仪表20090831.doc

33 - 仪表基础知识及现场仪表维修 一、化工自动化的概念：1、什么叫化工自动化？ 化工自动化是化工、炼油等化工类型生产过程自动化的简称，在化工设备上，配上一些自动化装置，来取代操作人员的直接劳动，使生产能够按照操作指令自动的进行，这种用自动装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。2、化工自动化系统包含的内用： （1）自动检测系统 （2）自动信号联锁保护系统 （3）自动操作系统 （4）自动调节系统二、测量误差：1、误差按出现的规律可以分为系统误差、偶然误差、疏忽误差2、何谓真值、约定真值、和相对真值？真值是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念。约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可以忽略不计，在实际应用中，往往以足够多次的测量值的平均值作为约定真值；相对真值是当高一级标准器的误差仅为低一级的1/31/20是，可以认为高一级的标准器或仪表的示值作为第一级的相对真值。3、绝对误差：绝对误差是测量结果与真值之差，即绝对误差=测量值真值。4、相对误差：相对误差是绝对误差与仪表示值之比，以百分数表示。 相对误差=绝对误差/示值100%，5、引用误差： 引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示。 引用误差=绝对误差/量程100%，仪表的精确等级是根据引用误差来划分的，引用误差去掉%就是精度等级。6、反映仪表动态特性常用两种不同的表示方法，可以用（时间常数）来描述，也可以用（阻尼时间）来表达。温度检测一、温度与温标1、温度：表示物体冷热程度的物理量称为温度2、温标：所谓温标，就是温度数值化的标尺，它规定温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前常用的温标有（摄氏温标）（华氏温标）（热力学温标）（1）华氏温度：在标准大气压下，冰的融点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每等分为华氏1度，符号为F。 *不常见（2）摄氏温标：在标准大气压下，冰的融点为零点，水的沸点为100度，中间划分100等分，每等分为摄氏1度，符号为。 *很常用摄氏温标和华氏温标关系：C=5/9（F-32）。（3）热力学温标又称为开尔文温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零点，符号为K *国际实用（4）国际实用温标是一个国际协议性温标，它规定热力学温度是基本温度，符号为T，其单位为开尔文，符号为K。它与摄氏温度的关系是：t=T-273.15K我们仪表自动化从多年的经验看接触较多的还是摄氏温标和热力学温标。温度检测仪表的分类温度检测仪表按测温方式可分为接触式与非接触式两大类，前者检测部分与被测物体直接接触，通过传导式对流达到热量平衡来实现测温。后者检测部分与被测物体互不接触，而是通过其他一些原理，如辅射热交换，光学，红外线等来实现测温。1、接触式温度计（1）体积变化：原理：固体热膨胀如双金属温度计。液体热膨胀如水银温度计。压力式温度计（内充液或充饱和汽）。气体热膨胀如压力式（充气）温度计。（2）电阻变化：如热电阻 （3）电压变化：PN结电压（4）热电势变化：如热电偶（5）频率变化：石英晶体（6）光学特性变化：光纤及液晶（7）其他：测温锥，声学温度计2、非热接触式：原理：利用热辅射能量变化测温（1）亮度法：目视亮度高温（2）全辅射法：辅射温度计（3）比色法：比色温度计3、温度检测仪表精度等级 双金属温度计：1、 1.5、 2.5 玻璃液体温度计: 1、 1.5、 2.5 热电阻: 0.5-3 热电偶: 0.5-1 光学高温计: 1-1.5 辅射温度计双金属温度计、玻璃温度计一、测温原理 双金属温度是基于下列基本原理工作的： 1、金属的体积随温度而变 2、不同金属具有不同的热膨胀系数，当把两种不同热膨胀系数的金属彼此牢固地结合在一起，即构成双金属片的线膨胀不同而产生弯曲，温度越高产生的线膨胀差越大，则引起的弯曲角度越大，如将双金属片制成螺旋形，则灵敏度将大大提高。二、结构： 直螺旋形双金属片叠加 双金属片叠加工业上广泛采用指示式双金属温度计。三、特点：双金属温度计具有比玻璃温度计耐振动，耐冲击，易读数的特点，成本低，维修方便，但精度较差。玻璃温度计一、测温原理：是利用感温液体受热膨胀的原理进行测量的，当感温包在被测量的介质中受到温度作用后，感温液体开始膨胀（或收缩），沿着毛细管上升（或下降），其上升（或下降）高度和感温包所感受的温度相对应，在刻度标尺上可直接读出温度值，为了防止温度过高时液体胀裂玻璃管，在毛细管顶部一般都留有膨胀室（安全泡）。二、特点：具有读数直观，测量准确，结构简单，价格便宜等特点，缺点是易碎，不能运传。三、分类： 最小分度值标准水银温度计分为：贝克曼 0.01 一等 0.05-0.1 二等 0.1工业玻璃温度计分为棒式、内标式、电接点式热电偶一、 测温原理 将两片膨胀系数不同的金属牢固的粘和在一起，其中一端固定，另一端和指针相连，当温度发生变化时，回路中热电偶的热电势发生变化，这就是这电偶的测温原理。这是我学习热电偶时的概念。 现在的概念： 热电偶是基于热电效应或塞贝克效应，把两种不同的导体（或半导体）连接成闭合回路，将他们的两个接点分别置于各为t、t。（使tt。）的热源中，则在该回路中就会产生一个电动势，通常称之为热电势，或塞贝克电势。热电势由接触电势和温差电势组成的，两导体接点处产生的电动势称为接触电势，接触电势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的。沿单一匀质导体的温度梯度产生的电动势称为温差电势（汤姆逊）电势，温差电势是由于同一导体高、低温度的自由电子所具有的能量不同而产生的，一个由A、B两种匀质导体组成的热电偶（假设NANB），当两接点温度t、t。时（t t。）其产生的总热电势EAB （ t、t。） 只与组成热电偶的两种热电极材料A、B及两接点温度 t、t。有关，而与热电极的长度和直径无关，根据物理上的推导，当A、B两导体材料一定时，热电偶的总热电势EAB（t、t。）是其两接点t和 t。的函数差，即EAB（t、t。）=（t）-（t。）由此可见，若使热电偶的一个接点温度（参此端温度）t。保持恒定，则（t。）为常数，热电偶的热电势EAB（t、t。）与另一接点温度（测量端温度）t成单位函数关系，这样只要测出热电势的大小，就可求得t的数值，这就是热电偶的原理。二、中间导体定则 热电偶中间导体定则指出，在热电偶回路中引入第三种导体，只要这第三种导体两端温度相同，则热电偶所产生的热电势保持不变，即不受第三种导体引入的影响。在这个回路中有三个点，即一个是热端接点1和热电偶冷端t0的两个接点2和3三、中间温度定则中间导体定则的指出，接点温度t1和t3的热电偶，它的热电势等于接点温度分别是t1t2和t2t3的两支同性质热电偶的热电势的代数和即 EAB（t3、t1）=EAB（t3、t2）+EAB（t2、t1）由此定则可得到如下的结论：1、和热电偶具有同样热电特性的补偿导线可以引入热电偶回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶的势电势。2、热电偶在实际使用中其参比温度不为0所引入的误差，可以根据上式修正。3、只要列出热电偶参比温度为0的热电势-温度关系（即常用分度表），那么对于参比温度不为0时的热电势可按上式求得。四、热电偶的结构类型1、普通型热电偶 （1）防水式（2）防溅式2、隔爆热电偶3、铠装热电偶（1）、热电极与金属保护管之间被绝缘材料（通常为电熔氧化镁）填实，三者一起组合，拉制成一坚实的整体。（2）、结构分为：露头型、接壳型、绝缘型三种基本形式4、表面热电偶因本装置没有使用，在化工生产很少使用因此不再描述，但是我们在日常使用空调在其蒸发器一侧看到的感温包与表面热电偶功能类似。5、薄膜式热电偶 薄膜式热电偶利用真空镀膜法将两种热电极材料直接蒸镀于绝缘基片上而制成，这种热电偶的特点是测量端为非常薄的薄膜，热惯性小，反映时间极快（达几毫秒），测量时可直接贴附于表面，热损失小，它主要用于快速测量壁面温度。6、快速消耗式热电偶 这是专用于测量钢水温度而设计的，属于一次性使用品7、热电偶的分度号和测量范围： 热电偶类别代号分度号测量范围配用补偿导线铂铑30-铂铑6WRRB6001700可用铜线代替铂铑10-铂WRPS01300铜（正）-铜镍（负）镍鉻-镍硅WRNK-2001200铜（正）-康铜（负）镍鉻-康铜(铜镍)WREE-40800镍鉻（正）-康铜（负）钨铼3钨铼25WRWWRe3/25023008、为什么校验热电偶时，对冷端温度的处理要用mv进行计算，而不能直接用温度进行计算？ 热电偶的热电特性与温度有较好的线性关系，但并不是绝对的线性关系，也就是说，在不同的范围内，同一温度差所对应的电势差是不同的，所以应该用冷端温度的毫伏值和热电偶的毫伏值进行计算后，查对照表求得温度实际值。 根据多年工作经验，如果一时半会儿手边没有毫伏对照表，又只需要大致估算出现场温度与毫伏值之间关系是否对应，可以用经验法大致估算毫伏值所对应的温度，大约1毫伏约为25左右。但不是线性的五、热电偶补偿导线和冷端补偿 1、热电偶为什么要用补偿导线因为只有当热电偶冷端温度不变的情况下，热电偶总热电势才是热端温度的单值函数，但热电偶在实际使用时，冷端与热端距离很近，而且冷端靠近设备的受热面暴露在空间，受周围环境温度波动影响，冷端温度很难保持恒定不变，这就需要把热电偶冷端移至温度比较恒定的地方，但因为组成热电偶的材料大多都是贵重金属，直接引至控制室会在成很大浪费，根据中间导体定则，可以采用价格低廉的补偿导线。2、补偿导线的实质是什么？ 补偿导线在0100范围内，其热电特性与热电偶非常相近，利用补偿导线只是把热电偶的冷端延长，它本身没有补偿作用3、热电偶为什么需要冷端补偿？由于热电偶的温度热电势关系曲线是在冷端温度保持在0时得到的，虽然我们将热电偶的冷端通过补偿导线延长到了温度相对稳定的控制室内，但控制室内的温度不可能保持在0，而且室内的环境温度是随时变化的，在这样的情况下，仪表测量出的热电势必然偏小，因此必需通过冷端补偿才能消除测量误差4、常用的温度补偿方法有哪些？常用的温度补偿方法有：读数直接校正法、校正仪表零点发、冰裕法、补偿电桥法。5、热电偶产生热电势的条件是什么？热电势有哪些电势构成？热电势的大小与那些因素有关？答：热电偶产生热电势的条件是：组成热电偶的电极材料相异、两接点的温度相异。热电势有接触电势和温差电势构成，在总电势中，其主导地位的是温差电势。热电势的大小与组成热电偶的材料和两端的温差有关，与热电偶的粗细、长短无关。7、 计算题 用电位差计测得现场K型热电偶的毫伏值为37.33mv，用水银温度计测得控制室内的环境温度为35，求此时对流段的实际温度是多少？解：因为E（35，0）=1.41 mv（查表）所以E（t，0）=E(t，35)+ E（35，0） =37.33+1.41 =38.74 mv查表得t=935 此时对流段的温度为935热电阻一、测温原理热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。在现有的各种金属中，铂铜和镍是制造热电阻的最合适的材料，其中铂因具有易提纯，在氧化性介质中具有高的稳定性以及良好的复现性等显著特点而成为制造热电阻的理想材料。二、热电阻的结构类型1、普通型热电阻2、隔爆型热电阻3、端面热电阻4、铠装型热电阻三、热电阻的分度号 Cu50表示铜电阻的零度电阻值为50，Pt100表示铂电阻的零度电阻值为100.四、热电阻为什么要采用三线制接法？采用热电阻测温，温度和热电阻的阻值的变化是一一对应的，但在实际使用时，由于热电阻远离控制室，电缆的线路电阻就会附加在测量桥路的桥臂上，如果采用两线制接法，此时的线路电阻就会附加在单桥臂上，造成测量误差，为了消除线路电阻的影响，采用三线制接法，使电缆的线路电阻分别加在电桥的相邻两个桥臂上从而相互抵消，减少线路电阻的影响。如下图所示：热电偶、热电阻常见问题处理一、现场热电偶丝断，在接线盒接线端子上仍能万用表量出毫伏值，但一接上温度变送器即毫伏值消失。 分析原因： 造成这种现象的主要原因是工作端热电极似断非断造成，也可能是接壳形热电偶虽然热电偶断，但仍然通过外金属保护管构成了回路，也产生了电位差，这种现象大多出现在铠装型热电偶。二、在现场工作端测量毫伏值正常，一旦接入测量回路，即出现毫伏值比实际低的现象。分析原因： 此类问题的原因显然是由回路电阻过大造成的，经过现场查找，在信号回路上有一防爆接线箱，打开防爆接线箱后发现，接线端子腐蚀严重且信号电缆氧化严重，造成回路电阻过大，从而引起回路压降过大所致，将端子排上、下两导线处理后指示正常。三、热电偶护套管进水造成测量系统显示偏低20。 合成触媒升温还原，在温度升至130时，操作人员反映合成塔出口温度偏低，仪表工到现场观察后发现热电阻前一米处的双金属温度计指示130，而测量热电阻电阻值，查表发现只有110，这么短的距离出现这么大的差距是不可能的，仪表工用电阻箱查信号回路正常，更换一只热电阻芯情况一样，车间技术人员一时难以查出原因，经过反复考虑，还是认定热电阻本身存在问题，决定将热电阻芯取出到校验室校定，在抽出热电阻芯的瞬间，技术人员发现从护套管内冒出一缕蒸气，怀疑热电阻内有水，随即拿来脱脂棉用铁丝捆帮扎紧后，插入护套管内发现管内确实存在少量积水，因出口温度达到130，造成护套管内积水蒸发，因而，热电阻此时测得的温度不是真实的介质温度，而是水和水蒸汽的温度，原因已查到，处理干净后，重新插入后，温度指示正常，事后检查进水的位置，发现是在热电阻接线口处防爆挠形连接管高于热电阻进线口造成进水所至。 四、热电阻阻值正常，但二次表显示偏高5-6。 出现上述故障现象，仪表工查找信号回路，二次表联校均没 任何问题，看来要想查出根本的原因，还是要对热电阻本身查找问题的根源，热电阻接线盒找开后，发现有三个接线柱，即A、B、C，根据常规，AB或AC为热电阻，BC为同一引线（即一根线），但当我用万用表测量AB和AC时发现阻值均为110，查表对照温度，温度指示正常，而测量BC端子时，发现有2的阻值（应该为0），问题的根源终于查到，原来是由于BC间的阻值加在及测量桥路的一个桥臂上，造成了附加误差所致。压力检测（一）*一、压力测量与压力单位1、压力的概念和法定计量单位 压力是垂直均匀作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡，符号为Pa，1Pa就是1牛顿（N）的力作用在1平方米（M2）面积上所产生的压力1MPa=1000Kpa=106Pa2、液柱高度出可以表示压力因为压力是单位面积上所受的作用力即P=F/S式中：F作用力 N S-面积 M2又因为F=hsg 式中： -液体密度 kg/M3 h-液柱高度 m g-重力加速度 m/s2所以P=.g.h.s/S=.g.h N/m2上述可知，压力等于液柱高度，液体密度和重力加速度的乘积，液体的密度在一定的温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度来表示。二、其它压力单位与法定压力单位Pa之间的换算关系。 1H2O=9.806375Pa9.81 Pa 1Hg=133.322 Pa133.3 Pa 1工程大气压（kgf/2）9.8110000 Pa1物理大气压1.013381100000 Pa1巴（br）=0.1Mpa=1kg=100000 Pa1毫米水柱=9.806375Pa，是指水的密度为1.0g/cm3、温度为4、重力加速度为980.665cm/s2下而言的，有时候在仪表的出厂校验单上是按20（即常温），这时水的密度为0.99823g/cm3，所以，计算出来变成了9.789 Pa。三、绝对压力、大气压、表压及真空气和它们之间的关系。绝对真空下测量的压力为“绝对零压”，以绝对零压为基准来表示的压力叫“绝对压力”，测量流体压力用的压力表上的读数叫“表压”，也叫“工作压力”，它是流体绝对压力与该处大气压的差值。如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表所测得的压力为“负压”，其值称为真空度。绝对压力=表压+大气压 负压=大气压-绝压四、大气压地球表面充满着一层厚厚的空气层俗称大气层，空气也有重量，因为它对地面上和空间的一切都有压力，这个压力就是大气压，通常把纬度为45的海平面上的大气压叫标准大气压，它相当于0时760mm高的水银柱底部的压力即760mmHg（101325Pa）。五、为什么弹簧管压力表和压力变送器测的是“表压”？表压是以大气压力为基准的压力，而弹簧管和压力变送器的膜合压力测的正是以大气为基准的，被测压力作用在弹簧管内部或变送器密闭的一侧，大气压力作用在弹簧管外部或变送器的一侧，所以它们测的是被测压力和大气压力之差，所以是“表压”。六、应用与选择1、量程选择测量稳定压力时，最大压力值不超过满量程的3/4，在测波动较大的压力时，最大压力值不应超过满量程的2/3，最低测量压力值应不低于全量程的1/3。2、精度选择 根据生产允许最大测量范围，以及经济实惠的原则，确定仪表的精度，一般工业生产用1.5或2.5已足够满足需要。3、外型选择 现场指示一般表面直径为100mm，在标准高及照明条件差的场合用表面直径为200-250mm，盘装的直径为150mm或矩形压力表。七、压力测量仪表的分类1、液柱式压力计 测量原理：根据静力平衡原理即被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡。如U型管压力计、单管压力计、倾斜微压计、自动液柱式压力计2、弹性式压力表测量原理：被测压力推动弹性元件自由端位移，经传动放大机构指示，如：一般压力表、膜片压力表、膜合压力表、波纹管压力表、电接点压力表、运传式压力表等。3、负荷式压力计 测量压力与活塞反加于活塞上专用砖码的重量平衡。如：活塞压力计、浮球式压力计、钟罩式微压计。4、压力传感器 测量原理1）、被测压力推动弹性元件产生位移式形变，通过交换部件转换为电流信号输出。2）、利用半导体、金属等的压阻、压电等特性或其它因有物理特性，将被测压力转换为电流信号。5、压力开关6、数字压力表八、压力测量典型故障1、合成汽包压力变化慢、记录曲线平直，合成塔出口温度变化而汽包压力无变化。故障处理：1检查测理回路、正常2单校压力变送器正常3二次表正常4仔细检查发现导压管有断续堵塞现象，大量排放后，导压管畅通后正常。2、测量夹套蒸汽压力时发现误差过大原因：因变送器安装位置低于夹套压力取压口4米，蒸汽冷凝造成4米高的液柱压力作用在膜合中，当P=hpg=419.8=39.2KPa ,当夹套压力为零时,由于液柱静压造成的变送器输出在4mA以上,所以必须将此时的压力正迁移,也就是说在变送器量程不变的情况下,将零点正迁移39.2KPa 才能正常指示，消除附加误差。实施方法：将变送器压力侧加压到39.2KPa，调整变送器零点使变送器输出4mA，然后在校量程。物位检测一、浮力式液位计 测量原理：浮力式液位计是基于浮置于液面上的物体（浮球、浮标）随液位的高低而产生的位移，或慢于液体中的物体随液位变化而引起的浮力变化，即根据阿基米德定律而工作的，它分为恒浮力式和变浮力式液位计。二、静压式液位计 测量原理：对于不可压缩的液体液柱的高度与液体的静压成比例关系（即静压平衡原理），因此，测出液体的静压的静压便可知道液位的高低，静压式液位计可分为压力式和差压式两种。三、物位仪表静压式液位计的基本计算公式：P=hpg，其中只有在h=米、p=kg/m3 g=9.8牛/的单位下得出的结果才是Pa.四、静压式液位计的量程计算1、双法兰液面计的液位（如下图），液面计的零点和量程均已校正好因维护需要，仪表的安装上移了一段距离，则液面计的零点和量程都不变为什么？ 答：设最低液位为下法兰的中心，则当液体处于最低液位时，液面计的正压室受压为-h1*g，负压室受压为+h2*g（P为液面计毛细管内充灌液的密度）于是仪表的迁移差为：Z= (h2*g)(h1*g)=( h2+ h1) *g如果仪表位置上移h，则仪表的迁移差为：Z1=( h2h) *g(h1+h) *g= ( h2+ h1) *g于是Z=Z1所以仪表的迁移差不变，即仪表上移零点也不变化。2、如图所示：已知h1=2m、h2=1.4m，被测介质密度1=850kg/m3，负压管内的隔离液为水，求变送器的调校范围？量程： 当液位最低时，变送器正、负室的受力为（不考虑容器内的工作压力）： P-=( h2+ h1) *g=(2+1.4) 10009.8=33320 PaP+= h2 *1*g= 1.48509.8=11662Pa于是，变送器的迁移量P为：P=(P+)(P-)=11662-33320=-21658 因P+ P-，故为负迁移，仪表的调校范围为：-21658(-21658+16660=4998)3、如图所示，通过双室平衡容器来测量锅炉汽包水位，已知P1=3.82MPa,汽=19.7kg/m3、液=800.4kp/m3, 冷=915.8kg/m3、 h1=0.6m、h2=1.5m求差压变送器的量程及迁移量。解：差压变送器的量程P为：P=h1*（液-汽）*g=0.6（800.4-19.7）9.8=4593.8 Pa当液位最低时，差压变送器的正、负压室的压力为:P+=P1+ h1*汽*g+ h2*水*g=3.821000000+0.619.69.807+h2*水*g=3820115.3 Pa+h2*水*gP-= P1+ h1*冷*g+ h2*水*g=3.821000000+0.6915.89.807+h2*水*g=3825388.8 Pa+h2*水*g于是，变送器的迁移量P为：P=(P+)(P-)=-5273.8Pa因P+ 1）此时，两极间的电容量为C=C1+C，假如电极被浸没的长度为L则电容增量的数值为C=C1+C假如电极被侵没的长度为L1,则电容的增量数值为C =当1、2、R、不变时，电容量C与电极浸没的长度L1正比，因此测出电容增量的数值可知道液位的高度。六、超声波物位计工作原理：声波可以在气体、液体、固体中传播，并有一定的传播速度，声波在穿过介质时被吸收而表减，气体吸收最强，表减最大，液体次之，固体吸收最小，声波在穿过不同密度的介质分界面处还会产生反射，根据声波从发射至接收到反射回波的时间间隔与物位高度成比例的关系，即可测量物位。当声波从一种介质向另一介质传播时，在两种密度不同，声道不同的介质的介界上传播方向会发生改变，即一部分被反射，一部分折射入相邻的介质内，当声波从液体或固体传播到气体时，成相反的情况下，由于两种介质的密度相悬殊，声波几乎全部被反射，因此，当置于容器底部的发射头向液面发射超声波时，经过时间t，接收器便可以接收到从液面反射回来的回声波脉冲，设探头（发射器和接收器的名称）至液面的距离为H，声波在液体中的传播声度为V，则存在如下关系：H=1/2Vt，对于一定的液体来说，V是已知的，因此，只要测出来回经过的时间t，即可知H，亦即得知物位高度，得用声速特性，采用回声测距的方法，测量的准确性关键在于声速V。七、放射性物位计工作原理：放射线同位素的射线能透过某此物质。因物质不同，则对射线的穿过与吸收能力也不等，一般固体吸收能力最强，只有一部分射线能穿透过去，大部分射线被固体介质吸收，穿透过去的射线强度也随着所通过的介质厚度增加而减弱，液体的吸收能力次之，气体最弱，利用物质对放射性同位素射线的吸收作用来测量物质后的高度，一句话总结为：放射性物位计利用r射被物体吸收，即使r射强度减弱的程度测量物位。放射性透过物质时的强度变化符合朗白一比尔定律，I=I。e-g式中I。、I射线透过物质前后的射线强度，介质对射线的吸收系数，g介质的厚度流量测量仪表一、流量单位与基本物理参数1、流量的定义 流量是指单位时间内流过管道某一截面的液体数量，流量分体积流量和质量流量，分别用Q、M表示，它们之间的关系是：M=Q Q=M/2、基本单位：1m3=1000L 1L=1000cm3 1mL=1cm3 1吨=1000kg1L=0.22英加伦=0.2642美加伦 1kgf(千克力)=9.80665牛顿(N)管道面积 S= *D Q=SV S为管道截面积 D管道直径(m)V为流速3、层流、过渡流和紊流 当流体流动时，流线之间没有质量交换，迹线有条不紊、层次分明的流动二次称层流流层。 当流体流动时，流线波动，但流线间仍没有质点交换的二次，称为过渡流流型。 当流体流动时，流线间有质点交换，迹象极不规则的二次称为紊流型。5、流体的密度与温度和压力有关，其中气体的密度随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，液体的密度则主要随温度的增高而减少，而与压力无关，（同为液体不可压缩）。6、粘度和粘度单位 流体流动时，由于流层被此间的相互作用而形成了流体的内摩擦，从而使流体显示出粘滞性，粘度便是衡量流体粘滞大小的物理量。用节流装置测量流体时，需要知道流体的粘度，主要是为了诸雷诺数因为节流装置的流量系数和雷诺数有关。7、气体压缩系数 根据理想气体状态方程，求得的气体密度和实际密度之间在各种压力和温度下有不同的偏差，气体压缩系数就是衡量这个偏差的尺度。8、标准工作状态、和常温指的是即在温度为0，压力为760Hg下的状态就是标准工作状态。常温指的是温度20标准和非标准节流装置12、标准节流装置所谓标准节流装置就是有关计算数据都经过系统试验而有统一的图表，按统一标准规定进行设计制做的标准节流装置，不必经过个别标定就可以使用。非标准节流装置则是指那些试验不很充分，设计制作后必须经过个别标定才能使用的节流装置。属于标准节流装置的有孔板、喷嘴、文丘利管。属于非标准节流装置的有1/4圆喷嘴、圆缺孔板、内藏孔板等。13、用标准孔板进行流量测量必须满足的条件。1）、流体必须充满圆管和节流装置并连续地流经管道。2）、流体必须是牛顿流体，在物理上和热力学上是均匀的，单相的。3）流体流经节流件时不发生相变。4）、流体在流经节流件以前，其流速必须与管道轴线平行，不得有旋转流。5）、流体流量不随时间变化过程控制系统（一）1、PID控制的原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。2、调节对象在自动调节领域，通常把需要调节的工艺设备称为调节对象，如汽包、储槽等。3、被调参数指能够表征设备运行情况并需要进行及时调节的工艺参数如液位、流量、温度、压力等。 4、给定值工艺上希望被调参数所保持的数值。5、偏差被调参数的测量值与给定值之差。6、干扰指引起被调参数偏离给定值的一切因素。7、调节参数用来克服干扰对被调参数的影响，实现调节作用的参数叫调节参数。 8、调节规律调节作用所遵循的数学规律称为调节规律。9、比例调节 比例调节是最基本的调节规律，其特点是调节器输出与偏差成正比，对偏差的反应快，由于比例调节的校正作用是与偏差成正比的，所以当负荷变化时，调节的结果存在静差，需用人工再调给定值，才能使被控变量重新等于原先给定值，以消除余差。10、比例积分调节 所谓积分作用，就是调节器输出的变化量与偏差随时间的积分成比例的调节规律，亦即输出的变化速度与输入偏差值成正比，在一般调节系统中，比例积分调节规律已能基本满足需要，调节器的比例（KC）和Ti都可以根据需要调整，积分时间（Ti）愈小，积分作用愈强，但Ti的改变只影响积分作用的强弱，而比例作用（KC）的改变同时影响比例作用和积分作用两个部分，在一定的KC和Ti下，比例积分调节器对于阶跃输入和钭坡输入的响应。 实际的PI调节器有一个控制点问题，一个理想的PI调节器，当测量值与给定值等，亦即偏差为零时，是所谓的控制点，这时积分作用停止，调节器的输出不再变化。过程控制系统（二）11、比例积分调节器的特点 调节的结果无余差，但是由于积分作用，使系统的稳定性变差，振荡周期变长，只要偏差存在，积分作用就一直进行对于时间滞后大的对象，往往操纵变量长期偏离给定值，如果积分时间调整不当，会使调节器的输出趋向并保持在极端值而引起积分饱 和在这种情况下，则应调整调节器的积分时间，或采用其他方法防止调节器的积分饱和现象的产生。12、比例、积分、微分调节在比例、积分调节规律的基础上引入微分作用，构成比例、积分、微分调节规律，由于实际微分调节器是一个不能改变比例度的比例微分调节器，而比例度是调节作用中最基本的调节作用，所以实际微分调节器不能单独作调节用，必须与比例成比例积分调节器联合使用，引入微分作用以后特点是： 1）、对偏差反应的速度较比例作用快，适用于惯性大的对象或各阶惯性对象。2）、使系统的稳定性增强3）、微分作用高频部分增益大，不适用于流量调节系统等高频嗓声较多的场合。4）、微分作用不能消除系统余差。过程控制系统（三）13、比例度对过渡过程的影响 比例作用是调节器最基本最主要的作用，一旦偏差产生，比例作用立即使调节器的输出发生变化，所以当比例作用应用于调节系统中时能较快克服干扰所引起的操纵变量的波动，并且克服能力是随着偏差的增大而增强，比例度的造取对调节质量有很大的影响，假如选择不当，系统会产生振荡，甚至造成不可挽救的恶性事故，对于任何过渡的影响是很大的，对于任何调节系统，若对象是较稳的也就是对象的滞后较小，时间常数较大，以及放大系数较小时，调节器的比例度可以造得小一些（比例作用大），以提高整个系统的灵敏度，使反应加快一些，反之，若对象滞后较大，时间常数较小，以及放大系数较大时，比例度就必须造得大一些。过程控制系统（四）14、积分时间对过渡过程的影响 为了消除系统的的余差，调节器必须引入积分作用，在同样的比例度下缩短积分时间Ti，可以使积分作用增强，容易消除余差，这是有利的一面，但是缩短积分时间会使系统振荡加剧，有不易稳定的倾向，积分时间越短，振荡倾向越强烈，甚至会造成不稳定的发散振荡，这是不利的一面，在纯比例调节的基础上引入积分作用，为使系统保持与纯比例调节时相同的稳定性，则比例度必须适当放大。过程控制系统（五）15、微分时间对过渡过程的影响 调节器的微分作用是与偏差的变化率成正比的，当系统有干扰输入时，被控变量发生变化，偏差变化进度最大时，微分作用也最强，当偏差达到最高点，偏差变化速度为零时，微分作用也为零，偏差从最高点不降时，变化速度为负值，微分作用也为负值，微分作用的方向总是阻止被控变量的变化，力图使偏差不变，所以微分作用的实质是不管偏差的大小和方向如何，它都能阻被控变量的变化，因此，微分时间设置恰当时，能大大改善调节质量，但是微分时间不能太长。过程控制系统（六）16、PID常用口诀参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低 17、PID控制器参数的工程整定各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s压力P: P=3070%,T=24180s,液位L: P=2080%,T=60300s,流量L: P=40100%,T=660s。 简单叙述现场仪表系统故障的基本分析步骤现场仪表测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。现根据测量参数的不同,来分析不同的现场仪表故障所在。1首先,在分析现场仪表故障前,要比较透彻地了解相关仪表系统的生产过程、生产工艺情况及条件,了解仪表系统的设计方案、设计意图,仪表系统的结构、特点、性能及参数要求等。2在分析检查现场仪表系统故障之前,要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况,查看故障仪表的记录曲线,进行综合分析,以确定仪表故障原因所在。3如果仪表记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线),或记录曲线原来为波动,现在突然变成一条直线;故障很可能在仪表系统。因为目前记录仪表大多是DCS计算机系统,灵敏度非常高,参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数,看曲线变化情况。如不变化,基本断定是仪表系统出了问题;如有正常变化,基本断定仪表系统没有大的问题。4变化工艺参数时,发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小,此时的故障也常在仪表系统。5故障出现以前仪表记录曲线一直表现正常,出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制,甚至连手动操作也不能控制,此时故障可能是工艺操作系统造成的。6当发现DCS显示仪表不正常时,可以到现场检查同一直观仪表的指示值,如果它们差别很大,则很可能是仪表系统出现故障。总之,分析现场仪表故障原因时,要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化,这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因。所以,我们要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析,检查原因所在。二、四大测量参