热工仪表及自动控制系统基本知识共80页文档

热工仪表与控制装置基本知识

• 与我国早期设备编码相比，KKS编码具有如下优点： (1)KKS编码与计算机数据库联系紧密，更适合于计算机应用处理。 (2)符合国际标准，有足够的容量和细节来标识所有系统、设备和建筑物。 (3)具有良好的相互适应性，便于机械工程、土建工程、电气工程及控制和仪表（仪控）各专业间以及采用KKS编码的电厂之间的沟通。 (4) KKS编码使得设备台帐管理更加规范便捷。
• 热工监督的任务是： • 通过对热工仪表及控制装置进行正确的系统设计、设备选型、安装调试以及周期性的日常检定、校验、维修和技术改进等工作，使之经常处于完好、准确、可靠状态，以满足生产的要求。
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热工监督的范围： 1．热工参数检测、显示、记录系统 2．自动控制系统 3．保护联锁及工艺信号系统 4 ．顺序控制系统 5 ．计量标准器具和装置
• 用SAMA图例表达控制系统工作原理时，常将一些符号画在一起，表示一个具体的模块（仪表）具有哪些功能，这样在 SAMA图又清楚地表达了使用多少功能模块。常见SAMA图例按功能进行分类，如表5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6所示。
抗干扰
• 目前，电磁兼容性已成为工业过程测量和控制仪表的一项重要性能指标。由于测量和控制仪表总是和各类产生电磁干扰的设备工作在一起，因此不可避免地受电磁环境的影响。如何使热工控制仪表在规定的电磁环境中正常工作，这就是仪表的抗干扰问题。 • 所谓干扰，就是出现在仪表传输线上各种影响仪表正常工作的非信号电量。
• • • •
热工仪表及控制装置“三率”统计：完好率合格率投入率
• 完好率
一、二类自动装置总数自动装置完好率 100% 全厂自动装置总数
一、二类保护装置总数保护装置装置完好率 100% 全厂保护装置总数

热工仪表与自动控制

05
热工仪表与自动控制的未来发展
新技术与新材料的引入
新型传感器技术
随着传感器技术的不断进步，将会有更多新型传感器应用于热工仪表与自动控制领域，提高测量精度和可靠性。
新型材料的应用
新型材料如超导材料、纳米材料等在热工仪表与自动控制中的应用，将有助于提高设备的性能和稳定性。
人工智能与机器学习技术
热工仪表与自动控制
• 热工仪表概述 • 热工仪表的原理与技术 • 自动控制原理与技术 • 热工仪表与自动控制的结合应用 • 热工仪表与自动控制的未来发展
01
热工仪表概述
热工仪表的定义与分类
总结词
热工仪表是用于测量和控制系统温度、压力、流量等热工参数的仪表，根据用途、结构、原理等因素有多种分类方法。
01
02
03
传感器技术
传感器是热工仪表的核心部件，负责将热工参数转换为可测量的电信号。
信号处理技术
对传感器输出的电信号进行放大、滤波、转换等处理，以提取有用的测量信息。
通信与网络技术
实现热工仪表与控制系统之间的数据传输和控制，提高自动化水平。
热工仪表的误差分析
误差来源
主要包括传感器误差、信号处理误差、环境干扰误差等。
3
无线通信技术的应用
无线通信技术在热工仪表与自动控制中的应用，可以实现设备的无线连接和远程控制，提高设备的灵活性和便利性。
在新能源领域的应用前景
太阳能热利用
在太阳能热利用领域，热工仪表与自动控制技术可以实现对太阳能集热系统的智能控制，提高系
统的效率和稳定性。
风能发电
在风能发电领域，热工仪表与自动控制技术可以实现对风力发电机组的智能控制，提高发电效率

热工仪表及自动控制

接触电势与两导体的性质及接触点的温度有关。
热电势为温差电势和接触电势的代数和。
§1-2 温度测量仪表
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一、热工测量仪表
1、热电现象和热电偶的基本定律
均质导体定律：由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论其截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。
结论：（1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成；（2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，则说明该材料是不均匀的。
§1-2 温度测量仪表
章目录下一页
一、热工测量仪表
3、热电偶的结构热电极直径由材料价格、强度、导电率及用途、测温范围
等决定：贵金属d=0.3～0.65mm，廉金属d=0.5～3.2mm。其长度根据工作端在介质中的插入深度来决定，工业热电
偶一般为350～2000mm。其焊接形式有三种：见下图；对焊接点的要求为：焊点直
中检测和控制；
3.性能稳定，结构简单，经济耐用，维护方便； 4.可做得很小很薄、热容和热惯性都很小，能测量点的温度或表
面温度，也能用于快速测温。
§1-2 温度测量仪表
章目录下一页
一、热工测量仪表
1、热电现象和热电偶的基本定律
热电现象（热电效应或帕尔贴效应））：由两种不同的导体或半导体 A、B组成的闭合回路中，如果使两个接点1、2处于不同的温度，回路就会出现电动势，这一现象即为热电现象。该电势即为热电势。
3、灵敏度
灵敏度：单位被测参数的变化引起仪表指示机构的角位移
或线位移。
即：
S

x
仪表的灵敏度反映了仪表对被测参数变化的灵敏程度，灵敏度越高，就越能观测微小的被测参数变化。要提高仪表的灵敏度，可以采取增加放大系统的放大倍数的方法来实现。

热工仪表基础知识

热工仪表的定义、组成和分类
(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) 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。
常用热工仪表介绍
1、常用热工仪表
热工仪表主要包括：压力变送器;差压变送器;压力校验仪;热工信号校验仪;热电阻;热电偶;液位变送器; 温度变送器;压力传感器;智能数显仪;闪光报警仪;无纸记录仪;流量积算仪;压力校验装臵;温度校验装臵等。
常用热工仪表介绍
压力变送器
常用热工仪表介绍
一般意义上的压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~20mADC等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。可分成一般压力变送（0.001MPa～ 35MPa）和微差压变送器（0～1.5kPa），负压变送器三种。
热工仪表的定义、组成和分类
由于被测对象种类繁多，检测的条件和环境也有很大的差别，因而物位检测的方法有很多。归纳起来有以下种： (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。这种方法最简单也最常见，方法可靠、准确，但只能就地指示，主要用于液位检测和压力较低的场合。 (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。

(完整版)常见热工仪表基础知识

仪表基础知识1、测量误差概念1.1、误差的分类按误差数值表示的方法分为：绝对误差、相对误差、引用误差；按误差出现的规律分为：系统误差（规律误差）、随机误差（偶然误差）、疏忽误差（粗大误差）1.2、真值与约定真值（近似真值）、相对真值（标准表示值）1.3、仪表的精度等级是指基本误差（仪表在规定参比工作条件下，即标准工作条件下的最大误差）的最大允许值，精度=（最大误差/测量范围）*100%2、化工过程仪表的分类2.1、按读取测量值的位置可分为：就地测量仪表（如就地压力表、温度计、液位计、流量计等）和远传信号测量仪表（各类变送器、位置开关等）2.2、按测量参数性质可分为：分析、流量、物位（液位）、压力、温度、电量、机械量等3、分析仪表3.1、按分析目的分为：安全检测报警分析仪（可燃、有毒气体检测）、成分分析仪表3.2、成分分析仪的分类：离线分析仪（分析室仪器）、在线分析仪（COD分析仪、PH计、F离子分析仪等）4、流量测量4.1、流量的概念：是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。

分为体积流量和质量流量，质量流量M=体积流量Q *流体密度ρ。

质量流量的常用单位有：kg/h、t/h等，体积流量的常用单位有：l/h、m3/h 等。

4.2、流体流动状态的分类：A、层流（雷诺数Re〈2300） B、过渡流（2300〈Re〈4000） C、紊（湍）流（雷诺数Re〉4000）。

雷诺数是指流体惯性力与粘性力的比值。

4.3、与流体有关的物理参数：温度、压力、密度、粘度、速度、流量等。

4.4、流体的密度与温度、压力的关系：气体的密度随温度的升高而减小、随压力的增大而增大，液体的密度主要随温度升高而减小、而与压力关系不大。

4.5、流量测量仪表种类有：涡街流量计、金属管转子流量计、孔板节流装置流量计、锥形管流量计、威力巴流量计、楔式流量计、质量流量计、电磁流量计等。

4.6、流量计的分类流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。

热工仪表及自动控制系统的基本知识

一、单容有自平衡的对象有自平衡的单容对象就是前面介绍过的惯性环节。微分方程为：
微分方程的解为：
传递函数为：
阶跃响应曲线：特征参数： 1、K值：放大倍数
2、T值：时间常数
3、ρ值：自平衡率被调量变化1个单位引起的流量变化的数量
4、ε值：飞升速度单位阶跃扰动下被调量的最大变化速度
综上所述：
(3)起变送作用。
3．显示件显示件接受中间件送来的信号，并将其转变为测量人员可以识别的信号，它是与测量人员直接联系的部件。可分为三种： (1)模拟显示：由指针、光标、色带等反映被测参数的连续变化。 (2)数字显示：直接用数字显示被测参数的大小或高低。 (3)屏幕显示：用计算机和电视屏幕等显示测量结果。还可以给出要求的图形、数据表格、曲线等。
测量就是利用测量工具，通过实验方法将
被测量与同性质的标准量(测量单位)进行
比较，以确定被测量是标准量多少倍数的
过程。其所得倍数就是测量值，可见，被
测量由测量值和测量单位两部分组成。
二、测量方法：直读法：
直接测量：
比较法：
零值法：
微差法：
间接测量：组合测量：
1.2 测量误差一、误差的表示方法
根据各类仪表的设计、制造质量不同，国家对每种仪表均规定了基本误差的最大允许值，即允许误差。它可用绝对误差来表示，也可以用引用误差来表示。
3、准确度等级：仪表的准确度等级在数值上等于允许误差去掉百分号后的绝对值。国家规定的准确度等级系列有0.005，0.01，0.04，0.05， 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0 等级.1 自动控制系统的基本知识一、常用术语： 1、调节对象：指被调节的生产过程或生产设备 2、被调量：表征生产过程是否符合工艺要求的物理量，也是调节作用所要维持为给定值或维持在一定范围内的参数。 3、给定值：被调量应维持的数值。 4、扰动：引起被调量改变的各种因素。扰动分为内扰和外扰

热工仪表基础知识..

热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量：1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。

2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、热工测量是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量。

二、测量方法：按测量结果的获取方式来分（1）直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。

（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法，称为间接测量法。

按被测量与测量单位的比较方式来分（1）偏差测量法：测量器具受被测量的作用，其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值，称为偏差测量法。

（2）微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分，然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。

（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的，测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用，因此，被测量就是已知的比较量。

0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。

真值常用的方法有：（1）用标准物质（标准器）所提供的标准值，例如水的三相点。

（2）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。

（3）对被测量进行N 次等准确度测量，各次测量值的算术平均值近似为真值。

N 越大，越接近真值。

常见的测量误差表达方式：1.绝对误差2.实际相对误差 3．标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。

折合误差也称引用误差。

四、测量系统为了实现一定的测量目的，将测量设备按一定方式进行组合的系统称为测量系统，也称检测系统。

热控仪表控制基础知识

•
压力测量仪表的品种，规格甚多。常用的压力测量方法和仪表有：
通过液体产生或传递压力来平衡被测压力的平衡法。属于应于这类方法
的仪表有液柱式压力计和活塞式压力计；将被测压力通过一些隔离元件
（如弹性元件）转换成一个集中力，并在测量过程中用一个外界力（如
电磁力或气动力）来平衡这个未知的集中力，然后通过对外界力的测量
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❖温度测量
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❖温度测量
• 1.1 热电偶温度计 • 热电偶温度计由热电偶、电测部份 (动圈仪表、电位差计
或DCS)及连接导线组成如图所示。由于热电偶的性能稳定、结构简单、使用方便、测量范围广、有较高的准确度，且能方便地将温度信号转换为电势信号，便于信号的远传和多点集中测量，因而在石油化工生产中应用极为普遍。
的提高都有很大的影响。
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❖温度测量
•
温度测量仪麦种类繁多，若按测量方式的不同，
测温仪表可分为接触式和非接触式两大类。前者感温
元件与被测介质直接接触，后者的感温元件却不与被
测介质相接触。接触式测温元件简单、可靠、测量精
度较高；但是，由于测温元件要与被测介质接触进行
充分的热交换才能达到热平衡，因而产生了滞后现象，
表都处于大气中，所以工程上都用表压力或真空度来
表示压力的大小。我们用压力表来测量压力的数值，
实际上也都是表压或真空度（绝对压力表的指示值除
外）。因此，在工程上无特别说明时，所提的压力均
指表压力或真空度。 19
19
•
P绝压
P表压 P负压
大气压力线
P绝压
表压、绝压、真空之间的关系图
❖压力测量
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❖压力测量

热工仪表基础知识讲义ppt课件

温度是化工生产中既普遍而又十分重要的参
数之一。任何一个化工生产过程，都伴随着物质
的物理和化学性质的改变，都必然有能量的转化
和交换，而热交换则是这些能量转换中最普遍的
交换形式。因此，在很多煤化工反应的过程中，
温度的测量和控制，常常是保证这些反应过程正
常进行与安全运行的重要环节；它对产品产量和
质量的提高都有很大的影响。
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1、温度的测量与变送
由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同
热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在
各种热电偶的分度表中可以查到。根据热电测温的基本原，理论上
似乎任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严
格的选择，热电极材料应满足如下要求。
1．在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。
t0
t0
2
3
1
A
B
t
热电偶温度计测量线路 1、热电偶 2、连接导线 3、电测仪表
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1、温度的测量与变送
热电偶是由两根不同的导体或半导体材料(如上图中的A和B) 焊接或绞接而成。焊接的一端称为热电偶的热端(测量端或工作端)，和导线连接的一端称为热电偶的冷端 (自由端)。组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端插入需要测温的生产设备中，A和B两种不同的物质，电子密度高的向电子密度低的流动，产生电流，形成电动势，一般为mV信号，经过测温仪计算为测量介质的温度。
主要内容
一、四大参数的测量原理及仪表二、自动控制基础知识三、调节阀四、联锁系统的构成
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一、四大参数的测量原理及仪表
现场仪表测量参数的分类：现场仪表测量参数一般分为温度、压力、

热工仪表与自动控制

●感温包直接与被测介质接触，它也应把温度变化充分地传递给内部工作物质。所以，其材料应具有防腐能力，并以良好的热导率。
●为了提高灵敏度，感温包本身受热膨胀应远远小于其内部的工作物质的膨胀，故材料的膨胀系数要小。
●此外，还应有足够的机械强度，以便在较薄的容器壁上承受较大的内外压力差，通常用不锈钢或黄铜制成感温包，黄铜只能用在非腐蚀性介质里。
玻璃液柱膨胀式温度计是利用液体体积随温度升高而膨胀，导致玻璃管内液柱长度增加的原理制成的。
●将测温液体封入带有感温包和毛细管的玻璃内，在毛细管旁加上刻度即构成玻璃液柱膨胀式温度计。
●其特点为改造简单，测量准确，价格低廉，读数和实用方便，因而得到广泛的应用。
●其缺点为易损坏，热惯性大，具有一定的滞后性，不能远传型号和自动记录。
●由于热力学中卡诺热机是一种理想的机器，实际上能够实现卡诺循环的可逆热机是没有的。所以说，热力学温标是一种理想温标，是不能实现的。
4.国际实用温标 ●又称国际温标，用代号F表示，单位符号为K。国际
实用温标规定水三相点热力学温度为273.16K，水的三相点是指纯水在固态、液体及气态三相平衡时的温度。 ●摄氏温度与国际实用温度的换算关系为
2.压力式温度计
压力式温度计虽然属于膨胀式温度计，但它不是靠物质受热膨胀后的体积变化或尺寸变化反应温度，而是靠在密闭容器中液体或气体受热后压力的升高反映被测温度。
压力式温度计主要由感温包、毛细管和压力敏感元件（如弹簧、膜盒、波纹管等）组成。
●感温包、毛细管和弹簧管三者的内腔共同构成一个密闭容器，其中充满工作介质。
●它由两种热膨胀系数不同的金属片组合而成。
●将两片粘结在一起，一端固定，另一端为自由端，自由端与指示系统相连接。

(完整版)热工自动控制基础知识

2．中间件中间件是用来接受感受件的输出信号并将其送到显示件的部件。中间件的主要作用有： (1)单纯起传输作用。 (2)起信号放大作用。 (3)起变送作用。
3．显示件
显示件接受中间件送来的信号，并将其转变为测量人员可以识别的信号，它是与测量人员直接联系的部件。可分为三种：
(1)模拟显示：由指针、光标、色带等反映被测参数的连续变化。
2、随机误差随机误差是指在相同条件下多次测量同一被测量时产生的绝对值和符号不可预知的随机变化着的误差，又称偶然误差。大多数随机误差服从正态分布规律，因此可用求取算术平均值的方法予以消除随机误差。
3、粗大误差粗大误差是指由于操作人员的操作错误、粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的误差，也称为疏失误差。即明显歪曲事实的误差，称为粗大误差。
(2)数字显示：直接用数字显示被测参数的大小或高低。
(3)屏幕显示：用计算机和电视屏幕等显示测量结果。还可以给出要求的图形、数据表格、曲线等。
二、仪表的分类
(1)按被测参数不同，可分为温度、压力、流量、物位、成分分析仪表等。
(2)按用途不同，可分为标准用、实验室用、工程用仪表。
(3)按显示特点不同，可分为指示式、积算式、记录式、数字式、屏幕式。
γ＝δ/ (Xmax－Xmin) ×100％
例：体温计和高温计，量程分别为32～ 42℃，0～1000℃，如果同时有1 ℃的绝对误差，求引用相对误差。
结果表明，引用相对误差更能说明测量的准确程度，因此是最常用的表示方法。
二、误差的分类 1、系统误差在相同条件下多次重复测量同一被测量，如果每次测量值的误差恒定不变（绝对值和符号均保持不变）或按某种确定的规律变化，这种误差称为系统误差。