仪表自动化理论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,仪表自动化理论,制作人:杨 阳,目,录,录,一、概,述,述,二、仪,表,表分类,、,、结构,、,、原理和常见,仪,仪表故,障,障、分,析,析、判,断,断、处,理,理,三、仪,表,表工位,号,号、字,母,母含义,四、仪,表,表控制,系,系统-,-,-单回控,制,制,五、复,杂,杂控制,系,系统-,-,-串级控,制,制,六、DCS,-,-,-,-集散控,制,制系统,返回目,录,录,第一章,概,概,述,述,自动化,仪,仪表作,为,为一类,专,专门的,仪,仪表，,最,最早出,现,现于本,世,世纪40年代初,，,，当时,由,由于石,油,油、化,工,工、电,力,力等工,业,业对自,动,动化的,需,需要，,出,出现了,将,将测量,、,、记录,、,、调节,仪,仪表。,自动化,仪,仪表根,据,据能源,的,的种类,，,，还可,以,以分为,电,电动、,气,气动等,仪,仪表。,其,其中气,动,动仪表,的,的出现,比,比电动,仪,仪表早,，,，而且,价,价格便,宜,宜，结,构,构简单,，,，特别,对,对石油,化,化工等,易,易燃易,爆,爆的生,产,产现场,，,，具有,本,本质性,的,的安全,防,防爆性,能,能，因,而,而在相,当,当长的,一,一段时,间,间里，,一,一直处,于,于优势,地,地位。,但,但从60年代起,，,，由于,电,电动仪,表,表的晶,体,体管化,和,和集成,电,电路化,，,，控制,功,功能日,益,益完备,，,，在使,用,用低电,压,压、小,电,电流时,，,，可在,电,电路上,及,及结构,上,上采取,严,严密措,施,施，限,制,制进入,易,易燃易,爆,爆场所,的,的能量,，,，从而,保,保证在,生,生产现,场,场不会,发,发生足,以,以引起,燃,燃烧或,爆,爆炸的,“,“危险,火,火花”,。,。这样,，,，限制,电,电动仪,表,表使用,的,的一个,主,主要障,碍,碍被扫,除,除，电,信,信号比,气,气压信,号,号在传,送,送和处,理,理上的,优,优越性,就,就能得,到,到充分,的,的发挥,。,。大家,知,知道，,气,气压信,号,号传递,速,速度慢,，,，传输,距,距离短,，,，管线,安,安装不,便,便。相,比,比之下,，,，电信,号,号传输,、,、放大,、,、变换,、,、测量,都,都比气,压,压信号,方,方便得,多,多，特,别,别是电,动,动仪表,容,容易和,电,电子巡,回,回检测,装,装置和,工,工业控,制,制计算,机,机配合,使,使用，,实,实现生,产,产过程,的,的全盘,自,自动化,。,。因此,，,，近年,来,来电动,仪,仪表取,得,得了显,著,著的优,势,势。,目前我,国,国电动,仪,仪表中,并,并存着,两,两种标,准,准信号,制,制度，,在,在DDZ,-,-和DDZ,-,-型仪表,中,中采用010毫安直,流,流电流,作,作为标,准,准信号,，,，而在DDZ,-,-型仪表,中,中，采,用,用目前,国,国际上,统,统一的420毫安直,流,流电流,作,作为标,准,准信号,。,。从安,全,全防爆,、,、减少,损,损耗、,节,节省能,量,量考虑,，,，信号,电,电流的,满,满度值,都,都希望,选,选小一,些,些。但,太,太小也,有,有困难,，,，起点,电,电流太,小,小将会,给,给两线,制,制仪表,带,带来困,难,难，因,为,为它将,要,要求降,低,低整个,仪,仪表在,零,零信号,时,时消耗,的,的总电,流,流。而,在,在目前,的,的元器,件,件水平,下,下，起,点,点电流,比,比4mA再小有,时,时将发,生,生困难,。,。因此,，,，目前,国,国际上,采,采用420mA作为标,准,准信号,。,。有利,于,于识别,仪,仪表断,电,电、断,线,线等故,障,障，且,为,为现场,变,变送器,实,实现两,线,线制提,供,供了可,能,能。,返回目,录,录,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,1、检测,与,与过程,控,控制仪,表,表（通,常,常称自,动,动化仪,表,表）分,类,类方法,很,很多很,多,多：,根据能,源,源分：,气,气动、,电,电动、,液,液动、,核,核能等,根据组,合,合：基,地,地式、,单,单元式,、,、综合,控,控制,根据安,装,装：现,场,场、盘,装,装、架,装,装,根据是,否,否可引,入,入计算,机,机：智,能,能、非,智,智能,根据仪,表,表信号,形,形式：,模,模拟仪,表,表、数,字,字仪表,最通用,的,的分类,是,是按仪,表,表在测,量,量与控,制,制系统,中,中的作,用,用进行,划,划分：,检测仪,表,表、显,示,示仪表,、,、调节,仪,仪表、,执,执行器,见表,返回目,录,录,按功能,按被测变量,按工作原理或结构形式,按能源,其它,检测仪表,压力,液柱式、弹性式、电气式,电、气,温度,电偶、电阻、辐射、,流量,节流、转子、靶式、涡,电、气,物位,浮力、静压、声波、光学、辐射,电、气,成分,PH值、色谱、氧分析、红外,电、核,显示,模拟和数字,电、气,指示和记录,调节仪表,自力式,电、气,组装式,可编程式,电,执行器,执行机构,薄膜工、活塞、长行程、其它,电、气、液,阀,直通、套筒、蝶阀、偏心旋转、三通,直线、对数、抛物线、快开,表1仪表分,类,类表,返回目,录,录,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,返回目,录,录,第一节,温,温度,仪,仪表分,类,类,温度参,数,数是不,能,能直接,测,测量的,，,，一般,只,只能根,据,据物质,的,的某些,特,特性值,与,与温度,之,之间的,函,函数关,系,系，实,现,现间接,测,测量，,温,温度测,量,量的基,本,本原理,是,是与这,些,些特性,值,值的选,择,择密切,相,相关的,。,。,工业上,测,测温的,基,基本原,理,理有：,应用热,膨,膨胀原,理,理测温,应用压,力,力随温,度,度变化,的,的原理,测,测温,应用热,阻,阻效应,测,测温,应用热,电,电效应,测,测温,应用热,辐,辐射原,理,理测温,按工作,原,原理分,：,：,有膨胀,式,式、,热,热电,阻,阻、热,电,电偶以,及,及辐射,等,等。,按测量,方,方式分,：,：,有接触,式,式和非,接,接触式,两,两类。,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,返回目,录,录,1、原,理,理,热电偶,温,温度计,是,是基于,热,热电效,应,应这一,原,原理测,量,量温度,的,的；,它,它的测,温,温范围,很,很广，,可,可测量,-,-200160O,范围,内,内在在,特,特殊情,况,况下，,可,可测至2800,的,的高温,。,。,第二节,热,热电,偶,偶,将两种,不,不同的,导,导体或,半,半导体,连,连接成,如,如图所示的,闭,闭合回,路,路，如,果,果两个,接,接点的,温,温度不,同,同（TT0),则在回,路,路内会,产,产生热,电,电动势,，,，这种,现,现象称,为,为赛贝,克,克热电,效,效应。,图,图中闭,合,合回路,称,称之为,热,热电偶,。,。导体A和B称之为,热,热电偶,的,的热电,丝,丝或热,偶,偶丝。,热,热电偶,两,两个接,点,点中，,置,置于温,度,度为t的被测,对,对象中,的,的接点,称,称为测,量,量端，,又,又称工,作,作端，,温,温度为,参,参考温,度,度t0的另一,端,端称之,为,为参考,端,端，又,称,称自由,端,端或冷,端,端。,2、特点,测量精,度,度高，,测,测量范,围,围广，,构,构造简,单,单，使,用,用方便,，,，不受,大,大小和,形,形状的,限,限制，,外,外有保,护,护套管,，,，用起,来,来方便,。,。,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,返回目,录,录,3、热电,偶,偶的类,形,形,8种标准,化,化热电,偶,偶：,S：铂铑10-铂201300,B：铂铑90-铂铑6 3001600,K：镍铬-镍硅-501000,J：铁-康铜-40750,R：铂铑13-铂-01600,E：镍铬-康铜-401000,T：铜-康铜-40350,4、各种,热,热电偶,的,的分度,表,表均是,在,在参考,端,端即温,度,度t0为0 的条件,下,下得到,的,的热电,势,势与温,度,度之间,的,的关系,，,，因此,，,，热电,偶,偶测温,时,时，冷,端,端温度,必,必须为0，否则,将,将产生,测,测量误,差,差。而,在,在工业,上,上使用,时,时，要,使,使冷端,温,温度保,持,持在0 是比较,困,困难的,，,，所以,，,，必须,根,根据不,同,同的使,用,用条件,和,和要求,的,的测量,精,精度，,对,对热电,偶,偶冷端,温,温度采,用,用一些,不,不同的,处,处理办,法,法，常,用,用的方,法,法有如,下,下几种,：,：,补偿导,线,线延伸,法,法,冰点法,计算修,正,正法,仪表零,点,点校正,法,法,补偿电,桥,桥法,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,5、补偿,导,导线延,伸,伸法,热电偶,做,做得很,长,长，使,冷,冷端延,长,长到温,度,度比较,稳,稳定的,地,地方。,由,由于热,电,电偶本,身,身不便,于,于敷设,，,，对于,贵,贵金属,热,热电偶,也,也很不,经,经济，,因,因此，,采,采用一,种,种专用,导,导线将,热,热电偶,的,的冷端,延,延伸出,来,来，而,这,这种导,线,线也是,由,由两种,不,不同金,属,属材料,制,制成，,在,在一定,温,温度范,围,围内（100,以下）,与,与所连,接,接的热,电,电偶具,有,有相同,或,或十分,相,相近的,热,热电特,性,性，其,材,材料也,是,是廉价,金,金属，,将,将这种,导,导线称,为,为补偿,导,导线。,注意：,无,无论是,补,补偿型,还,还是延,伸,伸型，,补,补偿导,线,线本身,并,并不能,补,补偿热,电,电偶冷,端,端温度,的,的变化,，,，只是,起,起到热,电,电偶冷,端,端延伸,作,作用，,改,改变冷,位,位置。,在,在规定,的,的范围,内,内，由,于,于补偿,导,导线热,电,电特性,不,不可能,与,与热电,偶,偶完全,相,相同，,因,因而仍,存,存在一,定,定的误,差,差。,返回目,录,录,6、计算,修,修正法,当热电,偶,偶冷温,度,度不是0 而是t0时，测,得,得的热,电,电偶回,路,路中的,热,热电势,为,为E(t,t0)。可采,用,用正式,进,进行修,正,正：,E(t,0,),)=E(t,t0)+E(t0,0),只适用,于,于实验,室,室或临,时,时性测,温,温的情,况,况，而,对,对于现,场,场的连,续,续测量,显,显然是,不,不实用,的,的,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,第二章仪表分,类,类、结,构,构、原,理,理和,常见仪,表,表故障,、,、分析,、,、判断,、,、处理,7、常见,故,故障原,因,因及处,理,理,返回目,录,录,故障现象,可能原因,处理方法,温度示值偏低或不稳,电极短路,找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏,接线柱处积灰,清扫,补偿导线与热偶极性接反,纠正接线,补偿导线与热偶极不配套,更换相配套的补偿导线,冷端补偿不符要求,调整冷端补偿达到要求,热偶安装位置不当,按规定重新安装,温度示值偏高,补偿导线与热偶极不配套,更换相配套的补偿导线,有直流干扰信号进入,排除直流干扰,显示不稳定,接线柱处接触不良,将接线柱拧紧,测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地,找出故障点，修复绝缘,热偶安装不牢或有震动,紧固电偶，消除震动,热电偶电极将断未断,更换热偶,外界干扰,查出干扰源，采取屏蔽措施,显示