仪表基础知识

• 当差压式液位仪表指示和现场直读式指示仪表指示
对不上时，首先检查现场直读式指示仪表是否正常， 如指示正常 ，则为仪表故障。
• 液位仪表指示值变化波动频繁时，首先要根据液面
控制对象的容量大小来分析故障的原因，容量大一 般是仪表故障造成。容量小的看工艺参数是否波动， 如工艺参数波动则很可能是工艺波动造成的。
物位仪表的分类
• 1）、直读式 ：采用在设备容器侧壁开窗
口或旁通管方式，直接显示物位的高度。
• 优点：简单也最常见，方法可靠、准确 • 缺点：只能就地指示，主要用于液位检测
压力较低的场合。
2) 、 静压式
基于流体静力学原理，容器内的液 面高度与液柱质量形成的静压力成比 例关系，当被测介质密度不变时，通 过测量参考点的压力可测量液位。基 于这种方法的液位检测仪表有压力式、 吹气式和差压式等。
谢谢
五、常见仪表故障分析
• 在分析仪表系统故障前，要比较透彻地了
解相关控制系统的工艺流程、工艺介质、 管道压力等情况及条件，了解仪表系统的 设计方案、设计意图、仪表系统的结构原 理特点、性能及参数要求等，做到心中有 数。
• 在分析检查仪表系统故障时，要了解生产
的负荷及控制参数的变化情况，在DCS中 查看该仪表历史记录曲线，进行分析，以 确定仪表故障原因所在。
➢温度控制系统指示出现大幅缓慢的波动，很
可能是由于工艺操作变化引起的，如当时工 艺操作没有变化，则很可能是仪表控制系统 电缆接触不良。
2、压力控制系统
• 压力控制系统仪表指示出现快速振荡波动
时，首先检查工艺操作有无变化，这种变 化多半是工艺操作和调节器PID参数整定不 好造成。
• 压力控制系统仪表记录出现直线，工艺操
动浮筒液位调节器，气动压力 调节器，温包式气动温度调节 器等。
• 5.变送器类
• 大多数为智能变送器； 建厂初期为电
动三型变送器，后来逐步更换为EJA变
送器，还采用了一些与被测介质相适应
的流量计。如：质量流量计测量液氨流
量。椭圆齿轮流量计，测量渣油流量。
• 液位变送器除一部分采用差压变送器外，
主要采用浮筒式液位变送器。
4、液位控制仪表系统故障
• 液位控制仪表系统指示值突变到最大或最小时，可
以先将液位自动控制改为手动控制，看液位变化情 况。如液位可以稳定在一定的范围，则故障在液位 控制系统，具体变现为PID参数设置不当、调节阀 故障；如稳不住液位，调节阀阀位和DCS调节器输 出一致，则为工艺系统造成的故障，要从工艺方面 查找原因。
表，
• 主要有热电阻、热电偶、流量孔板、
流量喷嘴、文丘里、阿牛巴等。
➢2.就地显示仪表：
主要有普通压力表，双金属温度 计，温包式温度计，磁力液位计， 浮筒液位计，转子流量计及各类气 动仪表。
•3.电开关（接联锁或报警系统）
有温度开关、压力开关、液位 开关、流量开关等仪表。
•4.就地控制仪表
• 这类仪表都是气动仪表。如气
仪表基础知识
一、石化公司仪表的应用现状
两套化肥主装置（合成氨、尿素）和炼
油主装置实现了DCS控制，部分独立装置 （如两套水处理、3#锅炉、25MW发电机 组、4118K3等）采用PLC控制。
合成氨系统的仪表产自日本、德国等许
多厂家，在当时几乎是国际市场最先进 的仪表。
二、仪表的种类
• 1.一次表：直接与工艺管道连接的仪
测量（400℃-1700 ℃）
• 一般采用的是两线
制
热电阻：
根据不同温度下导体 电阻不同的原理测 量
• 适合中、低温系统
的温度测量（270℃--400 ℃）
• 一般采用的是三线
制
压力的检测方法
液柱式压力检测 弹性式压力检测 电气式压力检测 活塞式压力检测
U形管 （用于微压测量）
弹簧管、膜片、 波纹管
• 7.可燃性气体检测显示报警监测
• 该类仪表属于分析仪表，主要分布
在厂区，泵房有可能泄露可燃气体 的场所。在控制室内装有PLC监测 系统。
•8.调节阀
• 调节阀的种类很多，且是自控系统
中最重要的仪表。
• 其中一部分调节阀是自力式的，不
受仪表控制。其余凡受仪表控制的 调节阀都采用气动执行机构或电动 执行机构。
• 有不少调节阀带有手轮，当仪表失
灵时，可用手轮进行手动操作。
• 有一些调节阀除受调节信号控制外，
还受联锁控制。在特殊情况下，当 调节系统无法控制时，将被联锁控 制取代。
• 9.其它系统的仪表 • 除上述仪表以外，现新上的控制系统
还有一些特殊的仪表，如还有4112工 段的气化炉使用的8台表面温度热偶， 共有90个测温点，也很特殊。 0106K1-1、18K3-1、2的压力、温度变 送器就与我们常规的变送器不一样。
现场检查同一直观仪表的指示值（如
就地压力表），如果它们差别很大，
则很可能是仪表系统出现故障。
故障分析举例
➢1、温度测量系统 ➢温度测量系统的指示值突然变到最大或最小，
则为仪表系统的故障。因为温度测量系统的 测量滞后较大，不会发生突变。
➢如果温度控制系统指示出现快速振荡现象，
多为控制参数PID整定不当造成。
作变化了压力但指示还是不变化，一般故 障出现在压力测量系统中，
3．流量仪表系统故障
• 流量仪表系统指示值达到最大时，则现场仪表也
常常会指示最大。此时可手动控制调节阀的开度， 如果流量能降下来则一般为工艺操作原因造成。 若流量值降不下来，则是仪表系统的原因造成。
• 如果流量仪表系统指示最小，首先检查时，
发现趋势曲线发生突变或跳跃到最大 或最小，则应该是仪表系统出现了故 障。
• 如故障出现以前仪表记录曲线一直表
现正常，后来工艺参数曲线变得毫无 规律或使系统难以控制，甚至连手动 操作也不能控制，则此故障可能是工 艺系统工况波动造成的。
• 当发现DCS仪表显示不正常时，可以到
仪表，如果正常，则是仪表故障。当现场检测仪 表指示也最小，则检查调节阀开度，若调节阀开 度为零，则常为调节阀故障。当现场检测仪表指 示最小，调节阀开度正常，故障原因很可能是系 统压力不够、工艺管线堵塞、泵不上量、介质结 晶、操作不当等原因造成。
• 如果流量控制仪表系统指示值波动较频繁，可将
自动控制改到手动控制，如果波动减小，则是仪 表方面的原因或是仪表PID控制参数不合适。如果 波动仍频繁，则是工艺操作方面原因造成。
6) 声学式：利用超声波在介质中的传 播速度以及在不同相界面之间的发射 特性来检测物位的大小。可以测量液 位和料位。
7) 射线式：放射线同位素所发出的射 线(如γ 射线)穿过被测介质时因被介 质吸收其强度衰减，通过检测放射线 强度的变化达到测量物位的目的。这 种方法可以实现物位的非接触式测量。
8) 光纤式：基于物位对光波的折射和 反射原理进行物位测量。
• 如果仪表控制参数在较长时间所记录的趋
势曲线为一条直线，或趋势曲线原来波动， 现在变成了一条直线，故障很可能在仪表 系统。因为我公司DCS改造后仪表数据的 记录是由DCS系统完成，灵敏度和准确度 非常高，参数的变化能明显反应出来。此 时最直接的判断方法是：和工艺人员协商， 通过人为地改变调节阀的阀位来改变工艺 控制参数，注意一定要在现场确定调节阀 阀位与DCS调节器输出是否一致。
•6.中控室仪表
• （1）一化肥装置主要采用DCS控制和PLC
操作站上显示和操作。一化肥共有17台 DCS操作站，一台CO2吸附PLC操作站，一 台可燃气体泄漏检测报警监视操作站。
• （2）许多重要的选择开关、按钮开关、
报警灯设在辅操台上。另外，仪表盘后 还有许多仪表。如报警设定器、安全栅、 频率转换器、继电器，自动分析仪表等。
三、控制系统的组成
• 常规的过程控制系统框图如图
四、控制系统的分类
仪表控 制系统
温度控 压力控 流量控 制系统 制系统 制系统
液位控 制系统
其他 热电阻 热电偶 差压式 （转子、 压力
质量）
浮筒
其他 （辐射、 电容等）
1、温度仪表
热电偶 ：
根据不同温度产生不 同热电势的原理测 量
• 适合高温系统的温
3) 浮力式
基于阿基米德定理，漂浮于液面上 的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液 位发生变化时其浮力发生相应的变化。 这类液位检测仪表有浮子式、浮筒式 和翻转式等。
4)、 机械接触式
通过测量物位探头与物料面接触时 的机械力实现物位的测量。主要有重 锤式、音叉式和旋翼式等。
5) 电气式
将电气式物位敏感元件置于被测介 质中，当物位发生变化时，其电气参数 如电阻、电容、磁场等会发生相应的改 变，通过检测这些参数就可以测量物位。 这种方法既可以测量液位也可以测量料 位。主要有电阻式、电容式和磁致收缩 式等物位检测仪表。
（用途广泛、 现场直读）
电阻、电荷量 （用于远传）
活塞式压力 计 （用于标准 压力检测）
3、流量仪表
按检测量 分
按检测方法 分
体积流量
质量流量
速度法
容积法
质量法
差压式流量计 转子流量计 电磁流量计 超声波流量计
椭圆齿轮流量计 活塞式流量计 刮板流量计
质量流量计
4、物位检测仪表
物位是液位、料位和界位的总称， 对物位进行测量、显示和控制的仪表 称为物位检测仪表。在物位检测中， 有时需要对物位连续测量，有时仅需 要测量物位是否达到上限、下限或某 个特定的位置，这种定点测量物位的 仪表称为物位开关。物位开关常用来 监视、报警或输出控制信号。