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,提供燃气供应系统的完整解决方案,GAS,天津华迈燃气装备股份有限公司,Tianjin hmgas technology development co,ltd,主讲人石建朝,电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，不同的设备有不同的控制回路，主要为高压电气设备与高压电气设备。 控制电器按其工作电压的高低，以交流1200V、直流1500V为界，可划分为高压控制电器和低压控制电器两大类。工业上，电压在380V或者以上的称为高压电。 低压电器是一种能根据外界的信号和要求，手动或自动地接通、断开电路，以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。总的来说，低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类，是成套电气设备的基本组成元件。 通常在我单位中，我们建议使用高低压电气隔离。,电气控制系统主要处理信号类型如下： 1)、AI (Analog Input) 模拟量输入 2)、AO (Analog Output) 模拟量输出 3)、DI (Digital Input) 数字量输入 4)、DO (Digital Output) 数字量输出 电气控制系统常用接线方式如下： 1)、两线制 2)、三线制 3)、四线制 所谓的两线制、三线制、四线制，是指各种输出为模拟直流电流信号的变送器，其工作原理和结构上的区别，而并非只指变送器的接线形式。 上世纪七十年代我国开始采用国际电工委员会(iec)的过程控制系统用模拟信号标准。即仪表传输信号采用4-20mA.DC,联络信号采用1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统。现今大部分自动化仪表的接线方式仍采用上述标准。,1)、两线制 两线制变送器其供电为24V.DC，输出信号为4-20mA.DC，负载电阻为250，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线，对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载Hart协议的fsk键控信号。,因为要实现两线制变送器必须同时满足以下条件: 1vemin-imaxrlmax 变送器的输出端电压v等于规定的最低电源电压减去电流在负载电阻和传输导线电阻上的压降。 2. iimin 变送器的正常工作电流i必须小于或等于变送器的输出电流。 3. pimin(emin-iminrlmax) 变送器的最小消耗功率p不能超过上式,通常90mw。 式中:emin=最低电源电压，对多数仪表而言emin=24*(1-5%)=22.8v,5%为24v电源允许的负向变化量； imax=20ma； imin=4ma； rlmax=250+传输导线电阻。,2)、四线制 两线制变送器其供电大多为220V.AC，也有供电为24V.DC的。输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250，或者0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5K；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而数值有所不同。,3)、三线制 所谓三线制就是电源正端用一根线，信号输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC，输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250，或者0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5K；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而数值有所不同。,压力是燃气调压装置上最为重要的物理量，主要测量元件为压力变送器。 压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如420mA DC等）， 以供给二次仪表或者PLC进行测量、指示和过程调节。 在安装使用压力变送器前应详细阅读产品使用说明书,安装时压力接口不能泄露,确保量程及接线正确。压力传感器及变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合铺设, 传感器及变送器周围应避免有强电磁干扰。传感器及变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。 压力传感器分为：干式厚膜压阻式陶瓷传感器、干式厚膜电容式陶瓷传感器和进口扩散硅传感器，其中以进口扩散硅传感器最佳。,1)、干式厚膜压阻式陶瓷传感器 压阻式传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。 单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。,压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。,2)、干式厚膜电容式陶瓷传感器 它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。,3)、扩散硅传感器 被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷（扩散硅）膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体（扩散硅）上，由于膜片与基体的间隙只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保证了膜片不会产生过大变形，该传感器具有很好的稳定性和高可靠性。,温度是一个重要的物理量，它反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。温度测量方法有接触式测温和非接触式测温两大类。接触式测温时，温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。,目前常用的接触式测温仪表有： 膨胀式温度计 热电阻温度计( 200500 ) 热电偶温度计(2001300 ) 非接触式测温仪: 辐射式温度计 光纤式温度计,温度是一个重要的物理量，它反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过程相联系。温度测量方法有接触式测温和非接触式测温两大类。接触式测温时，温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。,铂热电阻是燃气调压装置上经常用到的温度采集传感器，属于金属热电阻。铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，按0时的电阻值R()的大小分为10欧姆（分度号为Pt10）和100欧姆（分度号为Pt100）等，测温范围均为-200650。PT100在0时电阻为100欧姆，随着温度的变化电阻成线性变化，大约是每摄氏度0.4欧姆。10欧姆铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于100欧姆的铂热电阻，主要用于650以上的温区：100欧姆铂热电阻主要用于650以下的温区。,就结构而言，铂热电阻还可以分为工业铂热电阻和铠装铂热电阻。工业铂热电阻也叫装配铂热电阻，即是将铂热电阻感温元件焊上引线组装在一端封闭的金属管或陶瓷管内，再安装上接线盒而成；铠装铂热电阻是将铂热电阻元件，过渡引线，高密度氧化物质绝缘体组装在不锈钢管内再经模具拉实的整体，具有坚实，抗震，可绕，线径小，使用安装方便等优点。,生产过程中，为了有效的监视和控制生产过程，流量测量是必不可少的。流量测量在工业上经常会遇到，如气、水、油的耗量都直接用流量来计量。在工业计量中经常用到的流量计有如下几种：差压式流量测量、电磁式流量测量、涡轮式流量计量、涡街式流量计量、超声式流量计量和质量流量测量。 在燃气调压装置中，我们经常使用到的有涡轮式流量计量、超声式流量计量和质量流量测量。,流量就是在单位时间内流体通过一定截面积的数量。这个量用流体的体积表示，称为瞬时体积流量（qv），简称体积流量，单位为m3/s；用流量的质量来表示，称为瞬时质量流量（qm）,简称质量流量，单位为kg/s。它们的表达式为 式中，qm,qv，为在时间间隔t內通过的流体质量活体积；为流体密度；为流体平均流速；dA为微元面积。 在一定时间内流体体积流量会质量流量的累积值为累积流量，它们的表达式如下： 式中，V为累积体积流量，单位为m3；m为累积质量流量，单位为kg。,涡轮流量计： 涡轮流量计是叶轮式速度流量计的主要品种。 工作原理是：置于流体中叶轮的旋转角速度与流体速度成正比，通过测量叶轮的旋转角速度就可以得到流体的流速，从而得到管道内的流量值。在工业上使用的高准确度叶轮式流量计，称为涡轮流量计。,涡轮流量计一次仪表有壳体、导向体（导流器）、叶轮、轴、轴承及信号检测器组成，其优缺点如下： （1）、精度高 介质为气体时，一般精度为1%-1.5%，在所有流量计中，涡轮式流量计属于最精确的。 （2）、重复性好 如经常校准或在线校准可得到极高的精准度，在贸易结算中它是优先选用的流量计。 （3）、输出脉冲频率信号，抗干扰性强。 （4）、测量范围宽。 （5）、适用于高压测量。 （6）、不适用于较高黏度介质，随黏度增大，流量计测量下限值提高。 （7）、难以保持长期的校准特性，需定时校验。 （8）、对被测介质的清洁度要求较高，虽可以安装过滤器以适应脏污介质，但亦带来压损增大，维护量增加等副作用。,超声波流量计： 当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速。,设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则 t1=L/(c+u) t2=L/(c-u) 由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即cu,因此两者的时间差为 t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差t即可求出流速u，进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。,质量流量计： 质量流量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。质量流量计是一种重要的流量测量仪表。 质量流量计是采用感热式测量。,科里奥利 Gaspar Gustav deCoriolis 1792-1843 法国数学家 左右摆动水管,科里奥利质量流量计是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。,振荡的流量管,振荡的流量管在流体流过时产生扭曲,扭曲产生的相位差用于计算质量流量,驱动线圈组,温度探测装置 (RTD),检测线圈组,流量管,管线接口,变送器处理来自流量管的信号，并对流量管的振动状态进行监控,连接传感器与变送器，提供流量管的振动动力，传输信号数据,2.9098 克/秒/微秒,质量流量=Kflow * (t - Kzero) * (1 - FTC*Tdeg) Kzero：传感器无流量时的相位差 FTC：温度变化100摄氏度时由于流量管刚性变化引起的流量百分比误差 举例：2.9098g/s/us * (10us - 1us) * (1 - 5.13%/100 * 25 ),Time,mV,低流量,线圈,磁铁,Time,mV,高流量,流体的密度与流量管振荡周期的平方成正比。 根