化工仪表及自动化

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第七节:楔形流量计
楔形流量计是八十年代开始开始逐步走向实用的一种新型 流量计,其检测件是一个V字形楔块(又称楔形节流件), 它的圆滑顶角朝下,这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠 液体顺利通过,不会在节流件上游侧产生滞流。因此特别 适合在石油、化工等行业中用于体积流量和质量流量的测 量。
楔形流量计由楔形流量装置和差压变送器组成。当介质流 过楔形节流件时,在节流件前后产生差压,对于任何流体, 在很宽的流量范围内,甚至雷诺数低至300,流量与差压的 平方根成比例关系;差压变送器将来自流量装置的差压值 转变成4~20mA的标准输出或流量显示值: Q=K√P2—P1
第四节:智能型压力变送器
高可靠性的微控制器及高精度温度补偿; 将被测介质的压力信号转换成4~20mADC标准 信号叠加HART数字信号; 支持现场总线基于现场控制; 具有完整的自诊断功能和通讯功能; 零点自动迁移,零点量程外部可调; 通过手持器和PC机可实现远程管理。
第五节:压力计的选用
涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比: 饱和蒸汽流量测量在80年代,人们普遍采用 标准孔板流量计,但从流量仪表发展状况来看, 孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广;人们 对它的研究也最充分,试验数据最完善,但用标 准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量,它仍存在一 些不足之处:其一,压力损失较大;其二,导压 管、三组间及连接接头容易泄漏;其三,量程范 围小,一般为3比1,对流量波动较大易造成测量 值偏低。而涡街流量计具有结构简单,涡街变送 器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象。另 外,涡街流量计的压力损失较小,量程范围宽, 对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此,随着涡 街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越 来越受到人们的青睐。
第二节:化工自动化仪表的分类
化工自动化仪表的分类方法很多,根据不同原 则可以进行相应的分类。
按仪表所使用的能源分类:可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少 见); 按仪表组合形式:可以分为 基地式仪表:将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳里,从而形成 一个整体,并且可就地安装的的一类仪表。 单元组合仪表:以统一的标准信号,将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够
仪表有了数据处理的功能 在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量 值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和 软件,这些都可以很方便的用软件来处理,一方面大大减轻 了硬件的负担,又增加了丰富的处理功能。自动化仪表也 完全可以进行检索、优化等工作。
第二章
压力测量仪表
第一节: 压力单位
独立工作的单元仪表(简称单元,例如变送单元、显示单元、控制单元等)相互联系 而组合起来的一种仪表
综合控制装置: 按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表(架装仪表是针对 常规仪表的盘装表而言,不需要操作的仪表就装成架装仪表,需要操作的安 装成盘装仪表) ; 根据仪表信号的形式:可分为模拟仪表和数字仪表等等。
涡街流量计
插入式涡街流量计
第五节:电磁流量计
电磁流量计的工作原理 电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感 应定律。在电磁流量计中,测量管内的导电介质 相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的 两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过 时,则会产生感应电压。管道内部的两个电极测 量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬 (橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电 磁隔离。
一体化差压式流量计
流量孔板
第三节:转子流量计
浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量 计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中, 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的, 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速 和浮力作用下上下运动,与浮子重量平衡后, 通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为 玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工 业上最常用的,对于小管径腐蚀性介质通常用 玻璃材质,由于玻璃材质的本身易碎性,关键 的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转 子流量计。
化工仪表及自动化
目 录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 测量仪表基本知识 压力测量仪表 流量测量仪表 物位测量仪表 温度测量仪表 自动成份分析仪表 自动控制仪表 执行器
第一章 测量仪表基本知识
第一节:化工自动化仪表的发展
化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大, 精度低。 六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化 仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展,并实现了用计 算机作数据处理的各种自动化方案。 七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、 新产品层出不穷,多功能组装式仪表也投入运行,特别是微型 计算机的发展,在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。 1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表:集中分 散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子 技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的 数字仪表,自动化仪表,程序控制器,调节器等也不断投入使用。
玻璃管转子流量计
第四节:涡街流量计
应用范围:涡街流量计用于测量气体、蒸汽或液 体的体积流量、标况的体积流量。并可作为流量 变送器应用于自动化控制系统中。 测量原理:涡街流量计应用是根据卡门(Karman) 涡街原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街 流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交 替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率 与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体 特征宽度有关 。
电磁流量计
分体式电磁流量计
第六节:阿里巴流量计
阿里巴流量计具有根据空气动力学设计,可大大降低传感器 处流体分离产生的误差,在同类产品中可达到更高精度,性 能更加优于传统的流量仪表。 阿里巴流量传感器是检测杆、取压口和导杆组成,它横穿管 道内部与管轴垂直,在检测杆迎流面上设有多个总压检测孔, 分别由总压导压管和静压导压管引出,根据总压与静压的差 压值,计算流经管道流量。
国际单位制(SI)---帕(Pa), 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
1Pa=1牛/米2(N/m2) 1Mpa=1×105Pa 1 公斤力/厘米2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa 1 巴(bar) = 0.1 MPa 1 毫米水柱(mmH2O) = 9.81×10-6 MPa 1 毫米水银柱(mmHg) = 1.333×10-3 MPa 1 标准大气压(atm) = 0.1013 MPa
1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计
优点:
应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定 可靠,使用寿命长; 应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与 之相比拟; 检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生 产,便于规模经济生产。
缺点:
测量精度普遍偏低; 范围度窄,一般仅3:1~4:1; 现场安装条件要求高; 压损大(指孔板、喷嘴等)。
压力检测仪表的选择主要包括仪表的型式、量程 范围、精度与灵敏度、外形尺寸以及是否需要远 传和其他功能,如指示、记录、报警控制等; 必须满足工艺生产过程的要求,包括量程与精度; 必须考虑被测介质的性质,如温度高低、工作压 力大小、粘度、易燃易爆程度等; 必须注意仪表安装使用的现场环境条化,如环境 温度、电磁场、振动等。
特点:
1.精度:读数的 ±1% (未 标定), ±0.5% (标定), 同类产品最高 ; 2.重复性:读数的 0.1% ; 3.量程比: 30 : 1 ; 4. 椭圆形设计大幅度降低了 压损,减少了噪音; 5. 单台传感器配备参数变送 器可实现质量流量测量,真正 静压测量,温度测量 ; 6.安装简易,维护方便、自 清洗; 7.传感器不产生流体分离点, 无涡流扰动; 8. 对直管段要求低.
第三章
流量测量仪表
第一节:概述
流量概念-----指单位时间内流过管道某一截 面的流体的体积,即瞬时流量。 流量的两种表示方法: 体积流量Q---单位时间内通过管道某一截面 的物料体积(m3/h) 质量流量M---单位时间内通过管道某一截 面物料的质量(kg/h)
第二节:差压式流量计
测量原理:在气体的流动管道上装有一个节流装臵, 其内装有一个孔板,中心开有一个圆孔,其孔径比管 道内径小,气体流过孔板时由于孔径变小,截面积收 缩,使稳定流动状态被打乱,因而流速将发生变化, 速度加快,气体的静压随之降低,于是在孔板前后产 生压力降落,即差压(孔板前截面大的地方压力大, 通过孔板截面小的地方压力小)。差压的大小和气体 流量有确定的数值关系,即流量大时,差压就大,流 量小时,差压就小。流量与差压的平方根成正比。
电磁流量计特点: 测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力 和电导率变化的影响,传感器感应电压信号与 平均流速呈线性关系,因此测量精度高。 测量管道内无阻流件,因此没有附加的压力损 失;测量管道内无可动部件,因此传感器寿命 极长。 由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中 形成的,是管道载面上的平均值,因此传感器 所需的直管段较短,长度为5倍的管道直径。 传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触, 只要合理选择电极和内衬材料,即可耐腐蚀和 耐磨损。 双向测量系统,可测正向流量、反向流量。采 用特殊的生产工艺和优质材料,确保产品的性 能在长时பைடு நூலகம்内保持稳定。
仪表有了记忆功能 以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路,只能在某 一时刻记忆一些简单状态,当下一状态到来时,前一状态的 信息就消失了。但微机引入仪表后,由于它的随机存储器 可以记忆前一状态信息,只要通电,就可以一直保存记忆,并 且可以同时记忆许多状态信息,然后进行重现或处理。
仪表有了计算功能 由于自动化仪表内含微型计算机,因此可以进行许多 复杂的计算,并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经 常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的 给定极限检测等多方面的运算和比较。
第二节:弹性式压力计
测压原理: 各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹 性变形。 特点及适用场合: 结构简单,价格便宜、测压范围宽,测量精 度也比较高,在生产过程中获得了最广泛的应用。
第三节:电气式压力计
测压原理: 把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电 量,从而实现压力的间接测量。 特点及适用场合: 反应较快,测量范围较广、精度可达0.2%, 便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压 力自动检测、自动控制和报警,适用于测量压力 变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。
转子流量计的特点: 转子流量计是工业上和实验室最常用的一 种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失 小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量 通过管道直径D<150mm的小流量,也可以测量 腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在 垂直走向的管段上,流体介质自下而上地通过 转子流量计。
金属管转子流量计
第三节:化工自动化控制仪表优势功能
化工自动化控制仪表,主要特点是采用先进的微 电脑芯片及技术,减小了体积,并提高了可靠性及抗干 扰性能。实现真正的以逸待劳的目的。
仪表有了可编程功能 计算机的软件进入仪表,可以代替大量的硬件逻辑电 路,这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯 片的位控特性进行一个复杂功能的控制,其软件编程很简 单(即可以用存储控制程序代替以往的顺序控制) 。而如果 带之以硬件,就需要一大套控制和定时电路。所以软件移 植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构,代替常规的逻辑 电路。
主要特点: 1.重复性好、精确度高,经标定的楔形流量计, 精度达 0.5 级。 2.具有自清洁能力,无滞流区。 3. 耐磨损、寿命长、可靠性高。 4 .永久压损比孔板小。 5 .一体型结构,现场安装无需安装导压管路,直 接与管道进行螺纹或法兰连接。施工省时省力, 维护方便。
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