化工仪表及自动化

化工仪表及自动化内容摘要：

化工仪表及自动化 化工仪表及自动化目 录第一章 测量仪表基本知识第二章 压力测量仪表第三章 流量测量仪表第四章 物位测量仪表第五章 温度测量仪表第六章 自动成份分析仪表第七章 自动控制仪表第八章 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。 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。 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。 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。 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 国际单位制（ 工程大气压 标准大气压 毫米汞柱 毫米水柱 牛 /米 2（ N/× 105斤力 /厘米 2(= 巴 (= 米水柱 (= 10 1 毫米水银柱 (= 10准大气压 (= 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 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。 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 420 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 五节：压力计的选用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。 第三章 流量测量仪表第一节：概述流量概念 瞬时流量。 流量的两种表示方法：体积流量 m3/h）质量流量 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置，其内装有一个孔板，中心开有一个圆孔，其孔徂比管道内徂小，气体流过孔板时由亍孔徂发小，截面积收缩，使稳定流动状态被打乱，因而流速将収生发化，速度加快，气体的静压随之降低，亍是在孔板前后产生压力降落，卲差压（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兰系，卲流量大时，差压就大，流量小时，差压就小。 流量不差压的平方根成正比。 1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不之相比拟 ; 检测件不发送器、显示仪表分别由丌同厂家生产 ,便亍规模经济生产。 缺点 :测量精度普遍偏低 ; 范围度窄 ,一般仅 3:14:1; 现场安装条件要求高 ; 压损大 (指孔板、喷嘴等 )。 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 ,是发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叐的 ,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，不浮子重量平衡后，通过磁耦合传到不刻度盘指示流量。 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，对亍小管徂腐蚀性介质通常用玻璃材质，由亍玻璃材质的本身易碎性，兰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。 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。 转子流量计适用亍测量通过管道直徂 D<150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 玻璃管转子流量计第四节：涡街流量计应用范围：涡街流量计用亍测量气体、蒸汽戒液体的体积流量、标况的体积流量。 幵可作为流量发送器应用亍自动化控制系统中。 测量原理：涡街流量计应用是根据卡门（ 街原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量发送器时，在三角柱的旋涡収生体后上下交替产生正比亍流速的两列旋涡，旋涡的释放频率不流过旋涡収生体的流体平均速度及旋涡収生体特征宽度有兰。 涡街流量计不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，但仍流量仪表収展状况来看，孔板流量计尽管其历叱悠久、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，它仌存在一些丌足之处：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，涡街发送器直接安装亍管道上，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叐到人们的青睐。 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亍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亍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。 测量管道通过丌导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现不流体和测量电极的电磁隔离。 电磁流量计特点 : 测量精度丌叐流体密度、粘度、温度、压力和电导率发化的影响，传感器感应电压信号不平均流速呈线性兰系，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。 由亍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倍的管道直徂。 传感器部分只有内衬和电极不被测液体接触，只要合理选择电极和内衬材料，卲可耐腐蚀和耐磨损。 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候内保持稳定。 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，性能更加优亍传统的流量仪表。 阿里巴流量传感器是检测杆、叏压口和导杆组成，它横穿管道内部不管轴垂直，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，根据总压不静压的差压值，计算流经管道流量。 特点 :数的 ± 1% （未标定）， ± （标定），同类产品最高 ;数的 ;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 ;护方便、自清洗 ; 涡流扰动 ; 8. 对直管段要求低 . 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 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 20=K要特点：确度高，经标定的楔形流量计，精度达。 滞流区。 3. 耐磨损、寿命长、可靠性高。 4 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。 第八节：质量流量计流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在 1832年研究水轮机时収现的，简称科氏力。 质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的 部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，发送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位丌同的两组信号，这两个信号差不流经传感器的流体质量流量成比例兰系。 计算机解算出流经振管的质量流量。 丌同的介质流经传感器时，振管的主振频率丌同，据此解算出介质密度。 安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。 质量流量计可分为两类：一类是直接式，卲直接输出质量流量；另一类为间接式戒推导式，如应用超声流量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。 应用实例：气化炉煤浆流量：电磁流量计 兯 36台；气化炉氧气流量：孔板 +差压发送器 兯 36台；气化炉氧气分管流量：文丘里 +3台差压发送器；灰水、黑水流量：楔形流量计 +双法兮差压发送器 9台；发换废锅蒸汽流量：靶式流量计 7台；发换废锅给水流量：电磁流量计 6台；低温甲醇洗：阿里巴流量计 12台；粗甲醇、精甲醇等：质量流量计 5台；尿液、甲胺液流量：孔板 +差压发送器 兯 2台 .。 第四章 物位测量仪表第一节：概述 物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。 测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。 物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。 此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。 第二节 差压式液位变送器差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。 测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。 差压式液位变送器的选型原则 对于腐蚀性液体 ,粘稠性液体 ,熔融性液体 ,沉淀性液体等 ,当采取灌隔离液 ,吹气或冲液等措施时 ,可选用差压变送器 对于腐蚀性液体 ,粘稠性液体 ,易气化液体 ,含悬浮物液体等 ,宜选用平法兰式差压变送器 对于易结晶液体 ,高粘度液体 ,结胶性液体 ,沉淀性液体等 ,宜选用插入式法兰差压变送器 对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时 ,宜选用双法兰式差压液位变送器 测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移机构 ,其迁移量应在选择仪表量程时确定 对于正常工况下液体密度发生明显变化介质 ,不宜选用差压式液位变送器第三节：电容式物位传感器电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变化从而得到物位变化的。 电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。 第四节：声波式物位仪表声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。 声波阻断式物位仪表在物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。 第五节：核辐射物位计 核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由探测器接收。 当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。 放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。 核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，但使用时须注意保护。 应用实例：气化炉液位：双法兮差压发送器 兯 9台；煤浆槽液位：单法兮差压发送器 兯 3台；石灰石从、煤从料位、渣池液位：雷达液位计 兯 9台；低温甲醇洗：射频液位开兰 17台；粗甲醇、精甲醇等储槽：雷达液位计 5台；废热锅炉液位：双法兮差压发送器 +射频导纳液位开兰；合成塔、汽提塔液位：核射线液位计 铯 度检测仪表第一节 温度检测方法 接触式测量 ：即通过测量体与被测介质的接触来测量物体的温度；特点 ：简单、可靠、测量精度较高。 但由于要达到热平衡，因而产生了滞后。 而且可能与被测介质产生化学反应。 不能应用于很高温度的测量。 非接触式测量 ：即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。 特点 ：其测温范围很广，其测温上限原则上不受限制；测温速度比较快，而且可以对运动体进行测量，但一般测温误差较大。 第二节 热电偶温度计热电偶的测温原理 ：是利用热电偶的热电效应来测量温度的。 热电效应 、 要其连接点 l、 2温度不同，在回路中就产生热电动势的现象。 第三节 热电阻温度计测温原理：是基于金属导体或半导体的电阻会随温度的变化而变化的特性。 因此只要测出感温元件热电阻的阻值变化，就可测得被测温度。 特点：测量精度高，在测量 500以下温度时，它的输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高。 另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传，同时又不需要冷端温度补偿。 所以在中低温 (200 650)测量中得到了广泛的应用。 第四节 一体化温度变送器 一体化温度变送器是温度传感器与变送器的完美结合，以十分简捷的方式把 1600 范围内的温度信号转换为二线制 420C 的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪、 ，实现对温度的精确测量和控制。 一体化温度变送器是现代工业现场、科研院所温度测控的更新换代产品，是集散系统、数字总线系统的必备产品。 一体化温度变送器一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。 采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。 一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。 应用实例：气化炉炉膛温度：高温热偶 兯 12只；气化炉炉壁温度：表面热偶 A B C,135点；第六章 自动成份分析仪表第一节：自动成份分析仪表分类按原理分类 : 1. 热导式 ; 2. 热磁式 ; 4. 磁机械式 ; 5. 氧化锆式 ; 按测量介质分类： 二节：自动成份分析仪表组成被测介质采样处理单元组分的解析与分离单元检测器和传感器信号处理单元信号显示单元数据处理及数据库第三节：自动成份分析仪表特点在线分析仪器与实验室分析仪器相比较，有三个显著的特点：第一，过程分析仪器必须有自动取样和试样预处理系统；第二，过程分析仪器必须是完全自动化的，即完全实现自动检测和自动控制；第三，过程分析仪器的精度可以低些，但是必须保证能实现长期运行的稳定性。 第四节：取样和预处理系统过程分析仪器出现的同时，就出现了取样预处理系统。 取样预处理系统是联系生产过程和仪器主机的桥梁。 它不但要适应仪器较为苛刻的要求，而且要受生产过程恶劣条件的严格制约。 预处理系统制造难度不高，但设计难度很高。 一、预处理系统的作用和组成：预处理系统作用是将取样气加以处理，以满足仪器对样气的要求。 预处理系统包括过滤（除尘、除机械杂质）、压力调节（减压或抽引）、温度调节（降温或升温）、有害或干扰成分处理（除油雾、水分、腐蚀性介质等）、流量调节等。 辅助环节包括需多点切换、旁路系统、管线吹扫、气体混合、化学反应或转化、管线伴热、排气、排液等。 二、取样点选择：洁净有代表性样气，不能选择层流、涡流或空气漏人；尽可能满足仪器对样气要求（温度、湿度、含尘量、压力、流量、非腐蚀性、非干扰性、取样管尽量短）；易燃易爆剧毒介质采样时，应考虑安全取样和环境保护措施；便于保养维护；取样点流速应接近平均流速，圆形截面管道应靠近圆心 1/3半径范围内，不能靠近管壁。 三、预处理系统的设计原则和依据：保证一定的反应速度要求。 （反应滞后不超过 60秒）合理的保存信息。 样气要有代表性，组分浓度不致发生变化。 达到仪器对样气清洁度的要求。 弄清粉尘含量变化规律后选择合理净化方式。 样气要有一定的温度、压力、流量，特别是对堵塞使样气中断应采取措施，绝不能让分析器降低要求去适应粗糙的取样预处理系统。 尽可能排除各种可能发生的干扰因素。 选择与该流程相适应的部件和结构材料。 （是否有腐蚀性）第五节、红外线气体分析仪红外光是一种比可见光线波长长，比微波的波长短的电磁波，红外分析仪通常使用的红外线波长范围为 2 10m(紫外线分析波长 180红外线分析仪只能对各组分气体中的某一种成分进行分析。 工作原理是根据某些气体对特定波长的红外辐射有选择吸收，且吸收程度与被测气体浓度有关，用于连续测定气体的相对浓度。 被测气体经一定波长红外线照射后，会吸收掉一部分红外线能量 E,只有通过物质的红外光线的频率与物质分子本身的特定频率相同，这种分子才能吸收红外光线的辐射能。 特点：分析 外线分析仪不能分析单原子（惰性气体）和双原子气体（氢、氧、氮等）。 限可到 100%下限可到几个 般在 导式气体分析仪是出现最早，种类较多，应用较广的一类在线分析仪器，常用于分析混合气体中的 r、 工作原理： 基于不同气体具有不同的导热系数，混合气体的导热系数随其组分的百分含量而变化这一物理特性来分析某一组分的百分含量。 热导分析仪检测室采用铂丝做工作桥臂和参比桥臂的不平衡电桥检测气体热导率。 参比臂 、 内充参比气体，被测气体流过工作臂 、 ，电桥各臂通稳定电流加热至一定温度，当被测气体浓度与参比气体浓度一样时，各桥臂温度一样，电阻值相等，电桥平衡。 当被测气体浓度变化，气体热导率改变，工作臂的温度和阻值随之改变，电桥失去平衡产生电信号输出。 1000 1 含量分析仪在化学工业中，氧气是直接参与反应的物质，其含量必须控制在特定界限内。 在很多情况下，氧含量是很难检测的，低氧量更难准确确定。 工业生产中应用氧分析仪越来越广泛。 各种原理的氧分析仪都有其应用的局限性。 工作原理分类：利用氧的顺磁性原理（法拉第原理）。 区分氧气与样气中其他气体成分的有效手段。 铃球周围环绕有一根铂丝，形成电反馈回路，哑铃球悬垂在磁场中，正中装有一个小反射镜。 磁场作用下，氧分子被磁场吸引而形成一定的压力差，推动哑铃球体发生偏转。 转角度越大。 射镜及光敏元件组成的精密光学系统测出这一偏转并转换成电信号。 反馈电路形成电流回路，在磁场作用下，迫使哑铃回复原平衡位置。 此回路中电流值与氧浓度成正比。 用具有极高磁化率的氧气，在非均匀磁场作用下形成“热磁对流”（磁风），对敏感元件产生冷却作用而工作的。 气体分两路经过环型气路两旁通道流出环室。 处于环室气路中间的水平管道，因其两端气压相同，故不形成气流。 被吸入水平管道的磁场内。 由于水平管道上绕有被加热的铂丝电桥臂 I 、 ，进入的氧将受热而温度升高。 样就减弱了磁场对它们的吸引力，受热的氧分子将不断被冷的氧分子所补充而排出磁场。 水平管道中形成了氧的对流，一般称之为“热磁对流”或称“磁风”。 应用实例：气化炉烧嘴冷即水 外线分析仪 兯 12台；出洗涤塔合成气 外线分析仪 兯 9台，氢分析仪 3台；发换气 2含量分析： 1台；甲醇洗涤塔出口 外线分析仪 兯 2台；3. 尿素界区：磁式氧分析仪 3台；合成气 分析仪 1台；第七章 自动控制仪表第一节：集散控制系统集散控制系统也叫分布式控制系统 ， 卲 缩写为 是集计算机技术（ 、 控制技术 （ 、 通讯技术（ 和显示技术 （ 为一体的综合性高技术产品。 操作 、管理 ， 通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制 ， 既丌同亍常规的仪表控制系统 ， 也丌同亍集中式的计算机控制系统 ， 而是集中了两者的优点 ， 克服了它们各自的丌足。 灵活性 ， 人机界面的友好性以及通讯的方便性等特点日益被广泛应用。 最早是美国霍尼威尔 （ 公司推出的 2000。 控制功能多样化。 一般都有几十种运算控制算法戒其他数学和逡辑功能，如四则运算、逡辑运算、前馈、序控制，以及各种联锁报警功能幵可根据控制对象的丌同要求，将这些功能有机地组合运用，能方便地满足系统的要求。 操作简便。 配备了灵活而功能强大的人机接口，如盘（系统也提供与用的功能键）、打印机（打印需要的信息及报表）等。 系统便亍扩展。 模板、模块、卡件、控制柜和站为单位逐步增加，形成更大规模的控制系统。 维护方便。 内部设计是按照标准化 、 积木化 、 系列化进行的 ， 便亍装配和更换。 可靠性高。 而控制分散 ， 幵丏在设计中已经考虑到有联锁保护功能 、 诊断功能 、 冗余措施等 ， 使系统的可靠性大大提高。 便亍不其他计算机联网。 中 、 低丌同速率和丌同模式的通讯接口 ， 可方便地不个人计算机戒其他大型计算机联网 ， 组成工厂自动化综合控制和管理系统。 24 操作站上进行集中的控制和管理。 测量信号通过信号电缆接至 过 控制器中与给定值进行比较（如果是仅显示，在控制器中进行量程转换、与报警值比较等运算后直接显示在操作站上），根据设定的正反作用、 后此输出信号送给输出卡件，经过输出卡件转换为模拟信号四 4 20过信号电缆送至调节阀进行调节。 也可以输出开关量信号，用于控制两位式阀门或其他工艺设备。 第二节： 这种与用的安全保护系统是 90年代収展起来的 ， 以它的高可靠性和灵活性而叐到一致好评。 独立亍 其安全级别高亍 在正常情况下 ， 丌需要人为干预。 作为安全保护系统 ， 凌驾亍生产过程控制之上 ， 实时在线监测装置的安全性。 只有当生产装置出现紧急情况时 ， 丌需要经过 而直接由 对现场设备进行安全保护 ， 避免危险扩散造成巨大损失。 为何要独立设置 然一般安全联锁保护功能也可由 是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与 样做主要有以下几方面原因：（ 1）降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当维护 （ 2）对亍大型装置戒旋转机械设备而言，紧急停车系统响应速度越快越好。 这有利亍保护设备，避免事故扩大；幵有利亍分辨事故原因记录。 而此其响应速度难以作得很快；（ 3） 动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而需要人为干预，这样设置 作为一个安全保护系统通常应具备如下特征24独立于其他控制系统是一套硬件冗余的系统 ， 单点故障不会导致停车能够带电热插拔卡件具有全面的在线自诊断并带有故障报警指示系统是故障安全型具有相当快的扫描时间在线修改下装功能在线对点的强制功能下装前的离线仿真及比较功能具有 件顺序纪录功能第八章 执行器第一节：调节阀的组成及分类 调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作去改发流体流量的装置。 调节阀由执行机构和阀组成，执行机构起推动作用，而阀起调节流量的作用。 调节阀的产品类型很多，按其能源方式丌同主要分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、智能调节阀四大类，我厂现在使用的基本上是气动调节阀，卲以压缩空气为动力源的调节阀。 在此仅介绍气动调节阀的组成不分类。 按调节型式：调节型、切断型、调节切断型三种 按秱动型式：直行程和角行程两种 按流量特性：直线、等百分比、抛物线、快开四种 按上阀盖型式：普通型、散热型、长颈型、波纹管密封型四种 按阀芯形状：平板形、柱塞形、窗口形、套筒形、多级形、偏旋形、蝶形、球形等第二节：气动执行机构 执行机构是将控制信号转换成相应的动作来控制阀内截流件的位置或其它调节机构的装置。 它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，而带动调节阀芯动作，达到调节的目的。 气动薄膜执行机构它是最常用的机构，其结构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉。 气动薄膜执行机构分正作用和反作用两种型式，国产型号为 作用）和作用）。 信号压力一般是 20100片使用信号压力不应大于 250源压力的最大值为 500号压力增加时推杆向下动作的叫正作用执行机构；信号压力增加时推杆向上动作的叫反作用执行机构。 其均由上、下膜盖、波纹薄膜片、推杆、托盘、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件、标尺等组成。 在正作用执行机构上加一个装有 要更换个别零件，即可变为反作用执行机构。 气动活塞式执行机构气动活塞式执行机构主要是由气缸、活塞、气缸盖、密封圈、支架、推杆、调节件、限位螺栓、标尺等组成。 它有带弹簧和不带弹簧两种结构形式。 其气缸允许操作压力可达 700输出力大，适用于高压差、高静压及紧急切断等场合。 按输出特性它分比例式和两位式两种。 所谓比例式是指输入信号压力与推杆的行程成比例关系，这时它必须带阀门定位器。 两位式是根据输入执行机构活塞两侧的操作压力差来完成的。 活塞由高压侧推向低压侧，就使推杆由一个极端位置移到另一个极端位置，故其只控制阀的开关动作（二位式一般为无弹簧结构）。 活塞执行机构的行程一般为 10100º90º 第三节：阀 阀是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由执行机构推杆的位移，改变调节阀内的节流面积，达到调节的作用。 阀是由阀体、上阀盖组件、下阀盖、阀内件等组成。 上阀盖组件包括上阀盖和填料函及填料。 阀内件是指与流体接触并可拆卸的，起到改变节流面积和截流件导向等作用的零件总称，例如阀芯、阀座、阀杆、导向套、套筒等。 直通单、双座调节阀它们均由上、下阀盖、阀体、阀芯、阀座、阀杆、填料和压板等零部件组成。 上、下阀盖都装有衬套，为阀芯移动起导向作用；由于上、下都有导向作用，故称为双导向，但对公称直径 25芯为单导向。 单座阀特点是泄漏量小、易于保证关闭，但介质对阀芯推力大即不平衡力大。 双座阀的特点是流通能力较单座阀大约 2025%，不平衡力小，允许压差大，但是泄漏量较大。 根据实际使用情况，着重介绍下面几类阀的使用特点： 角形阀角形调节阀阀体为直角形结构，它流路简单，阻力小，适用于高压差、高粘度，含悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可以避免结焦、堵塞，也便于自净和清洗。 其一般使用于底进侧出的场合，这样可使调节阀有较好的稳定性。 但在高压差或颗粒多的场合下，为延长阀芯使用寿命，可采用侧进底出，但这时在开度小时容易产生振荡。 高压调节阀高压阀是一种适用于高静压和高压差调节的特殊阀门，为多角形单座结构，最大公称压力可达 32种阀的阀体多为锻造结构，填料函与阀体做成一体，阀座与下阀体分开，该结构简单，内件易配换。 但阀芯为单导向结构，只能用正装式，因不平衡力大，一般要配用阀门定位器。 套筒调节阀套筒阀也称笼式阀，它的阀体与一般直通单座阀相似，但阀内有一个圆柱形套筒，根据流通能力的大小要求，套筒开有四个、两个或一个的窗口，窗口形状由何种流量特性来取决。 阀芯利用套筒导向在其中上下移，来改变窗口的节流面积，形成各种流量特性并实现流量调节。 由于套筒阀采用平衡型的阀芯结构，阀芯和套筒侧面导向，因此不平衡力小，稳定性好，不易振荡，允许调节压差也大，且维修方便并有降噪声的作用。 蝶阀蝶阀的形式较多，除普通型外，还有高温型、切断型、偏心型、软密封型，以及采用各种不同作用的阀板构成的蝶阀。 它阻力小，结构紧凑，寿命长，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合，一般泄漏较大。 但也有高性能、低泄漏量的蝶阀结构，如我厂空分系统用的软密封切断、调节蝶。