化工仪表自动化-考试重点总结

化工生产过程自动化：在生产过程中利用自动化仪表、装置来检测、显示、控制生产过程的重要工艺参数，自动维持生产过程正常进行，当工艺参数受外界干扰影响而偏离正常状态时，能自动调回到规定参数范围内。

灵敏限 ：引起仪表指针动作的被测参数最小变化量
1.按照仪表使用的能源分类 ：电动仪表（4-20mA ）、气动仪表（20-100千帕）
2.按照信息的获得、传递、反应和处理的过程分类 ：检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表、 执行器
3.按照仪表的组成形式分类 ： 基地式仪表、单元组合式仪表（QDZ 、DDZ ）
压力仪表按照其转换原理的不同，可分为四大类 ：1.液柱式压力计：连通
器2.弹性式压力计3.电气式压力计： S （位移量）转换为电量；4.活塞式压力计：用于校验其他压力仪表；
弹性式压力计：a.单圈弹簧管b.多圈弹簧管c.膜片（膜盒）：d.波纹管
1霍尔片式压力传感器2应变片式压力传感器3压阻式压力传感器4电容式压力变送器
压力仪表的选用原则：压力变化范围安排在压力表量程的中间1／3范围内 测压点的选择：所选择的测压点应能反映被测压力的真实大小。

①要选在被测介质直线流动的管段部分。

②测量流动介质的压力，使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐。

③测量液体压力，取压点应在管道下部；测量气体压力，取压点应在管道上方。

④压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏。

⑤当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量误差应按ΔP ＝±H ρg 进行修正。

⑥为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。

流量计的分类：1.速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计）管道
流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。

2.容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计）Qv ＝n·V ； n －单位时间排出次数； V －固定体积（容积）；3.质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计）Qm ＝ρ· Qv ；
节流现象分析： 流体在管内流动时具有动压能和静压能, 两种能量在一定
条件下互相转化,但总和不变。

节流元件：改变管道中流体流通面积的元件。

目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。

测量误差的原因：(1)被测流体工作状态的变动(2)节流装置安装不正确(3)孔
板入口边缘的磨损(4)导压管安装不正确，或有堵塞、渗漏现象
1转子流量计－－定压降式（速度式）流量计
2椭圆齿轮流量计（容积式）适合测量高粘度的流体，甚至糊状物的流量。

Q ＝4nV0 不能含有固体颗粒，更不能夹杂机械物，否则会引起齿轮磨损以至损坏。

为此，椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。

3电磁流量计：流量计管内无阻力件, 压损小,可以测量含有颗粒及悬浮物的
流体；测量范围宽，测量反应速度快，可用于测量脉动流体。

4旋涡流量计：漩涡的频率只与流速有关，几乎不受被测流体性质（压力、温度、粘度和密度）变化的影响，同一台流量计可用于测气、油、水，其流量系数不变
%100max ⨯∆±=满量程允δ%100max )(⨯-=满量程指示变差下上x x 允指示变差δ2≤
测量物位仪表： 直读式物位仪表 浮力式物位仪表 差压式物位仪表 电
磁式物位仪表 核辐射式物位仪表 声波式物性仪表 光学式物位仪表
测温基本原理：温度是用来表示物体冷热程度的物理量
1膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的，双金属温度计
属于固体膨胀式温度计。

2玻璃管式温度计：装有液体的玻璃温包、毛细管、刻度尺。

特点：构造简
单、使用方便、精度高、价格低。

3压力计式温度计：具有强度大、不易破损、读数方便，但准确度较低、耐
腐蚀性较差等特点。

压力温度计测温范围下限-100℃以下，上限最高可达600℃
4热 电 偶 温 度 计：测温元件 导线:补偿导线 显示仪表:
动圈表、电位差计、数字式显示仪表 测温原理：热电效应----两种不同的导体或半导体连接成一个闭合回路,若两接点温度不同,回路中会产生热电动势。

这个电势包括温差电势和接触电势。

5常用热电偶种类：1、铂铑10—铂热电偶：分度号 S 由直径0.5mm 的纯铂金丝与铂铑丝一端焊接而成（贵重金属） 测温范围：长期测试 <=1300oC ； 短期使用可以达到 1600oC 2、镍铬—镍硅热电偶：分度号 K 直径
1.2~
2.5mm ，相对较粗；测温范围：长期测试<=1000oC ； 短期使用可以达到 1200oC 3、镍铬—铜镍热电偶：分度号 E 直径相对较粗；测温范围：长期测试 <=600oC ； 短期使用可以达到 800oC
热电偶的结构: 1、铠装热电偶 由金属套管、绝缘材料(氧化镁粉)、热电偶
丝一起经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。

工作端有露头型、接壳型、绝缘型三种。

2、普通型热电偶 主要由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成3表面型热电偶4快速热电偶
在热电偶选型时，要注意三个方面：热电极的材料；保护套管的结构、材料
及耐压强度；保护套管的插入深度。

热电偶的冷端温度补偿：补偿导线可以等效延长热电偶冷端到温度恒定处，但不能保证冷端温度为0oC 。

为了满足这个要求，需要对冷端温度补偿。

因此，在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为00C ，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。

热电阻测温原理： 式中α－电阻温度系数
作为热电阻的材料一般要求是：a 电阻温度系数、电阻率要大； b 热
容量要小；c 测温范围内，具有稳定的物理、化学性质和良好的复现性； d 电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。

铂：在0一650 oC 的温度范围内，铂电阻与温度的关系为： A=3.950×10-3/oC B=-5.850×10-7/(oC)2 C=-4.22×10-22/(oC)
工业上用的铂电阻有两种，一种是R0 ＝10Ω，对应的分度号为Pt10。

另一种是R0 = 100Ω，对应的分度号为Pt100
铜：在－50~+1500C 的范围内，铜电阻与温度的关系是线性的。

上式中α为铜的电阻温度系数（4. 25×10-3/oC ）。

工业上用的铜电阻有两种：一种是R0＝50Ω，对应的分度号为Cu50；另一
种是Ro ＝100Ω，对应的分度号为Cu100
热电阻分为：普通型热电阻、铠装热电阻和薄膜热电阻
t R R t t R R t t t t ∆⋅⋅=∆-+=00)](1[0αα)1(320Ct Bt At
R Rt +++=)](1[
00t t R Rt -+=α
凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录、报警的仪表统称为显示仪表
按照能源来分：可分为电动显示仪表、气动显示仪表；
e ）=
f （x-z 比例度：
控制器的比例度δ越小，它的放大倍数K P 就越大，它将偏差（控制器输入）放大的能力越强，反之亦然。

气动执行器结构：执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的
推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。

;控制机构：执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。

所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

执行机构：薄膜式 活塞式 长行程
控制机构：（1）直通单座控制阀 特点：结构简单、泄漏量小，易保证
关闭，甚至完全切断 缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。

（2直通双座控制阀 ：特点：流体流过的时候，不平衡力小。

缺点：容易泄漏
（3）角形控制阀：角形阀的两个接管呈直角形，一般为底进侧出。

特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。

（4）三通控制阀 ; 共有三个出入口与工艺管道连接
（5）隔膜控制阀 : 采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。

特点: 结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。

不易泄漏。

耐腐蚀性强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。

（6）蝶阀 : 特点: 结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。

缺点: 泄漏量大。

（7）球阀: 球阀的阀芯与阀体都呈球形体，转动阀芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就具有不同的流通面积，以达到流量控制的目的。

（8）凸轮挠曲阀 : 阀芯呈扇形球面状，与挠曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上 特点: 密封性好。

重量轻、体积小、安装方便，适用于高黏度或带有悬浮物的介质流量控制。

（9）笼式阀: 特点: 可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换性好，更换不同的套筒可得到不同的流量特性，阀内部件所受的汽蚀小、噪声小，是一种性能优良的阀，特别适用于要求低噪声及压差较大的场合
缺点: 不适用高温、高黏度及含有固体颗粒的流体
控制阀结构与特性的选择: 主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择
e K p P =%100min max min max ⨯-⨯=x x K P δ。