化工电器及仪表讲稿.doc

徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名潘雷授课班级生化073 精化07 3授课形式讲授授课日期2008年9月2日 第2 周授课时数2授课内容1.1化工自动化的发展概况1.2工艺管道及控制流程图教学目标知识目标了解过程控制的发展概况及特点；掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号；。能力目标掌握管道及仪表流程图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号；学会绘制简单系统的管道及仪表流程图；了解化工自动化思想目标通过本次课，使学生掌握化工自动控制的基本知识，会分析管道及仪表流程图，提高学生对这门课的兴趣。教学重点过程控制，和自动控制的理解；仪表位号的表示方法教学难点工艺管道及控制流程图的分析；相关知识的涉及。更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业1-6；阅读相关过程控制的书籍课后总结结合专业知识引入讲解，学生学习兴趣较浓教学内容与设计绪论一、 化工自动化的内容（结合例子）提问学生化工生产过程的特点，说明化工生产实现自动化的重要性，引出新课：锅炉汽包水位控制汽包 给水 蒸汽 加热室 1. 自动检测2. 自动控制3. 自动报警与联锁保护4. 自动操纵与开停车*自动控制系统的组成，各部分名称，功能相关术语的定义：被控变量,被控对象,操纵变量,扰动设定值,偏差,控制器,检测元件变送器,控制阀二、管道及仪表流程图 1图形符号过程检测和控制系统图形符号包括测量点、连接线（引线、信号线）和仪表圆圈等。1) 测量点2) 连接线3) 仪表4) 执行器2. 仪表位号仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。仪表位号中的第一个字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能；回路的编号由工序号和顺序号组成，一般用三位至五位阿拉伯数字表示，如下例所示：T RC 1 31 顺序号（一般用两位数字，也可以用三位数字） 工序号（一般用一位数字，也可以用两位数字） 功能字母代号 被测变量字母代号在管道及仪表流程图中，仪表位号的标注方法是：字母代号填写在仪表圆圈的上半圆中；回路编号填写在下半圆中。PI121TRC101(a)就地安装 （b）集中盘面安装3. 字母代号仪表信号中表示被测变量和仪表功能的字母代号见P3表1.1。二氧化碳精浆液TI PI 102102贮槽FICQ101HIC101LIC101 TI 101PI 101 管道及仪表流程图实例精浆液 图1-2工艺管道及控制流程图示例FICQ 101表示为第一工序第01个流量控制回路（带累计指示），累计指示仪及控制器安装在控制室。 HIC 101 表示为第一工序第01个带指示的手动控制回路，手动控制器（手操器）安装在控制室。 LIC 101 表示为第一工序第01个带指示的液位控制回路，液位指示控制器安装在控制室。TI 102 TI 101 表示为第一工序第01、02个温度检测回路，温度指示仪安装在现场。 三、化工自动化的发展（补充）1.发展20世纪40年代：20世纪40年代末50年代：过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动型和电动型）；部分生产过程实现了仪表化和局部自动化20世纪60年代：过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。自动化仪表：单元组合仪表（气动型和电动型）成为主流产品20世纪7080年代：过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制等。自动化仪表：气动型和电动型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器 (PLC) 、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式识别技术20世纪90年代至今：信息技术飞速发展过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。自动化仪表：各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪，人工智能、神经网络控制2. 信号制及供电方式信号制-指在成套仪表系列中，各个仪表的输入输出间采用何种统一联络信号来进行信号传输的问题。气动控制仪表：0.020.1MPa电动控制仪表，010mA（DC）电流信号作为电动型仪表 420mA（DC）电流信号作为电动型仪表 15V（DC）电压信号 电动型仪表*DDZ-II型和DDZ-III型仪表的异同点及其信号制的优缺点。小结：化工自动化的任务 自动化仪表的分类提问分析对比分析结合示例讲解强调分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年9月5日 第2周授课时数2授课内容1.3自动化系统的组成与分类1.4控制系统的过度过程教学目标知识目标了解自动化系统的组成；掌握系统控制方框图；了解自动化系统的分类；掌握闭环控制的工作原理；理解控制系统的过度过程能力目标掌握自动化系统控制方框图；掌握对一个控制系统的简单分析；掌握5个品质指标的计算思想目标使学生从过程控制的角度来分析，理解化工自动化。教学重点自控系统方框图代表的意义；闭环控制系统的分析；5个品质指标的计算教学难点静态、动态及过渡过程的理解品质指标的计算更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业课后总结内容较多，但循序渐进讲解，学生接受效果较好教学内容与设计自动控制系统的功能？引出新课：1.3自动化系统的组成与分类一、 过程控制系统的方框图例题分析（学生讨论做）自动控制系统方块图对象控制阀控制器给定值 偏差 y x e p q 检测元件变送器 z 反馈：正反馈：负反馈：二自动控制系统的分类 控制系统按结构划分：（从例子引出）1 开环控制系统： 2 闭环控制系统： 闭环控制系统（按设定值不同） 定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统三、自动控制系统的过渡过程及其品质指标1 控制系统的静态与动态2 三控制系统的过渡过程（四种过渡形式）3 控制系统的控制指标余差 衰减比 最大动态偏差和超调量振荡周期，调整时间 综合以上五个基本品质指标来看，一个系统的响应的好坏，可以从三个方面来衡量：1）稳定性：由衰减比n=B:B来描述。2）准确性：由最大偏差（也称动态偏差）A和余差（也称静态偏差）C来描述。3）快速性：用过渡时间或振荡周期T来衡量小结：化工自动化的任务控制系统的质量指标对控制过程的影响提问分析结合示例讲解对比分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年9月9日 第 3周授课时数2授课内容2.1概述2.2检测环节的质量指标教学目标知识目标掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等）掌握测量误差的分类及相对应的计算。能力目标学会对仪表精度等级的计算；掌握根据不同的要求确定仪表的确定。思想目标从我国仪表工业发展现状进行强国教育教学重点仪表精度等级的计算方法教学难点确定精度等级更新、补充、删节内容根据误差的表现形式分类（补充）使用教具多媒体课外作业P25：2课后总结内容比较简单，听课时效果较好，但学生自己独立思考时多数同学易出问题，需加强练习教学内容与设计提问复习：检测仪表的功能，在控制系统中的位置以所见仪表为例，提问表上符号的含义，引入新课：一、检测过程及误差 1 检测过程（举例说明）检测量误差：（分析产生的原因）误差-测量值和真实值之间的差值根据误差的表现形式分类（补充）根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。（1）系统误差 （定义、特点、产生的原因） （2）疏忽误差 （定义、特点、产生的原因） （3）随机误差 （定义、特点、产生的原因）二、检测仪表的基本技术性能指标1精度（掌握）检测仪表的精度反映测量值接近真实值的准确程度，一般用一系列误差来衡量。 相对百分误差（引用误差）把绝对误差折合成标尺范围的百分数表示，即 （3）精度等级按仪表工业规定，去掉最大引用误差的“”号和“%”号，称为仪表的精度等级，目前已系列化。只能从下列数系中选取最接近的合适数值作为精度等级，即0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。(例题)例1 有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0100和100300，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2，试确定这两台仪表的精度等级。解 这两台仪表的最大引用误差分别为 去掉最大引用误差的“%”号，其数值分别为2和1，由于国家规定的精度等级中没有2级仪表，同时该仪表的误差超过了1级仪表所允许的最大误差，所以这台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级正好为1级。由此可见，两台测量范围不同的仪表，即使它们的绝对误差相等，它们的精度等级也不相同，测量范围大的仪表精度等级比测量范围小的高。例2 某台测温仪表的工作范围为0500，工艺要求测温时测量误差不超过4，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求？解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差为 去掉最大引用误差的“”号和“%”号，其数值为0.8，介于0.51.0之间，若选择精度等级为1.0级的仪表，其最大绝对误差为5，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级的仪表才能满足要求。小结：在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大引用误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大引用误差。这一点在实际工作中要特别注意。2 灵敏度与灵敏限（1） 灵敏度 灵敏度表示仪表对被测参数变化反应的能力，是指仪表达到稳态后输出增量与输入增量之比，即 灵敏限 灵敏限是指引起仪表指针发生可见变化的被测参数的最小变化量。一般，仪表的灵敏限数值不大于仪表允许误差绝对值的一半。 3回差在外界条件不变的情况下，当被测参数从小到大（正行程）和从大到小（反行程）时，同一输入的两个相应输出值常常不相等。两者绝对值之差的最大值 和仪表量程之比的百分数称为回差，也称变差即 4线性度实际测得的输入-输出曲线（标定曲线）与理论拟合直线之间的最大偏差与测量仪表量程范围之比的百分数来表示。 （2-6）5测量范围与量程 检测仪表的测量范围是指按其标定的精确度可进行测量的被测量的变化范围，而测量范围的上限值ymax与下限值ymin之差就是传感器的量程ym,即: ym=ymaxymin （2-7） 6稳定性三、电气防爆检测仪表与执行器都安装在化工生产现场，且检测与控制信号多为电信号。对于易燃易爆场所，为了保证生产设备和操作人员的安全，必须采取相应的防爆措施。防爆措施主要包括设计防爆、安装防爆和检修防爆。1）设计防爆根据爆炸危险场所的区域等级，设计相应的防爆仪表和电气设备。2）安装防爆在爆炸性危险场所安装的仪表线路必须符合设计和工业自动化仪表工程施工及验收规范的规定。3）检修防爆在检修、维护、拆装以及运行中，若该场所已有爆炸性物质或与空气混合形成爆炸性混合物，工作时，应采取防爆措施。四、防腐保温（自学下次课直接提问）在实际工作环境中，许多仪表设备均露天布置。如就地仪表、变送器、执行器以及仪表管路等。在安装时，应采取必要的防腐防冻措施，以保证仪表设备安全、长久的运行。1）防腐腐蚀是环境作用下引起的破坏和变质。金属或合金的腐蚀，主要是化学作用或电化学作用引起的破坏，有时还同时包含机械、物理或冲刷的破坏作用。2）保温露天安装的变送器、压力表、差压计等就地仪表有防冻要求时，需要安装在保温箱或专门的小间内。箱内和小间内均应有取暖设备。仪表管路的防冻措施主要是采取蒸汽伴热和电伴热。小结：检测仪表的品质指标，精度的计算方法提问分析结合示例讲解对比分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年9月12日 第3周授课时数2授课内容实验一：自动控制系统的参观练习教学目标知识目标掌握自动控制系统的构成能力目标理解自动控制系统的工作原理思想目标了解当前控制系统发展趋势，激发学习热情教学重点计算机控制系统的操作方法教学难点系统的投运方法更新、补充、删节内容使用教具课外作业实验报告课后总结结合所学自动控制系统的内容联系实际，大部分学生有深刻的体会，但少部分同学依然很茫然教学内容与设计实验一控制系统的参观一、实验目的1以参观形式帮助学生了解自动控制系统的组成、作用及工作情况。二、实验内容 了解简单自动控制系统四大组成部分（控制器、执行、对象、检测元件变送器）的所在位置、外观和内部结构、相互间的连接关系等； 进一步了解自动控制系统的组成及功能； 尽可能了解自动控制装置功能如何实现；三、实验步骤 参观自动控制系统时，应了解各部分位置及实现功能。 应了解控制系统各部分功能实现方法，参观仪表柜面结构及信号联络方式，简单操作手动操作控制系统，改变设定值观测仪表显示数据变化。四、数据记录与处理 本实验不要求对数据进行处理，只需了解实验内容。演示讲解提问分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4精化071,2分析08授课形式讲授授课日期2008年9月16日 第 4周授课时数2授课内容31 温度检测教学目标知识目标掌握温度检测的三种方法；掌握冷端温度补偿的方法及补偿导线的选用；了解热电偶的结构及工作原理能力目标学会在测温范围内对测量的工作端温度进行补偿。了解温度在工艺检测过程的重要性。思想目标对系统学会用专业术语进行描述教学重点补偿导线的选用和冷端温度补偿；热电效应产生的条件。教学难点公式补偿，电桥补偿。更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业P67：7课后总结热电偶测温原理学生不易领会，通过演示加强学生认识教学内容与设计分析检测仪表在控制系统中的的功能地位3.1温度检测一、温度检测的基本知识 1温度及温度测量依据测温元件与被测物体接触与否，测温方式通常有接触式和非接触式之分。 2温标 目前国际上常用的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标和国际实用温标。二、温度检测方法 1应用热膨胀原理测温固体膨胀式应用固体受热膨胀测量温度的方法一般是利用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起，构成双金属温度计。液体膨胀式应用液体膨胀测量温度常用的有水银玻璃温度计，其结构简单，使用方便，但结构脆弱易损坏。2应用热电效应测温热电效应-两种不同导体或半导体A与B串接成的闭和回路，如果两个接点出现温差（tt0），在回路中就有电流产生，这种由于温度不同而产生电动势（热电势）的现象。由两种不同材料构成的上述热电变换元件叫热电偶，称A、B二导体为热电极。 图 热电偶（1） 接触电势 两种不同材料的导体接触时产生（2） 温差电势 当同一导体A（或B）两端温度不同，（3） 闭和回路总电势 可见，当导体材料A、B确定后，总电势EAB(t, t0)仅与温度t和t0有关。 如果能使冷端温度t0 固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系： 3.应用热电阻原理测温 根据导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化用显示仪表反映出来，从而达到测温目的的。 用铂和铜制成的电阻是工业常用的热电阻，它们被广泛地应用来测量-200+500范围的温度。 三、热电偶温度计热电偶是两种不同材料的导体或半导体焊接或绞接而成，其一端测温时置于被测温场中，称为测量端（亦称热端或工作端）；另一端为参比端（冷端或自由端）。根据热电效应原理，如果热电偶的测量端和参比端的温度不同（如tt0），且参比端温度t0恒定，则热电偶回路中形成的热电势仅与测量端温度t有关。在热电偶回路中接入与热电偶相配套的显示仪表，就构成了最简单的测温系统。热电偶测温电热与温度关系查相应热电偶的分度表。1 有关热电偶回路的几个结论由热电效应基本原理分析，可得如下结论： （1）如果热电偶两电极A、B材料相同，则无论两端温度如何，热电偶回路的总热电势EAB(t, t0)恒为零。 （2）如果热电偶两端温度相同（t=t0），即使两电极A、B材料不同，热电偶回路内的总热电势EAB(t, t0)恒为零。 （3）热电偶的热电势仅与两热电极A、B材料及端点温度t、t0有关，而与热电极的长度、形状、粗细及沿电极的温度分布无关。因此，同种类型的热电偶在一定的允许误差范围内具有互换性。 2热电偶的补偿导线由热电偶测温原理可知，只有当热电偶的冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数关系。在实际应用时，因热电偶冷端暴露于空间，且热电极长度有限，其冷端温度不仅受到环境温度的影响，而且还受到被测温度变化的影响，因而冷端温度难以保持恒定。为了解决这个问题，工程上通常采用一种补偿导线，把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方， 3冷端温度补偿热电偶的分度表所表征的是冷端温度为0时的热电势-温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。（1）0恒温法 （2）冷端温度修正法 在实际测量时，若冷端温度恒为t0（t00），可采用冷端温度修正法对仪表示值加以修正。修正公式如下： （3）仪表机械零点调整法 如果热电偶冷端温度t0比较恒定，可预先用另一只温度计测出冷端温度t0，然后将显示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E(t0, 0)，这样，仪表的指针就能指示出实际测量温度t。 （4）补偿电桥法 补偿电桥法利用不平衡电桥（冷端补偿器）产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。4热电偶的材料与结构四、热电阻测温仪表热电阻温度计广泛应用于-200600范围内的温度测量。1对热电阻材料的要求 用于制造热电阻的材料，要求电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性，另外，材料的物理化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格便宜。 2常用热电阻种类（1） 铂电阻（IEC） （2） 铜电阻（WZC） 3热电阻的结构 4热电阻测量桥路热电阻温度计由热电阻、连接导线及显示仪表组成，在导线连接方面可采用三线制或四线制。小结：温度测量工业常用元件的使用适合范围，测量的原理。复习提问与学生一起共同完成（5）举例结合讲解常识性介绍各种温标的关系（5）通过几种不同原理对比讲解（20）通过动画播放演示，由学生得到结论，然后教师总结对照实物边演示边讲解（35）先向学生介绍分度表的使用方法，然后举例提问学生回答后，总结补充提出问题，引导学生回答解决办法，给出最终最佳解决方案针对不同环境给出相适应的不同的冷端温度补偿办法，提出问题，温度变化了，电阻的阻值是如何变化的，学生回答直接得出温度阻值之间的关系，结合实物让学生认识热电阻的结构，（20）5 徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年 月 日 第周授课时数2授课内容32 压力检测教学目标知识目标掌握压力的检测方法 （液柱测压法、弹性变形法、电测压法）掌握电容式，压电式，应变片式测压原理；了解压力仪表量程的选定。能力目标学会正确选用压力计；思想目标对系统学会用专业术语进行描述教学重点利用弹性变形法，电测压力法测量压力；压力计的选用。教学难点确定精度等级，压电式测量原理。更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业P67：12课后总结测量压力的方法较多，讲得类型多了学生有茫然的感觉，压力表的选择也有等继续加强练习教学内容与设计一、压力检测的基本知识 1压力的概念及单位2 压力的表示方法二、压力检测方法（掌握） 根据工业对象的特点，通常有三种检测压力的方法，即液柱测压法，弹性变形法和电测压力法。1 液柱测压法测压原理：是以流体静力学为基础，一般用液柱产生或传递的压力来平衡被测压力的方法进行测量的。2 弹性变形法测压原理：当被测压力作用于弹性元件，弹性元件便产生相应的变形。根据变形的大小，便可测知被测压力的数值。3 电测压力法测压原理：是利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。（1） 电容式测压原理 测压原理：是采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。（2） 压电式测压原理测压原理：是根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。（3） 压电效应：当某些晶体受压发生机械变形时（压缩或伸长），在两个相对的面上产生异性电荷，这种没有外电场存在，而由于变形而引起的电现象称为“压电效应”。（4） 应变片式测压原理 测压原理：是通过应变片将被测压力P引起的弹性元件应变量的变化转换为电阻值R的变化，从而完成压力电阻的转换，并远传至桥式电路获得相应的毫伏级电量输出信号，在显示或记录装置上显示出被测压力值。 三、压力检测仪表根据不同的原理及工艺生产过程的不同要求，可以制成不同形式的压力表。弹性式压力表（弹簧管压力表）由于结构简单，价格便宜，使用和维修方便，并且测压范围较宽，因此，在工业过程中得到了十分广泛地应用。电测法压力表测量脉动压力和高真空、超高压等场合时比较合适四、差压（压力）变送器变送器是自动测控系统中的一个重要组成部分。作用：将各种物理量转换成统一的标准信号，如气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）为20100 KPa；电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）中，DDZ-型仪表为010mADC；DDZ-型仪表为420mADC。按工作能源不同，压力变送器和差压变送器都分为气动和电动变送器按工作原理的不同，又可分为力平衡式变送器和微位移平衡式变送器， 五、压力检测仪表的选择（了解）压力表的选择应根据工艺过程对压力测量的要求，被测介质的性质，现场环境条件等来确定仪表的种类、型号、量程和精度，并确定是否需要带有远传、报警等附加装置。1仪表种类和型号的选择仪表种类和型号的选择应根据工艺要求，介质性质及现场环境等因素来考虑。介质的物理、化学性质（如温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性等）如何；现场环境条件（如温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性等）2仪表量程的确定仪表的量程是根据被测压力的大小和保证仪表寿命等方面来考虑的，通常仪表的上下限值应稍大于工艺被测压力的最大值。按“化工自控设计技术规定”。对被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3；对被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2。一般为了保证测量的精度，被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3。3仪表精度等级的选择精度等级是根据生产所允许的最大测量误差和仪表量程来确定的。提问分析结合示例讲解对比分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年月日 第周授课时数1授课内容33 流量检测教学目标知识目标了解流量的基本知识；掌握流量的检测方法（体积，动静压能转换，改变流通面积）；掌握差压式流量计的组成和工作原理。能力目标认识三种标准的节流装置；思想目标教学重点利用动静压能转换，改变流通面积的方法测量压力教学难点利用动静压能转换，改变流通面积的方法测量压力更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业P67：19，21课后总结流量检测过程听起来很容易，若想切实掌握，课后也需多复习教学内容与设计一、流量检测基础知识流量指瞬时流量，即单位时间内通过管道某一截面的流动介质的量。用体积流量（单位为m3/s）或质量流量（单位为kg/s）表示。总量为选定的某一段时间间隔内流过管道某一截面的流体量的总和，也可分别用体积总量或质量总量表示。常见的流量检测方法有以下几种： 应用容积法检测流量 应用动压能和静压能转换的原理检测流量 应用改变流通面积的方法检测流量二 流量检测的方法1. 应用容积法检测流量容积式流量计以单位时间内排出流体的固定容积的数目为测量依据来计算流量。Vnv02. 应用动压能和静压能转换的原理检测流量根据能量守恒定理，动压能和静压能在一定条件下可以相互转换，但其总量不变。节流元件两端的静压差的大小与流体的流量有关，将静压差的变化作为测量依据流体在管道中流动时，具有动能和位能，对于理想的流体，流体在同一管道的任一截面的动能和静压能的总和是不变的，但是若采取一定方式（例如节流），可以造成能量形式的相互转化，然后通过测量静压的变化求出流速和流量。工业中常用的方法是在管道中插入一流通面积较小的节流元件，造成流体通过节流元件时，在节流元件的上、下游之间产生静压差（简称差压），通过测量差压求出流量值。3. 应用改变流通面积的方法检测流量检测原理:在一个由下往上逐渐扩大的锥形管中垂直地放置一阻力件，当流体自下而上流经锥形管与转子之间的环形流通面积时，由于受到流体的冲击，转子便要向上运动。随着转子的上升，转子与锥形管间的环形流通面积增大、流速降低，直到流体作用在转子上的浮力和冲力（阻力）与转子本身重量相平衡时，转子停留在某一高度，维持平衡。当流量增大时，流过环隙的流速v增大，转子所受冲力增大，由于转子在流体中的重力与所受浮力不变，所以转子就上升，造成环隙面积增大，从而流速v减小，冲力也减小，直至达到新的平衡，转子又停浮在一个新的高度上，这样转子在锥形管中停浮的高度与流体的流量大小一一对应。在锥形管外壁上以流量值刻度，则根据转子浮起的高度即可直接显示出被测流量的数值。 三、差压式流量计差压式流量计是基于流体动压能和静压能在一定条件下可以相互转换的原理，利用流体流经节流装置时所产生的静压差来实现流量测量的仪表。差压式流量计主要由节流装置、信号管路和差压计（或差压变送器和显示仪表）组成。QQ321h图3.2 差压式流量计1孔板 2引压管 3差压计提问分析结合示例讲解对比分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年 月 日 第 周授课时数2授课内容34 物位检测教学目标知识目标掌握应用静压原理测量液位；掌握差压变送器测量液位时的零点迁移；了解利用浮力原理进行液位的测量。能力目标学会判断零点迁移思想目标对系统学会用专业术语进行描述教学重点压力的检测方法差压变送器测量液位时的零点迁移教学难点差压变送器测量液位时的零点迁移更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业P68：24，25，27课后总结和以前所学的压强检测相关，理解较容易，但少部分的厌学生这样简单的问题也不愿听，对于这部分学生需采取其他管理方法教学内容与设计一 物位检测的基本知识物位：是指液体与气体、液体与液体、固态物质与气体之间的界面相对于容器底部或某一基准面的高度。液位：容器中液体介质的高低。料位：容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。物位检测的作用 为了确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算 为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内 对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。二 物位检测方法 1应用浮力原理检测物位利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。测量原理：当液位变化时，浮标产生相应的位移，而浮标所受到的浮力维持不变，只要检测出浮标的位移就可以知道液位的高低。当液位变化时，浮筒所受到的浮力的发生变化，只要检测出浮力的变化就可以知道液位的高低。2应用静压原理检测物位（掌握） 利用液柱的静压方法进行物位的检测。1) 敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。 特点：测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压表的压力指示值可推出液位的高度。2) 密闭容器： 特点：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与上部介质压力有关。 3应用超声波反射检测物位 声波可以在气体、液体、固体中传播，并具有一定的传播速度。当声波从一种介质向另一种介质传播时，在两种密度不同，声速不同的介质的分界面上，传播方向便发生改变，即一部分被反射，一部分折射入相邻介质内。若声波从液体或固体传播到气体时，或相反的情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，声波几乎全部被反射。因此，测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。三、差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点）利用差压变送器测量液位时，差压变送器将由液位形成的差压P转换成相应的统一标准电信号输出。然而，由于安装位置条件不同，往往存在着仪表零点迁移问题。 （一）工作原理 液体静压原理 （二）零点迁移(计算方法) 无迁移 特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（Hmin=0）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压P与液位高度H的关系为P=Hg。当H =0时，正负压室的差压P=0，变送器输出为I0=4mA当H= Hmax时，差压Pmax =gHmax，变送器的输出信号20 mA，负迁移 特征:在实际测量中，为了防止容器内的液体和气体进入变送器的取压室而造成导压管线堵塞或腐蚀，以及保持负压室的凝液高度恒定，在变送器的正、负压室与取压点之间分别加装隔离罐，并充以密度为2的隔离液。作用于变送器正、负压室的差压P与液位高度H的关系为:。当H =0时，正负压室的差压P0，变送器输出为I04mA当H= Hmax时，差压，变送器的输出信号0，变送器输出为I04mA当H= Hmax时，差压，变送器的输出信号20 mA，提问分析结合示例讲解对比分析徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年3月18日 第4周授课时数2授课内容实验二：弹簧管压力表的校验教学目标知识目标熟悉弹簧管压力表的结构和工作原理；掌握校验弹簧管压力表的方法;能力目标做好装置的拆装思想目标进行集体主义教育教学重点利用弹性变形法，电测压力法测量压力；压力计的选用。教学难点确定精度等级，压电式测量原理。更新、补充、删节内容使用教具课外作业实验报告课后总结大部分同学对实际操作兴趣较高，但很明显可以看出，学生课后复习不够，应该掌握的东西提问起来显得很陌生教学内容与设计实验二 弹簧管压力表的校验一、 实验目的和要求1熟悉弹簧管压力表的结构和工作原理；2掌握校验弹簧管压力表的方法；3掌握确定仪表的精度级。二、实验装置1. 实验所需的仪器、设备及工具1 压力表校验器2 标准弹簧管压力表一只3 普通弹簧管压力表一只2. 实验装置连接图三 实验内容1. 实验原理2. 实验内容四 实验步骤1. 实验操作步骤2. 弹簧管压力表零点、量程、线性的调五、实验报告1 数据处理绝对误差=测量值（被校表示值）-真实值（标准表示值） 最大绝对误差相对百分误差=100% A全 （A正-A反）最大 变差=100% A全演示讲解结合问题指导徐州工业职业技术学院教学设计（讲稿）教师姓名李红授课班级化工071,2,3,4 精化071,2 分析08授课形式讲授授课日期2008年 月 日 第 周授课时数2授课内容5.1 气动执行器教学目标知识目标了解执行器的分类；掌握气动执行器的组成结构；掌握气动执行器控制阀的工作方式；了解控制阀的流量特性；能力目标如何选择执行器控制阀（气开、气关）思想目标教学重点气动执行器的组成结构；控制阀的工作方式教学难点控制阀的工作方式的选择更新、补充、删节内容使用教具多媒体课外作业课后总结结合动画展示，学生接受效果较好教学内容与设计一、基本概念执行器：根据调节器的输出，成比例地转换为直线位移或角位移，带动阀门、风门直接调节能量、或物料等被调介质地输送量。执行器的作用：是接受控制器发送的控制信号，直接控制能量或物料等介质的输送量，以控制过程变量，使之稳定在要求范围内。执行器按其使用的能源可分为电动、气动和液动三种。二、1) 气动薄膜控制阀的结构和工作方式 气动薄膜控制阀由气动执行机构和控制机构两部分组成（上部为气动执行机构，下部为控制机构）执行机构：执行器的推动装置,根据控制器输出信号的大小，产生相应的推力，推动控制机构动作。气动执行机构主要由弹性膜片，圆盘，平衡弹簧，控制螺母和推杆构成。控制机构：执行器的调节部分，产生一定的位移或转角。控制机构即控制阀，主要由阀芯、阀座和阀体等组成。几个术语正作用执行机构：压力信号增加时推杆向下移动 反作用执行机构：压力信号增大时推杆向上移动正装的阀芯：推杆下移时阀门关小反装的阀芯：推杆下移时阀门开大三、控制阀1 控制阀的作用形式气动薄膜控制阀的四种组合方式从工作效果上来看只有气开和气关两种工作方式。气开式 如图5-2(b)(c)所示，当输入气压小于20kPa时为关闭状态，当输入气压增大时，阀门是开大的，当气压信号达到100kpa时，阀门全开，所以叫气开阀。定义为正作用方向的执行器。气关式如图5-2(a)(d)所示，当输入气压小于20kPa时为全开状态。输入气压信号增大时，阀门是关小的，当气压信号达到100kPa时，阀门全关，所以叫气关阀。气开式和气关式阀门的结构大体相同，只是气压信号的输入位置和阀芯的方向不同。定义为反作用方向的执行器。2 控制阀的类型：对于阀前后压差小，要求泄漏量小的系统可用直通单座阀；对于前后压差大，允许较大泄漏量的场合可用直通双座阀；对于介质粘度高，含悬浮物或压力较高的地方用角型阀；对于系统要求低噪音场合选用笼式阀；而介质腐蚀性强的情况下可用隔膜阀；对低压大流量大口径管道可用蝶阀等等。一般情况下优先选用直通单座阀、直通双座阀和笼式阀。3 控制阀的流量特性控制阀的流量特性就是控制阀的开度与流过阀的流量之间的关系。具体地说，是控制阀的相对开度与流过阀的相对流量之比，流量特性就有理想流量特性与工作流量特性之分。前者是指阀前后压差保持恒定时，控制阀的相对开度与相对流量之间的关系，它只与阀本身的结构有关，制造厂标明的流量特性都是现想流量特性；后者是指在实际压差情况下的关系由于阀芯