过程控制2——王再英

零点各应怎样迁移？
I0/mA
20 b a c 4 -10 0 10
解：（1）H=0时，
∆ P=－10 MPa， 需负迁移。 H=0时，
正迁移
负迁移
无迁移
∆ P=10 MPa， 需正迁移。
40
50
∆P/MPa
过程控制系统与仪表 第2章
本章小结：
了解：
1.常用参数检测仪表
2.差压流量计测流量原理 掌握：
过程控制系统与仪表 第2章
第2章 检测仪表
检测仪表--检测生产过程中的有关参数，例如温度、压力、流量、液位的工具。 其中包括测量指示仪表及将被测参数转换成标准信号输出的测量变送器。
（了解）模拟仪表的信号标准是：
变送器: DDZ-Ⅱ 型：0~10mA、0～10V
(理解）变送器的任务就是将测 DDZ-III型：4～20mA、1～5V 量仪表输出的不标准的检测信 气动仪表：0.02—0.1Mpa 能源0.14Mpa 号转换成标准信号输出。 数字仪表的信号标准有： FF协议、 HART协议等
自动控制系统方框图

干扰f
+
给定值
e
－
控制器
执行器
被控对象
被控变量
实测值
检测变送器
过程控制系统与仪表 第2章
2.1检测仪表的基本技术指标（掌握）
1. 绝对误差 绝对误差Δ－－ 检测仪表的指示值X与被测量真值X t之间存在的差 值。表示为： Δ= X－X t 标准值X0代替真值X t，表示为：
Δ= X－X 0
例2 某台测压仪表的测压范围为 0～8MPa。根据工艺要求，测压示值的 误差不允许超过±0.05 MPa，问应如何选择仪表的精度等级才能满足以 上要求？
解： 根据工艺要求，仪表的允许基本误差为：
＝
0． 05MPa 100% 0． 625% 8MPa
故： 应选择0.5级的表。
过程控制系统与仪表 第2章 4、灵敏度和分辨率
阻 变 化 热 电 效 应 半导体热敏 电阻 普通金属热 电偶 贵重金属热 电偶 难熔金属热 电偶 非金属热电 偶 亮度法 全辐射法 锗,碳,金属氧化物热 敏电阻 铜-康铜,镍硌-镍硅热 电偶 铂铑-铂等热电偶 钨-铼,钨-钼等热电偶 碳化物-硼化物等热 电偶 光学高温计 辐射温度计
测温 范围 200 — 700 ℃ 0-300 ℃ 200 — 650 ℃ 200 — 2800 ℃
式中：
H—液位高度； —介质密度； g—重力加速度。
差压变送器的差压与液位高度成正比， 测得差压即可求得液位高度。
p2
p1
过程控制系统与仪表 第2章
2.5.2.2零点迁移
理想测量条件下，液位H=0时，变送器的输入压差信号 ∆P=0，差压变送器的输出为零点信号4mA。零点是对齐的：
H＝0时， Δp = Hg =0， I0=4mA
截面Ⅰ处能量= 截面Ⅱ处能量+损耗
根据伯努力方程可列出： 孔板前后流体
2 2 P1' v12 P2' 对管壁压力v 2 v2 1 g 2 g 2 g 2 g 2g
v1S1 =v2S2
流束未收 缩前压力
损 耗
流束最小 处压力
v2
1 2 ' ' ( P1 P ) 平均流速v1 2 S 1 ( 2 )2 S1
电接点式 玻璃管温度计
玻璃管温度计
压力式温度计
过程控制系统与仪表 第2章
红外线测温计 光学高温计
过程控制系统与仪表 第2章
2.3 压力检测及仪表
2.3.1压力检测的方法(掌握）
工程上习惯把垂直作用于作用单位面积上的力称为 “压力”。即 P = F/S
F S
压力的单位是“帕斯卡”——1Pa =1N/m2
1.检测仪表的基本技术指标含义
2.能根据工艺要求选择检测仪表
作业（P69）：2-1、2－2，2-3、2-7、2－11,2-25
p被测压力
p被测压力
过程控制系统与仪表 第2章
2.4 流量检测及仪表
2.4.1流量的基本概念(掌握） 流量指单位时间内流过某一截面的流体数量。即瞬时流量。表示
方法有：

质量流量M （t/h、 kg/h 、 kg/s ）
体积流量Q （m3/h、 L/h、 L/min ）
M=ρQ
ρ—流体的密度
总量指一定时间内流过某截面的流体流量的总和。 即累计流量。
20
I/mA
4
Δp =h g
迁移的目的：
∆p
使变送器输出的起点与被测量起点相
对应。
迁移同时改变了测量范围的上下限， 相当于测量范围向正方向或负方向的平移。 但不改变仪表的量程。
过程控制系统与仪表 第2章
例：某差压变送器的测量范围为0～50MPa，对 应输出从4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如 图2.57中曲线a所示。若因安装的原因： （1）H=0时， ∆ P=－10 MPa，（2）H=0时，∆ P=10 MPa，
Q


1 2 m2

2 2
S0
2 ( P P2 ) 1
令
1 m
称流量系数
过程控制系统与仪表 第2章
则得到（不可压缩的流体）流量基本方程式：
体积流量
Q S0
2

( P P2 ) 1
差压计
质量流量
Qm Q S0 2 ( P P ) 1 2
孔板前稳定流动段ⅠⅠ截面
平均流速v2
流束最小处 Ⅱ-Ⅱ截面
过程控制系统与仪表 第2章
为简化计算，引入两个系数： 截面收缩系数μ 孔板口对管道的面积比m
S2 S0
S0 m S1
P1' P2' P1 P2
v2
2 ( P1 P2 ) 2 2 1 m
－－这称作“零点无迁移”
过程控制系统与仪表 第2章 1。零点负迁移 如图所示，变送器和容器之间用隔离罐隔离时：
Δp = p1-p2 = ( h12g + H1g + p0 ) －( h22g + p0 ) = H1g - ( h2- h1)2g
当 H =0时，
Δp = - ( h2 - h1)2g
迁移前
∆p
0
当 H =0时，
H
零点负迁移
Δp = - ( h2 - h1)2g
20
I/mA
20
I/mA 4 ∆p
4
Δp = - ( h2 - h1)2g
∆p
过程控制系统与仪表 第2章
2、正迁移
有时变送器不能和容器底部安装在同一水平面上。如图所示，有： ∆P = Hρg ＋hρg H=0 时，∆P =＋hρg。此时需零点正迁移 零点正迁移
精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也说明该仪表
的精确度越高。
仪表的精度等级一般用符号标志在仪表面板上。如
过程控制系统与仪表 第2章
掌握：根据实验确定仪表精度和工艺要求选择仪表精度 例1 某台测温仪表的测温范围为 －100～700℃，校验该表时测得全 量程内最大绝对误差为＋5℃，试确定该仪表的精度等级。 5 100% 0． 625% 解： 该仪表的基本误差为： 700 100 故：这台测温仪表的精度等级为1.0级。
×100℃
过程控制系统与仪表 第2章
对于数字式仪表，则用分辨率 和分辨力表示灵敏度和灵敏限。
分辨率表示仪表显示值的精细程度。 如一台仪表的显示位数为四位，其分辨率便为千分之一。数字仪表 的显示位数越多，分辨率越高。 分辨力是指仪表能够显示的、最小被测值。 如一台温度指示仪，最末一位数字表示的温度值为0.1℃，即该表的 分辨力为0.1℃ 。
1MPa =106Pa
1工程大气压 = 1kg /cm2 = 9.80665×104Pa ≈ 0.1MPa
过程控制系统与仪表 第2章
工程中压力的表示方式有： 表压、负压（真空度）、 差压、绝对压力。
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差压 = p被测压力1 - p被测压力2
灵敏度表示指针式测量仪表对被测参数变化的敏感程度，常以仪表输
出（如指示装置的直线位移或角位移）与引起此位移的被测参数变化量之 比表示：
Y S X
S －仪表灵敏度； ΔY －仪表指针位移的距离（或转角）；
ΔX －引起ΔY的被测参数变化量。
灵敏限：表示指针式仪表在量 程起点处，能引起仪表指针动作的 最小被测参数变化值。
结论：差压流量计测流量，流量与节流件前后
压差的平方根成正比。只要测得差压 （ P1-P2）便可 测得流量。
导压管
节流装置
过程控制系统与仪表 第2章
2.5.2差压式液位变送器(掌握） 利用测量容器底部和顶部的压差测液位。
2.5.2.1 测量原理
p1= H g + p2 Δp = p1-p2= H g
过程控制系统与仪表 第2章 2.4.2 差压式流量计（理解）
差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利 用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。
差压变送器 ＋
显示仪表
Q 节 流 装
过程控制系统与仪表 第2章 差压流量计测流量原理 具有一定能量的流体，才可能在管道中流动。流动着 的流体含有两种能量——静压能和动能。
仪表量程 = 测量上限－测量下限
过程控制系统与仪表 第2章 3．精确度（精度）
仪表精度的确定方法：将仪表的基本误差去掉“±”号及“％”号 ，套入规定的仪表精度等级系列。
例如某台仪表的基本误差为±1.0％，则确认该表的精确度等级符合1.0级； 如果某台仪表的基本误差为±1.3％，则该表的精确度等级符合1.5级。