化工装置仪表及控制系统简介

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DCS
化肥二部生产装置采用了两套DCS系统 系统: 化肥二部生产装置采用了两套 系统
1.HONEYWELL公司的 公司的TPS系统： 系统： 公司的 系统 Total Plant System 全厂一体化系统，化肥二部合成氨、尿 全厂一体化系统，化肥二部合成氨、 素装置控制采用
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调节阀
执行机构
阀体部件
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调节阀
KOSO系列调节阀 系列调节阀
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调节阀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
MASONEILAN系列调节阀 系列调节阀
FISHER系列调节阀 系列调节阀
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调节阀
CCI系列调节阀 系列调节阀
BOHLER系列调节阀 系列调节阀
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仪表部分
1 .检测仪表 检测仪表 1.温度变送器（热电偶、热电阻、膨胀式、压力式、辐射式等） 温度变送器（ 温度变送器 热电偶、热电阻、膨胀式、压力式、辐射式等）
2. 压力/差压变送器（液柱式、弹性式、电气式、活塞式等） 压力 差压变送器（液柱式、弹性式、电气式、活塞式等） 差压变送器 3.液位变送器（直读式、差压式、浮子式、核辐射、超声波等） 液位变送器（直读式、差压式、浮子式、核辐射、超声波等） 液位变送器 4.流量变送器（速度式、容积式、质量式等） 流量变送器（速度式、容积式、质量式等） 流量变送器
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检测仪表
孔板流量计原理图
差压式液位计原理图
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检测仪表
差压流量计
转子流量开关
转子流量计
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检测仪表
质量流量计
涡街流量计
电磁流量计
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检测仪表
皮带秤
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检测仪表
玻璃板液位计
差压液位计
吹气式液位计
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TPS系统
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TPS的信号流程
现 场 变 送 器 箱 线 接 场
现
MR MR
MR MR
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TPS的信号流程
器 信 号
HART HART
MR FTA MR FTA
器 及 板 控 制
IOP IOP
MR
接 收
HPM
主 控
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TPS的信号流程
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CS1000系统 CS1000系统 CENTUM CS系统是日本横河公司的产品，化肥二部采用其 系统是日本横河公司的产品， 系统是日本横河公司的产品 CS1000系统。CS系统主要由工程师站 系统。 系统主要由工程师站 系统主要由工程师站EWS，信息指令站 系统 ，信息指令站ICS，双重化 ， 现场控制站AFM20D，通信门单元 现场控制站 ，通信门单元ACG，双重化通讯网络 ，双重化通讯网络V-NET等构 等构 成。 系统规格： 系统规格： 监视位号数： 监视位号数：8000个 个 最多站数： 个站 包括现场控制站和人机接口站） 个站（ 最多站数：24个站（包括现场控制站和人机接口站） 人机接口站：8个 人机接口站： 个 现场控制站： 个 现场控制站：16个 通讯网络（Ｖ 同轴电缆（ 光纤电缆）， 通讯网络（ＶL net):185m同轴电缆（或20km光纤电缆）， 数据传输 （Ｖ 同轴电缆 光纤电缆 速率为10Mbps. 速率为
2 .分析仪表 分析仪表
分析仪表是用来测量物质（包括混合物和化合物）的成分、含量以及 分析仪表是用来测量物质（包括混合物和化合物）的成分、 某些物理特性的一类仪器的总称。 某些物理特性的一类仪器的总称。 化肥二部的分析仪表有： 化肥二部的分析仪表有：氨氮浓度分析仪 、色谱分析仪 、水份分析仪 氧含量分析仪、密度计、 计 分析仪、 、氧含量分析仪、密度计、PH计、 SiO2分析仪、红外分析仪等。 分析仪 红外分析仪等。
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DCS DCS—集散控制系统，ISO的定义为 集散控制系统， 集散控制系统 的定义为 ：为满足大型工业生产和日益复杂的过 程控制要求，按照控制分散、 程控制要求，按照控制分散、管理集中 的原则构思，微处理器、通信技术、 的原则构思，微处理器、通信技术、人 机接口技术、 接口技术相结合用于数 机接口技术、I/O接口技术相结合用于数 据采集、 据采集、过程控制和生产管理的综合控 制系统。 制系统。 它是以微处理机为基础的集中分散 型综合控制系统。集中是指集中管理、 型综合控制系统。集中是指集中管理、 集中操作和集中显示， 集中操作和集中显示，而分散是指控制 分散、危险分散。主要分为三大部分： 分散、危险分散。主要分为三大部分： 部件的控制器、 带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接 部件的控制器 口（HMI）。 ）。
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控制系统
1.DCS Distributed Control System 2.PLC Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器 3.SIS Safety Instrumented System 4.ITCC Integrated Turbine & Compressor Control 透平和压缩机综合 控制系统 >> 返回 安全仪表系统 集散控制系统
YOKOGAWA EJA
系列变送器
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分析仪表
电导分析仪表
PH分析仪表 分析仪表
O2含量分析仪表
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分析仪表
质谱仪
氨碳分析仪
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分析仪表
CO2分析仪表
CH4分析仪表
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执行器部分
执行器是构成自动控制系统不可缺少的重要部分， 执行器是构成自动控制系统不可缺少的重要部分，执 行器在系统中的作用是接受调节器的输出信号， 行器在系统中的作用是接受调节器的输出信号，改变调节 参数，把被调参数控制在要求范围内， 参数，把被调参数控制在要求范围内，从而达到生产过程 的自动化。执行器代替了人的操作，被形象的称为实现生 的自动化。执行器代替了人的操作， 产过程自动化的“手脚” 产过程自动化的“手脚”。
2.YOKOGAWA公司的 公司的CS1000系统 公司的 系统 CENTUM CS系统，化肥二部公用工程、污水处理装置控 系统， 系统 化肥二部公用工程、 制采用
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DCS
HONEYWELL公司的 公司的TPS系统： 系统： 公司的 系统
合成氨、 合成氨、尿素装置操作站
主控机柜间
调节阀
TOMOE系列调节阀 系列调节阀
SAMSON系列调节阀 系列调节阀
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调节阀分类
气开阀和气关阀 调节阀的开闭形式有气开阀和气关阀之分。所谓气开是指输 调节阀的开闭形式有气开阀和气关阀之分。 入到执行机构上的控制气压增加时，阀门朝打开的方向移动， 入到执行机构上的控制气压增加时，阀门朝打开的方向移动，使 流过阀门的介质流量增加；而气关阀则刚好相反， 流过阀门的介质流量增加；而气关阀则刚好相反，当控制气压增 加时，阀门朝关闭的方向移动。 加时，阀门朝关闭的方向移动。 调节阀开闭形式的确定主要从安全生产的角度考虑， 调节阀开闭形式的确定主要从安全生产的角度考虑，如在锅 炉当中，燃料气的调节阀通常都是采用气开阀， 炉当中，燃料气的调节阀通常都是采用气开阀，当控制气压信号 发生故障中断时，即执行机构上的气压为零时， 发生故障中断时，即执行机构上的气压为零时，阀门能够处于关 闭状态。切断燃料气，防止设备内部温度过而导致危险发生。 闭状态。切断燃料气，防止设备内部温度过而导致危险发生。
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TPS系统 TPS系统 TPS系统是 系统是Honeywell公司研制的一种基于 公司研制的一种基于Windows的开放工厂 系统是 公司研制的一种基于 的开放工厂 自动化系统。它主要由高性能过程管理器HPM，网络接口模件 自动化系统。它主要由高性能过程管理器 ，网络接口模件NIM 历史模件HM，全局用户操作站 ，历史模件 ，全局用户操作站GUS，工程师站和局部控制网 ， LCN、通用控制网 等组成。 、通用控制网UCN等组成。 等组成
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TPS系统 TPS系统 1.高性能过程管理器 高性能过程管理器HPM High Performance Process Manager 高性能过程管理器 2.网络接口模件 网络接口模件NIM Network Interface Module 网络接口模件 3.历史模件 历史模件HM History Module 历史模件 4.全局用户操作站 全局用户操作站GUS Global User Station 全局用户操作站 5.增强型 增强型PLC接口模件 接口模件EPLCG Enhanced Programming Logic 增强型 接口模件 Controller Gateway 6.安全管理器 安全管理器SM Safety Manager 安全管理器
化工装置仪表及控制系统简介
2008年8月 年 月
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仪表综述 过程控制装置从最初的自立式、基地式仪表到单元组合式仪表， 过程控制装置从最初的自立式、基地式仪表到单元组合式仪表，以 世纪80年代以后发展的智能化数字仪表 及20世纪 年代以后发展的智能化数字仪表、集散控制系统和现场总 世纪 年代以后发展的智能化数字仪表、 线。 过程控制仪表及控制系统的发展经历了四个阶段: 过程控制仪表及控制系统的发展经历了四个阶段 1. 50年代以气动单元组合仪表为主 年代以气动单元组合仪表为主 2. 60年代 电子元件晶体管的产生 使得电动单元组合仪表 年代,电子元件晶体管的产生 使得电动单元组合仪表(DDZⅡ)得以 年代 电子元件晶体管的产生,使得电动单元组合仪表 Ⅱ 得以 开发和应用 3. 70年代 采用线性集成电路和小规模数字电路 发展了安全火花防爆型 年代,采用线性集成电路和小规模数字电路 年代 采用线性集成电路和小规模数字电路,发展了安全火花防爆型 单元组合仪表(DDZⅢ ) 、组装仪表和巡回检测仪表 单元组合仪表 Ⅲ 4. 80年代 采用微处理机和集成电路 将微机技术应用在仪表控制系统中 年代,采用微处理机和集成电路 将微机技术应用在仪表控制系统中, 年代 采用微处理机和集成电路,将微机技术应用在仪表控制系统中 出现集中管理分散控制式的控制系统装置以及数字化单元组合仪表
检测仪表
单法兰液位计 双法兰液位计
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检测仪表
浮筒液位计
磁式液位计 浮子钢带液位计
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检测仪表
射频导纳液位计 伺服液位计
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检测仪表
压力变送器
温度变送器
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检测仪表
机泵油站
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检测仪表
Rosemount 3051 系列变送器
调节阀
1. 调节阀： 调节阀：
调节阀（也叫做控制阀Control Valve）由两部分组成： 调节阀（也叫做控制阀 ）由两部分组成： 调节阀 = 执行机构 + 阀体部件
执行机构是调节阀的推动装置， 执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应 的推理，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。 的推理，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。 阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触， 阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的 动作，改变调节罚截流面积，从而达到调节的目的。 动作，改变调节罚截流面积，从而达到调节的目的。
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调节阀特性 调节阀的流量特性： 调节阀的流量特性： 调节阀的理想流量特性是指：在调节阀前后压差保持不变时， 调节阀的理想流量特性是指：在调节阀前后压差保持不变时，流 过阀门的介质的相对流量和阀门的相对开度之间（相对位移） 过阀门的介质的相对流量和阀门的相对开度之间（相对位移）的关 调节阀的理想流量特性有四种： 系。调节阀的理想流量特性有四种： 1.直线特性 直线特性 2.等百分比特性 等百分比特性 3.快开特性 快开特性 4.抛物线特性 抛物线特性
执行器按使用的能源可分为：气动执行器、 执行器按使用的能源可分为：气动执行器、电动执行器 和液动执行器三种。其中气动执行器在工业控制中使用最 和液动执行器三种。 为普遍。 为普遍。
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执行器部分
油动机 造粒风机风门挡板执行器 快锅风门挡板执行器 快锅风门挡板执行器
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