中国石油大学化工检测仪表第一章绪论

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化工仪表及自动化绪论及第一章第一节

仪表按功能分为：测量变送仪表控制仪表显示报警保护仪表对象特性控制规律和控制器执行器
系统分类： “眼睛” “手脚” “大脑”
第一章第二章
第三章第四章第五章第六章
第九章第七章第八章
生产过程：
测量仪表对生产过程中的工艺变量进行测量，测量结果一方面送显示仪表进行显示，另一方面送控制仪表进行控制，控制后的信号送执行器来改变工艺变量，是工艺变量保持在规定的变化范围内，这样就完成了对生产过程的控制。
化工自动化的发展过程
20世纪40年代以前
绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验进行。低效率，花费庞大。
20世纪50年代到60年代
人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展。
如何来构筑一个控制系统？
谁需要控制控制什么如何把控制结果显示出来什么时候需要控制怎么构成一个自控回路拿什么来控怎么来控
如果一个对象有很多很多控制回路怎么办？
qi
h
q0
进料口
控制器
玻璃管液位计
设定值
qi
H 出料口
测量仪表
h
q0
人工操作
自动控制(Automatic control)
检测仪表 or 变送器
显示仪表
T
P
L
F
工业生产过程
执行器
控制仪表
第一章自动控制系统基本知识
第一节概述
1、化工生产过程的控制 2、自动控制系统的基本组成及方块图 3、第三节自动调节系统的分类

化工仪表及自动化(高教版)学案：第1章过程检测仪表

第 1 次课教案1学时本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用第8 次课教案2学时本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用第9 次课教案2学时本课程的地位：专业必修本课程学习方法：理论联系实际、着重实际应用习题一1．压力检测仪表分为几大类？各自的工作原理是什么？2．一弹簧管压力表的量程范围为0～16MP a，精度等级为1.5级。

试计算该压力表的最大绝对误差是多少？3．某氨贮罐的压力为15 MP a，工艺要求测量误差不超过±0.5MP a，要求使用弹簧管压力表就地指示。

试确定压力表的类型、测量范围、精度等级和型号。

4．用差压变送器检测液位时，为什么要考虑零点迁移的问题？5．差压式流量计安装时，为什么要使用三阀组件？6．差压式流量检测中的标准节流装置有哪些？安装时应注意些什么？7．常用的流量检测仪表有哪些？有什么特点？8．热电偶测温时，为什么要使用补偿导线？使用时应注意什么？9．热电偶的冷端温度补偿有什么作用？有哪些补偿方法？10．用一支铂铑10-铂热电偶测温时，测得热电势为8678μV，若冷端温度为25℃，求被测温度是多少？11．使用动圈式温度显示仪表与热电偶或热电阻配用时，是否都要考虑冷端温度补偿的问题？为什么？接线时，XCZ-101型和XCZ-102型动圈表的调整电阻R p各取多少？12．变送器有什么作用？差压变送器可用于哪些工艺变量的检测？- 11 -。

1绪论

化工自动化的发展现状与趋势
国家863工程使化工自动化由单体控制系统在向总国家863工程使化工自动化由单体控制系统在向总体控制系统发展，体控制系统发展，由彼此独立的子系统在向多元沟通的网络化系统发展，由追求单向指标、网络化系统发展，由追求单向指标、单个控制系统的品质优化在向追求整体效益、实现大规模生产的安全、质优化在向追求整体效益、实现大规模生产的安全、优质低耗的综合最优指标发展。质低耗的综合最优指标发展。
被控对象: 在自动控制系统中，我们将需要控制其工艺被控对象根据变送器信号和工艺需求检测器（根据控制器的控制信息，改变阀门开度流量、控制器: 根据变送器信号和工艺需求，算出偏差，控制器（变送器）将某一物理量（如：液位、。执行器: 变送器）: 将某一物理量（，算出偏差，、执行器: :根据控制器的控制信息，改变阀门开度。经过检测器在自动控制系统中，液位、流量参数的生产设备或机械。某种运算发出控制信息。压力、压差或温度等）。（变送器参数的生产设备或机械。某种运算发出控制信息转变成可利用信号。（变送器）压力、压差或温度等）转变成可利用信号。（变送器）将该信号转变成标准信号。将该信号转变成标准信号。
自动信号：参数超出变化范围时，声光报警信号，自动信号：参数超出变化范围时，声光报警信号，使操作人员注意，以提示及时采取措施。使操作人员注意，以提示及时采取措施。联锁保护：当工况达危险状态时，联锁保护：当工况达危险状态时，由联锁系统自动采取紧急措施，（打开安全阀、采取紧急措施，（打开安全阀、切断某些通路或紧，（打开安全阀急停车）以防止事故的发生和扩大。急停车）以防止事故的发生和扩大。目的：防止事故发生和扩大的措施。目的：防止事故发生和扩大的措施。方法：警铃、警灯报警。自动采取措施。方法：警铃、警灯报警。自动采取措施。

石油工业概论

• 定义
石油是气态、液态和固态的烃类混合物，具有天然的产状；原油是石油的基本类型，存在于地下储集层内，在常温和常压条件下呈液态。原油中也含有一小部分液态的非烃组分。天然气也是石油的主要类型，呈气相，或处于地下储基层时溶解在原油中。天然气在常温和常压条件下呈气态。天然气内也含有一小部分非烃组分。
Petroleum（拉丁文：petra 和 oleum） Crude oil 原油德国人乔治· 拜耳1556提出
– 石油实质上是碳氢化合物的复杂混合物。
中国石油大学（华东）化学化工学院 2005.8
石油工业概论
• 1.2 石油的用途
（1）作能源原油经过加工可制得汽油、煤油和柴油等，用作汽车、火车、坦克、飞机、船只、锅炉、卫星、原子弹、导弹的燃料。（2）作化工原料化肥、塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、合成洗涤剂、燃料、炸药的原料。
2
3 4 5 6 7 8 9 10
俄罗斯
美国伊朗中国墨西哥挪威加拿大尼日利亚英国
41080
28625 18650 17075 16825 15175 11100 10600 10475
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
加拿大
伊朗伊拉克科威特阿布扎比委内瑞拉俄罗斯利比亚尼日利亚美国中国
中国石油大学（华东）化学化工学院
2005.8
石油工业概论
表1-1 世界能源的消费构成变化
年份能源消耗量亿吨标准煤煤碳 1900 1937 1960 1970 1978 1986 1988 1992 1997 7.75 21.13 44.78 74.2 93.32 108.54 115.11 111.35 95.0 69.7 48.9 32.6 29.8 30.0 30.0 27.8 27.0 18.9 35.8 46.6 48.8 38.0 38.0 40.1 40.0 石油 4.0 5.2 13.4 18.7 18.6 20.0 20.0 22.9 23.0 天然气水力、核能 1.0 6.2 1.9 2.1 2.8 12.0 12.0 9.2 10.0 能源构成（%）

化工仪表及自动化第一章课件

• 四．测量系统中信号的传递形式 • 1．模拟信号；2. 数字信号；3.开关信号
• 五．测量仪表与测量方法分类
• 1．测量仪表的分类 • （1）依据所测参数的不同：压力测量仪表、流量测量仪
表、物位测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪表及物性检测仪表等。
• （2）表达示数的方式不同：指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累计型等。
max 标尺上限值标尺下限值
100%
允许的相对误差的最大值仪表允许的最大绝对误差值
允标尺上限值标尺下限值 100%
例: 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，仪表的最大
绝对误差为 4℃，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级
解:仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
化工检测仪表
第一章检测仪表基本知识
一、测量过程与测量误差
Q=qV Q—被测值； q—测量值，即被测量与所选测量单位的比值； V—测量单位。上述为直接测量法，此外还有间接测量法
➢ 测量误差： • 在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确、测观者的主观
性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。由仪表读得的被测值与被测参数的真实值之间，总存在一定的误差。测量误差按其产生原因的不同可以分为三类： • 系统误差（规律误差） • 疏忽误差 • 偶然误差测量误差的表示方法： • （1）绝对表示法； • （2）相对表示法
100%
f —线性度（又称非线性误差）；
fmax —标准曲线对于理论拟合直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
6．重复性
z
zmax 仪表量程
100%
z —重复性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差
zmax —同方向多次重复测量时仪表示值的最大偏差值。

化工仪表与自动化基础教材

化工仪表与自动化基础教材第一章绪论第二章化工自动化地基本概念第一节化工自动化地主要内容第二节自动控制系统地基本组成第三节识读管道仪表流程图<P&ID）第三章检测仪表第一节检测仪表地基本性能和分类第二节压力检测仪表第三节温度检测仪表第四节流量检测仪表第五节物为检测仪表第六节分析仪表<红外分析仪表,CEMS,COD）第七节传动设备检测仪第四章显示仪表第一节数字显示仪表第二节无纸记录仪第五章执行器第一节概述第二节气动薄膜调节阀第六章集散控制系统第一节集散控制系统地组成第二节集散控制系统地功能第三节集散控制系统地操作方法第七章联锁保护系统第一章绪论伴随着科学技术地迅猛发展,自动化技术已成为当代举世瞩目地高技术之一.由于生产过程连续化、大型化、复杂化,使得广大工艺、维修、管理人员需要学习和掌握必要地监测技术和自动化知识,这是现代化工业生产实现高效、优质、安全、低耗地基本条件和重要保证,也是提高企业综合竞争实力、提升企业管理水平地前提.b5E2RGbCAP 本章地重点：对自动化、化工自动化地概念；实现化工自动化地目地；化工自动化发展地过程.自动化技术地进步推动了工业生产地飞速发展,在促进产业革命中起着十分重要地作用.特别是在石油、化工、冶金、轻工等部门,由于采用了自动化仪表和集中控制装置,促进了连续生产过程自动化地发展,大大地提高了劳动生产率,获得了巨大地社会效益和经济效益.p1EanqFDPw化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类生产过程自动化地简称.在化工设备上,配置上一些自动化装置,代替操作人员地部分或全部直接劳动,是生产在不同程度上自动地进行,这种用自动化装置来管理化工生产过程地办法,称为化工自动化.DXDiTa9E3d自动化是提高社会生产力地有力工具之一,实现化工生产自动化地目地如下.1）加快生产速度,降低生产成本,提高产品产量和质量.在生产过程由于人地五官对事物量地测量精度较差,而且许多量值无法用感官进行测量,所以产品质量难以有效控制；同时由于人地手和脚地速度和力量有限,无法长时间,高效率、大规模生产.所以只有利用利用自动化装置,才能使生产过程在最佳条件下进行,从而大大加快生产地速度,降低能耗,实现优质高产.RTCrpUDGiT2）减轻劳动强度,改善劳动条件.作为化肥企业,我公司地生产过程大部分高温高压状态,生产系统中地产品和半产品大多具有易燃、易爆、易中毒、有腐蚀性等特点,只有实现自动化控制,才能减少操作人员对生产过程地直接控制,远离危险环境,改善劳动条件.5PCzVD7HxA3）能够保证工艺生产和设备运行地安全,防止事故地发生或扩大.生产过程中经常出现各种不正常地因素如各种压缩机,由于设备问题引起地轴承温度升高；程控系统中地阀门动作不到位；压力容器由于操作调整不当过引起设备超压等现象,如果能够实现有效地连锁保护,就可以防止或减少事故地发生.jLBHrnAILg4）生产过程自动化地实现,能够改变劳动方式,提高工人地文化和技术水平.化工自动化地发展大致经历了五个阶段：1）20世纪30、40年代,主要采用是基地式仪表和部分气动单元组合仪表,被控量主要集中在温度、压力、流量等过程参数.xHAQX74J0X2）20世纪40、50年代,采用仪表仍以基地式为主,气动单元仪表开始大量应用,控制方案主要单回路地定值控制和随动控制.LDAYtRyKfE3）20世纪50、60年代,气动和电动单元仪表成为当时控制仪表地主流,控制方案主要是常用地复杂控制系统如：串级、均匀、前馈等.Zzz6ZB2Ltk 4）20世纪70年代开始,直接数字控制<DDC）实现集中控制,并在后期出现集散控制系统<DCS）,控制方案仍以PID控制为主,再加上一些复杂控制算法,并没有充分发挥计算机地功能和控制水平.dvzfvkwMI15）20世纪80以后,在DCS系统上实现了先进控制和优化控制.同时随着计算机及网络技术地发展,现场总线开始出现,以此为标准,实现以微处理器为基础地现场仪表与控制系统之间进行全数字、双向和多站通讯地现场总线网络控制系统<FCS）.它将对控制系统结构带来革命性变革,开辟自动控制系统地新纪元.rqyn14ZNXI要有结束语第二章化工自动化地基本概念第一节化工自动化地主要内容本节地重点：自动检测系统、联锁保护系统、自动操作系统、自动控制系统地基本功能.为了实现化工生产过程自动化,一般要包括自动检测、联锁保护、自动操作和自动控制等内容,现分别给予介绍.1，自动检测系统自动检测系统就是利用各种检测仪表和电器设备实现对生产过程中地主要参数进行测量、指示、记录等功能总和.它代替了操作人员对工艺参数地不断观察与记录,起到了人地眼睛地作用.对于我公司地自动检测系统主要对温度、压力、液位、流量、气体成份、水质等参数进行自动测量.EmxvxOtOco2，联锁保护系统生产过程中,有时由于一些偶然性因素地影响,可能导致工艺参数超出允许地变化范围而出现不正常情况,使生产处于危险和事故状态.如果不立即采取紧急措施,就有可能造成生产和设备事故,此时由联锁系统立即自动采取紧急措施,如关闭或打开阀门、停机、停电等.公司内地水煤气压缩机、N/H气压缩机、汽轮机等都有相应地联锁保护系统.ESD(emergency shutdown system >紧急停车系统、ETS汽机跳闸保护功能等都属于联锁保护系统地范围.SixE2yXPq53，自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先设计地时序自动地对生产设备进行周期性地操作.如变压吸附脱碳工艺<PSA-CO2）,固定床间歇式造气工艺、热电地浓相气力自动输灰系统等生产环节利用控制系统地强大功能,使生产自动进行,大大地减轻了操作工人地劳动强度,有些系统已经达到无人值守.6ewMyirQFL自动开停车系统可以按照预先设定好地步骤,自动将生产过程自动地投入运行,减少人为失误,如汽轮机在不同状态下地自动升温开车过程、如冷态、温态、热态、极热态地自动暖机过程,以及过临界升速率自动控制过程.kavU42VRUs4，自动控制过程生产过程中地各种工艺条件不可能是一成不变地.尤其像我们这样工艺复杂、干扰因素多地化工企业,在连续生产地过程中各项参数都或多或少会偏离正常地工艺条件,为此,就需要利用一些自动控制装置,对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界干扰地影响而偏离正常状态时,能自动地控制而回到规定地范围内,为此目地而设置地系统就是自动控制系统.y6v3ALoS89综上所述,自动检测系统只能完成了解生产过程所处地状态；联锁保护系统只能在工艺条件进入某种极限状态时,采取安全措施,以避免生产事故地发生；自动操作系统只能按照预先规定地步骤进行周期性操作；只有拥有了自动控制系统才能自动地排除各种干扰因素地影响,使工艺参数始终保持在预先设定地数值上.M2ub6vSTnP第二节自动控制系统地组成自动控制系统是在人工控制地基础上产生和发展起来地.所以,在开始介绍自动控制地时候,先分析人工操作,并与自动控制加以比较,这种分析方法对了解自动控制系统是有裨益地.0YujCfmUCw图1-2所示是一个液体储槽,在生产中常用来作为一般地中间容器.从前一个工序来地物料连续不断地流入槽中,而槽中地液体又送至下一个工序进行加工或储存.当流入量Qi(或流出量Qo>波动时就会引起槽内液位地波动,严重时会溢出或抽空,解决这个问题地最简单办法是以储槽液位为操作指标,以改变出口阀门开度为控制手段,如图1-2a所示.当液位上升时,将出口阀门开大,液位上升越多,阀门开地越大；反之,当液位下降时,则关小出口阀门,液位下降越多,阀门关地越小.为了使液位上升和下降都有足够地余地,选择玻璃管液位计指示中间地某一点为正常工作时地液位高度,通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上,这样就不会出现储槽内液位过高而溢出槽外,或使储槽内液体抽空而发生事故地现象.归纳起来,操作人员所进行地工作有三个方面,如图1-2b所示.eUts8ZQVRd（1）检测：用眼睛观察玻璃管液位计中地液位高低,并通过神经系统告诉大脑. （2）运算<思考）、命令：大脑根据眼睛看到地液位高度,加以思考并与要求地液位值进行比较,得出偏差地大小和正负,然后根据经验,经思考、决策后发出命令.sQsAEJkW5T（3）执行：根据大脑发出地命令,通过手去改变阀门开度,以改变出口流量Qo,从而使液位保持在所需高度上.眼、脑、手三个器官,分别担负了监测、运算和执行三个作用,来完成测量、求偏差、操纵阀门以纠正偏差地全过程.由于人工控制受到人地生理上地限制,因此在控制速度和精度上都满足不了大型现代化生产地需要.为了提高控制精度和减轻劳动强度,可以用一套自动化装置来代替上述人工操作,这样就由人工控制变为自动控制了.液体储槽和自动化装置一起构成了一个自动化控制系统,如图1-3所示.GMsIasNXkA为了完成人地眼、脑、手三个器官地任务,自动化装置一般至少包括三个部分,分别来模拟人地眼、脑和手地功能.如图1-3所示,自动化装置地三个部分分别是：TIrRGchYzg （1）测量元件与变送器它地功能是测量液位并将液位地高低转化为一种特定地、统一地输出信号<如电压、电流信号等）；7EqZcWLZNX（2）自动控制器它接受变送器送来地信号,与工艺需要保持地液位高度相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号值来改变阀门地开启度.lzq7IGf02E（3）执行器通常指控制阀,它与普通阀门地功能一样,只不过它能自动地根据控制器送来地信号值来改变阀门地开启度.zvpgeqJ1hk由上可知,自动化装置具有人工控制中操作人员地眼睛、大脑、手脚地部分功能,因此它自动地完成储槽液位地控制.NrpoJac3v1图<）第三节识读管道仪表流程图任何一个产品地工业生产,都经历了将原材料逐次加工到半产品乃至成品地过程.整个生产过程地表述方法是多样地,但管道仪表流程图<P&ID：Piping and Instrument Diagram）在表达部分或整个生产工艺无疑是最为直观和简捷地途径.管道仪表流程图是工艺、设备、管理人员学习掌握生产过程地首选教材,也是其设计施工地重要依据.1nowfTG4KI管道仪表流程图就是过去所说地带控点地工艺流程图,是借助统一规定地图形符号和文字代号,用图示地方法把建立化工工艺装置所需地全部设备、仪表、管道、阀门及主要管件,按其各自功能以及工艺要求组合起来,以起到描述工艺装置地结构和功能地作用.因此,管道仪表流程图不仅表达了部分或整个生产过程地工艺、设备、仪表等地设置状况,更重要地是体现了对该工艺过程相互联系、及所实施地控制方案,是编制试压、吹除、联动试车等操作方案地基础.fjnFLDa5Zo一、仪表位号仪表位号由仪表功能标志和仪表回路编号两部分组成,如TIR-1106,PT-1203等,常用地仪表功能字母代号如下表：tfnNhnE6e5字母代号被测变量后继字母A 分析<Analytical）报警(Alarm>C 控制<Control）D 差<Differential）F 流量(Flow>L 物位(Level> 灯<Light）I 指示(Indicating>P 压力、真空(PressVacuum>Q 累计<Totalize）R 记录(Recorder>T 温度(Temperature> 传送(Transmit>V 阀、风门(ValveDamper>例：ＦＩＲＱ－１１０６表示具有记录和累计功能地流量仪表,编号为１１０６；ＰＩ－１２０３表示压力指示仪表,编号为１２０３ＬＶ－１００１表示用于液位控制地调节阀,编号为１００１二、工艺流程图设备及管件代号常用设备字母代号如下表：序号设备符号设备名称序号设备符号设备名称１Ｃ压缩机６Ｔ塔２Ｅ换热器７Ｖ容器３Ｆ加热器８Ｚ其他设备４Ｐ泵９Ｓ分离器５Ｒ反应器１０Ｍ计量罐管道编号一般由１原料代号,２主项编号,３管道顺序好,４管道公称通径,５管道压力等级,６隔热－隔音代号；HbmVN777sLＸＸＸＸＸＸ－ＸＸＸＸＸＸ－Ｘ１２３４５６管道等级ＸＸＸＸ分别由管道Ａ材质类别,Ｂ管道工程压力,Ｃ管道主要地密封形式,Ｄ管道垫片形式1,材质类别分别用英文字母代表如下：Ａ－铸铁和硅铁管；Ｂ－碳钢管；Ｃ－普通低合金管；Ｄ－合金钢管；Ｅ－不锈钢管；Ｆ－有色金属管2,管道压力用阿拉伯数字表示公称压力0.005MPa 0.6MPa 1.0MPa 1.6Mpa 2.5MPa 4.0MPa 6.3Mpa 10MPa 压力代号00 0 1 2 3 4 5 6 3,用英文字母表示该管道主要地一种密封形式Ｆ－光滑面Ｒ－梯形槽Ｍ－凸凹面Ｔ－管螺纹连接Ｇ－榫槽面Ｓ－承插连接4,用阿拉伯表示管道垫片形式１－钢制法兰用石棉橡胶板垫片２－钢制法兰用柔性石墨复合垫片３－钢制法兰用聚四氟乙烯包覆垫片４－钢制法兰用缠绕式垫片５－钢制法兰用齿形组合垫片５,隔热及隔音代号用英文字母Ｈ－保温Ｃ－保冷Ｐ－人身防护Ｎ－隔音例如：ＬＳ１０１－２５Ｂ３Ｆ１－Ｈ碳钢蒸汽管线,公称直径２５ｍｍ,公称压力2.5MPa,主要采用平面法兰,垫片用石棉橡胶板垫片,做保温处理.V7l4jRB8Hs三、管道仪表流程图读图步骤１，从左到右依次识读各类设备,分清东设备和静设备,理解各设备地功能,如换热器、分离器、泵、压缩机等.２，在熟悉工艺设备地基础上,根据管道中所标注地介质名称、特性、流向等分析工工艺流程.３，了解各工艺介质间地能量转换关系,各介质所处地相态.４，根据仪表设置情况了解控制方案和调节过程.第三章检测仪表在化工生产过程中,为了正确地指导生产操作、保证生产安全、提高产品质量和实现生产过程地自动化,一项不可少地工作是准确而及时地检测出生产过程中地各个有关参数,例如压力、流量、液位、温度等.用来监测这些参数地技术工具称为检测仪表.本章将对这些仪表地基本特性进行简要介绍.83lcPA59W9第一节检测仪表地基本性能和分类一、仪表地性能指标我们通常所说地仪表“准”与“不准”,反映“灵敏”与“滞后”等都是仪表性能指标地一个通俗说法,但不够准确也不全面,下面我们具体说明仪表一些基本性能.mZkklkzaaP１，精确度<简称精度）任何测量过程都存在一定地误差,因此“准”与“不准”都是相对地,要正确地估计测量结果与真实值地差距,就必须知道仪表地精确程度.AVktR43bpw某种仪表地最大绝对误差△max＝测量值－真实值其允许地最大相对误差为δ＝△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100% 根据仪表地使用要求,规定在一个正常情况下允许地最大误差,这个允许地最大误差就就叫允许误差.允许误差一般用相对百分比误差来表示,即一台仪表地允许误差是指在规定地正常情况下允许地相对百分比误差地最大值,即ORjBnOwcEdδ允＝±△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100%仪表地δ允越大,表示它地精确度越低；反之,仪表地δ允越小,表示仪表地精确度越高.将仪表地允许地最大相对百分误差去掉“±”及“％”号,便是仪表地精确等级.国家规定地仪表等级有0.005,0.5,0.2,0.5,1.0,1.6,2.5,4.0等,我们现场使用地仪表一般为0.2级到2.5级之间.2MiJTy0dTT例某台测温仪表地测温范围为０－２５０℃,其精度等级为 2.5级,其允许误差为多少？解：由δ允＝±△max／<测量范围上限值－测量范围下限值）×100%得Δmax＝±250×2.5%=±6.25℃另外还有一些指标如变差、分辨力、线性度、反应时间等指标,因为这些指标现场使用不多,这里就不做介绍了.二、仪表地分类工业仪表种类繁多,结构形式各异,根据不同地原则,可以进行相应地分类.１，按仪器使用地能源分类可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表.２，按信息地获得、传递、反映、处理地过程可分为：检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表、执行器等.<1）,检测仪表地主要作用是获取信息,并进行适当地转换.在生产过程中,检测仪表主要主要用来测量某些工艺参数,如温度、压力、流量、物位以及物料地成分、物性等,并将被测参数地大小成比例地转换成电地信号<电压、电流、频率等）或气压信号.<2）,显示仪表地作用是将由检测仪表获得地信息显示出来,包括各种模拟量、数字量地指示仪、记录仪和计算器,以及工业电视、图像显示器等.<3）,集中控制装置如可编程控制器、集散控制器等,它能够完成除检测仪表、执行仪表以外所有功能.<4）控制仪表可以根据需要对输入信号进行各种运算和转换,例如放大、积分、微分等运算,电气转换、电液转换.控制仪表包括各种电动、气动地控制器以及用来代替模拟控制仪表地微处理器等.<5）执行器执行器可以接受控制仪表地输出信号或直接来自操作人员地指令,对生产过程进行操作或控制.执行器包括各种气动、电动、液动执行器和控制阀.gIiSpiue7A 他们之间地关系可用下图来表示：集中控制装置显示仪表生产过程检测仪表执行器控制仪表第三章检测仪表第一节压力检测仪表压力检测是化工生产过程中监控地最为重要地参数之一.合成氨生产过程中要将只有24Kpa地版半水煤气逐步加压升高到20MPa以上,压力相差1000倍,如果不进行对压力进行准确测量将无法组织生产,也无法保证产品质量,同时准确地压力生产还是保证设备安全地前提.此外,压力测量地意义还不局限于它自身,有许多种类地流量、液位、密度等测量仪表也是通过对压力地直接测量来间接地反应其参数地大小.所以掌握压力测量仪表地运行原理非常重要.uEh0U1Yfmh一、压力地单位工业中常用地压力国际单位有Pa、Mpa、Kpa等,另外还有一些非标准单位如大气压、公斤/厘M2等,各单位之间地换算关系如下表：IAg9qLsgBX另外在压力测量中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分,其关系可以见下图工程上所用地压力指示值,大多数为表压.表压是绝对压力和大气压力之差,即WwghWvVhPEP表压=P绝对压力-P大气压力当被测压力低于大气压力时,一般采用负压或真空度来表示,它是大气压与绝对压力之差,即P真空度=P大气压力-P绝对压力因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中,本来就承受着大气压力,所以除特别说明外,提到地压力均指表压或真空度.asfpsfpi4kP 表P 真P 绝P 绝大气压线。

测量仪表总复习提纲解读

其中一种控制仪表多于一个．
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化
第十三章自动控制系统的基本概念
二、自动控制系统的分类（一）从给定值角度定值控制系统随动控制系统
程序控制系统
（二）信号传送角度看
闭环控制系统
开环控制系统
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化
第十三章自动控制系统的基本概念
第八、九章控制规律与控制器
二、控制器（功能）
1.控制运算（控制规律的实现）
1 MV K P ( Dv TI
DVdt T
D
dDV ) dt
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第八、九章控制规律与控制器
2.正反作用正作用：反作用：
1 Mv K P ( Dv TI dDv Dvdt TD dt )
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化
第三章物位测量及变送
直读式物位仪表恒浮力：磁翻板、自动跟踪、浮球、钢带式、
浮力式
分类
磁致伸缩式、光纤式
变浮力：浮筒
静压式：差压变送器的测量范围、迁移、迁移量
电容（射频导纳）超声波其它物位计雷达核辐射
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化
第一章概述
1.测量的概念与方法：分类 2.测量仪表的基本组成 3.仪表的性能指标误差的定义与分类
仪表的基本性能指标：
（1）测量范围与L；（2）误差：a,r,q,h
（3）精度与精度等级
（4）其他性能指标：灵敏度、分辨率等
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化
中国石油大学(华东)自动化测量仪表与自动化

教学课件石油化工自动化及仪表(第2版)

本篇共分三章。第1章介绍石油化工自动化的意义及主要内容，自动控制系统的基本组成，自动控制系统的图形表示和自动控制系统的分类等内容。第2章介绍自动控制系统的性能指标及要求。第3章介绍被控对象特性与
数学模型。
第1章绪论
1.1 石油化工自动化的意义及主要内容 1.2 自动控制系统的基本组成 1.3 自动控制系统的图形表示 1.4 自动控制系统的分类
通过本课程的学习，应能了解石油化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用；能根据工艺要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案；能在工艺设计或技术改造中，与自控设计人员密切合作，综合考虑工艺与控制两个方面，并为自控设计人员提供正确的工艺条件与数据；能了解化工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制规律及其控制器参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度、压力、流量、物位及组分）的
基本测量方法和仪表的工作原理及其特点；
在生产控制、管理和调度中，能正确地选用和使用常见的测量仪表和控制装置，使它们充分发挥作用；能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现的一些问题和现象，提出正确的解决办法。
石油化工生产过程自动化是一门综合性的技术学科。对于熟悉石油化学工程的工艺及设备人员，如能再学习和掌握一些检测技术和控制系统方面的知识，必能在推进中国的石油化工自动化事业中，起到事半功倍的作用。
1.1.2 非自动化专业人员学习自动化知识的意义
由于现代自动化技术的发展，在石油化工行业，生产工艺、设备、控制与管理已逐渐成为一个有机的整体，因此，一方面，从事石油化工过程控制的技术人员必须深入了解和熟悉生产工艺与设备；另一方面，非自动化专业技术人员必须具有相应的自动控制的知识。现在，越来越多的非自动化专业技术人员认识到，学习自动化及仪表方面的知识，对于管理与开发现代化石油化工生产过程是十分重要而且必要的。

化工仪表及自动化课件第一章检测仪表及传感器

例：如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得
出下列数据：
被校表读数/ MPa 被校表正行程读数/ MPa 被校表反行程读数/ MPa 0 0 0 2 1.98 2.02 4 3.96 4.03 6 5.94 6.06 8 7.97 8.03 10 MPa 9.99 10.01
解：（1）变差
按照靠系列的要求，选择等级低的为此温度计的精度等级 1.0; （3）工艺要求
允
max 满量程
max 8 C
100 % 8 C 1000 0 100 % 0 . 8 %
按照靠系列，根据工艺要求选取，要选择等级高的精度等级，0.5; 所以此温度计不符合要求。
例2 某台测温仪表的工作范围为0~500℃，工艺要求测温时
测量误差不超过±4℃，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？解根据工艺要求，仪表的相对百分误差为
max 允
4 500 0 100 % 0 . 8 %
应选择0.5级的仪表才能满足要求
小结
在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大百分误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大百分误差。
按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类
--- 检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表和执行器。按仪表的组成形式分类
--- 基地式仪表和单元组合仪表。
三、测量过程与测量误差
测量过程
将被测参数与其相应的测量单位进行比较，
并将之经过一次或多次能量的交换，获得一种便
于显示和传递的信号的过程。
测量误差

化工仪表第一章化工检测仪表

测量误差
由仪表读得的被测值(测量值)与被测参数的真实值之间，总是存在一定的差距，这种差距就称为测量误差。测量误差按其产生原因的不同，可以分为三类
系统误差疏忽误差偶然误差
绝对表示法相对表示法
x1 xt ( x x 0)
x0 x x0 x0
反应时间
当用仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总是要经过一段时间后才能应出参数变化的品质指标。
线性度
线性度用来说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。通常我们总是希望检测仪表的输出与输入之间呈线性关系。因为在线性情况下，模拟式仪表的刻度就可以做成均匀刻度，而数字式仪表就可以不必采取线性化措施。
3．电气信号

常用的电气信号有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。光信号包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。

4．光信号

四、检测系统中信号的传递形式
1．模拟信号 2．数字信号 3．开关信号
五、检测仪表与测量方法的分类
1．检测仪表的分类化工生产中使用的仪表类型繁多、结构复杂，因而分类方法也不少，现将常见的几种分类方法简介如下。 ①依据所测参数的不同，可分成压力(包括差压、负压) 检测仪表、流量检测仪表、物位(液位)检测仪表、温度检测仪表、物质成分分析仪表及物性检测仪表等。 ②按表达示数的方式不同，可分成指示型、记录型、讯号型、远传指示型、累积型等。 ③按精度等级及使用场合的不同，可分为实用仪表、范型仪表和标准仪表，分别使用在现场、实验室和标定室。
准确度(精度)等级
将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的准确度等级

化工仪表基础第一章-检测仪表基本知识

注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，往往用分辨率表示。
检测仪表的品质指标
4.反应时间
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。
仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
Z
Z m ax 仪表量程
100%
图1-3 重复性示意图
检测系统中的常见信号类型
作用于检测装置输入端的被测信号，通常要转换成以下几种便于传输和显示的信号类型
1.位移信号 2.压力信号 3.电气信号 4.光信号
检测系统中信号的传递形式
1. 模拟信号
在时间上是连续变化的, 即在任何瞬时都可以确定其数值的信号。
第一章检测仪表基本知识
内容提要
测量过程与测量误差测量仪表的品质指标测量系统中的常见信号类型检测系统中信号的传递形式检测仪表与测量方法的分类化工检测的发展趋势
测量过程与测量误差
测量是用实验的方法,求出某个量的大小。
举例
测一段导线的长度
Q qV
间接测量
直接测量
测量实质：是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。
相对百分误差δ
标尺上限值ma标x 尺下限值100%
允许误差
仪表允许的最大绝对误差值
允标尺上限值标尺下限值 100 %
检测仪表的品质指标
小结
仪表的δ允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的 δ允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分
误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05， 0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。

测量仪表及自动化

《测量仪表及自动化》综合复习资料绪论、第一章概述1.如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？2.名词解释：相对误差、精度、变差、灵敏度、量程、反应时间3.仪表的变差不能超出仪表的（）a、相对误差b、引用误差c、允许误差4.测量某设备的温度, 温度为400℃, 要求误差不大于4℃，下列哪支温度计最合适?（）A0～600℃ 1.5级 B. 0～1500℃0.5级 C. 0～800℃0.5级 D. 0～400℃0.2级5.仪表的精度级别指的是仪表的( )A引用误差 B. 最大误差 C.允许误差 D. 引用误差的最大允许值6.下列说法正确的是（）A回差在数值上等于不灵敏区B 灵敏度数值越大则仪表越灵敏C灵敏限数值越大则仪表越灵敏7.有一个变化范围为320——360kPa的压力，如果用A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？压力变送器A：1级，0——600kPa。

压力变送器B：1级，250——500kPa。

8.一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0~1000℃。

在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为6℃，求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格。

9.某台差压计的最大差压为1600mmH2O，精度等级为1级，试问该表最大允许的误差是多少？若校验点为800mmH2O，那么该点差压允许变化的范围是多少？10.测量范围0～450℃的温度计,校验时某点上的绝对误差为3.5℃,变(回)差为5℃, 其它各点均小于此值,问此表的实际精度应是多少?若原精度为1.0级,现在该仪表是否合格?11.自动化仪表按能源分类及其信号形式。

12.单元组合式仪表是什么？第二章压力测量及变送13.简述弹簧管压力表原理和游丝的作用。

14.简述电容式差压变送器工作原理，说明变送器的两线制工作机理。

15.简述压力仪表选型原则。

16.为减小仪表的相对误差,一般仪表应工作在量程的（）a、<1/3 b、1/3—2/3 c、>2/317.校对0--1.6MPa，1.5级的工业压力表示时，应使用标准压力表( )a.0—1.6MPa,0.5级b.0—2.5MPa,0.35级c.0—4.0MPa,0.25级18.为了正常测取管道（设备）内的压力，取压管线与管道（设备）连接处的内壁应（）。

化工仪表及自动化课件绪论

化工仪表及自动化课件绪论教学内容：本节课的教学内容来自于化工仪表及自动化课程的绪论部分。

具体内容包括：仪表的定义、分类和性能指标，自动化的基本概念、原理和应用，以及仪表和自动化在化工领域中的重要作用。

教学目标：1. 使学生了解仪表和自动化的基本概念，理解它们在化工生产中的重要性。

2. 使学生掌握仪表的分类和性能指标，能够正确选择和使用仪表。

3. 使学生了解自动化的基本原理，能够简单分析和解决自动化系统的问题。

教学难点与重点：重点：仪表的分类和性能指标，自动化的基本原理。

难点：仪表的工作原理，自动化的系统设计和调试。

教具与学具准备：教具：多媒体课件，仪表模型，自动化控制系统模型。

学具：教科书，笔记本，彩色笔。

教学过程：一、实践情景引入（5分钟）通过展示化工生产过程中的实际场景，让学生了解仪表和自动化在实际生产中的应用。

二、教材内容讲解（15分钟）讲解仪表的定义、分类和性能指标，自动化的基本概念、原理和应用。

三、例题讲解（15分钟）通过具体的例题，讲解仪表的工作原理和自动化的系统设计方法。

四、随堂练习（10分钟）让学生根据所学内容，完成随堂练习，巩固所学知识。

五、仪表模型演示（5分钟）通过仪表模型，让学生更直观地了解仪表的工作原理。

六、自动化控制系统模型演示（5分钟）通过自动化控制系统模型，让学生更直观地了解自动化的系统设计和调试过程。

板书设计：仪表的分类和性能指标，自动化的基本原理。

作业设计：1. 仪表的分类和性能指标：列举出至少三种仪表的分类，并说明它们的性能指标。

答案：温度计、压力计、流量计。

温度计的性能指标包括测量范围、精度、响应时间等；压力计的性能指标包括测量范围、精度、稳定性等；流量计的性能指标包括测量范围、精度、重复性等。

2. 自动化的基本原理：简述自动化的基本原理，并给出一个具体的自动化系统实例。

答案：自动化的基本原理包括检测、比较、调节和执行。

一个具体的自动化系统实例是温度控制系统，它通过温度传感器检测温度，将检测到的温度与设定温度进行比较，通过调节加热器或冷却器来调节温度，通过执行器来实现温度的控制。

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4、日常生活（1）体温计
一种简单的温度测量仪表。特点：测量范围35-42℃
（2）水、电、气表简单的流量累计测量仪表。用于双方结算：计量仪表 IC卡远程抄表
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绪论
（3）冰箱、空调、电熨斗简单的温度控制系统。
返回
绪论
5、油气田自动化油气田地面工程主要生产流程
常采用PLC或SCADA系统
多通阀完成倒井的功能
磁浮式液位计
含水分析仪
天然气：孔板、涡轮、涡街等，压力、温度补偿等液体：翻斗流量计、定体积测时间等含水：电容、射频、射线等
气体流量计
（5）联合站自动化
联合站是油气田地面工程最复杂，控制要求最高、测点最多的生产过程。
卸油台
1#换热器
1#
2#
只是人们的一种美好愿望。
（创新思想）
1969年7月21日，美国的“阿波罗11号”宇宙飞船载着三名宇航员成功登上月球，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗在踏上月球表面这一历史时刻时，曾道出了一句被后人奉为经典的话——这只是我一个人的一小步，但却是整个人类的一大步。
我国嫦娥探月工程：嫦娥一号、二号、三号、四号、五号
中国：北斗定位系统（35)
导弹首先要确定自己的方位：测量的问题
打击指定的方位：控制的问题
南斯拉夫大使馆
转为民用（10米）：
定值控制： 1999 目标不变
1991海湾战争爱国者飞毛腿
随动控制：目标变化
2.上天（航空航天）
这里我们先来看一下1个童话故事：嫦娥奔月
古人想到月球看看，飞天梦；在当时的技术条件下，
“绕”、“落”、“回”3个阶段
2013年12月2日嫦娥3号发射升空
北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、
中国卫星海上测控部（“远望号”船队）、中科院上海天文台
2.上天（航空航天）
“神舟” 载人飞船
“嫦娥” 探月
杨利伟
太空特点：太空极端温度：高温、低温；能源：太阳能电池；控制距离远，信号弱：
传感器与检测基础
教材：化工测量及仪表（第三版）陈忧先主编
主讲教师：华陈权
讲课学时：48
答疑
实验学时：8
地点：A座537
时间：周一下午2:30—5:00
电话：15963217635
本课程主要解决两个问题
压力
1.测量问题
物位流量温度
等工艺参数测量出来
浓度
……
测控
测量仪表
2.控制问题：如何把工艺参数控制到工艺需要的值
控制仪表
控制系统
控制算法
绪论
测量仪表与自动化的应用生产过程自动化的基本概念学习本课程的目的本课程的内容安排与学习要求
一、自动化技术的应用
1.军事(二战开始，促进自动化发展)
美国在前南斯拉夫、海湾战争中使用的全球定位系统，导弹误差2-3 米。
美国： GPS系统(32)
俄罗斯：GLONASS系统 (24) 欧盟：伽利略定位系统(34)
3. 入海：水下导航
美国“深海漫游者 ”机器人探秘海底.
难度更大大
在加州海岸水面约40公里以下的海底泥泞中辛苦作业，为科学家们提供全新的海底景象资料
潜艇
水下特点：高压、密封，无GPS信号导航(方位/速度/航向）监听（被动、主动）
多普勒声纳测速
地磁导向
磁罗盘
地貌导航
陀螺仪由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向
返回
（3）井口自动化
自动检测：
套压、油压、回压、温度示功图测试动态液位
自动控制：
RTU 抽油机电机控制、保护、节能油井产量控制
常采用RTU：现场监控和信号远传。
（4）计量站自动化
（1）选井控制：8~12口井（2）分时计量：油气井的油、气、水计量（3）配水间压力流量测量：
(汇管总压力及每口水井的水量、压力) （4）远程数据采集与监控（5）辅助设备的自动切换与控制
测控难度大：高温、高压、强腐蚀、强振动仪器和服务几乎被几大钻井服务公司所垄断：里伯顿公司（Halliburton）、斯伦贝谢公司（Schlumberger）、贝克休斯(Baker Hughes)等
（2）采油自动化
分层监测井下压力、流量、温度
高温：100多度；高压：几十MPa 电源：电池或电缆
3#
1#
2#
3#
2#换热器
1#事故罐
2#事故罐
3#事故罐
1#
2#
高
高
效
效
1#1#
2##
分分
分分
离器离器
离器离器
1#
2#
பைடு நூலகம்
电
电
脱
脱
水
水
器
器
联合站自动化的要求
（1）三相分离器测控系统：分离、计量（2）电脱水装置测控系统
测量参数：油水界面、出口含水、温度、压力、电流、电压；控制：油水界面、出口含水控制等；（3）加热炉控制系统控制：出口温度热媒入口流量、风量控制等；（4）蒸汽锅炉控制系统控制：锅炉汽包水位、饱和蒸汽压力、炉膛负压控制等；（5）原油稳定装置测控系统（6）天然气处理过程测控系统（7）注水测控系统
气井
集气站
天然气
天然气外输首站
天然气处理厂
轻质油
天然气外输管道轻质油外运
油井
计量站
原油
联合站
污水
原油外输首站
炼厂
清水
回注
污水处理
原油、天然气从钻井、采油/气到中间处理、外输、提炼每一个环节都需要自动化来保证正常生产，而且每一个环节生产工艺有不同特点。
返
(1)钻井自动化
钻井过程中：扭矩、钻压、振动、导向
iPhone 4是世界上第一台内置MEMS微机电系统三轴陀螺仪的手机，可以感知来自六个方向的运动，加速度，角度变化。测量转动、偏转的动作
4.入地：地铁、隧道（人可进入）钻井、采油（人不可进入）、探矿难度最大
海洋平台
特点：高温：100多度；高压：几十MPa 电源：电池或电缆水平井：导向地层结构等未知
声控开关
这种声控开关只能用于公共场所的自动门（商店、银行等）
用于开自己家的门，需要解决那些技术问题？
“芝麻开门”有什么缺点？
噪声滤波语音识别识别不同人
现在除了钥匙外，还有哪些开门方式？如何实现？遥控
光电自动门
热释电传感器用于自动门，当然也可以用于防盗
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。
5、日常生活中的测控技术
我们先来看一下1个童话故事：
阿里巴巴与四十大盗
“芝麻开门”的故事，包含两层意思：
①语音控制开门；
（创新思想）
②只有特殊语音才能开门；
在当时的技术条件下，阿里巴巴的这个愿望能实现吗？只是人们的一种美好愿望。
但在我们现在的技术条件下，阿里巴巴的这个愿望能实现吗？
如何实现，请大家讨论？