工业自动化工程仪表基础知识教程课件.ppt

1、 。 。 XXXX XXXX 自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相自然界中几乎所有的物理化学过程都与温度紧密相关，因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中关，因此温度是工农业生产、科学试验以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个重要物理量。需要普遍进行测量和控制的一个重要物理量。 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位

2、。目前国际上用得较多（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标的温标有华氏温标()()、摄氏温标、摄氏温标()()、热力学温标和、热力学温标和国际实用温标。国际实用温标。概述概述 测温方法分为接触式和非接触式，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。 接触式仪器又可分为: 膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、双金属温度计)、 热电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)、 热电偶式温度计(包括标准热电偶和非标准热电偶)。 非接触式温度计又可分为： 辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。(便携式红外测温仪

3、) AB测量端参考端 压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位正常运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位面积上所受的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的面积上所受的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的总和称之为压力。我们这里所说的压力实际上就是物理总和称之为压力。我们这里所说的压力实际上就是物理概念中的压强。概念中的压强。概述概述压力表示方法有两种：压力表示方法有两种：绝对压力和相对压力绝对压力和相对压力 绝对压力绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力。是以绝对真空作为基准所表示的压力。

4、 相对压力相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。是以大气压力作为基准所表示的压力。 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压，绝对压力与相对压力的关系为：称表压，绝对压力与相对压力的关系为： 绝对压力绝对压力 = = 相对压力相对压力 + + 大气压力大气压力按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式四大类四大类 分类分类液柱式：液柱式： 包括包括U U型管式、倾斜式、杯式和补偿式型管式、倾斜式、杯式和补偿式 结构简单、使用方便结构简单、使用方便弹性式：弹性式

5、： 包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式 使用范围广，测量范围宽使用范围广，测量范围宽电气式：电气式： 包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、霍尔片式等包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、霍尔片式等 输出信号根据不同的形式可以是电阻、电流、电压、频率输出信号根据不同的形式可以是电阻、电流、电压、频率 活塞式：活塞式： 包括单活塞式和双活塞式两种包括单活塞式和双活塞式两种 测量精度很高，结构较复杂，价格较贵测量精度很高，结构较复杂，价格较贵 压力表的选用原则 压力表满量程刻度为容器或容器系统最高工作压力的 1.53.0倍，最好选用2倍。压力表的安装（

6、1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射热、冻结或振动等不利因素影响；（2）压力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向前倾斜，以便于观察，但倾斜角度不得超过30度；（3）一情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水；（4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换和校验压力表。压力表的使用要求 压力表在安装前，应经国家认可的计量部门对压力表进行校验，并出具校验合格证。使用中的压力表至少每年校验一次，出现压力指示不灵，指针松动，刻度不清，表盘玻璃破裂，泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题之一时，必须立即更换 工作时，高、低压侧的隔离膜片和灌充液将过程压

7、力传递给灌充液，接着灌充液将压力传递到传感器中心的传感膜片上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受压而变化，且位移量与压力成正比。 在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料它们占有在工业生产过程中，常遇到大量的液体物料它们占有一定的体积，我们把生产过程中罐、塔、槽等容器中存一定的体积，我们把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位。放的液体表面位置称为液位。概述概述测量液位的仪表很多，按测量液位的仪表很多，按测量方式测量方式分为分为 玻璃管玻璃管( (板板) )式、称重式、浮力式式、称重式、浮力式( (浮筒、浮球、浮浮筒、浮球、浮标标) )、静压式、静压式( (压力式、差压式

8、压力式、差压式) )、电容式、电感式、电阻、电容式、电感式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波式式、超声波式、放射性式、激光式及微波式玻璃板式液位计玻璃板式液位计 玻璃板式液位计是一种直读式玻璃板式液位计是一种直读式液位测量仪表，使用于工业过程液位测量仪表，使用于工业过程中一般贮液设备的液体位置的现中一般贮液设备的液体位置的现场检测场检测. 其结构简单，测量可靠，是其结构简单，测量可靠，是传统的现场液位测量工具。传统的现场液位测量工具。磁性翻板液位计磁性翻板液位计 它通过法兰或其他接口与容器组它通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器；根据浮力原理和磁性成一个连通器；根据浮力原理和磁性耦合

9、作用研制而成耦合作用研制而成, ,材料为全不锈钢或材料为全不锈钢或防腐型材料防腐型材料, ,当被测容器中的液位升降当被测容器中的液位升降时时, ,液位计主测量管中的液位计主测量管中的浮子浮子也随之升也随之升降降, ,浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器到现场指示器, ,驱动驱动红、白翻柱红、白翻柱翻转翻转180180当液位上升时，翻柱由白色转为当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现器内介质液位的实际高度，从而实

10、现液位的指示。液位的指示。 差压式液位计差压式液位计原理：原理： 它是利用容器内的液位改变时，它是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变化的原理而液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。工作的。 特点：特点： a a、不占容器空间、不占容器空间 b b、便于操作维护、便于操作维护 c c、解决了高凝固、易结晶、解决了高凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬浮物介质的液腐蚀性、含有悬浮物介质的液位测量问题位测量问题 雷达液位计雷达液位计 是采用微波技术来检测料位的高是采用微波技术来检测料位的高科产品科产品. .微波脉冲沿着浸没于过程介质微波脉冲沿着浸没于过程介质的探头的探头 的引导向下发射。当雷达

11、脉冲的引导向下发射。当雷达脉冲抵达具抵达具 有不同介电常数的介质表面时，有不同介电常数的介质表面时，部分能量被反射回变送器而被发射部分能量被反射回变送器而被发射( (参参考信号考信号) )与被反射脉冲之间的时间差正与被反射脉冲之间的时间差正比于比于 空间距离，由此距离计算出总的空间距离，由此距离计算出总的液位液位 优点优点: : 有非接触低维护，不挂料，有非接触低维护，不挂料，抗粘附、高性能、高精度、高可靠性，抗粘附、高性能、高精度、高可靠性，使用寿命长等使用寿命长等伺服式液位计伺服式液位计原理：原理： 伺服式液位计基于浮力平衡的伺服式液位计基于浮力平衡的原理，由微伺服电动机驱动体原理，由微伺

12、服电动机驱动体积较小的浮子，能精确地测出积较小的浮子，能精确地测出液位等参数。液位等参数。 优点优点: :（1 1）测量精度很高（）测量精度很高（+0.9mm0.9mm）；）；（2 2）可靠性很高，故障率比较低；）可靠性很高，故障率比较低；（3 3）可测量液位、界位、介质比重等）可测量液位、界位、介质比重等参数参数 在工业生产过程中另一个重要的参数就是流量。流在工业生产过程中另一个重要的参数就是流量。流量是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体量是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用积流量和质量流量来表示，其单位分别用M3/h、L/h和和kg/

13、h等。等。概述概述工业上常用的流量仪表分为两大类工业上常用的流量仪表分为两大类A A、速度式流量计速度式流量计 以测量流体在管道中的流速作为测量以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。依据来计算流量的仪表。( (差压式流量计、电磁流量计、差压式流量计、电磁流量计、漩涡流量计等漩涡流量计等) )B B、容积式流量计容积式流量计 以单位时间内所排出的流体固定容积以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。的数目作为测量依据。 ( (腰轮流量计、刮板式流量计和腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等活塞式流量计等) )一体化孔板流量计一体化孔板流量计原理：原理： 当充满管道的流

14、体流经孔板时产生局当充满管道的流体流经孔板时产生局部收缩，流速增加，静压力降低，于部收缩，流速增加，静压力降低，于是在孔板前后产生一个静压差，该压是在孔板前后产生一个静压差，该压力差与流量存在一定的函数关系，流力差与流量存在一定的函数关系，流量越大，压力差就越大。通过引压管量越大，压力差就越大。通过引压管将差压、压力和温度信号传递到变送将差压、压力和温度信号传递到变送器进行自动补偿从而实现流体的测量。器进行自动补偿从而实现流体的测量。优点优点: :a.减少直管段需求 b.降低孔板安装成本 c.方便维护d.精确并可重复 涡街流量计涡街流量计 原理：原理： 是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管

15、道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的漩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漩涡发生体的流体平均速度及漩涡发生体特征宽度有关 .优点优点: : 涡街流量计测量范围大，压力损失小，准确度高，安装与维护简单。但涡街流量计的环境相关参数较多，容易在使用现场被忽略而影响流量计性能的正确发挥。智能旋进流量计智能旋进流量计 原理：原理： 流体通过螺旋形导叶片组成的旋涡发生体后，流体被迫绕旋涡发生体中心剧烈地旋转，形成旋涡流。旋涡流加速，流动强度增强。当旋涡流进入扩散段后，在导流体回流的作用下，该旋涡产生二次旋转运动，即旋涡进动。二次旋转进动的频率与流量成正比。优点优点: :无机械

16、转动部件，可靠性高、稳定性好，维修量少。大屏幕LCD显示标准体积流量、标准体积总量、温度、压力和电池容量，显示清晰直观，读数方便。 。流量计流量计 以往要测量流体质量流量，必须分别测出流体密度和体积流量,然后将两数值相乘才得出质量流量.而根据科里奥利力的原理制成的流量计,可以直接测得介质的质量流 量 。 工业流程中经常遇到介质的密度、压力、温度、粘度、电导率、流动断面的变化,以及介质中存在均匀分布的小气泡和固体微粒,均不影响科里奥利力质量流量计的测量结果, 艾默生的高准（Micro Motion ） 科里奥利流量计 执行器执行器(常称调节阀、又称控制阀常称调节阀、又称控制阀)在自动控制系统中在

17、自动控制系统中的作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变调节参的作用，就是接受调节器发出的控制信号，改变调节参数，把被调节参数控制在所要求的范围内，从而达到生数，把被调节参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化，因此执行器是自动控制系统中一个极为产过程自动化，因此执行器是自动控制系统中一个极为重要而不可缺少的组成部分。重要而不可缺少的组成部分。概述概述常见的执行器有两大类常见的执行器有两大类A A、气动执行器气动执行器 以压缩空气为动力源的调节阀以压缩空气为动力源的调节阀B B、电动执行器电动执行器 以电为动力源的高节阀以电为动力源的高节阀气动调节阀气动调节阀气动切断阀气动切断阀电动阀执行器电动阀执行器谢谢 谢谢