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,概述,二、,仪,仪表,分,分类,、,、结,构,构、,原,原理和常,见,见仪,表,表故,障,障、,分,分析,、,、判,断,断、,处,处理,三、,仪,仪表,工,工位,号,号、,字,字母,含,含义,四、,仪,仪表,控,控制,系,系统-,单,单回,控,控制,五、,复,复杂,控,控制,系,系统-,串,串级,控,控制,六、DCS-集,散,散控,制,制系,统,统,返回,目,目录,第一,章,章,概,概,述,述,自动,化,化仪,表,表作,为,为一,类,类专,门,门的,仪,仪表,，,，最,早,早出,现,现于,本,本世,纪,纪40年,代,代初,，,，当,时,时由,于,于石,油,油、,化,化工,、,、电,力,力等,工,工业,对,对自,动,动化,的,的需,要,要，,出,出现,了,了将,测,测量,、,、记,录,录、,调,调节,仪,仪表,。,。,自动,化,化仪,表,表根,据,据能,源,源的,种,种类,，,，还,可,可以,分,分为,电,电动,、,、气,动,动等,仪,仪表,。,。其,中,中气,动,动仪,表,表的,出,出现,比,比电,动,动仪,表,表早,，,，而,且,且价,格,格便,宜,宜，,结,结构,简,简单,，,，特,别,别对,石,石油,化,化工,等,等易,燃,燃易,爆,爆的,生,生产,现,现场,，,，具,有,有本,质,质性,的,的安,全,全防,爆,爆性,能,能，,因,因而,在,在相,当,当长,的,的一,段,段时,间,间里,，,，一,直,直处,于,于优,势,势地,位,位。,但,但从60,年,年代,起,起，,由,由于,电,电动,仪,仪表,的,的晶,体,体管,化,化和,集,集成,电,电路,化,化，,控,控制,功,功能,日,日益,完,完备,，,，在,使,使用,低,低电,压,压、,小,小电,流,流时,，,，可,在,在电,路,路上,及,及结,构,构上,采,采取,严,严密,措,措施,，,，限,制,制进,入,入易,燃,燃易,爆,爆场,所,所的,能,能量,，,，从,而,而保,证,证在,生,生产,现,现场,不,不会,发,发生,足,足以,引,引起,燃,燃烧,或,或爆,炸,炸的,“,“危,险,险火,花,花”,。,。这,样,样，,限,限制,电,电动,仪,仪表,使,使用,的,的一,个,个主,要,要障,碍,碍被,扫,扫除,，,，电,信,信号,比,比气,压,压信,号,号在,传,传送,和,和处,理,理上,的,的优,越,越性,就,就能,得,得到,充,充分,的,的发,挥,挥。,大,大家,知,知道,，,，气,压,压信,号,号传,递,递速,度,度慢,，,，传,输,输距,离,离短,，,，管,线,线安,装,装不,便,便。,相,相比,之,之下,，,，电,信,信号,传,传输,、,、放,大,大、,变,变换,、,、测,量,量都,比,比气,压,压信,号,号方,便,便得,多,多，,特,特别,是,是电,动,动仪,表,表容,易,易和,电,电子,巡,巡回,检,检测,装,装置,和,和工,业,业控,制,制计,算,算机,配,配合,使,使用,，,，实,现,现生,产,产过,程,程的,全,全盘,自,自动,化,化。,因,因此,，,，近,年,年来,电,电动,仪,仪表,取,取得,了,了显,著,著的,优,优势,。,。,目前,我,我国,电,电动,仪,仪表,中,中并,存,存着,两,两种,标,标准,信,信号,制,制度,，,，在DDZ-,和DDZ-,型,仪,仪表,中,中采,用,用010毫,安,安直,流,流电,流,流作,为,为标,准,准信,号,号，,而,而在DDZ-,型,仪,仪表,中,中，,采,采用,目,目前,国,国际,上,上统,一,一的420,毫,毫安,直,直流,电,电流,作,作为,标,标准,信,信号,。,。从,安,安全,防,防爆,、,、减,少,少损,耗,耗、,节,节省,能,能量,考,考虑,，,，信,号,号电,流,流的,满,满度,值,值都,希,希望,选,选小,一,一些,。,。但,太,太小,也,也有,困,困难,，,，起,点,点电,流,流太,小,小将,会,会给,两,两线,制,制仪,表,表带,来,来困,难,难，,因,因为,它,它将,要,要求,降,降低,整,整个,仪,仪表,在,在零,信,信号,时,时消,耗,耗的,总,总电,流,流。,而,而在,目,目前,的,的元,器,器件,水,水平,下,下，,起,起点,电,电流,比,比4mA,再,再小,有,有时,将,将发,生,生困,难,难。,因,因此,，,，目,前,前国,际,际上,采,采用420mA,作,作为,标,标准,信,信号,。,。有,利,利于,识,识别,仪,仪表,断,断电,、,、断,线,线等,故,故障,，,，且,为,为现,场,场变,送,送器,实,实现,两,两线,制,制提,供,供了,可,可能,。,。,返回目录,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,1、检测与过,程,程控制仪表（,通,通常称自动化,仪,仪表）分类方,法,法很多很多：,根据能源分：,气,气动、电动、,液,液动、核能等,根据组合：基,地,地式、单元式,、,、综合控制,根据安装：现,场,场、盘装、架,装,装,根据是否可引,入,入计算机：智,能,能、非智能,根据仪表信号,形,形式：模拟仪,表,表、数字仪表,最通用的分类,是,是按仪表在测,量,量与控制系统,中,中的作用进行,划,划分：,检测仪表、显,示,示仪表、调节,仪,仪表、执行器,见表,返回目录,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,表,表,返回目录,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,返回目录,第一节温度,仪,仪表分类,温度参数是不,能,能直接测量的,，,，一般只能根,据,据物质的某些,特,特性值与温度,之,之间的函数关,系,系，实现间接,测,测量，温度测,量,量的基本原理,是,是与这些特性,值,值的选择密切,相,相关的。,工业上测温的,基,基本原理有：,应用热膨胀原,理,理测温,应用压力随温,度,度变化的原理,测,测温,应用热阻效应,测,测温,应用热电效应,测,测温,应用热辐射原,理,理测温,按工作原理分,：,：,有膨胀式、,热,热电阻、热,电,电偶以及辐射,等,等。,按测量方式分,：,：,有接触式和非,接,接触式两类。,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,返回目录,1、原理,热电偶温度计,是,是基于热电效,应,应这一原理测,量,量温度的；,它,它的测,温,温范围很广，,可,可测量-200160O,范围内在在,特,特殊情况下，,可,可测至2800 的高温,。,。,第二节热电,偶,偶,将两种不同的,导,导体或半导体,连,连接成如图所,示,示的闭合回路,，,，如果两个接,点,点的温度不同,（,（TT0),则在回路内,会,会产生热电动,势,势，这种现象,称,称为赛贝克热,电,电效应。图中,闭,闭合回路称之,为,为热电偶。导,体,体A和B称之,为,为热电偶的热,电,电丝或热偶丝,。,。热电偶两个,接,接点中，置于,温,温度为t的被,测,测对象中的接,点,点称为测量端,，,，又称工作端,，,，温度为参考,温,温度t0的另,一,一端称之为参,考,考端，又称自,由,由端或冷端。,2、特点,测量精度高，,测,测量范围广，,构,构造简单，使,用,用方便，不受,大,大小和形状的,限,限制，外有保,护,护套管，用起,来,来方便。,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,返回目录,3、热电偶的,类,类形,8种标准化热,电,电偶：,S ：铂铑10-铂 201300,B ：铂铑90-铂铑63001600,K ：镍铬-镍硅-501000,J ：铁-,康,康铜-40,750,R ：铂铑13-铂-01600,E ：镍铬-康铜 -40 1000,T ：铜-,康,康铜-40,350,4、各种热电,偶,偶的分度表均,是,是在参考端即,温,温度t0为0,的条件下,得,得到的热电势,与,与温度之间的,关,关系，因此，,热,热电偶测温时,，,，冷端温度必,须,须为0，,否,否则将产生测,量,量误差。而在,工,工业上使用时,，,，要使冷端温,度,度保持在0,是比较困难,的,的，所以，必,须,须根据不同的,使,使用条件和要,求,求的测量精度,，,，对热电偶冷,端,端温度采用一,些,些不同的处理,办,办法，常用的,方,方法有如下几,种,种：,补偿导线延伸,法,法,冰点法,计算修正法,仪表零点校正,法,法,补偿电桥法,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,5、补偿导线,延,延伸法,热电偶做得很,长,长，使冷端延,长,长到温度比较,稳,稳定的地方。,由,由于热电偶本,身,身不便于敷设,，,，对于贵金属,热,热电偶也很不,经,经济，因此，,采,采用一种专用,导,导线将热电偶,的,的冷端延伸出,来,来，而这种导,线,线也是由两种,不,不同金属材料,制,制成，在一定,温,温度范围内（100 以,下,下）与所连接,的,的热电偶具有,相,相同或十分相,近,近的热电特性,，,，其材料也是,廉,廉价金属，将,这,这种导线称为,补,补偿导线。,注意：无论是,补,补偿型还是延,伸,伸型，补偿导,线,线本身并不能,补,补偿热电偶冷,端,端温度的变化,，,，只是起到热,电,电偶冷端延伸,作,作用，改变冷,位,位置。在规定,的,的范围内，由,于,于补偿导线热,电,电特性不可能,与,与热电偶完全,相,相同，因而仍,存,存在一定的误,差,差。,返回目录,6、计算修正,法,法,当热电偶冷温,度,度不是0,而,而是t0时，,测,测得的热电偶,回,回路中的热电,势,势为E(t,t0)。可,采,采用正式进行,修,修正：,E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0),只适用于实验,室,室或临时性测,温,温的情况，而,对,对于现场的连,续,续测量显然是,不,不实用的,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,第二章仪表分类、结,构,构、原理和,常见仪表故障,、,、分析、判断,、,、处理,7、常见故障,原,原因及处理,返回目录,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,显示误差大,热电偶电极变质,更换热偶,热电偶安装位置不当,改变安装位置,保护管表面积灰,清除积灰,显示无穷大,接线断路,找到断点，重新接好,热电极断开或损坏,更换热电偶,返回目录,第二节,热,热电阻,1、测温原理,：,：,热电阻温度计,是,是基于金属导,体,体或半导体电,阻,阻值与温度成,一,一定函数关系,的,的原理实现温,度,度测量的。,2、热电阻材,料,料,目前，使用的,金,金属热电阻材,料,料有铜、铂、,镍,镍、铁等，其,中,中因铁、镍提,纯,纯比较困难，,其,其电阻与温度,的,的