 作作 为为 流流 量量 公公 式式 中中 的的 变变 量量 又又 分分 别别 用用 来来 评评 价价 与与 预预 测测 过过 程程 效效 率率 与与 安安 全全 ： 密密 度度 比比 重重 粘粘 度度 流流 体体 类类 型型 流流 量量 分分 布布 流流 量量 性质性质密密度度密密 度度 ( )，一，一个个最最常常用用的的度度量量之之一一，是，是每每单单位位体体积积流流体体
54、的的质质量量。一。一般般来来说说，密，密度度与与压压力力成成正正比比，而，而与与温温度度成成反反比比。比比重重比比 重重 ( (G) G) 是是 流流 体体 的的 密密 度度 对对 一一 种种 参参 考考 流流 体体 的的 密密 度度 之之 比比 值值 。液。液 体体 与与 气气 体体 比比 重重 的的 定定 义义 不不 同同 。液液 体体 的的 比比 重重液液 体体 的的 比比 重重 是是 在在 流流 动动 条条 件件 下下 过过 程程 液液 体体 的密的密 度度 对对 在在 基基 础础 条条 件件 (60 (60 F 16 F 16 C) C) 下下 水水 的的 密密 度度 之之 比比 值
55、值 。气气 体体 的的 比比 重重气气 体体 的的 比比 重重 是是 过过 程程 气气 体体 的的 分分 子子 量量 对对 空空 气气 分分 子子 量量 之之 比比 值值 。因。因 为为 气气 体体 的的 分分 子子 量量 并并 不不 随随 压压 力力 或或 温温 度度 变变 化化 ，故，故 气气 体体 的的 比比 重重 保保 持持 恒恒 定定 。粘粘度度粘粘 度度 可可 被被 认认 为为 是是 流流 体体 的的 厚厚 度度 。粘。粘 度度 是是 流流 体体 倾倾 向向 于于 抵抵 抗抗 剪剪 切切 力力 或或 抵抵 抗抗 流流 动动 的的 一一 个个 度度 量量 流流 体体 密密 度度 愈愈
56、 高高 ，则，则 剪剪 切切 流流 体体 需需 要要 的的 力力 就就 愈愈 大大 ，流，流 体体 流流 动动 的的 速速 率率 也也 愈愈 慢慢 用用 来来 表表 示示 粘粘 度度 的的 典典 型型 单单 位位 是是 泊泊 ( (cm/g/sec cm/g/sec 厘厘 米米/ /克克/ /秒秒) ) 与与 厘厘 泊泊 ( (cp) cp) 。 流流 体体 类类 型型可可 测测 量量 各各 种种 各各 样样 过过 程程 流流 体体 类类 型型 的的 流流 量量 。流流 体体 经经 常常 包含包含 可可 影影 响响 流流 量量 计计 功功 能能 或或 测测 量量 精精 度度 的的 悬悬 浮浮
57、固固 体体 或或 其其 它它 颗颗 粒粒 物物 质质 ： 清清 洁洁 流流 体体 没没 有有 固固 体体 颗颗 粒粒 的的 流流 体体 ( (如如 水水) ) 含含 杂杂 质质 的的 流流 体体 含含 固固 体体 颗颗 粒粒 的的 流流 体体 ( (如如 泥泥 沙沙 水水) ) 浆浆 料料 含含 悬悬 浮浮 精精 细细 固固 体体 颗颗 粒粒 、能、能 通通 过过 管管 道道 自自 由由 流流 动动 的的 液液 体体 ( (如如 纸纸 浆浆 与与 纸纸 料料 ）流体类型流体类型流流流流 速速速速 分分分分 布布布布 图图图图流流 速速 ( (或或 叫叫 速速 度度) )分分 布布 图图 说说
58、明明 流流 体体 通通 过过 管管 道道 流流 动动 时时 运运 行行 状状 态态 的的 特特 征征 ( (例例 如如 平平 稳稳 或或 湍湍 流流 、对、对 称称 或或 不不 对对 称称) ) 。流。流 体体 在在 它它 抵抵 达达 其其 终终 点点 前前 ，可，可 能能 会会 改改 变变 其其 流流 速速 分分 布布 图图 若若 干干 次次 。通通 常常 ，在，在 时时 间间 的的 给给 定定 点点 上上 ，流，流 体体 将将 有有 其其 中中 一一 个个 下下 列列 流流 速速 分分 布布 图图 ： 层层 流流 湍湍 流流 过过 渡渡 状状 态态流流 量量 性质性质雷雷 诺诺 数数影影
59、响响 流流 体体 流流 动动 最最 重重 要要 因因 素素 的的 作作 用用 效效 果果 可可 组组 合合 起起 来来 ，并，并 以以 无无 量量 纲纲 数数 字字 值值 叫叫 做做 雷雷 诺诺 数数 ( (R RD D) ) 来来 表表 示示 。雷。雷 诺诺 数数 可可 被被 认认 为为 是是 流流 量量 流流 束束 中中 的的 惯惯 性性 力力 与与 粘粘 性性 力力 之之 比比 值值 。雷。雷 诺诺 数数 的的 基基 本本 公公 式式 为为 ：其中：其中： 流流 体体 密密 度度 V V流流 体体 速速 度度 D=D=管管 道道 内内 直直 径径 流流 体体 粘粘 度度由由 于于 雷雷
60、诺诺 数数 表表 示示 流流 量量 流流 束束 的的 特特 征征 ，当，当 确确 定定 一一 个个 特特 定定 流流 量量 计计 是是 否否 适适 合合 于于 某某 个个 应应 用用 场场 合合 时时 ，该，该 数数 很很 有有 用用 。雷。雷 诺诺 数数 在在 预预 测测 流流 速速 分分 布布 图图 时时 尤尤 其其 有有 用用 ： 层层 流流 RD 2,000RD 4,000RD 4,000流流 量量 计计 技技 术术 规规 格格 在在 选选 择择 流流 量量 计计 时时 ，必，必 须须 考考 虑虑 流流 量量 计计 的的 技技 术术 规规 格格 。精精 度度精精 度度 是是 一一 个个
61、 给给 定定 的的 测测 量量 符符 合合 被被 测测 数数 量量 真真 实实 值值 的的 程程 度度 。可可调调范范围围(大大小小量量程程比比)可可 调调 范范 围围 或或 大大 小小 量量 程程 比比 是是流流量量计计能能维维持持测测量量精精度度前前提提下下最最大大与与最最小小值值流流量量大大小小之之比比。例。例如如，若，若一一个个流流量量计计将将从从100标标米米立立方方/时时(Nm3/hr)测测量量10:1量量程程比比的的流流量量，则，则该该流流量量计计可可精精确确地地测测量量10100Nm3/hr大大小小的的流流量量重重复复性性重重 复复 性性 是是流流量量计计每每次次测测量量某某个
62、流个流量量时时提提供供同同一一个个测测量量值值的的能能力力。高。高度度重重复复性性并并不不确确保保精精度度。取。取决决于于应应用用场场合合，流，流量量计计的的重重复复性性可可能能比比精精度度更更重重要要。例。例如如，在，在一一个个流流量量控控制制回回路路中中，若，若一一个个流流量量计计给给出出一一个个稳稳定定的的重重复复性性的的读读数数，则，则该该测测量量的的真真实实精精度度未未必必重重要要。流流 量量 计计 的的 分分 类类 流流 量量 计计 分分 成成 四四 类类 ： 差差 压压 流流 量量 计计 速速 度度 流流 量量 计计 质质 量量 流流 量量 计计 排排 气气/ /液液 式式 流流
63、 量量 计计 ( (也也 叫叫 容容 积积 式式 流流 量量 计计) )当当 要要 为为 一一 个个 具具 体体 应应 用用 场场 合合 决决 定定 采采 用用 哪哪 一一 种种 流流 量量 计计 时时 ，流，流 量量 计计 属属 于于 哪哪 一一 类类 的的 问问 题题 很很 重重 要要 。差压流量计类型差压流量计类型一一 些些 常常 用用 的的 流流 量计量计 是是 ： 孔孔 板板 皮皮 托托 管管 流流 量量 喷喷 嘴嘴 文文 丘丘 里里 管管 楔楔 形形 流流 量量 元元 件件 V V 形形 锥锥 体体 转转 子子 流流 量量 计计孔孔 板板 是是 一一 个个 放放 置置 在在 流流
64、体体 流流 量量 通通 路路 中中 具具 有有 锐锐 边边 开开 孔孔 ( (锐锐 孔孔) ) 的的 薄薄 圆圆 片片 。当。当 流流 体体 通通 过过 孔孔 板板 时时 ，流，流 体体 的的 速速 度度 增增 加加 ，而，而 压压 力力 减减 少少 ， 这这 就就 产产 生生 了了 压压 力力 降降 。通。通 过过 测测 量量 孔孔 板板 前前 高高 压压 取取 压压 嘴嘴 的的 压压 力力 及及 孔孔 板板 后后 低低 压压 取取 压压 嘴嘴 的的 压压 力力 ，可，可 确确 定定 该该 压压 力力 降降 的的 数数 值值 。压。压 力力 降降 一一 般般 用用 差差 压压 或或 多多 变
65、变 量量 变变 送送 器器 测测 量量 。孔板流量计孔板流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计阿阿 牛牛 巴巴 ( (AnnubarsAnnubars ) ) ，其其 设设 计计 型型 式式 是是 在在 整整 个个 管管 线线 的的 直直 径径 范范 围围 内内 包包 含含 若若 干干 测测 量量 孔孔 。阿。阿 牛牛 巴巴 孔孔 的的 设设 计计 要要 比比 常常 规规 皮皮 托托 管管 产产 生生 更更 为为 精精 确确 得得 多多 的的 流流 量量 测测 量量 值值 。1999ARCUnitStudy楔楔 形形 流流 量量 元元 件件 插插 入入 过过 程程 管管 道道
66、以以 便便 在在 管管 道道 内内 壁壁 上上 形形 成成 一一 个个 楔楔 形形 障障 碍碍 物物 。当。当 流流 体体 流流 过过 该该 障障 碍碍 物物 时时 ，便，便 产产 生生 一一 个个 差差 压压 。楔楔 形形 元元 件件 流流 量量 计计 通通 常常 与与 远远 程程 密密 封封 件件( (膜盒膜盒) ) 测测 量量 压压 力力 差差 的的 仪仪 表表 一一 起起 使使 用用 。图1：楔形流量计楔形流量计文文 丘丘 里里 管管 由由 三三 个个 主主 要要 部部 分分 组组 成成 渐渐 缩缩 入入 口口 锥锥 形形 管管 该该 渐渐 缩缩 入入 口口 锥锥 形形 管逐管逐 渐渐
67、 减减 少少 其其 管管 直直 径径 ，并，并 产产 生生 压压 力力 降降 。一。一 个个 高高 压压 取取 压压 嘴嘴 定定 位位 于于 该该 入入 口口 锥锥 形形 管的管的 起起 始始 点点 。 喉喉 部部 管管 段段 入入 口口 锥锥 形形 管管 在在 喉喉 部部 结结 束束 ，低，低 压压 取取 压压 嘴嘴 定定 位位 于于 此此 处处 。在。在 喉喉 部部 流流 体体 速速 度度 既既 不不 增增 加加 也也 不不 减减 少少 。 渐渐 扩扩 出出 口口 锥锥 形形 管管 出出 口口 锥锥 形形 管管 的的 横横 截面截面 积积 增增 加加 ，这，这 使使 流流 体体 能能 够够
68、 恢恢 复复 到到 非非 常靠常靠 近近 它它 的的 原原 来来 压压 力力 。出。出 口口 锥锥 形形 管管 也也 消除消除 气气 穴穴 ，并，并 使使 摩摩 擦擦 损损 失失 最最 小小 。文丘里管流量计文丘里管流量计转转 子子 流流 量量 计计 转转 子子 流流 量量 计计 ，也，也 称称 为为 可可 变变 面面 积积 流流 量量 计计 ，是是 个个 必必 须须 垂垂 直直 安安 装装 的的 锥锥 形形 的的 玻玻 璃璃 、塑、塑 料料 或或 金金 属属 管管 在在 管管 内内 的的 浮浮 子子 ( (转转 子子) ) 为为 响响 应应 流流 体体 流流 量量 大大 小小 而而 上上 升
69、升 。因。因 为为 流流 量量 计计 的的 管管 子子 是是 成成 圆圆 锥锥 形形 的的 ，故，故 在在 管管 底底 部部 ，或，或 狭狭 小小 端端 的的 压压 力力 高高 于于 管管 顶顶 部部 压压 力力 。浮。浮 子子 停停 留留 在在 浮浮 子子 上上 、下、下 表表 面面 之之 间间 的的 差差 压压 与与 浮浮 子子 的的 重重 量量 相相 平平 衡衡 的的 地地 方方 。流。流 量量 可可 由由 刻刻 在在 透透 明明 管管 子子 上上 的的 刻刻 度度 直直 接接 读读 取取 ，或，或 用用 电电 子子 技技 术术 检检 测测 。ROSEMOUNT 差压流量仪表汇总差压流量
70、仪表汇总 3095MV流量变送器流量变送器3051S变送器变送器3051C变送器变送器485-T阿牛巴阿牛巴405-P一体化孔板一体化孔板1195一体化孔板一体化孔板1495孔板孔板差压流量差压流量完全的流量解决方案完全的流量解决方案305SFA 一体化阿牛巴体积流量计3095MFA 一体化阿牛巴质量流量计3051SFC 一体化孔板体积流量计3051MFC 一体化孔板质量流量计3051SFP 一体化内藏孔板体积流量计3095MFP 一体化内藏孔板质量流量计1495 1496 1497 工程组件解决方案涡街流量计涡街流量计基于冯卡门效应流体交替地在旋涡发生体两侧分离产生旋涡后在旋涡发生体后端形成
71、了一个交替的压力差交替的旋涡频率和流体的流速成线性关系旋旋涡涡流体流体罗斯蒙特涡街流量计的工作原理交替的压力差使发生体的一部分产生振动振动由位于外部的压电传感器检测压电传感器把检测到的交替压力差信号转换成电脉冲信号电脉冲信号的频率就是旋涡的频率电脉冲信号被传输到电子部件进行处理8800涡街流量计涡街流量计罗斯蒙特罗斯蒙特缩径型缩径型法兰型法兰型双头型双头型夹持型夹持型由上式可见，体积流量V与感应电动势E和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关这就是电磁流量计的测量原理E=kBDV导电过程介质导电过程介质衬里线圈感应电极不锈钢管法兰磁场磁场“B”(恒定强度恒定强度
72、)“E”“E”流量(米每秒)“D”D“V”电磁流量计电磁流量计8700电磁流量计电磁流量计外壳外壳流量管流量管驱动线圈驱动线圈检测线圈检测线圈热电阻热电阻( (RTD)RTD)过程连接过程连接过程连接过程连接接线盒接线盒分流分流支撑支撑F=M*A牛顿第二定律牛顿第二定律质量流量计质量流量计质量流量计高准全系列质量流量计质量流量计高准全系列质量流量计质量流量计高准全系列质量流量计质量流量计高准全系列质量流量计 电子线路板为加电子线路板为加 热元件提供热元件提供 恒定的功率恒定的功率带伴热器的温度感器带伴热器的温度感器(Pt1000)作为测量端作为测量端或被加热端传感器或被加热端传感器温度传感器温
73、度传感器(Pt1000)作为参照端（不加热作为参照端（不加热的传感器）的传感器）工作原理工作原理 恒功率恒功率热值流量计热值流量计热值流量计热值流量计GF90/92插入和在线式插入和在线式FCI热扩散式质量流量计热扩散式质量流量计ST98LEexd在线式在线式ST98Eexd插入式插入式ST98IP66型型超超 声声 波波 流流 量量 计计 超超 声声 波波 流流 量量 计计 通通 过过 测测 量量 声声 音音 穿穿 过过 沿沿 管管 道道 流流 动动 的的 流流 体体 的的 速速 度度 来来 确确 定定 流流 量量 。来来 自自 压压 电电 转转 换换 器器 的的 脉脉 冲冲 声声 波波 以
74、以 声声 速速 穿穿 过过 流流 动动 的的 流流 体体 传传 播播 ，并，并 提提 供供 此此 流流 体体 有有 关关 速速 度度 的的 指指 示示 。目目 前前 采采 用用 两两 个不个不 同同 的的 方方 法法 测测 量量 此此 速速 度度 ： 传传 播播 时时 间间 多多 普普 勒勒 效效 应应超超 声声 波波 流流 量量 计两种原理计两种原理基基于于传传播播时时间间的的超超声声波波流流量量计计基基于于传传播播时时间间的的超超声声波波流流量量计计的的工工作作原原理理是是，当，当把把超超声声波波顺顺着着流流量量的的方方向向发发射射时时，超超 声声 波波 的的速速度度将将增增加加，而，而当
75、当顶顶着着流流量量方方向向发发射射时时，超，超声声波波的的速速度度将将减减少少。其时间差与流量成正。其时间差与流量成正比。比。基于多普勒效应的超声波流量计基于多普勒效应的超声波流量计多多普普勒勒效效应应指指的的是是声声波波频频率率的的变变化化。根。根据据流流体体的的速速度度，该该频频率率增增加加或或减减少少。超超 声声 波波 流流 量量 计典型安装示意图计典型安装示意图流量的测量流量的测量-气体场合气体场合气体流量气体流量转子流量计转子流量计涡街流量计涡街流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计孔板流量计孔板流量计质量流量计质量流量计热值流量计热值流量计克罗尼克罗尼罗斯蒙特罗斯蒙特E+H横河横河罗斯蒙特
76、罗斯蒙特国产国产罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特E+HFCI转子流量计孔板流量计涡街流量计阿牛巴流量计质量流量计请根据用户需求选择合适流量计满足技术要求请根据用户需求选择合适流量计满足技术要求价值曲线价值曲线流量的测量流量的测量-液体场合液体场合液体流量液体流量转子流量计转子流量计涡街流量计涡街流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计孔板流量计孔板流量计质量流量计质量流量计电磁流量计电磁流量计克罗尼克罗尼罗斯蒙特罗斯蒙特E+H横河横河罗斯蒙特罗斯蒙特国产国产罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特E+H罗斯蒙特罗斯蒙特科隆科隆横河横河转子流量计孔板流量计涡街流量计超声波流量计阿牛巴流量计电磁流量计质量流量计请根
77、据用户需求选择合适流量计满足技术要求请根据用户需求选择合适流量计满足技术要求超声波流量计超声波流量计GE价值曲线价值曲线流量的测量流量的测量-蒸汽场合蒸汽场合蒸汽流量蒸汽流量涡街流量计涡街流量计阿牛巴流量计阿牛巴流量计孔板孔板喷嘴流量计喷嘴流量计罗斯蒙特罗斯蒙特国产国产罗斯蒙特罗斯蒙特孔板流量计阿牛巴流量计请根据用户需求选择合适流量计满足技术要求请根据用户需求选择合适流量计满足技术要求涡街流量计价值曲线价值曲线罗斯蒙特罗斯蒙特E+H横河横河仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.
78、控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide113液位测量液位测量 液位测量是确定基准点(通常是储存容器的基准面)与液体表面或固料顶部之间的线性垂直距离。准确控制在罐里、反应器或其它容器里的液位或干性物料料位在许多过程应用场合中很重要。为达到优良控制，精确测量是必不可少的环节。液液 位位 四个术四个术 语语 液位测量一般以英尺或米来表示。液位也可以满量程百分数或被测量程间距的百分数给出。有些时候测量液位是为了它自己的原因例如，若该测量的目标是要防止溢出。更为经常的是，测量液位是要得到被储存产品物料的其它
79、某种性质。可由液位测量确定的产品物料的性质(或可确定液位测量的产品物料性质)是：界面(位)密度质量体积界面界面 界界面面界面是具有不同密度(例如油与水)的两种非互溶(不能混合)液体之间的界线。界面测量得到储存在同一个罐里且各有不同密度的两种液体之间的界线。例如，当油与水占据同一个罐时，油就漂浮在水顶上。这两种液体之间的界面是水的上部液位与油的下部液位。图2.4界面密度和比重密度和比重 密密度度密度是每单位体积的物质的质量。密度经常以每立方厘米的克数(g/cm)或每立方英尺的磅数(lb/ft)来表示。比重经常用来描述一种物质密度与水的密度之比。比比 重重比重是一种物质的密度与水的密度之比值。水在
80、39.2F(4C)时的密度是1g/cm。甘油，一种在肥皂里经常见到的化合物，其密度是78.66lb/ft。因此，甘油的比重是1.26(78.6662.43)。质量质量 质质 量量 ，一一个个物物体体包包含含的的物物质质的的量量，经，经常常含含糊糊其其词词地地表表示示为为重重量量。质。质量量典典型型地地以以公公斤斤、克、克、吨、吨或或磅磅来来表表示示。质。质量量不不受受温温度度的的影影响响。因。因而而在在50 F(10 C)温温度度下下60磅磅的的油油在在86 F(30 C)下下仍仍然然是是60磅磅然然而而，由，由于于膨膨胀胀，油油的的总总体体积积可可能能变变化化。若若已已知知密密度度，则，则通
81、通过过首首先先得得到到体体积积(见见第第10页页体体 积积)，而，而后后用用下下列列公公式式可可从从液液位位测测量量值值得得到到质质量量：质量质量=密度密度*体积体积体体积积体体 积积 是是由由一一定定量量的的物物质质所所占占据据的空的空间间。体。体积积典典型型地地以以加加仑仑、立、立升升、立、立方方厘厘米米、立、立方方英英尺尺或或桶桶表表示示。体。体积积是是最最普普遍遍地地从从液液位位推推导导得得到到的的测测量量值值。体体积积通通常常是是由由首首先先测测量量罐罐里里的的过过程程液液位位确确定定的的，然，然后后基基于于储储罐罐的的几几何何形形状状计计算算出出过过程程的的体体积积。图2.4界面罐
82、类型罐类型 垂垂 直直 圆圆 柱柱 形形水水 平平 圆圆 柱柱 形形球球 形形垂垂 直直 弹弹 头头 形形垂垂 直直 弹弹 头头 形形盘盘 形形 端端 面面 储储 罐罐水水 平平 弹弹 头头 形形液液 位位 技技 术术 的的 分分 类类为了将一般特性加以分类，液位测量设备可组成为下列四类：手动/机械式电动机械式电子接触式电子非接触式手手动动/机机械械式式在手动/机械式这类里的测量设备没有电子输出信号。操作员用此设备得到容器内物料量的直观指示。在此类的液位测量设备的实例是观察玻璃液位计或杆状计量系统。这些测量设备是低成本的，但没有自动化。液液 位位 技技 术术 的的 分分 类类 电电动动机机械械
83、式式在此电动机械式类里的测量设备是机械组合件，配备能产生用于控制的电子输出信号的若干运动的零部件。与手动/机械式测量设备不同，电动机械式测量设备构成可远程读数的自动化了的测量设备。具有运动零部件的测量设备往往有较高的维修要求。电动机械式测量设备暴露于黏性的、粘稠的或腐蚀性液体，就产生了这样一个工作环境，即测量设备的机械部分易发生结垢(运动零部件变脏)与腐蚀，这导致频繁的清洗或修理。属本类液位测量设备的一个例子便是浮筒(标)式液位计。液液 位位 技技 术术 的的 分分 类类电电子子接接触触式式在电子接触式类里的测量设备没有运动零部件。虽然它们不能免除被测物料涂敷其上或腐蚀问题，但电子接触式测量设
84、备往往更为坚固耐用，因而比电动机械式测量设备需要较少的维修。属本类液位测量设备的例子便是电容探头与基于压力的液位变送器。电电子子非非接接触触式式在电子非接触式类里的测量设备提供先进的液位测量技术并在任何时候无需接触产品物料。因为它们没有运动零部件及没有与产品物料直接接触，所以其维修量是最小的。电子非接触式测量设备比其它液位测量设备更易于安装，因为储存容器一般不需要被排空或被填满。属此类的液位测量设备的实例是雷达测量设备。显示所选择的液位测量设备的初始费用与性能之间的关系。初始费用与性能对比费费 用用 与与 性性 能能 对对 比比费用对比维修各各 种种 液液 位位 测测 量量 技技 术术 详详
85、细细 分分 类类液液位位测测量量类类别别密密度度界界面面液液位位质质量量点点手手动动/机机械械式式浮标与浮标系统xx杆状液位计/浸入探测器xx观察孔/玻璃液位计xx卷尺液位计与卷尺系统xx电电动动机机械械式式浮浮筒筒(浮浮标标)xxx磁致伸缩xx电阻带x旋转抑制x伺服系统xx液液位位测测量量类类别别密密度度界界面面液液位位质质量量点点电电子子接接触触式式电容xxx电导率x光学x相跟踪x基基于于压压力力的的液液位位技技术术xxxx鼓鼓泡泡器器系系统统xxx液液体体静静压压储储罐罐计计量量(HTG)xxx混混合合式式(HTG与与雷雷达达)xxx热式x振动式液位计(音叉)x电电 子子 接接 触触 式
86、式多种液位测量技术多种液位测量技术冒泡法冒泡法差压差压静压静压雷达雷达音叉音叉浮子浮子电容电容浸液浸液观测孔观测孔磁翻板磁翻板放射性放射性(核核)秤重秤重超声超声超声超声伺服伺服典型案例典型案例1-常压罐常压罐选型产品选型产品:1.3051L单法兰液位变单法兰液位变送器送器2.3100超声波液位计超声波液位计3.5400雷达液位计雷达液位计4.2100液位开关液位开关现场条件：现场条件：1.常温常温常压常压2介质：水介质：水提供全面的产品提供全面的产品各种应用方案各种应用方案最好的安装最好的安装先进的技术先进的技术罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特罗斯蒙特30513051差压液位产品差压液位产品差压液位
87、产品差压液位产品 非接液的测量方式非接液的测量方式l 适用于腐蚀性和粘稠的液体适用于腐蚀性和粘稠的液体l宽广的操作范围宽广的操作范围非常容易安装非常容易安装l2”的螺纹安装的螺纹安装l丰富的法兰安装附件丰富的法兰安装附件3100 3100 超声波液位计超声波液位计超声波液位计超声波液位计温度回路传感装置温度回路传感装置l准确而且快速的温度补偿准确而且快速的温度补偿2路智能继电器输出路智能继电器输出l失效和液位报警失效和液位报警经济的液位测量方案经济的液位测量方案l节省采购费用节省采购费用l节省安装费用节省安装费用通过通过LED显示和按钮实现显示和按钮实现轻松组态轻松组态l快速轻松组态快速轻松组
88、态l在线线性计算在线线性计算超声波基本原理超声波基本原理Time0.000.00872秒转换器内的压电晶体压电晶体将电脉冲电脉冲换换为声能声能，以声波的形式在转换器与液体之间传播。假设声波的速度保持不变，回波到达目标产品表面并返回所需的时间（传播时间）与其行进的距离成正比。双室结构容易拆卸和安装全方位旋转直接微波发送和接受Rosemount5401,6GHzRosemount5402,26GHz&5400 非接触雷达液位计非接触雷达液位计测量量程: 30 mts30 mts测量精度: 10 mm (0.4”) 3 mm (1/8”)重复性: 1 mm (0.04”) 1 mm (0.04”)刷
89、新时间: at least 1 per secat least 1 per sec输出信号: 420 mA/HART or FF*过程温度: -40 C to +150 C过程压力: vacuum to 10 Barg安全认证: E1, I1, E5, I5, E6*, I65400 雷达技术特性雷达技术特性.5401 5401 5401 (6 GHz)(6 GHz)(6 GHz)5402 5402 5402 (26 GHz)(26 GHz)(26 GHz)* available June典型案例典型案例2-卧式罐卧式罐现场条件：现场条件：1.带压容器带压容器2介质：油介质：油水水选型产品选型
90、产品:1.3051双法兰液位计双法兰液位计2.3300或或5300导波雷导波雷达液位计达液位计3.浮筒液位计浮筒液位计4.磁翻板液位计磁翻板液位计5.2120音叉开关音叉开关3300导波雷达液位计导波雷达液位计双室结构双室结构无需开罐更无需开罐更换雷达头换雷达头全方位旋转全方位旋转可以任意可以任意切割合适切割合适长度长度各种类型天各种类型天线线回路供电：11-42VDC信号输出：4-20mA和数字HART测量精度:0.2inch/5mm重复性:0.04inch/1mm刷新时间:1persec测量量程:023.5m导波雷达液位计测量原理导波雷达液位计测量原理TDR (时域反射)技术微波脉冲沿导波
91、杆传播脉冲在到达不同介电常数的介质表面(液面)时, 一部分能量将反射返回雷达头 空高(液面上方) = 脉冲传播速度 X 消耗的时间 /2浮筒式液位变送器浮筒式液位变送器浮筒式液位变送器浮筒式液位变送器: : MLT100 MLT100莫伯雷已将先进的微处理器控制的电子元件与久经验证的浮筒机构进行组合，从而研制出 MLT100 浮筒式液位变送器。 4-20mA 输出与液位、容量或界面成比例由二线制 24V dc 回路供电从 60 C 至 +320 C 的接液侧提供稳定输出节省占用空间直接安装或浮筒室安装具有所有 SMART / HART 数字通信功能。将一台线性差动变压器将一台线性差动变压器(L
92、VDT)安装在变送器外壳内压安装在变送器外壳内压力管的外部。力管的外部。在压力管内的铁芯上升和下降时，在压力管内的铁芯上升和下降时，LVDT的输出将按的输出将按比例发生变动。比例发生变动。将这种电压信号馈入微处理器控制的电子元件并转换将这种电压信号馈入微处理器控制的电子元件并转换成成4-20mA输出信号，并叠加输出信号，并叠加HART数字信号。数字信号。液位沿整个浮筒长度移动时，铁芯移动的最大距离为液位沿整个浮筒长度移动时，铁芯移动的最大距离为15mm。LVDT铁芯铁芯压力管压力管读取系统读取系统可根据客户要求提供两种类型的读取系统：滑块型或活板型。还可提供其它多种选项。浮筒室浮筒室也可称为主
93、管，它由不锈钢或合成材料的管道组成，配备法兰（按标准），用于外侧安装。管道还可配备底部法兰装底部法兰装配件，配件， 该装配件配备排放旋塞用于排放和清洗。可提供多种其它连接类型。旋塞与排气旋塞与排气 (BSP或或NPT)排气可按照客户的过程和应用而定。可提供许多其它类型的连接。铭牌铭牌制造商的铭牌，包括所有符合适用规范和标准的主要技术数据和技术规格。报警开关报警开关根据标准，采用不锈钢联接螺旋夹安装在浮筒室上。标准型或通过ATEX防燃认证(EExd)。过程连接件过程连接件可为过程储罐连接提供多种选项。4-20mA变送器变送器Mc10004-20mA变送器，用于变送器，用于远程测量远程测量。 可提
94、供标准外壳或防燃型外壳。可提供标准外壳或防燃型外壳。浮子浮子配备360磁体-随浮筒室内液体的变化而变动。根据要求，可提供各种材料、磁体类型和压力等级。磁翻板液位计磁翻板液位计2120音叉开关技术和应用音叉开关技术和应用3) 泵控制系统2) 食品工业1) 限位报警4)高报警对于对于2100,自然谐振是通过压电晶体驱动压力弹自然谐振是通过压电晶体驱动压力弹性元件来实现的性元件来实现的.因此因此,当叉被液体覆盖时当叉被液体覆盖时,根据惯性定律根据惯性定律,振动频率振动频率就发生变化就发生变化.这个频率变化由电子电路所检测放大这个频率变化由电子电路所检测放大,从而进一从而进一步触发报警开关量输出步触发
95、报警开关量输出.2100的自然谐振频率大约为的自然谐振频率大约为1300Hz(短叉技术)压电晶体元件卧式罐产品应用案例卧式罐产品应用案例3300导波雷达导波雷达浮筒液位计浮筒液位计双法兰液位计双法兰液位计玻璃板液位计玻璃板液位计磁翻板液位计磁翻板液位计典型案例典型案例3-柱状罐柱状罐现场条件：现场条件：1.带压容器带压容器2介质：化工产品介质：化工产品选型产品选型产品:1.3051双法兰液位计双法兰液位计2.3300或或5300导波雷导波雷达液位计达液位计3.5400雷达液位计雷达液位计4.2120音叉开关音叉开关5.磁翻板液位计磁翻板液位计典型案例典型案例4-立式储罐立式储罐 现场条件：现场
96、条件：1.常温常压容器常温常压容器2介质：油介质：油选型产品选型产品:1.33005300导波雷达液位导波雷达液位计计2.5600RTG40雷达液位计雷达液位计FMCWFMCW方式方式- -高精度的原理高精度的原理F Frequency MModulated C Continuous WWave (调频连续波) A logic and fast methodPULSE (脉冲)无法达到高精度.由于其测量的是微波脉冲从雷达发射出后达到液体表面并返回的时间(在1个10米高的罐内该时间仅仅为 0.000000033 s)dTimet fd10,39,7t0 fFrequencyf(GHz)抛物面天线
97、抛物面天线导波管专用阵列天线导波管专用阵列天线锥形天线锥形天线20”,440mm8”,DN2005”6”,8”,10”and12”pipePRO40BPRO40B存库监管级雷达产品系列存库监管级雷达产品系列存库监管级雷达产品系列存库监管级雷达产品系列同一个同一个PRO雷达头可与不同天线类型灵活互换，降低备件成本雷达头可与不同天线类型灵活互换，降低备件成本RTG40雷达在油田的应用雷达在油田的应用典型案例典型案例4-球罐球罐现场条件：现场条件：1.带压容器带压容器2介质：介质：LPGLNGC2C3选型产品选型产品:1.3051双法兰液位计双法兰液位计2.5300导波雷达液位计导波雷达液位计3.R
98、EX3960雷达液位计雷达液位计LPG/LNGLPG/LNG雷达雷达- -RTG3960RTG3960适用于压力容器适用于压力容器4”or100mm导波管导波管可选一体化的压力传感器可选一体化的压力传感器可选配安全球阀可选配安全球阀可在正常操作条件下验证测量可在正常操作条件下验证测量精度精度(利用参考钢针利用参考钢针)贸易交接计量级精度贸易交接计量级精度无需维护无需维护只有锥形天线部分伸入罐内只有锥形天线部分伸入罐内典型案例典型案例5-固体料仓固体料仓现场条件：现场条件：1.常温常温常压常压2介质：固体粉料介质：固体粉料选型产品选型产品:1.5600雷达料位计雷达料位计2.5300导波雷达料位
99、计导波雷达料位计3.UWT重锤料位计重锤料位计4.阻旋或音叉开关阻旋或音叉开关Rosemount 5600 Rosemount 5600 系列雷达物位计系列雷达物位计系列雷达物位计系列雷达物位计具有针对于过程控制而开发运用的最优化信号具有针对于过程控制而开发运用的最优化信号处理软件处理软件具有高度的灵敏度具有高度的灵敏度,适合广泛的过程控制应用适合广泛的过程控制应用测量范围测量范围0100米内的测量精度米内的测量精度:+/-5mm拥有可选项拥有可选项:FF现场总线现场总线或或HART输出信号输出信号多种材质选择多种材质选择多种天线形式选择多种天线形式选择超宽的供电电源范围超宽的供电电源范围:2
100、4to240VAC/DC可选的压力温度宽适用范围可选的压力温度宽适用范围RadarMaster调试软件包确保简洁的组态调试软件包确保简洁的组态坚固的模块化设计坚固的模块化设计允许不开罐分离雷达头允许不开罐分离雷达头可任意旋转的雷达头可任意旋转的雷达头外壳外壳全范围可配的雷达全范围可配的雷达天线类型天线类型超宽供电电源范围超宽供电电源范围独特的独特的“ 薄板夹紧薄板夹紧”固固定安装方式允许适合任定安装方式允许适合任意的法兰意的法兰双室结构的接线盒双室结构的接线盒 PowersPlantWeb带有高级诊断信息扩展 FF 总线能力RosemountRadarMasterandEnhancedEDDL
101、EDDL简单 快速安装 调试和故障处理ProbeEndProjection-低介电常数 大量程-最好有效性 AdvancedTiming 3 mm 测量精度DirectSwitchTechnology- DST技术提高能力和可靠性 SmartGalvanicInterface智能电接口智能电接口Robust EMC 性能增机安全性5300 主要技术特点主要技术特点Uniquefeature!Uniquefeature!With DST5300Withouth DSTStandardUWT产品产品 重锤液位计重锤液位计SLS3000缆式缆式测量范围测量范围030米；米；SLS3000带式带式测量
102、范围测量范围025米；米；SLB300带式带式测量范围测量范围070米米监控各种物料，例如：谷物，奶粉，水泥，石灰，加工原料，洗涤剂，塑料监控各种物料，例如：谷物，奶粉，水泥，石灰，加工原料，洗涤剂，塑料颗粒等更多颗粒等更多.在各类工业中监控测量固体粉料物位也能测量界面在各类工业中监控测量固体粉料物位也能测量界面.缆缆 式式UWT产品产品 阻旋开关阻旋开关监控各种物料，例如：谷物，奶粉，水泥，石灰，加工原料，洗涤剂，塑料监控各种物料，例如：谷物，奶粉，水泥，石灰，加工原料，洗涤剂，塑料颗粒等更多颗粒等更多.在各类工业中监控测量固体粉料物位也能测量界面在各类工业中监控测量固体粉料物位也能测量界面
103、.多种液位测量技术多种液位测量技术- -关键在于你的选择关键在于你的选择冒泡法冒泡法差压差压静压静压雷达雷达音叉音叉浮子浮子电容电容浸液浸液观测孔观测孔磁翻板磁翻板放射性放射性(核核)秤重秤重超声超声超声超声伺服伺服Rosemount Radar GaugeVALUE540033005300ProProITGREX56005600PendingPending仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOv
104、erviewDate:20-Apr-01,Slide155过过 程程过过 程程 正正 如如 在在 过过 程程 控控 制制 与与 过过 程程 工工 业业 术术 语语 中中 所所 用用 的的 ， 是是 指指 改改 变变 或或 精精 炼炼 原原 料料 形形 成成 最最 终终 产产 品品 的的 方方 法法 。在。在 这这 个个 过过 程程 期期 间间 通通 过过 或或 者者 仍仍 处处 于于 液液 体体 、气、气 体体 或或 浆浆 料料 ( (固固 体体 与与 液液 体体 的的 混混 合合) ) 状状 态态 的的 原原 料料 被被 传传 送送 、测、测 量量 、混、混 合合 、加、加 热热 或或 冷冷
105、 却却 、过、过 虑虑 、储、储 存存 ，或，或 以以 某某 种种 其其 它它 方方 法法 加加 工工 以以 生生 产产 最最 终终 产产 品品 。过过 程程 工工 业业 包包 括括 化化 学学 工工 业业 、石、石 油油 与与 天天 然然 气气 工工 业业 、食、食 品品 与与 饮饮 料料 加加 工工 业业 、制、制 药药 业业 、水、水 处处 理理 工工 业业 与与 电电 力力 工工 业业 。过过 程程 控控 制制过过 程程 控控 制制 是是 指指 当当 制制 造造 一一 种种 产产 品品 时时 用用 来来 控控 制制 过过 程程 变变 量量 的的 方方 法法 。例。例 如如 ，一，一 些
106、些 因因 素素 像像 一一 个个 成成 分分 对对 另另 外外 一一 个个 成成 分分 的的 比比 例例 、原、原 料料 的的 温温 度度 、成、成 分分 混混 合合 的的 程程 度度 以以 及及 原原 料料 保保 持持 的的 压压 力力 可可 对对 最最 终终 产产 品品 的的 质质 量量 有有 重重 大大 的的 影影 响响 。制。制 造造 厂厂 商商 控控 制制 生生 产产 过过 程程 有有 三三 个个 原原 因因 ： 减减 少少 偏偏 离离 度度 提提 高高 效效 率率 确确 保保 安安 全全过过程程控控制制的的重重要要性性控控制制回回路路三三个个作作业业在过程控制工业中的控制回路都以同
107、样的方法运作，要求发生三个作业：测量比较调整过过 程程 控控 制制 术术 语语 过过 程程 变变 量量过过 程程 变变 量量 是是 以以 某某 种种 方方 式式 能能 改改 变变 制制 造造 过过 程程 的的 过过 程程 流流 体体 ( (液液 体体 或或 气气 体体) ) 的的 一一 个个 条条 件件 。在。在 你你 坐坐 在在 火火 旁旁 的的 例例 子子 里里 ，过，过 程程 变变 量量 是是 温温 度度 。在。在 图图 7.1 7.1 储储 罐罐 的的 例例 子子 中中 ，过，过 程程 变变 量量 是是 液液 位位 。常。常 见见 的的 过过 程程 变变 量量 包包 括括 ： 压压 力
108、力 流流 量量 液液 位位 温温 度度 密密 度度 Ph (Ph (酸酸 度度 或或 碱碱 度度) ) 氧氧 含含 量量 一一 氧氧 化化 碳碳 含含 量量 液液 体体 界界 面面 ( (在在 容容 器器 里里 混混 合合 的的 不不 同同 液液 体体 的的 相相 对对 数数 量量 例例 如如 ，在，在 油油 与与 水水 的的 混混 合合 中中 ，罐，罐 里里 有有 多多 少少 油油 和和 罐罐 里里 有有 多多 少少 水水 。) 质质 量量 电电 导导 率率 过过过过 程程程程 控控控控 制制制制 术术术术 语语语语设设 定定 点点设设 定定 点点 是是 必必 须须 要要 加加 以以 维维
109、持持 以以 便便 保保 持持 过过 程程 正正 确确 运运 行行 的的 过过 程程 变变 量量 的的 值值 。例例 如如 ，若，若 一一 个个 过过 程程 的的 温温 度度 需需 要要 保保 持持 在在 100 100 C C 的的 5 5 C C 范范 围围 内内 ，则，则 设设 定定 点点 为为 100 100 C C 。温温 度度 传传 感感 器器 可可 用用 来来 帮帮 助助 维维 持持 温温 度度 在在 设设 定定 点点 处处 。该。该 传传 感感 器器 插插 进进 过过 程程 里里 ，而，而 控控 制制 器器 则则 将将 来来 自自 传传 感感 器器 的的 温温 度度 读读 数数
110、与与 设设 定定 点点 比比 较较 。若。若 温温 度度 读读 数数 是是 110 110 C C ，那那 么么 该该 控控 制制 器器 就就 确确 定定 这这 个个 过过 程程 是是 在在 设设 定定 点点 以以 上上 ，并，并 给给 燃燃 烧烧 器器 的的 燃燃 料料 阀阀 发发 送送 信信 号号 将将 阀阀 门门 稍稍 关关 些些 ，直，直 至至 过过 程程 冷冷 却却 到到 100 100 C C 为为 止止 。过过 程程 控控 制制 术术 语语测测 定定 变变 量量 、过、过 程程 变变 量量 与与 操操 纵纵 变变 量量在在 温温 度度 控控 制制 回回 路路 例例 子子 中中 ，
111、那，那 测测 定定 变变 量量 是是 温温 度度 ，它，它 必必 须须 保保 持持 接接 近近 于于 100 100 C C 。在在 此此 例例 中中 及及 大大 多多 数数 情情 况况 下下 ，测，测 定定 变变 量量 也也 是是 过过 程程 变变 量量 。测测 定定 变变 量量 是是 那那 个个 必必 须须 保保 持持 在在 指指 定定 的的 设设 定定 点点 的的 过过 程程 流流 体体 的的 条条 件件有有 时时 测测 定定 变变 量量 与与 过过 程程 变变 量量 不不 同同 。例。例 如如 ，制，制 造造 厂厂 商商 可可 能能 测测 量量 进进 出出 储储 罐罐 的的 流流 量量
112、 来来 确确 定定 罐罐 的的 液液 位位 。在。在 此此 情情 况况 下下 ，流，流 量量 是是 测测 定定 变变 量量 ，而，而 过过 程程 流流 体体 液液 位位 是是 过过 程程 变变 量量 。那。那 被被 改改 变变 来来 保保 持持 测测 定定 变变 量量 在在 设设 定定 点点 的的 因因 素素 称称 之之 为为 操操 纵纵 变变 量量 。在。在 描描 述述 的的 例例 子子 中中 ，操，操 纵纵 变变 量量 也也 将将 是是 流流 量量过过 程程 控控 制制 术术 语语误误 差差误误 差差 是是 测测 定定 变变 量量 与与 设设 定定 点点 之之 间间 的的 差差 ，可，可
113、以以 是是 正正 的的 或或 负负 的的 。在。在 那那 温温 度度 控控 制制 回回 路路 的的 例例 子子 中中 ，其，其 误误 差差 是是 110 110 C C 测测 定定 变变 量量 与与 105 105 C C 设设 定定 点点 之之 间间 的的 差差 即即 误误 差差 是是 +5 +5 C C 。残残 留留 偏偏 差差残残 留留 偏偏 差差 是是 过过 程程 变变 量量 离离 开开 设设 定定 点点 的的 持持 续续 的的 偏偏 差差 。在。在 那那 温温 度度 控控 制制 回回 路路 例例 子子 中中 ，若，若 控控 制制 系系 统统 将将 过过 程程 流流 体体 始始 终终
114、如如 一一 地地 保保 持持 在在 100.5 100.5 C C ，尽尽 管管 设设 定定 点点 是是 100 100 C C ，则则 存存 在在 着着 0.5 0.5 C C 的的 残残 留留 偏偏 差差 。负负 荷荷 扰扰 动动负负 荷荷 扰扰 动动 是是 个个 不不 期期 望望 有有 的的 能能 影影 响响 过过 程程 变变 量量 的的 其其 中中 因因 素素 之之 一一 的的 变变 化化 。在。在 那那 温温 度度 控控 制制 回回 路路 例例 子子 中中 ，将，将 冷冷 的的 过过 程程 流流 体体 加加 到到 容容 器器 里里 将将 是是 个个 负负 荷荷 扰扰 动动 ，因，因
115、为为 它它 将将 降降 低低 过过 程程 流流 体体 的的 温温 度度 。过过 程程 控控 制制 术术 语语控控 制制 算算 法法控控 制制 算算 法法 是是 控控 制制 功功 能能 的的 数数 学学 表表 达达 式式 。用。用 温温 度度 控控 制制 回回 路路 为为 例例 ，下，下 面面 等等 式式 中中 的的 V V 是是 燃燃 料料 阀阀 的的 阀阀 位位 ，而，而 e e 是是 误误 差差 。在。在 控控 制制 算算 法法 中中 的的 关关 系系 可可 表表 达达 为为 ：V = f(V = f( e) e)燃燃 料料 阀阀 的的 阀阀 位位 ( (V) V) 是是 误误 差差 符符
116、 号号 ( (正正 的的 或或 负负 的的) ) 的的 函函 数数 ( (f) (f) (图图 7.3) 7.3) 。控控 制制 算算 法法 可可 用用 来来 计计 算算 比比 在在 这这 里里 描描 述述 的的 更更 为为 复复 杂杂 得得 多多 的的 控控 制制 回回 路路 的的 必必 要要 条条 件件 。在。在 更更 复复 杂杂 的的 的的 控控 制制 回回 路路 中中 ，像，像“阀阀 门门 应应 打打 开开 或或 关关 闭闭 多多 大大 程程 度度 以以 响响 应应 在在 设设 定定 点点 方方 面面 给给 定定 的的 变变 化化 ？” ” 及及“在在 过过 程程 变变 量量 向向 设
117、设 定定 点点 变变 回回 来来 后后 ，阀，阀 门门 应应 保保 持持 在在 新新 的的 阀阀 位位 下下 多多 长长 时时 间间 ？” ” 这这 样样 的的 问问 题题 需需 要要 得得 到到 回回 答答 。过过 程程 控控 制制 术术 语语过过 程程 控控 制制 术术 语语手手 动动 与与 自自 动动 控控 制制在在 过过 程程 自自 动动 化化 前前 ，人，人 而而 不不 是是 机机 械械 执执 行行 许许 多多 过过 程程 控控 制制 作作 业业 。例例 如如 ，一，一 个个 操操 作作 员员 可可 能能 已已 看看 了了 一一 个个 液液 位位 计计 ，当，当 液液 位位 达达 到
118、到 设设 定定 点点 时时 ，他，他 关关 了了 一一 个个 阀阀 门门 。直。直 接接 涉涉 及及 人人 的的 行行 动动 的的 控控 制制 操操 作作 叫叫 做做 手手 动动 控控 制制 系系 统统 。相相 反反 地地 ，操，操 作作 中中 仅仅 仅仅 机机 械械 维维 持持 控控 制制 ，例，例 如如 像像 响响 应应 液液 位位 控控 制制 器器 的的 自自 动动 的的 阀阀 门门 执执 行行 机机 构构 这这 样样 的的 控控 制制 操操 作作 ，叫，叫 做做 自自 动动 控控 制制 系系 统统 。闭闭 环环 与与 开开 环环 控控 制制 回回 路路凡凡 是是 在在 过过 程程 变变
119、 量量 被被 测测 量量 、与、与 设设 定定 点点 比比 较较 并并 采采 取取 行行 动动 去去 校校 正正 离离 开开 设设 定定 点点 的的 任任 何何 偏偏 差差 的的 地地 方方 ，都，都 存存 在在 着着 闭闭 环环 控控 制制 回回 路路 。凡凡 是是 在在 过过 程程 变变 量量 不不 进进 行行 测测 量量 或或 比比 较较 ，并，并 且且 采采 取取 了了 行行 动动 不不 是是 来来 响响 应应 过过 程程 变变 量量 状状 况况 的的 反反 馈馈 信信 息息 ，而，而 是是 没没 有有 考考 虑虑 过过 程程 变变 量量 的的 状状 况况 就就 采采 取取 行行 动动
120、 的的 地地 方方 ，存，存 在在 着着 开开 环环 控控 制制 回回 路路 。一一 次次 元元 件件/ /传传 感感 器器在在 所所 有有 情情 况况 下下 ，通，通 过过 测测 量量 过过 程程 流流 体体 的的 变变 化化 对对 检检 测测 器器 件件 的的 影影 响响 来来 测测 量量 过过 程程 变变 量量 。在。在 过过 程程 控控 制制 领领 域域 里里 某某 种种 最最 大大 的的 创创 造造 性性 明明 显显 是是 在在 检检 测测 器器 件件 方方 面面 。因。因 为为 检检 测测 器器 件件 是是 在在 控控 制制 回回 路路 中中 测测 量量 过过 程程 变变 量量 的
121、的 第第 一一 个个 元元 件件 ，它，它 们们 也叫也叫 一一 次次 元元 件件 。一。一 次次 元元 件件 的的 实实 例例 包包 括括 ： 检检 测测 压压 力力 的的 膜膜 片片 、应、应 变变 计计 、电、电 容容 传传 感感 器器 。 电电 阻阻 温温 度度 检检 测测 器器 ( (RTD)RTD) 热热 电电 偶偶 孔孔 板板 皮皮 托托 管管 文文 丘丘 里里 管管 电电 磁磁 流流 量量 计计 科科 里里 奥奥 利利 ( (Coriolis) Coriolis) 流流 量量 管管 雷雷 达达 发发 射射 器器 与与 接接 收收 器器 超超 声声 波波 发发 射射 器器 与与
122、接接 收收 器器 阿阿 牛牛 巴巴 流流 量量 元元 件件 楔楔 形形 漩漩 涡涡 发发 生生 器器控制回路的设备与技术控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术变变 换换 器器 与与 转转 换换 器器变变 换换 器器 是是 个个 将将 机机 械械 信信 号号 变变 换换 成成 为为 电电 信信 号号 的的 仪仪 表表 。例例 如如 ，在，在 电电 容容 式式 压压 力力 仪仪 表表 里里 面面 ，变，变 换换 器器 将将 压压 力力 的的 变变 化化 转转 换换 成成 为为 成成 比比 例例 的的 电电 容容 的的 变变 化化 。转转 换换 器器 是是 个个 将将 一一 种种
123、 信信 号号 转转 换换 成成 为为 另另 一一 种种 信信 号号 的的 仪仪 表表 。例。例 如如 ，一，一 个个 转转 换换 器器 可可 能能 将将 电电 流流 转转 换换 成成 为为 电电 压压 ，或，或 将将 模模 拟拟 量量 信信 号号 转转 换换 成成 为为 数数 字字 信信 号号 。在。在 过过 程程 控控 制制 中中 ，用，用 来来 将将 4 420 20 mA mA 电电 流流 信信 号号 转转 换换 成成 为为 3 315 15 psig psig ( (磅磅/ /英英 寸寸2 2 表表 压压) ) 气气 动动 信信 号号 ( (通通 常常 为为 阀阀 门门 执执 行行 机
124、机 构构 所所 用用) ) 的的 转转 换换 器器 叫叫 做做 电电 流压流压 力力 转转 换换 器器 。控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术变变 送送 器器变变 送送 器器 是是 个个 将将 来来 自自 一一 次次 元元 件件 或或 变变 换换 器器 的的 读读 数数 转转 换换 成成 为为 一一 个个 标标 准准 的的 信信 号号 ，并，并 将将 该该 信信 号号 发发 送送 至至 监监 视视 器器 或或 控控 制制 器器 。变。变 送送 器器 种种 类类 包包 括括 ： 压压 力力 变变 送送 器器 流流 量量 变变 送送 器器 温温 度度 变变 送送 器器 液液
125、位位 变变 送送 器器 分分 析析 ( (O O2 2 氧氧 、CO CO 一一 氧氧 化化 碳碳 与与 pH) pH) 变变 送送 器器控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术信信 号号 在在 理理 论论 上上 讲讲 ，通，通 过过 直直 接接 读读 取取 一一 次次 元元 件件 的的 性性 质质 的的 变变 化化 ，人，人 们们 应应 该该 能能 够够 测测 量量 过过 程程 条条 件件 的的 变变 化化 。 因因 此此 ，过，过 程程 控控 制制 工工 业业 行行 业业 组组 织织 机机 构构 已已 研研 究究 制制 定定 了了 一一 套套 标标 准准 信信 号号 来来
126、 帮帮 助助 他他 们们 转转 化化 一一 次次 元元 件件 的的 变变 化化 。这。这 些些 信信 号号 包包 括括 电电 动动 信信 号号 、气、气 动动 信信 号号 和和 数数 字字 信信 号号 。电电 动动 信信 号号 最最 常常 见见 的的 标标 准准 电电 动动 信信 号号 是是 4 420 20 mA mA 电电 流流 信信 号号 。在。在 用用 此此 信信 号号 情情 况况 下下 ，变，变 送送 器器 通通 过过 一一 套套 信信 号号 线线 发发 送送 小小 的的 电电 流流 。该。该 电电 流流 信信 号号 是是 一一 种种 计计 量量 仪仪 表表 ，在，在 此此 表表 中
127、中 ，4 4 mA mA 代代 表表 可可 能能 最最 低低 的的 测测 量量 值值 或或 零零 ，而，而 20 20 mA mA 代代 表表 可可 能能 最最 高高 的的 测测 量量 值值其其 它它 常常 见见 的的 标标 准准 电电 信信 号号 包包 括括 1 15 5 V (V (伏伏 特特) ) 信信 号号 和和 频频 率率 信信 号号 。电电 信信 号号 通通 常常 也也 叫叫 模模 拟拟 量量 信信 号号 以以 便便 与与 数数 字字 信信 号号 区区 别别 开开 来来 。控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术1999ARCUnitStudy气气 动动 信信 号
128、号气气 动动 信信 号号 是是 通通 过过 改改 变变 在在 一一 个个 信信 号号 管管 中中 的的 压压 力力 使使 之之 正正 比比 于于 过过 程程 变变 量量 的的 被被 测测 量量 的的 变变 化化 而而 产产 生生 的的 信信 号号 。常。常 见见 的的 工工 业业 标标 准准 的的 气气 动动 信信 号号 范范 围围 是是 3 315 15 磅磅/ /英英 寸寸2 2 表表 压压 ( (psig) psig) 。其其 中中 3 3 对对 应应 于于 下下 量量 程程 范范 围围 值值 ( (LRV) LRV) ，而而 15 15 对对 应应 于于 上上 量量 程程 范范 围围
129、值值 ( (URV) URV) 。气气 动动 信信 号号 的的 发发 送送 仍仍 然然 常常 见见 。然。然 而而 ，自，自 1960 1960 年年 代代 出出 现现 电电 动动 仪仪 表表 起起 ，敷，敷 设设 穿穿 过过 工工 厂厂 的的 电电 动动 信信 号号 线线 相相 对对 于于 敷敷 设设 压压 缩缩 空空 气气 管管 线线 涉涉 及及 的的 较较 低低 费费 用用 已已 使使 气气 动动 信信 号号 技技 术术 成成 为为 较较 少少 有有 吸吸 引引 力力 的的 技技 术术 。 控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术数数 字字 信信 号号数数 字字 信信
130、号号 是是 最最 近近 加加 入入 过过 程程 控控 制制 信信 号号 的的 技技 术术 。数。数 字字 信信 号号 是是 描描 述述 过过 程程 变变 量量 同同 时时 也也 携携 带带 其其 它它 信信 息息 ，如，如 自自 诊诊 断断 信信 息息 的的 计计 算算 机机 语语 言言 。制制 造造 厂厂 商商 可可 能能 用用 一一 个个 开开 放放 的的 或或 有有 专专 利利 权权 的的 数数 字字 通通 信信 协协 议议 。开。开 放放 协协 议议 是是 指指 研研 发发 控控 制制 设设 备备 的的 任任 何何 人人 可可 以以 用用 的的 那那 些些 协协 议议 。有。有 专专
131、利利 权权 的的 协协 议议 是是 为为 具具 体体 的的 公公 司司 所所 拥拥 有有 ，并，并 只只 能能 得得 到到 他他 们们 的的 允允 许许 才才 可可 以以 使使 用用 。数。数 字字 信信 号号 包包 括括 HARTHART ( (总总 线线 可可 访访 问问 的的 远远 程程 变变 换换 器器) ) 协协 议议 、基基 金金 会会 现现 场场 总总 线线 ( (Foundation Fieldbus) Foundation Fieldbus) 、Profibus Profibus 、DeviceNet DeviceNet 与与 Modbus Modbus 协协 议议 。控控
132、制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术指指 示示 器器虽虽 然然 大大 多多 数数 仪表仪表 连连 接接 到到 一一 个个 控控 制制 系系 统统 ，但，但 操操 作作 人人 员员 有有 时时 需需 要要 在在 工工 厂厂 的的 地地 面面 上上 检检 查查 在在 测测 量量 点点 处处 的的 测测 量量 值值 。指。指 示示 器器 可可 使使 这这 个个 读读 数数 成成 为为 可可 能能 。指指 示示 器器 是是 显显 示示 关关 于于 过过 程程 信信 息息 的的 人人 可可 读读 取取 的的 设设 备备 。指。指 示示 器器 可可 以以 是是 像像 压压 力力 或或 温温
133、 度度 计计 那那 样样 简简 单单 的的 或或 更更 复复 杂杂 的的 仪仪 表表 ，例，例 如如 数数 字字 读读 出出 设设 备备 。某。某 些些 指指 示示 器器 仅仅 仅仅 显显 示示 测测 定定 变变 量量 ，而，而 其其 它它 指指 示示 器器 则则 有有 控控 制制 按按 钮钮 ，可，可 使使 操操 作作 人人 员员 在在 现现 场场 改改 变变 变变 送送 器器 的的 设设 置置 值值 。记记录录器器记记 录录 器器 是是记记录录测测量量设设备备输输出出信信号号的的设设备备。法。法律律要要求求许许多多过过程程制制造造厂厂商商给给管管理理机机构构提提供供过过程程的的历历史史，而
134、，而制制造造厂厂商商用用记记录录器器来来帮帮助助满满足足这这些些管管理理要要求求。此。此外外，制，制造造厂厂商商经经常常利利用用记记录录器器来来收收集集数数据据供供趋趋势势分分析析用用。通。通过过记记录录关关键键测测量量点点的的读读数数及及将将随随时时间间的的过过去去而而变变化化的的那那些些读读数数与与过过程程的的结结果果相相比比较较的的方方法法，过，过程程能能够够得得到到改改善善。控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术控控 制制 器器控控 制制 器器 是是 接接 收收 来来 自自 测测 量量 仪仪 表表 的的 数数 据据 ，将，将 那那 数数 据据 与与 编编 程程 的的
135、 设设 定定 点点 比比 较较 ，并，并 且且 如如 果果 需需 要要 的的 话话 ，给，给 控控 制制 元元 件件 发发 出出 信信 号号 来来 采采 取取 校校 正正 性性 的的 动动 作作 的的 设设 备备 。就。就 地地 控控 制制 器器 通通 常常 是是 基基 于于 气气 动动 、电、电 动动 或或 可可 编编 程程 的的 仪仪 表表 。中。中 央央 控控 制制 器器 通通 常常 是是 基基 于于 计计 算算 机机 或或 软软 件件 的的 系系 统统 ( (图图 7.4) 7.4) 。控控 制制 回回 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术控控 制制 器器 可可 能能 执执 行行
136、复复 杂杂 的的 数数 学学 功功 能能 ，将，将 一一 系系 列列 数数 据据 与与 设设 定定 点点 比比 较较 ，或，或 它它 们们 可可 能能 执执 行行 简简 单单 的的 加加 或或 减减 功功 能能 进进 行行 比比 较较 。控。控 制制 器器 始始 终终 有有 能能 力力 接接 收收 输输 入入 量量 ， 对对 输输 入入 量量 执执 行行 数数 学学 功功 能能 ，并，并 产产 生生 一一 个个 输输 出出 信信 号号 。常常 见见 的的 控控 制制 器器 实实 例例 包包 括括 ： 可可 编编 程程 逻逻 辑辑 控控 制制 器器 ( (PLC) PLC PLC) PLC 通通
137、 常常 是是 计计 算算 机机 被被 连连 接接 到到 一一 套套 输输 入入/ /输输 出出 ( (I/O) I/O) 设设 备备 。这。这 些些 计计 算算 机被机被 编编 程程 ，通，通 过过 发发 送送 输输 出出 信信 号号 来来 响响 应应 输输 入入 信信 号号 ，以，以 维维 持持 所所 有有 的的 过过 程程 在在 设设 定定 点点 上上 。 集集 散散 控控 制制 系系 统统 ( (DCS) DCS DCS) DCS 是是 控控 制制 器器 ，它，它 除除 执执行行 控控 制制 功功 能能 外外 还还 提提 供供 过过 程程 状状 态态 的的 读读 数数 。控控 制制 回回
138、 路路 的的 设设 备备 与与 技技 术术执执行行机机构构执行机构是当接受信号引起最终控制器件照信号发生物理变化时的最终控制器件的部分。执行机构最常见的实例是阀门执行机构，它打开或或关闭阀门来响应来自控制器的控制信号。执行机构经常由气压、液压或电力来驱动。膜片、波纹管、弹簧、传动装置、液压导阀、活塞或电机经常是执行机构系统的组成部分。ISA ISA 符符 号号 表表 示示 法法仪仪 表表 、系、系 统统 与与 自自 动动 化化 学学 会会 ( (ISA) ISA) 是是 最最 主主 要要 的的 过过 程程 控控 制制 行行 业业 与与 标标 准准 组组 织织 机机 构构 之之 一一 。ISA
139、ISA 已已 研研 究究 制制 定定 了了 一一 套套 用用 于于 工工 程程 设设 计计 图图 与与 控控 制制 回回 路路 设设 计计 的的 符符 号号 ( (ISA S5.1 ISA S5.1 仪仪 表表 测测 量量 设设 备备 符符 号号 技技 术术 规规 格格) ) 。你。你 应应 熟熟 悉悉 ISA ISA 符符 号号 表表 示示 法法 ，以，以 便便 你你 能能 在在 纸纸 上上 向向 你你 的的 客客 户户 用用 实实 例例 说说 明明 过过 程程 控控 制制 回回 路路 可可 能能 的的 解解 决决 方方 案案 。图。图 7.5 7.5 用用 ISA ISA 符符 号号 表表
140、 示示 法法 表表 示示 一一 个个 控控 制制 回回 路路 。这。这 种种 图图 样样 统统 称称 为为 管管 路路 与与 仪仪 表表 控控 制制 图图 ( (P&ID) P&ID) 。ISA ISA 符符 号号符符号号在管路与仪表控制图中，一个圆圈表示单独的测量仪表，例如变送器、传感器与探测器(图7.6)。一条单一的水平线穿过那圆形的中心表明该仪表或功能位于主要地点(例如控制室)。双线表明该功能位于辅助地点(例如仪表架)。没有线则表明该功能是现场安装的，而虚线表明该功能或仪表是不容易接近的(例如位于控制盘后面)。ISA ISA ISA ISA 符符符符 号号号号正正方方形形里里带带圆圆圈圈
141、表表示示既既显显示示测测量量读读数数又又执执行行某某种种控控制制功功能能的的仪仪表表(图图7.7)。有有许许多多现现代代变变送送器器配配备备了了微微处理处理器器，它，它们们执执行行控控制制计计算算，并，并发发送送控控制制输输出出信信号号至至最最终终控控制制元元件件。图图7.7控控制制/显显示示共共有有的的单单元元六六角角形形表表示示计计算算机机功功能能，例，例如如由由控控制制器器(图图7.8)进进行行的的那那些些功功能能。图图7.8计计算算机机功功能能(控控制制器器)ISA ISA 符符 号号正方形里带菱形表示可编程逻辑控制器(PLC)(图7.9)。其顶点彼此接触的两个三角形(“蝴蝶结领结”形
142、)表示在管路中的阀门。在阀上总是画出一个执行机构(图7.10)。泵泵表示流量方向的方向箭头代表泵ISA ISA 符符 号号管管 路路 与与 连连 线线管管 路路 与与 连连 线线 用用 若若 干干 不不 同同 的的 符符 号号 表表 示示 (7.12) (7.12) ： 一一 条条 粗粗 实实 线线 表表 示示 管管 路路 一一 条条 细细 实实 线线 表表 示示 过过 程程 至至 仪仪 表表 的的 连连 接接 线线 ( (如如 引引 压压 管管 路路) ) 一一 条条 虚虚 线线 表表 示示 电电 动动 信信 号号 ( (例例 如如 4 420 20 mA mA 的的 连连 线线) ) 有有
143、 斜斜 线线 的的 一一 条条 线线 表表 示示 气气 动动 信信 号号 管管 带带 圆圆 圈圈 的的 一一 条条 线线 表表 示示 数数 据据 通通 信信 线线 路路其其 它它 连连 线线 符符 号号 包包 括括 用用 于于 充充 灌灌 液液 系系 统统 ( (例例 如如 远远 程程 膜膜 片片 密密 封封 件件) ) 的的 毛毛 细细 管管 管管 路路 、液、液 压压 信信 号号 线线 及及 导导 向向 的的 电电 磁磁 波波 或或 声声 波波 信信 号号 。ISA ISA 符符 号号ISA ISA 符符 号号识识别别字字母母在ISA符号上的识别字母(例如表示温度变送器的TT)表明：在测定
144、的变量(例如，流量、压力、温度)设备的功能(例如，变送器、开关、阀门、传感器、指示器)某些改变因素(例如，高、低、多功能)第26页表7.1指出ISA识别字母的意义。开头的字母表明测定变量。第二个字母表明改变因素、读出设备或设备功能。第三个字母通常表明或者是设备功能或者是调节器。例如，在仪表标号上的“FIC”表示流量指示控制器。“PT”表示压力变送器。在下列ISA网址你可找到识别字母符号表示法的信息：http:/www.isa.org标标号号在管路与仪表控制图上的数字表示仪表的标号。这些数字经常与特定的控制回路相关联(例如流量变送器123)。见图7.13。测测定定变变量量改改变变因因素素读读出出
145、设设备备设设备备功功能能改改变变因因素素A分析报警B燃烧器，燃烧用户的选择用户的选择用户的选择C用户的选择控制D用户的选择相差E电压传感器(一次元件)F流量大小定量分配(比率)G用户的选择玻璃，观察设备H手高I电流指示J功率扫描K时间，时间表时间变化率控制站L(料、液)位灯，光低M用户的选择瞬间中间，居中N用户的选择用户的选择用户的选择用户的选择O用户的选择孔板、节流P压力，真空点，测试连接Q数量求积分，累计器R辐射记录S速度，频率安全开关T温度发送U多变量多功能多功能多功能V振动，机械分析阀门，挡板，天窗W重量，力套管X未分类X轴未分类未分类未分类Y事件，状态，或存在Y轴中继，计算，转换Z位
146、置，尺寸Z轴驱动器，执行机构ISA符符号号表表示示法法综综述述ISA符符号号表表示示法法综综述述4表示用于管路与仪表控制图(P&ID)的ISA符号表示法的各个组成单元。控控 制制 器器 算算 法法 控制器的动作基于它们的控制机理的作用可分为若干类。每一种控制器都有优点和缺点，并将满足不同的应用需要。按控制机理的作用分类，三种控制器分别是：离散(断续)控制器多步控制器连续控制器离离散散控控制制器器离散控制器是只有两个模式或位置的控制器：即接通与断开。离散控制器常见的实例是家用热水器。当罐里的水温下降低于设定点时，燃烧器就接通。当罐里的水达到设定点时，燃烧器便断开。因为当燃烧器断开时水又开始冷却，
147、故这个周期再开始重复只是个时间问题。这种控制在实际上并不将变量保持在设定点上，但保持变量在统称为死区的设定点附近范围内(图7.15)。控控 制制 器器 算算 法法 多多步步控控制制器器多多 步步 控控 制制 器器 是是除除了了有有接接通通与与断断开开位位置置外外，至，至少少还还有有另另外外一一个个可可能能的的位位置置。多。多步步控控制制器器的的操操作作类类似似于于离离散散控控制制器器，但，但是是当当接接近近设设定定点点时时，多，多步步控控制制器器取取中中间间步步幅幅。因。因此此，当，当采采用用多多步步控控制制器器时时围围绕绕设设定定点点的的振振荡荡可可比比采采用用离离散散控控制制器器时时不不那
148、那么么引引人人注注目目(图图7.16)。图图7.16多多步步控控制制作作用用的的曲曲线线图图控控 制制 器器 算算 法法 连连续续控控制制具具有有无无限限制制数数目目预预设设置置位位置置的的控控制制器器叫叫做做连连 续续 控控 制制 器器 。连。连续续控控制制器器往往往往是是以以下下列列五五个个方方式式之之一一作作出出反反应应：比比例例积积分分微微分分比比例例/积积分分(PI)比比例例/积积分分/微微分分(PID)比比 例例 控控 制制比比 例例 控控 制制比比 例例 控控 制制 是是 以以 正正 比比 于于 偏偏 差差 百百 分分 数数 的的 方方 式式 对对 在在 设设 定定 点点 的的
149、偏偏 差差 作作 出出 反反 应应 的的 一一 种种 控控 制制 作作 用用 。例。例 如如 ，若，若 一一 个个 液液 位位 控控 制制 器器 报报 告告 罐罐 里里 的的 液液 位位 高高 于于 设设 定定 点点 10% 10% ，则，则 该该 控控 制制 器器 将将 送送 信信 号号 给给 进进 料料 阀阀 关关 小小 3% 3% 的的 幅幅 度度 。为。为 产产 生生 输输 出出 反反 应应 的的 百百 分分 数数 ，误误 差差 所所 乘乘 的的 数数 叫叫 做做 比比 例例 增增 益益 ( (P P 增增 益益) ) 。在。在 此此 例例 中中 ，P P 增增 益益 是是 0.3 (
150、10% 0.3 (10% 误误 差差 产产 生生 3% 3% 的的 校校 正正 作作 用用) ) 。比比 例例 带带 是是 引引 起起 控控 制制 器器 令令 最最 终终 控控 制制 元元 件件 确确 定定 在在 其其 最最 极极 端端 位位 置置 的的 测测 定定 ( (被被 测测) ) 变变 量量 的的 误误 差差 量量 。例。例 如如 在在 P P 增增 益益 为为 1.0 1.0 情情 况况 下下 ，液，液 位位 探探 测测 器器 在在 控控 制制 器器 将将 完完 全全 关关 闭闭 阀阀 门门 前前 ，或，或 采采 取取 100100 校校 正正 动动 作作 前前 ，必，必 须须 报
151、报 告告 在在 设设 定定 点点 以以 上上 有有 100% 100% 的的 误误 差差 。因。因 此此 ，比，比 例例 带带 是是 100% 100% 。若。若 罐罐 的的 液液 位位 下下 降降 到到 设设 定定 点点 以以 下下 100% 100% ，则，则 控控 制制 器器 将将 完完 全全 打打 开开 阀阀 门门 。比比 例例 控控 制制 经经 常常 作作 为为 唯唯 一一 的的 控控 制制 作作 用用 来来 使使 用用 ，但，但 在在 某某 些些 应应 用用 场场 合合 下下 ，也，也 与与 积积 分分 控控 制制 和和 微微 分分 控控 制制 结结 合合 起起 来来 使使 用用
152、。积积 分分 控控 制制积积 分分 控控 制制积积 分分 控控 制制 指指 连连 续续 的的 直直 至至 过过 程程 变变 量量 带带 到到 并并 仍仍 保保 持持 在在 设定设定 点点 的的 一一 种种 控控 制制 作作 用用 。在。在 积积 分分 控控 制制 下下 采采 取取 的的 控控 制制 作作 用用 是是 正正 比比 于于 残残 留留 偏偏 差差 的的 程程 度度 ，但，但 校校 正正 性性 的的 作作 用用 是是 连连 续续 的的 ，直，直 至至 设设 定定 点点 恒恒 定定 不不 变变 。在在 罐罐 液液 位位 的的 实实 例例 中中 ，若，若 罐罐 液液 位位 读读 数数 高高
153、 于于 设设 定定 点点 ，积，积 分分 控控 制制 器器 以以 正正 比比 例例 的的 数数 量量 关关 小小 进进 料料 阀阀 。在。在 下下 一一 个个 测测 量量 采采 样样 时时 ，该，该 积积 分分 控控 制制 器器 将将 读读 数数 与与 设设 定定 点点 比比 较较 ，若，若 有有 误误 差差 ，则，则 采采 取取 成成 比比 例例 的的 校校 正正 性性 动动 作作 。这。这 个个 控控 制制 器器 连连 续续 操操 纵纵 阀阀 门门 ，直，直 至至 恢恢 复复 设设 定定 点点 ；然；然 后后 积积 分分 控控 制制 器器 停停 止止 采采 取取 动动 作作 。积积 分分
154、控控 制制 很很 少少 单单 独独 使使 用用 ，但，但 与与 比比 例例 控控 制制 一一 起起 使使 用用 。这这 个个 联联 合合 的的 控控 制制 算算 法法 叫叫 做做 比比 例例/ /积积 分分 ( (PI) PI) 控控 制制 微微 分分 控控 制制微微 分分 控控 制制微微 分分 控控 制制 是是 与与 离离 开开 设设 定定 点点 偏偏 差差 的的 变变 化化 速速 率率 密密 切切 联联 系系 的的 一一 种种 控控 制制 算算 法法 。离。离 开开 设设 定定 点点 的的 偏偏 差差 的的 变变 化化 引引 起起 控控 制制 器器 在在 最最 终终 控控 制制 元元 件件
155、 产产 生生 一一 个个 成成 比比 例例 的的 变变 化化 。然。然 而而 ，离，离 开开 设设 定定 点点 的的 偏偏 差差 的的 变变 化化 一一 旦旦 停停 止止 ，则，则 控控 制制 作作 用用 也也 同同 样样 停停 止止 ，即，即 使使 测测 定定 ( (被被 测测) ) 变变 量量 远远 离离 设设 定定 点点 也也 无无 妨妨 。设设 想想 有有 一一 个个 温温 度度 控控 制制 回回 路路 。若。若 温温 度度 下下 降降 低低 于于 设设 定定 点点 ，一，一 个个 微微 分分 控控 制制 器器 将将 接接 通通 燃燃 烧烧 器器 。如。如 果果 在在 下下 一一 个个
156、 液液 位位 读读 数数 时时 ，液，液 位位 仍仍 保保 持持 在在 它它 以以 前前 的的 地地 方方 ( (即即 大大 大大 低低 于于 设设 定定 点点 ， 但但 与与 最最 后后 一一 次次 读读 数数 相相 比比 无无 变变 化化) ) ，则，则 控控 制制 器器 将将 不不 采采 取取 进进 一一 步步 行行 动动 。比比比比 例例例例 、 比比比比 例例例例 积积积积 分分分分 与与与与 比比比比 例例例例 积积积积 分分分分 微微微微 分分分分 控控控控 制制制制比比 例例 、 比比 例例 积积 分分 与与 比比 例例 积积 分分 微微 分分 控控 制制通通 过过 一一 起起
157、 使使 用用 所所 有有 三三 个个 控控 制制 算算 法法 ，过，过 程程 操操 作作 人人 员员 可可 ： 用用 微微 分分 控控 制制 实实 现现 对对 主主 要要 扰扰 动动 的的 迅迅 速速 反反 应应 用用 比比 例例 控控 制制 保保 持持 过过 程程 接接 近近 设设 定定 点点 而而 无无 重重 大大 波波 动动 用用 积积 分分 控控 制制 消消 除除 残残 留留 偏偏 差差不不 是是 每每 一一 个个 过过 程程 要要 求求 完完 全全 的的 比比 例例 积积 分分 微微 分分 ( (PID) PID) 控控 制制 策策 略略 。若。若 小小 的的 残残 留留 偏偏 差差
158、 对对 过过 程程 没没 有有 影影 响响 ，则，则 单单 独独 的的 比比 例例 控控 制制 可可 能能 就就 足足 够够 了了 。在在 不不 能能 容容 忍忍 残残 留留 偏偏 差差 的的 场场 合合 、在、在 干干 扰扰 ( (不不 反反 映映 真真 实实 的的 过过 程程 变变 量量 状状 况况 的的 暂暂 时时 有有 误误 差差 的的 读读 数数) ) 可可 能能 存存 在在 的的 场场 合合 及及 在在 过过 大大 的的 停停 滞滞 时时 间间 ( (在在 控控 制制 作作 用用 发发 生生 之之 前前 干干 扰扰 发发 生生 之之 后后 的的 时时 间间) ) 不不 成成 问问
159、题题 的的 场场 合合 ，通，通 常常 用用 比比 例例 积积 分分 ( (PI) PI) 控控 制制 。比比比比 例例例例 、 比比比比 例例例例 积积积积 分分分分 与与与与 比比比比 例例例例 积积积积 分分分分 微微微微 分分分分 控控控控 制制制制在不能容忍残留偏差、不存在干扰的过程以及停滞时间成问题的过程，客户可用全PID控制。表7.2表明控制回路常见的种类及一般使用的控制算法。被被控控制制变变量量比比例例控控制制PI控控制制PID控控制制流量是是不液位是是罕见温度是是是压力是是罕见分析是是罕见表7.2控制回路与控制算法回回 路路 整整 定定 整整 定定 控控 制制 器器在在 理理
160、 论论 上上 ，人，人 们们 应应 能能 够够 说说 明明 在在 过过 程程 中中 的的 每每 一一 个个 可可 能能 的的 扰扰 动动 ，并，并 制制 定定 一一 套套 控控 制制 器器 的的 数数 值值 把把 过过 程程 变变 量量 保保 持持 在在 设设 定定 点点 上上 。实。实 际际 上上 ，控，控 制制 回回 路路 往往 往往 漂漂 离离 最最 佳佳 的的 操操 作作 状状 态态 而而 需需 要要 调调 整整 或或 整整 定定 。整整 定定 控控 制制 回回 路路 可可 保保 持持 过过 程程 运运 行行 在在 最最 大大 的的 效效 率率 、安、安 全全 与与 受受 益益 率率
161、条条 件件 下下 。技。技 术术 员员 通通 过过 重重 新新 设设 置置 控控 制制 器器 的的 增增 益益 ( (为为 响响 应应 误误 差差 将将 要要 采采 取取 的的 控控 制制 动动 作作 的的 比比 例例) ) 来来 整整 定定 回回 路路 。就就 像像 有有 三三 种种 控控 制制 算算 法法 一一 样样 也也 有有 三三 种种 相相 应应 的的 增增 益益 ：P P 增增 益益 ( (比比 例例 增增 益益) ) 、I I 增增 益益 ( (积积 分分 增增 益益) ) 与与 D D 增增 益益 ( (微微 分分 增增 益益) ) 。 过过程程控控制制系系统统控控 制制 的的
162、 应应 用用压压力力控控制制回回路路压压力力控控制制回回路路在在速速度度方方面面表表现现各各异异也也就就是是说说它它们们对对负负荷荷或或对对控控制制作作用用的的反反应应可可以以是是缓缓慢慢的的或或快快速速的的。在。在压压力力控控制制回回路路中中所所要要求求的的速速度度可可能能受受到到过过程程流流体体体体积积的的支支配配。大。大容容积积的的系系统统(例例如如大大的的天天然然气气储储存存设设施施)变变化化比比小小容容积积系系统统趋趋向向更更慢慢(图图7.21)。图图7.21压压力力回回路路控控 制制 的的 应应 用用流流量量控控制制回回路路一一般般来来说说，流，流量量控控制制回回路路被被认认为为是
163、是快快速速回回路路，它，它们们对对变变化化反反应应快快。因。因此此，流，流量量控控制制设设备备必必须须有有快快速速的的采采样样与与迅迅速速的的响响应应时时间间。因。因为为流流量量变变送送器器往往往往是是颇颇为为敏敏感感的的设设备备，它，它们们在在控控制制信信号号中中能能产产生生迅迅速速的的波波动动或或干干扰扰。为。为补补偿偿干干扰扰，许，许多多流流量量变变送送器器设设有有滤滤掉掉干干扰扰的的阻阻尼尼功功能能。有。有时时候候，滤，滤波波器器加加在在变变送送器器与与控控制制系系统统之之间间。由。由于于过过程程流流体体的的温温度度影影响响它它的的密密度度，故，故温温度度测测量量经经常常与与流流量量测
164、测量量一一起起进进行行，因，因而而在在流流量量计计算算中中，温，温度度补偿补偿便便得得到到解解决决。一。一般般流流量量控控制制回回路路中中用用流流量量传传感感器器、变、变送送器器、控、控制制器器与与阀阀门门或或泵泵(图图7.22)。控控 制制 的的 应应 用用液液位位控控制制回回路路在在液液位位控控制制回回路路中中变变化化的的速速度度在在很很大大程程度度上上取取决决于于过过程程容容器器的的尺尺寸寸大大小小与与形形状状(例例如如，较，较大大的的容容器器比比较较小小的的容容器器要要用用更更长长的的时时间间充充满满)及及输输入入与与流流出出管管道道流流量量的的大大小小。制。制造造厂厂商商可可能能会会
165、用用许许多多不不同同的的测测量量技技术术之之一一确确定定液液位位，包，包括括雷雷达达、超、超声声波波、浮、浮标标液液位位计计及及压压力力测测量量。在。在液液位位控控制制回回路路中中的的最最终终控控制制元元件件通通常常是是在在连连至至储储罐罐的的输输入入与与/或或流流出出的的连连接接线线上上的的阀阀门门(图图7.23)。由。由于于避避免免罐罐溢溢出出经经常常是是关关键键性性的的问问题题，因，因此此有有时时采采用用冗冗余余的的液液位位控控制制系系统统。控控 制制 的的 应应 用用温温度度控控制制回回路路由由于于改改变变过过程程流流体体的的温温度度需需要要时时间间，温，温度度回回路路往往往往相相对对
166、较较慢慢。经。经常常用用前前馈馈控控制制策策略略提提高高温温度度回回路路反反应应的的速速度度。热。热电电阻阻(RTD)或或热热电电偶偶是是典典型型的的温温度度传传感感器器。虽。虽然然温温度度传传感感器器直直接接连连线线至至控控制制器器的的输输入入接接口口不不是是不不常常见见的的做做法法，但，但在在此此采采用用温温度度变变送送器器与与控控制制器器。温。温度度回回路路的的最最终终控控制制元元件件通通常常是是通通到到燃燃烧烧器器的的燃燃料料阀阀或或者者是是通通到到某某种种热热交交换换器器的的阀阀门门。有。有时时，冷，冷的的过过程程流流体体加加到到罐罐里里的的混混合合物物以以保保持持温温度度(图图7.
167、24)。反反 馈馈 与与 前前 馈馈 回回 路路控控制制回回路路可可分分为为两两类类：反：反馈馈回回路路与与前前馈馈回回路路。反反馈馈控控制制反反 馈馈 回回 路路 测测量量过过程程变变量量，并，并将将该该测测量量值值发发送送到到一一个个控控制制器器与与设设定定点点进进行行比比较较。若若过过程程变变量量不不在在设设定定点点处处，则，则采采取取控控制制动动作作将将过过程程变变量量返返回回到到设设定定点点。图。图7.18图图解解说说明明一一个个反反馈馈回回路路。在。在该该回回路路中中，变，变送送器器测测量量流流体体的的温温度度，若，若需需要要，打，打开开或或关关闭闭热热的的水水蒸蒸气气阀阀，以，以
168、调调整整流流体体的的温温度度。反反 馈馈 与与 前前 馈馈 回回 路路前前馈馈控控制制前前 馈馈 控控 制制 是是一一个个控控制制系系统统，它，它可可预预见见一一些些负负荷荷的的扰扰动动，并，并在在它它们们能能影影响响过过程程变变量量之之前前控控制制它它们们。为。为使使前前馈馈控控制制起起作作用用，用，用户户必必须须有有关关于于操操纵纵变变量量将将如如何何影影响响过过程程变变量量的的数数学学的的理理解解。图。图7.19表表示示一一个个前前馈馈回回路路，在，在该该回回路路中中，基，基于于有有多多少少冷冷的的流流体体通通过过流流量量传传感感器器的的情情况况，流，流量量变变送送器器打打开开或或关关闭
169、闭热热的的水水蒸蒸汽汽阀阀。前前馈馈加加反反馈馈前前馈馈加加反反馈馈由由于于在在前前馈馈系系统统中中计计入入与与应应对对每每一一个个可可能能的的负负荷荷扰扰动动存存在在困困难难，故，故前前馈馈系系统统经经常常与与反反馈馈系系统统相相结结合合。具。具有有求求和和功功能能的的控控制制器器用用于于这这些些联联合合的的系系统统，以，以进进行行对对来来自自前前馈馈回回路路与与反反馈馈回回路路两两者者的的输输入入信信号号的的总总和和计计算算，并，并发发送送统统一一的的信信号号至至最最终终控控制制元元件件。图。图7.20展展示示一一个个前前馈馈加加反反馈馈回回路路，在，在该该回回路路中中，流，流量量变变送送
170、器器与与温温度度变变送送器器两两者者提提供供用用于于控控制制热热的的水水蒸蒸汽汽阀阀的的信信息息。控控 制制 的的 方方 法法串串级级控控制制串串 级级 控控 制制 是是这这样样一一个个控控制制系系统统，在，在此此系系统统中中设设置置副副(从从属属的的)控控制制回回路路来来控控制制对对另另一一个个主主(主主导导)控控制制回回路路是是主主要要的的负负荷荷扰扰动动源源的的一一个个变变量量。主。主回回路路的的控控制制器器确确定定在在副副回回路路中中的的求求和和控控制制器器的的设设定定点点(图图7.25)。图图7.25串串级级控控制制控控 制制 的的 方方 法法批批量量控控制制批批 量量 过过 程程
171、是是指指那那些些从从开开始始到到结结束束按按批批处处理理所所采采取取的的过过程程。例。例如如，混，混合合一一种种果果汁汁饮饮料料的的成成分分经经常常是是个个批批量量过过程程。一。一般般一一个个有有限限量量的的调调料料(例例如如桔桔子子饮饮料料或或苹苹果果饮饮料料)在在每每一一次次进进行行混混合合。由。由于于这这些些原原因因，令，令一一个个连连续续的的过过程程运运行行是是不不切切实实际际的的。批。批量量过过程程经经常常涉涉及及要要把把正正确确比比例例的的成成分分投投入入批批量量处处理理。液。液位位、流、流量量、压、压力力、温、温度度及及经经常常是是质质量量测测量量应应用用于于批批量量过过程程的的
172、不不同同阶阶段段。批批量量控控制制的的一一个个缺缺点点是是该该过过程程必必须须频频繁繁地地重重新新启启动动。启。启动动带带来来控控制制问问题题，因，因为为一一般般所所有有系系统统中中的的测测量量值值在在启启动动时时都都低低于于设设定定点点。另。另一一个个缺缺点点是是当当配配方方改改变变时时，控，控制制仪仪表表可可能能需需要要再再标标定定。控控 制制 的的 方方 法法比比例例控控制制设设想想一一下下有有一一个个过过程程，在，在这这过过程程中中，以，以两两份份水水对对一一份份酸酸的的比比例例用用水水稀稀释释某某种种酸酸。若。若在在混混合合容容器器一一侧侧有有一一个个罐罐存存有有某某种种酸酸供供料料
173、，而，而在在另另一一侧侧有有供供水水，则，则可可制制定定出出一一个个控控制制系系统统来来控控制制酸酸对对水水的的比比例例，即，即使使供供水水本本身身可可能能不不加加控控制制。这。这种种控控制制系系统统叫叫做做比比 例例 (比比 率率) 控控 制制 (图图 7.26) 。比。比例例控控制制用用于于许许多多应应用用场场合合，并，并要要用用到到一一个个控控制制器器，后，后者者接接收收来来自自不不调调节节(无无序序)流流量量上上的的流流量量测测量量设设备备的的输输入入信信号号。该。该控控制制器器进进行行比比例例计计算算，并，并发发送送适适当当的的设设定定点点信信号号给给决决定定第第二二流流体体流流量量
174、的的另另一一个个控控制制器器，以，以便便按按正正确确比比例例加加入入第第二二流流体体。比比例例控控制制可可能能用用于于在在不不断断进进行行的的连连续续过过程程，而，而添添加加剂剂也也在在投投入入流流量量中中的的场场合合(例例如如水水的的氯氯化化处处理理)控控 制制 的的 方方 法法选选择择控控制制选选 择择 控控 制制 是是指指这这样样一一个个控控制制系系统统，在，在系系统统里里两两个个变变量量中中更更为为重重要要的的一一个个将将得得以以保保持持。例。例如如，在，在锅锅炉炉控控制制系系统统中中，若，若燃燃料料流流量量赶赶过过空空气气流流量量，则，则未未燃燃烧烧的的燃燃料料能能在在锅锅炉炉中中积
175、积聚聚并并引引起起爆爆炸炸。采。采用用选选择择控控制制为为富富含含空空气气混混合合物物的的产产生生创创造造条条件件，而，而决决不不会会产产生生富富含含燃燃料料的的混混合合物物。当。当必必须须保保护护设设备备或或必必须须保保持持安安全全时时，即，即使使以以不不保保持持最最佳佳过过程程变变量量设设定定点点为为代代价价，选，选择择控控制制也也是是最最经经常常采采用用的的控控制制方方法法。模模糊糊控控制制模模 糊糊 控控 制制 是是自自适适应应控控制制的的一一种种形形式式，在，在此此控控制制中中，控，控制制器器用用模模糊糊逻逻辑辑作作出出关关于于调调整整过过程程的的决决定定。模模 糊糊 逻逻 辑辑 是
176、是计计算算机机逻逻辑辑的的一一种种形形式式。在。在这这个个逻逻辑辑里里，基，基于于由由计计算算机机计计算算与与评评定定多多个个因因素素的的分分级级尺尺度度来来判判断断某某事事是是否否是是包包括括进进或或未未包包括括进进一一数数据据集集里里。模。模糊糊控控制制的的思思想想本本质质是是要要建建立立一一种种人人造造的的智智能能，该该智智能能将将计计算算出出众众多多变变量量，制，制定定出出如如何何进进行行改改善善、调、调整整过过程程并并从从结结果果吸吸取取经经验验的的原原理理。模模糊糊控控制制是是个个相相对对较较新新的的技技术术。因。因为为机机器器作作出出过过程程控控制制的的变变化化而而无无需需咨咨询
177、询人人们们，故，故模模糊糊控控制制从从操操作作员员身身上上撤撤消消某某种种能能力力来来控控制制过过程程，但，但操操作作员员的的责责任任一一个个也也没没有有撤撤销销。控控 制制 器器 的的 类类 型型在在 过过 程程 控控 制制 工工 业业 中中 主主 要要 有有 两两 种种 控控 制制 器器 ： 可可 编编 程程 逻逻 辑辑 控控 制制 器器 ( (PLC)PLC) 集集 散散 控控 制制 系系 统统 ( (DCS)DCS)可可 编编 程程 逻逻 辑辑 控控 制制 器器PLC PLC 最最 普普 遍遍 的的 结结 构构 是是 计计 算算 机机 ，它，它 已已 编编 程程 进进 行行 控控 制制
178、 计计 算算 ，并，并 将将 信信 号号 返返 回回 到到 最最 终终 控控 制制 元元 件件 以以 保保 持持 设设 定定 点点 。PLC PLC 可可 设设 置置 成成 为为 多多 个个 回回 路路 的的 中中 央央 控控 制制 器器 。PLC PLC 系系 统统 往往 往往 是是 朝朝 中中 央央 集集 中中 控控 制制 发发 展展 。PLC PLC 一一 般般 位位 于于 工工 厂厂 的的 主主 控控 制制 室室 。虽。虽 然然 中中 央央 集集 中中 控控 制制 似似 有有 某某 些些 优优 点点 ，但，但 它它 仍仍 不不 能能 得得 到到 可可 在在 现现 场场 执执 行行 复复
179、 杂杂 控控 制制 功功 能能 的的 许许 多多 先先 进进 控控 制制 仪仪 表表 创创 造造 的的 全全 部部 价价 值值 。由。由 于于 所所 有有 仪仪 表表 必必 须须 连连 接接 到到 中中 央央 控控 制制 中中 心心 ，故，故 安安 装装 费费 用用 高高 且且 响响 应应 时时 间间 有有 限限 。控控 制制 器器 的的 类类 型型集集散散控控制制系系统统DCS这这个个术术语语是是指指这这样样一一个个控控制制系系统统，其，其中中控控制制器器子子系系统统的的分分布布遍遍及及过过程程各各个个回回路路，并，并通通过过一一条条通通信信连连接接线线路路(例例如如数数据据线线路路、以、以
180、太太网网通通讯讯线线)集集成成为为一一体体。DCS是是个个更更为为现现代代化化的的控控制制结结构构，该，该结结构构将将控控制制决决定定由由当当地地处处理理，使，使之之比比PLC的的处处理理更更接接近近于于现现场场。仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知识培训压力知识培训2.温度知识培训温度知识培训3.流量知识培训流量知识培训4.液位知识培训液位知识培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训6.安全认证和通讯知识培训安全认证和通讯知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide207危危 险险 区区 域域 是是指指那那些些
181、区区域域，由，由于于可可能能出出现现可可燃燃环环境境而而存存在在爆爆炸炸危危险险的的地地方方。这这个个危危险险的的条条件件可可以以是是人人为为的的(如如在在石石化化厂厂)或或自自然然发发生生的的(如如采采煤煤所所具具有有的的)。确。确保保安安装装在在危危险险区区域域内内的的全全部部电电器器设设备备不不能能形形成成会会点点燃燃可可燃燃环环境境的的火火花花或或热热的的表表面面是是很很重重要要的的。为。为确确保保在在危危险险区区的的安安全全，所，所有有设设备备在在用用于于危危险险区区之之前前都都要要经经公公认认的的测测试试权权威威机机构构检检查查与与测测试试。 危危险险区区域域要要 发发 生生 燃燃
182、 烧烧 或或 爆爆 炸炸 ( (即即 对对 被被 分分 类类 为为 危危 险险 的的 区区 域域) ) ，必，必 须须 出出 现现 三三 个个 组组 成成 部部 分分 ： 有有 充充 足足 数数 量量 的的 爆爆 炸炸 性性 物物 质质 ( (如如 汽汽 油油 、氢氢 气气 、来自、来自 可可 燃燃 液液 体体 的的 蒸蒸 汽汽 、可、可 燃燃 的的 粉粉 尘尘) ) 有有 充充 足足 能能 量量 点点 燃燃 爆爆 炸炸 性性 物物 质质 的的引引 燃燃 源源 ( (如如 火火 焰焰 、焊、焊 接接 、热、热 的的 表表 面面 、自、自 发发 加加 热热) ) 氧氧 气气这这三三个个组组成成部
183、部分分组组成成了了燃燃烧烧的的三三角角关关系系。若。若缺缺少少三三个个组组成成部部分分中中的的任任何何一一个个，爆，爆炸炸将将不不会会发发生生.燃燃烧烧的的三三角角关关系系认认证证标标准准用用在在过过程程控控制制工工业业中中最最常常见见的的认认证证标标准准是是：加加拿拿大大工工业业标标准准协协会会(CSA)，在在加加拿拿大大。欧欧洲洲电电工工标标准准化化委委员员会会(CENELEC)，在在欧欧洲洲。工工厂厂共共同同研研究究(FM)，在在美美国国。日日本本工工业业标标准准(JIS)，在在日日本本。澳澳大大利利亚亚标标准准学学会会(SAA)，在在澳澳大大利利亚亚。世世界界各各地地的的认认证证机机构
184、构用用认认证证证证书书证证明明过过程程控控制制仪仪表表满满足足这这些些标标准准。你。你应应与与之之熟熟悉悉的的认认证证机机构构包包括括：英英国国可可燃燃环环境境电电气气设设备备认认证证局局(BASEEFA)，在在英国英国BVS与与PTB，在在德德国国CERCHAR与与LCIE，在在法法国国CESI，在在意意大大利利DEMKO，在在丹丹麦麦ISSeP，在在比比利利时时KEMA，在在荷荷兰兰SEV，在在瑞瑞士士SIRA，在在英英格格兰兰产产 品品 认认 证证 过过 程程当当 设设 计计 一一 个个 新新 产产 品品 时时 ，制，制 造造 厂厂 商商 决决 定定 要要 遵遵 循循 的的 合合 适适
185、的的 标标 准准 ，并，并 设设 计计 符符 合合 该该 标标 准准 的的 新新 产产 品品 。制制 造造 厂厂 商商 的的 产产 品品 认认 证证 组组 与与 产产 品品 设设 计计 者者 一一 起起 工工 作作 ，以，以 确确 保保 满满 足足 全全 部部 可可 适适 用用 的的 要要 求求 。此。此 外外 ，遵，遵 循循 标标 准准 工工 程程 师师 与与 设设 计计 者者 在在 设设 计计 阶阶 段段 与与 认认 证证 机机 构构 一一 起起 工工 作作 。设。设 计计 一一 旦旦 完完 成成 ，就，就 对对 该该 产产 品品 的的 原原 型型 样样 机机 进进 行测行测 试试 。测测
186、 试试 后后 ，制，制 造造 厂厂 商商 向向 认认 证证 机机 构构 提提 交交 该该 产产 品品 的的 证证 明明 文文 件件 资资 料料 与与 硬硬 件件 供供 他他 们们 审审 查查 。若若 得得 到到 批批 准准 通通 过过 ，认，认 证证 机机 构构 给给 制制 造造 厂厂 商商 发发 送送 认认 证证 证证 书书 文文 件件 ，然，然 后后 制制 造造 厂厂 商商 可可 按按 认认 证证 的的 内内 容容 标标 记记 上上 与与 销销 售售 该该 产产 品品 。 认认 证证 机机 构构 的的 安安 全全 代代 码码每一个认证机构使用一个具体的格式来表示它已发放给一个特定仪表哪一种
187、认证证书。你需要能说明这些标志，以便你能向客户解释这些标志的含义。IEC安全代码国际电气技术委员会(IEC)安全代码是用来指明电气设备的认证标准(例如，CENELEC、JIS、SAA)。IEC代码以下列格式出现：ExiaIICT4(Tamb=70 C)CENELEC认证可容易地由EEx符号识别(与以上显示的Ex符号对比起来)。表表明明该该仪仪表表获获得得证证书书证证明明可可用用于于危危险险场场所所表表明明仪仪表表设设备备/气气体体组组表表明明保保护护的的方方法法温温度度代代码码环环境境温温度度极极限限值值北北 美美 安安 全全 代代 码码北北 美美 安安 全全 代代 码码北北 美美 安安 全全
188、 代代 码码 是是 用用 来来 指指 定定 FM FM 与与 CSA CSA 危危 险险 区区 电电 气气 设设 备备 的的 认认 证证 证证 书书 的的 。北。北 美美 代代 码码 以以 下下 列列 格格 式式 出出 现现 ： 等等 级级 I , I , 区区 1 , 1 , 组组 A , B , C , D T4A , B , C , D T4本本 节节 其其 余余 内内 容容 将将 提提 供供 给给 你你 需需 要要 的的 信信 息息 来来 说说 明明 IEC IEC 与与 北北 美美 安安 全全 代代 码码 。 表表明明物物质质等等级级表表明明危危险险严严重重程程度度气气体体组组温温度
189、度代代码码ATEX ATEX 认认 证证 标标 志志经经 认认 证证 证证 明明 符符 合合 ATEX ATEX 指指 示示 94/9/ 94/9/EC EC 的的 变变 送送 器器 适适 合合 在在 其其 证证 书书 号号 中中 用用 包包 括括“ATEX” ATEX” 字字 样样 的的 标标 志志 ，如，如 以以 下下 实实 例例 所所 示示 。KEMAATEXT证书号证书号ATEX ATEX 认认 证证 标标 志志保保 护护 的的 方方 法法 通通 过过 消消 除除 燃燃 烧烧 三三 角角 关关 系系 的的 三三 个个 组组 成成 部部 分分 中中 的的 其其 中中 一一 个个 ，在，在
190、 危危 险险 区区 里里 的的 许许 多多 保保 护护 方方 法法 是是 有有 效效 的的 。保。保 护护 方方 法法 包包 括括 ： 隔隔 绝绝 法法 抑抑 制制 法法 限限 制制 能能 量量 法法 稀稀 释释 法法 免免 除除 法法用用 于于 过过 程程 控控 制制 工工 业业 最最 常常 见见 的的 方方 法法 是是 抑抑 制制 、限、限 制制 能能 量量 与与 免免 除除 法法 ，它，它 们们 分分 别别 叙叙 述述 如如 下下 。注注 释释 ：以：以 下下 紧紧 随随 标标 题题 之之 后后 的的 括括 弧弧 里里 的的 字字 母母 是是 IEC 的的 代代 码码 ，用，用 来来 在
191、在 产产 品品 标标 牌牌 上上 表表 明明 保保 护护 的的 方方 法法 。 抑抑 制制 法法抑抑 制制 法法客客 户户 可可 用用 抑抑 制制 法法 ，若，若 发发 生生 爆爆 炸炸 ，将，将 它它 抑抑 制制 在在 设设 备备 的的 外外 壳壳 内内 。如。如 此此 ，火，火 花花 或或 火火 焰焰 将将 不不 会会 泄泄 漏漏 入入 危危 险险 的的 环环 境境 而而 引引 起起 另另 一一 个个 着着 火火 或或 爆爆 炸炸 。抑。抑 制制 法法 经经 常常 用用 于于 产产 生生 火火 花花 的的 部部 件件 ，例，例 如如 开开 关关 装装 置置 、仪、仪 表表 控控 制制 板板
192、 或或 变变 压压 器器 。防防 爆爆 外外 壳壳 ( (Ex d)Ex d)防防 爆爆 ( (或或 防防 火火) ) 外外 壳壳 是是 用用 来来 包包 围围 会会 引引 燃燃 一一 个个 爆爆 炸炸 性性 环环 境境 ( (例例 如如 通通 过过 产产 生生 火火 花花) ) 的的 设设 备备 部部 件件 。防。防 爆爆 外外 壳壳 必必 须须 满满 足足 下下 列列 条条 件件 ： 引引 向向 外外 界界 环环 境境 的的 所所 有有 外外 壳壳 接接 缝缝 必必 须须 是是 防防 火火 焰焰 的的 该该 外外 壳壳 必必 须须 有有 充充 分分 的的 强强 度度 以以 经经 受受 住住
193、 内内 部部 的的 爆爆 炸炸 而而 没没 有有 破破 裂裂 或或 永永 久久 变变 形形 该该 外外 壳壳 的的 表表 面面 温温 度度 绝绝 不不 许许 超超 过过 周周 围围 气气 体体 空空 气气 混混 合合 物物 的的 引引 燃燃 温温 度度当当 选选 择择 一一 种种 防防 爆爆 材材 料料 时时 ，客，客 户户 应应 考考 虑虑 该该 材材 料料 的的 厚厚 度度 、抗、抗 腐腐 蚀蚀 性性 、冲、冲 击击 强强 度度 与与 多多 孔孔 性性 。限限 制制 能能 量量 法法非非 火火 花花 型型 设设 备备 ( (Ex n)Ex n)非非 火火 花花 型型 设设 备备 是是 对对
194、 该该 设设 备备 在在 连连 接接 线线 路路 与与 配配 线线 方方 面面 采采 取取 了了 特特 殊殊 的的 预预 防防 措措 施施 以以 提提 高高 可可 靠靠 性性 的的 设设 备备 。该。该 设设 备备 在在 正正 常常 操操 作作 下下 并并 不不 产产 生生 电电 弧弧 、火、火 花花 或或 热热 的的 表表 面面 。非。非 火火 花花 型型 设设 备备 通通 常常 在在 危危 险险 区区 里里 与与 三三 相相 感感 应应 电电 动动 机机 一一 起起 使使 用用 。限限 制制 能能 量量 法法客客户户还还可可以以通通过过去去除除逸逸出出气气体体中中充充足足的的能能量量使使其
195、其能能量量水水平平低低于于周周围围环环境境中中任任何何可可燃燃气气体体与与可可燃燃粉粉尘尘最最低低限限度度的的引引燃燃能能量量水水平平来来防防止止爆爆炸炸。若。若能能量量水水平平保保持持低低于于这这些些水水平平，则，则爆爆炸炸将将不不会会发发生生本本 质质 安安 全全 ( (Ex i)Ex i)本本 质质 安安 全全 ( (Ex i)Ex i)本本 质质 安安 全全 ( (I.S.) I.S.) 设设 备备 与与 接接 线线 通通 过过 限限 制制 释释 放放 充充 足足 的的 电电 能能 避避 免免 引引 燃燃 在在 正正 常常 或或 确确 定定 的的 故故 障障 条条 件件 下下 环环 境
196、境 中中 的的 爆爆 炸炸 性性 气气 体体 来来 防防 止止 爆爆 炸炸 。被。被 允允 许许 进进 入入 危危 险险 场场 所所 的的 能能 量量 受受 到到 本本 质质 安安 全全 隔隔 离离 栅栅 ( (由由 安安 装装 者者 提提 供供) ) 的的 限限 制制 。本本 质质 安安 全全 方方 法法 的的 优优 点点 包包 括括 ： 保保 持持 安安 全全 系系 统统 要要 求求 较较 少少 的的 操操 作作 者者 干干 预预 更更 容容 易易 维维 护护 与与 修修 理理 设设 备备I.S. I.S. 设设 备备 被被 给给 定定 电电 压压 、电、电 流流 与与 电电 源源 的的
197、最最 大大 极极 限限 值值 。这这 些些 参参 数数 的的 幅幅 度度 确确 定定 了了 在在 IS IS 电电 路路 里里 允允 许许 的的 储储 存存 能能 量量 的的 水水 平平 。免免 除除 法法免免 除除 法法客客 户户 也也 可可 通通 过过 使使 用用 在在 正正 常常 运运 行行 条条 件件 下下 不不 产产 生生 电电 弧弧 或或 火火 花花 的的 设设 备备 或或 设设 备备 零零 件件 来来 防防 止止 爆爆 炸炸 。因。因 而而 防防 止止 在在 任任 何何 时时 候候 发发 生生 引引 燃燃 源源 。增增 加加 安安 全全 度度 ( (Ex e)Ex e)增增 加加
198、 安安 全全 度度 或或 许许 是是 最最 广广 泛泛 采采 用用 的的 保保 护护 方方 法法 。增。增 加加 了了 安安 全全 度度 的的 设设 备备 的的 设设 计计 与与 制制 造造 排排 除除 了了 通通 常常 产产 生生 火火 花花 的的 组组 成成 零零 件件 。制。制 造造 厂厂 商商 通通 过过 下下 列列 方方 法法 设设 计计 其其 它它 的的 组组 成成 零零 件件 ，大，大 大大 地地 减减 少少 会会 引引 起起 引引 燃燃 的的 故故 障障 条条 件件 发发 生生 的的 可可 能能 性性 ： 减减 少少 并并 控控 制制 工工 作作 温温 度度 确确 保保 可可
199、靠靠 的的 电电 气气 连连 接接 线线 路路 增增 加加 绝绝 缘缘 的的 有有 效效 性性 减减 少少 由由 尘尘 土土 与与 潮潮 湿湿 气气 体体 进进 入入 而而 污污 染染 的的 可可 能能 性性常常 见见 的的 增增 加加 安安 全全 度度 的的 应应 用用 场场 合合 包包 括括 端端 子子 与与 接接 线线 盒盒 、控、控 制制 盒盒 与与 灯灯 光光 连连 接接 配配 件件 。保保 护护 方方 法法 代代 码码 实实 例例保保 护护 方方 法法 代代 码码 实实 例例特特 定定 设设 计计 、制、制 造造 并并 在在 危危 险险 场场 所所 操操 作作 是是 安安 全全 的
200、的 设设 备备 是是 防防 止止 爆爆 炸炸 的的 设设 备备 。BASEEFA BASEEFA 、CENELEC CENELEC 与与 某某 些些 其其 它它 机机 构构 用用 符符 号号 Ex (BASEEFA Ex (BASEEFA 与与 其其 它它) ) 或或 EEx (CENELEC) EEx (CENELEC) 之之 后后 紧紧 跟跟 标标 明明 保保 护护 模模 式式 的的 一一 个个 或或 若若 干干 字字 母母 来来 标标 明明 防防 爆爆 设设 备备 ( (表表 5.6) 5.6) 。保。保 护护 方方 法法 代代 码码 的的 实实 例例 包包 括括 ： I1 EEx ia
201、 IIC T4 (TI1 EEx ia IIC T4 (Tambamb = = 50 50 C C 至至 60 60 C) C) 是是 BASEEFA BASEEFA /CENELEC /CENELEC 的的 标标 志志 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 有有 防防 止止 爆爆 炸炸 装装 置置 ，而，而 且且 该该 仪仪 表表 在在 1 1 区区 段段 ( (Zone) (Zone) (见见 第第 48 48 页页 的的 危危 险险 区区 域域 分分 类类) ) 是是 本本 质质 安安 全全 的的 。 E7 Ex d ia IIC T6 (TE7 Ex d ia IIC T6 (Tam
202、bamb = 40 = 40 C) C) 是是 SAA SAA 的的 标标 志志 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 有有 防防 止止 爆爆 炸炸 装装 置置 ，而，而 且且 该该 仪仪 表表 在在 1 1 区区 段段 ( (Zone) Zone) 是是 本本 质质 安安 全全 的的 并并 有有 一一 个个 防防 爆爆 外外 壳壳 。保保护护的的类类型型符符号号(Ex或或EEx)防爆外壳Exd非火花型设备Exn在0区段本质安全Exia在1区段本质安全Exib增加安全度Exe物物 质质 分分 级级/ /组组物物 质质 组组 别别 包包 括括 气气 体体 组组 、温、温 度度 组组 与与 物物
203、 质质 级级 别别 。气气 体体 组组气气体体组组将将气气体体按按它它们们的的最最小小极极限限引引燃燃能能量量分分组组。气。气体体组组代代码码在在IEC与与北北美美标标志志之之间间有有差差异异。 代代表表性性物物质质北北美美气气体体组组别别IEC气气体体组组别别乙炔I级A组IIC氢I级B组IIC乙烯I级C组IIB丙烯I级D组IIA甲烷I级D组I导电性金属II级E组不适用含碳的II级F组不适用粮食II级G组不适用纤维/棉毛屑III级不适用温温 度度 组组 别别温温 度度 组组 别别温温 度度 组组 根根 据据 气气 体体 的的 自自 动动 引引 燃燃 温温 度度 将将 气气 体体 分分 组组 。
204、在。在 IEC IEC 与与 北北 美美 两两 者者 的的 标标 志志 中中 用用 了了 相相 同同 的的 温温 度度 组组 别别 代代 码码 温温度度组组别别最最大大极极限限表表面面温温度度 C( F)最最小小极极限限引引燃燃温温度度 C( F)提提供供保保护护对对付付下下列列气气体体与与蒸蒸汽汽实实例例T1450(842)500(932)氢、氨T2300(572)359(662)丙酮、乙醇、丙烷T3200(392)250(482)汽油、原油T4135(275)185(365)n-庚烷、乙醚T5100(212)150(302)一个也没有指定T685(185)135(275)二硫化碳物物 质质
205、 分分 级级物物 质质 分分 级级北北 美美 认认 证证 机机 构构 如如 FM FM 与与 CSA CSA 在在 他他 们们 的的 认认 证证 证证 书书 上上 标标 明明 物物 质质 级级 别别 。这。这 些些 物物 质质 级级 别别 是是 ： I I 级级 ：气：气 体体 与与 蒸蒸 汽汽 II II 级级 ：粉：粉 尘尘 III III 级级 ：纤：纤 维维 与与 棉棉 毛毛 屑屑物物 质质 分分 级级 代代 码码 实实 例例物物 质质 分分 级级 代代 码码 实实 例例BASEEFA BASEEFA 、CENELEC CENELEC 与与 某某 些些 其其 它它 机机 构构 用用 I
206、EC IEC 标标 准准 来来 标标 明明 物物 质质 组组 别别 。FM FM 与与 CSA CSA 用用 北北 美美 标标 准准 来来 标标 明明 物物 质质 标标 准准 。物。物 质质 分分 级级 代代 码码 实实 例例 包包 括括 ： I 1 EEx ia IIC T4 (TI 1 EEx ia IIC T4 (Tambamb = = 50 50 C C 至至 60 60 C) C) 是是 BASEEFA BASEEFA /CENELEC /CENELEC 的的 标标 志志 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 可可 在在 与与 T4 T4 组组 相相 关关 联联 范范 围围 内内
207、的的 温温 度度 下下 以以 及及 在在 50 50 C C 与与 60 60 C C 之之 间间 的的 环环 境境 温温 度度 中中 用用 于于 IIC IIC 组组 内内 的的 气气 体体 中中 。 E7 Ex d ia IIC T6 (TE7 Ex d ia IIC T6 (Tambamb = 40 = 40 C) C) 是是 SAA SAA 的的 标标 志志 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 可可 在在 与与 T6 T6 组组 相相 关关 联联 范范 围围 内内 的的 温温 度度 下下 以以 及及 在在 40 40 C C 的的 环环 境境 温温 度度 中中 用用 于于 IIC
208、IIC 组组 内内 的的 气气 体体 。 E5 E5 防防 爆爆 用用 于于 I I 级级 1 1 区区 ( (Division) Division) ，B B 、C C 与与 D D 组组 是是 FM FM 的的 标标 志志 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 可可 安安 全全 用用 于于 B B 、C C 与与 D D 气气 体体 组组 中中 的的 气气 体体 。 C6 C6 本本 质质 安安 全全 用用 于于 I I 级级 1 1 区区 ，A A 、B B 、C C 与与 D D 组组 ； 温温 度度 代代 码码 T3C T3C 是是 CSA CSA 标标 志志 ，它，它 表表 明明
209、 该该 仪仪 表表 在在 与与 T3C T3C 组组 相相 关关 联联 范范 围围 内内 的的 温温 度度 下下 可可 安安 全全 用用 于于 A A 、B B 、C C 与与 D D 气气 体体 组组 中中 的的 气气 体体 。危危险险区区域域分分级级1999ARCUnitStudy认认 证证 机机 构构 已已 指指 定定 描描 述述 不不 同同 类类 型型 危危 险险 区区 域域 里里 风风 险险 程程 度度 的的 危危 险险 区区 域域 的的 区区 段段 ( (Zone) Zone) 与与 区区 ( (Division) Division) 的的 分分 级级 ( (表表 5.9) 5.9
210、) 。该。该 分分 级级 也也 规规 定定 了了 哪哪 一一 类类 型型 的的 设设 备备 保保 护护 装装 置置 可可 允允 许许 用用 在在 每每 一一 个个 区区 段段 或或 区区 里里 。例。例 如如 ，装，装 沙沙 可可 允允 许许 在在 2 2 区区 ( (Division) Division) 与与 在在 1 1 和和 2 2 区区 段段 ( (Zone) Zone) 里里 进进 行行 。防。防 爆爆 设设 备备 可可 允允 许许 在在 1 1 和和 2 2 区区 段段 里里 使使 用用 。FM FM 与与 CSA CSA 在在 他他 们们 的的 认认 证证 证证 书书 标标 志
211、志 里里 指指 明明 危危 险险 区区 域域 的的 区区 ( (Division) Division) 。下下 列列 两两 个个 实实 例例 显显 示示 危危 险险 区区 域域 级级 别别 如如 何何 标标 明明 在在 产产 品品 的的 技技 术术 规规 格格 中中 ： E5 E5 防防 爆爆 用用 于于 I I 级级 1 1 区区 ( (Division) Division) ，B B 、C C 与与 D D 组组 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 可可 在在 正正 常常 条条 件件 下下 大大 多多 数数 时时 间间 或或 短短 的的 时时 间间 期期 间间 出出 现现 可可 引引
212、燃燃 浓浓 度度 的的 气气 体体 或或 蒸蒸 汽汽 ( (I I 级级) ) 的的 危危 险险 区区 域域 里里 安安 全全 使使 用用 。 I5 I5 非非 易易 燃燃 型型 用用 于于 II II 级级 2 2 区区 ( (Division) Division) ，A A 、B B 、C C 与与 D D 组组 ，它，它 表表 明明 该该 仪仪 表表 可可 只只 在在 出出 故故 障障 条条 件件 下下 出出 现现 可可 引引 燃燃 浓浓 度度 的的 粉粉 尘尘 ( (II II 级级) ) 的的 危危 险险 区区 域域 里里 安安 全全 地地 使使 用用 。 危危险险区区域域分分级级北
213、北美美IEC定定义义1区0区段在正常条件下大多数时间里出现可引燃的浓度1区段在正常条件下短时间期间出现可引燃的浓度2区2区段只在出故障条件下出现可引燃浓度1区认证批准的设备也可安全用于2区的区域。然而，2区认证批准的设备不能用于1区的区域。有有 关关 标标 准准 的的 两两 个个 机机 构构 管管 理理 着着 外外 壳壳 的的 入入 口口 保保 护护 ( (IP) IP) 。这这 些些 机机 构构 用用 评评 定定 等等 级级 系系 统统 来来 辨辨 别别 一一 个个 外外 壳壳 抵抵 抗抗 外外 部部 环环 境境 影影 响响 的的 能能 力力 。这。这 两两 个个 机机 构构 是是 ： 国国
214、 际际 电电 气气 技技 术术 委委 员员 会会 ( (IEC)IEC) 美美 国国 全全 国国 电电 气气 制制 造造 者者 协协 会会 ( (NEMA)NEMA)在在 欧欧 洲洲 ，IEC IEC 的的 等等 级级 评评 定定 是是 基基 于于 类类 似似 NEMA NEMA 的的 性性 能能 准准 则则 ，并，并 对对 外外 壳壳 性性 能能 有有 不不 同同 的的 解解 释释 。例。例 如如 ，若，若 单单 滴滴 水水 进进 入入 外外 壳壳 ，则，则 按按 CSA CSA 测测 试试 要要 求求 规规 定定 为为 水水 密密 性性 测测 试试 失失 败败 。IEC IEC 对对 每每
215、 一一 个个 IP IP 等等 级级 的的 标标 准准 规规 定定 允允 许许 进进 入入 外外 壳壳 的的 水水 量量 。外外 壳壳 等等 级级IEC IEC 入入 口口 保保 护护 代代 码码IEC IEC 用用 表表 5.10 5.10 的的 代代 码码 标标 明明 一一 个个 外外 壳壳 防防 止止 不不 同同 种种 类类 固固 体体 与与 液液 体体 进进 入入 的的 保保 护护 能能 力力 。第。第 一一 个个 数数 表表 明明 防防 止止 异异 物物 固固 体体 颗颗 粒粒 进进 入入 的的 保保 护护 程程 度度 。第。第 二二 个个 数数 表表 明明 防防 止止 水水 有有
216、害害 进进 入入 的的 保保 护护 程程 度度 。若。若 以以 一一 个个 X X 或或 一一 个个 0 0 表表 明明 第第 一一 个个 数数 或或 第第 二二 个个 数数 ，则，则 表表 示示 在在 那那 一一 类类 里里 不不 提提 供供 保保 护护 。IEC IEC 的的 IP IP 代代 码码 实实 例例 包包 括括 ： IPX4 IPX4 表表 示示 只只 防防 止止 水水 溅溅 入入 的的 保保 护护 IP2X IP2X 表表 示示 只只 防防 止止 异异 物物 固固 体体 颗颗 粒粒 进进 入入 的的 保保 护护 IP56 IP56 表表 示示 防防 止止 粉粉 尘尘 与与 巨
217、巨 大大 海海 水水 或或 强强 烈烈 喷喷 射射 水水 进进 入入 的的 保保 护护外外 壳壳 等等 级级IEC IEC 入入 口口 保保 护护 代代 码码第第一一个个数数说说明明第第二二个个数数说说明明0或X无保护0或X无保护1物体50毫米1垂直滴水2物体12.5毫米275105角滴水3物体2.5毫米3喷雾水4物体1.0毫米4喷溅水5防止粉尘5射流水6粉尘不漏入6巨大海水，强烈喷射水7浸没的影响8无限期的浸没NEMA NEMA NEMA NEMA 入入入入 口口口口 保保保保 护护护护 等等等等 级级级级NEMA 入入 口口 保保 护护 等等 级级NEMA用113数字标明一个外壳防止各种物
218、料进入的保护程度。该数字涉及液体、固体与危险区的要求(表5.11)。NEMA等等级级说说明明1一般用途外壳2滴水不漏的外壳3防天气条件4不漏进水4X不漏进水与抗腐蚀5粉尘不漏入6可浸没的77危险场所(I级C与D组)8危险场所(I级，浸油的)9危险场所(II级E、F与G组)10防爆(矿务局0)11抗酸与抗烟气，浸油的，室内使用12工业用13防粉尘NEMA NEMA 外外 壳壳 类类 型型 与与 IEC IEC 等等 级级 的的 比比 较较IEC IEC 不不 规规 定定 防防 止止 爆爆 炸炸 或或 如如 潮潮 湿湿 或或 腐腐 蚀蚀 性性 蒸蒸 汽汽 这这 样样 条条 件件 的的 风风 险险
219、所所 提提 供供 的的 保保 护护 程程 度度 ；NEMA NEMA 却却 规规 定定 了了 。由。由 于于 这这 原原 因因 以以 及及 因因 为为 对对 其其 它它 特特 性性 的的 测测 试试 与与 评评 估估 是是 不不 相相 同同 的的 ，故，故 IEC IEC 外外 壳壳 等等 级级 的的 表表 示示 号号 码码 不不 能能 完完 全全 与与 NEMA NEMA 外外 壳壳 类类 型型 的的 号号 码码 相相 同同 。表。表 5.12 5.12 表表 明明 NEMA NEMA 外外 壳壳 类类 型型 与与 IEC IEC 那那 类类 似似 的的 但但 不不 完完 全全 相相 同同
220、的的 外外 壳壳 等等 级级 之之 间间 的的 一一 般般 比比 较较 。NEMA 外外 壳壳 类类 型型 与与 IEC 等等 级级 的的 比比 较较NEMA等等级级IEC代代码码3IP545IP526IP6712IP52安安 装装 实实 践践 隔隔爆爆安安装装图5.11显示NEC对一个防爆安装的要求。请注意，必须用坚固的金属导线管(或另一个认证批准的导线管)装入在危险区域里的电气连接线。此外，沿着电气导线管线应放置导线管密封装置。在欧洲，大多数防爆装置用电缆密封压盖。这两个方法都可接受。本本 安安 安安 装装本本 安安 安安 装装图图 5.12 5.12 显显 示示 NEC NEC 对对 本
221、本 安安 ( (I.S.) I.S.) 安安 装装 的的 要要 求求 。客。客 户户 应应 考考 虑虑 功功 能能 方方 面面 的的 问问 题题 ，例，例 如如 当当 进进 行行 I.S. I.S. 安安 装装 时时 的的 通通 信信 与与 温温 度度 影影 响响 问问 题题 。本。本 安安 ( (I.S.) I.S.) 隔隔 离离 栅栅 必必 须须 放放 置置 在在 危危 险险 区区 之之 外外 。密密 封封 安安 装装密密 封封 安安 装装如如 果果 有有 下下 列列 情情 况况 ，NEC NEC 要要 求求 电电 气气 外外 壳壳 必必 须须 密密 封封 ： 设设 备备 的的 标标 志志
222、 要要 求求 密密 封封 设设 备备 包包 含含 电电 气气 的的 或或 热热 的的 引引 燃燃 源源 设设 备备 提提 供供 了了 过过 程程 连连 接接 装装 置置 ，但，但 不不 含含 有有 对对 过过 程程 流流 体体 的的 双双 重重 独独 立立 的的 密密 封封 。 图图 5.13 5.13 显显 示示 一一 个个 满满 足足 了了 NEC NEC 准准 则则 的的 外外 壳壳 。其其其其 它它它它 类类类类 型型型型 的的的的 认认认认 证证证证 证证证证 书书书书 客客户户经经常常要要求求仪仪表表产产品品要要经经水水静静压压测测试试、清、清扫扫氧氧气气及及标标定定。对。对这这每
223、每一一个个要要求求和和对对其其它它特特殊殊清清洗洗服服务务都都可可提提供供认认证证证证书书。对。对每每一一个个类类型型的的服服务务都都赋赋予予具具体体的的选选项项代代码码(表表5.13显显示示某某些些服服务务)。你。你应应了了解解与与每每一一个个认认证证证证书书相相关关联联的的要要求求，以，以便便你你能能向向你你的的客客户户说说明明那那些些要要求求。选选项项代代码码说说明明P1水静压测试P2为特殊应用的清洗P3对1PPM含氯/氟量的清洗P4、P5标定PS含氧设备的清洗特特 殊殊 清清 洗洗 服服 务务含含 氧氧 设设 备备 的的 清清 洗洗含含 氧氧 设设 备备 的的 清清 洗洗 是是 一一
224、个个 程程 序序 ，它，它 用用 一一 个个 超超 声声 波波 浴浴 严严 格格 地地 从从 氧氧 气气 与与 氧氧 气气 富富 集集 处处 理理 设设 备备 的的 接接 湿湿 部部 分分 ( (如如 变变 送送 器器 、计、计 量量 仪仪 表表 、阀、阀 门门 、连、连 接接 件件 、管、管 子子) ) 去去 除除 有有 机机 的的 与与 微微 粒粒 的的 污污 染染 物物 ，以，以 防防 止止 燃燃 烧烧 危危 险险 的的 发发 生生 。该。该 清清 洗洗 过过 程程 必必 须须 去去 除除 反反 应应 污污 染染 物物 ，如，如 润润 滑滑 油油 与与 油油 脂脂 ，这，这 些些 反反
225、应应 物物 在在 氧氧 气气 中中 可可 起起 潜潜 在在 引引 燃燃 源源 的的 作作 用用 。特特 殊殊 应应 用用 的的 清清 洗洗特特 殊殊 应应 用用 的的 清清 洗洗 这这 个个 选选 项项 通通 过过 用用 合合 适适 的的 清清 洁洁 剂剂 清清 洗洗 接接 湿湿 表表 面面 来来 最最 大大 限限 度度 地地 减减 少少 给给 过过 程程 系系 统统 的的 污污 染染 物物 。特特 殊殊 清清 洗洗 服服 务务对对 氯氯/氟氟 的的 清清 洗洗 在对拟用于原子能应用场合的仪表进行特殊应用的清洗过程后，一般要进行氯化物测试。在氯化物测试期间，检查淋洗水的氯化物浓度，以PPM(百
226、万分之几)为单位。(淋洗水氯化物含量必须1PPm才可接受。)ULUL认证认证何为何为UL标志标志UL是美国保险商实验室的简写（UnderwritesLaboratoriesInc.），它是世界上最大的从事安全试验和鉴定的民间机构之一。在100多年的发展过程中，其自身形成了一套严密的组织管理体制、标准开发和产品认证程序。是一个独立的、非盈利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害；确定和编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料。同时开展调研业务，对产品的安全认证和经营安全证明业务，它最终的目的是为市场
227、提供具有相当安全水准的商品。UL作为一个独立的第三方检验机构，其组成人员也是有特色的，它是由安全专家、政府官员、消费者、教育界、公用事业、保险业及标准部门的代表所组成的理事会管理。UL业务范围覆盖了70多个国家和地区，每年有16500种7.7万次的产品检验任务。同时每年有48万次的工厂检验任务。有400多名员工，在全球有4万多个客户，90亿件产品使用UL安全标志。UL的总部设在美国芝加哥，有5个主要实验室，在亚洲有两个实验室：香港和台北。ULUL认证认证正确使用正确使用UL标志标志UL标志分为3类，分别是列名、分级和认可标志，这些标志的主要组成部分是UL的图案，它们都注册了商标。分别应用在不同
228、的服务产品上，是不通用的。某个公司通过UL认可，并不表示该企业的所有产品都是UL产品，只有佩带UL标志的产品才能被认为是UL跟踪检验服务下生产的产品。UL是利用在产品上或产品相关地使用的列名、分级、认可标志来区分UL产品（见图）。UL的服务不仅依据美国UL标准，也依据加拿大标准，UL规定在2008年1月之前，对于同时获得UL和CUL列名或认可的产品，可以同时加贴UL和CUL标记，到2008年后，将使用新型标志。UL跟踪检验分类R类和L类，L类主要用于与生命安全有关的产品，如灭火器、探测器、电力设备、电线等。对于属于L类的产品。生产厂必须直接向UL订购标志贴在产品上。R类产品主要是电气设备，如电视、电扇、吹风机、烤箱等。Q&A? 谢谢各位专家对罗斯蒙特的支持谢谢各位专家对罗斯蒙特的支持! !
