石油化工安装工程概算指标等文件宣贯培训 第五章 自控仪表安装工程

1、石油化工安装工程概算指标等文件宣贯培训 第五章 自控仪表安装工程宣贯培训石油化工安装工程概算指标等文件二九年五月主讲：中国石化集团宁波工程有限公司 朱常华第五章 自控仪表安装工程二九年五月*主 要 内 容 介 绍自控仪表相关知识 自控仪表工程设计内容规定自控仪表安装与调试自控仪表安装工程概算指标自控仪表工程概算编制 第一节 自控仪表相关知识 一、石油化工自动化概述在石油化工生产中，从原料输入到产品输出，整个生产过程都必须有条不紊地连续进行。为了保证生产操作能够在预定的工作条件下安全运行，仅靠操作人员进行人工操作是无法实现的，必须装备一些工业仪表和自动化控制装置（简称自控仪表）代替工艺操作人员进

2、行自动操作来完成。石油化工自动化是石油化工工艺生产过程自动化的简称，即采用一些工业仪表和自动化控制装置对炼油、化工生产过程中的主要工艺参数进行检测和控制，使整个生产过程始终能维持正常状态，并在良好的工况下运行。第一节 自控仪表相关知识 石油化工生产过程自动化一般包括以下基本内容。 1.自动检测系统利用各种检测仪表对生产过程中的主要工艺参数（如温度、压力、流量、液位、位移、速度、密度、浓度、湿度及介质成分组成等）进行检测、度量并显示，便于操作人员对工艺参数的不断观察。自动检测系统还可将工艺参数的检测结果传送到控制室的显示仪表进行指示、记录或累计。第一节 自控仪表相关知识 2.自动调节系统石油化工

3、生产过程需要连续性生产，生产设备都相互关联。在生产过程中，工艺条件总是处于不稳定状态。其中某一设备的工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数的波动而偏离正常值。为此，就需要用一些自动控制装置对生产中关键性参数进行调节。在某些工艺参数受到干扰而偏离正常值的瞬时，自动调节系统能自动地排除干扰的影响，使工艺参数始终保持在我们预先设定的范围内，以保证生产过程在预定的工作条件下进行。因此，自动调节系统是生产过程自动化的核心。第一节 自控仪表相关知识 70年代以前，PID调节已很流行，当时集检测、调节、执行功能于一体的基地式仪表是主流热工仪表。50年代:单元组合仪表按照自动控制系统中各部分的功能(

4、如检测、显示、调节和操作等)构成的若干具有独立作用的单元仪表，各单元之间以统一信号互相联系的成套调节仪表。用这些单元仪表根据不同功能和使用要求加以组合，可构成各种单参数或多参数的自动控制系统。第一节 自控仪表相关知识 各类单元的相互关系：检测器1变送单元转换单元显示单元调节单元计算单元给定单元检测器2辅助单元执行器第一节 自控仪表相关知识 单元组合仪表有气动和电动两类。气动单元组合仪表以0.14MPaG压力的压缩空气为能源；以 0.020.1MPaG的气压为统一信号。电动单元组合仪表使用交流电源；有 15mADC、010mADC、420mADC、1050 mADC，15VAC、010VAC，0

5、10VDC等多种信号,以010mADC的电流信号应用较广；信号不统一，使用不方便。第一节 自控仪表相关知识 1971年，国际电工委员会(IEC)推荐以420mADC为电动单元组合仪表的统一信号，15VDC为辅助信号(即以420mADC为传输信号，以15VDC为接收信号)。这个国际统一信号在当时执行起来，基本没有多大阻力，原因是其技术先进、切实可行，而且原来的制造厂和用户都迫切希望有统一的信号制。过程控制仪表的发展与电子技术的发展密切相关。第一节 自控仪表相关知识 50年代前电子管（国内DDZI型），电动单元组合仪表和气动单元组合仪表并存。60年代，晶体管分立元件（国内DDZ-II型）电动单元组

6、合仪表。这个时期由于生产设备的大型化，已经有了中央控制室，基地式仪表的操作方式逐步被取代，但各单元仪表之间的连络信号还不统一，以直流010mA的电流信号应用较广。第一节 自控仪表相关知识 70年代，线性集成电路（运算放大器）（国内DDZIll型）仪表。技术先进、国际统一信号、本质安全防爆等特点。同时，组装式仪表装置兴起。70年代中期，大规模集成电路问世，由于其性能价格比较优越，使自动化仪表工业发生了巨大的变化。首先是分散型控制系统（DCS）的出现。其次是PLC可编程序控制器的出现取代了中小规模集成电路的逻辑元件、二极管矩阵电路和继电器线路，进而逐步使顺序控制、连锁保护与模拟量回路控制相融合，即

7、电控和仪控一体化。电动单元组合仪表也更新换代为每个单元仪表内有CPU芯片的单回路智能式仪表（国内DDZ-S型）。第一节 自控仪表相关知识 进入80年代，由于DCS的普及，工艺操作人员逐渐习惯了用CRT屏幕、操作键盘和鼠标进行人机对话的操作方式。中央控制室更像计算机房，随着先进控制软件的发展，从而使生产过程自动化控制水平有了比较大的提高。90年代，DCS全面应用，先进控制（批量控制、控制等）和工厂信息化管理（系统、系统等）得以发展。智能仪表（如通讯协议、MODBUS通讯协议等）的普及和使用。现场总线技术得以快速发展。第一节 自控仪表相关知识 现在常规电动智能仪表和气动单元组合仪表仅在一些特殊的场

8、合使用，智能仪表和现场总线控制系统越来越多地被采用。现场总线设备在快速发展，成本在降低，使用会越来越广泛。第一节 自控仪表相关知识 现代自动化仪器仪表的发展方向 传统的测量仪器主要由3个功能块组成:信号的采集与控制单元、信号的分析与处理单元、结果的表达与输出单元。由于这些功能块基本上是以硬件或固化的软件形式存在，因此传统仪器的设计复杂，灵活性差，没有摆脱独立使用，手动操作的模式，整个过程几乎仅限于模仿人工测试的步骤，给它的发展带来了很大的局限性。第一节 自控仪表相关知识 工业过程自动化是通过自动化仪表，自动化控制技术与生产工艺设备的有机结合来实现的。近年来，计算机科学和微电子技术的迅速发展和普

9、及，导致了仪表的结构概念和设计观点等都发生了突破性的变化，形成了一类具有普通仪表的基本功能，又有一般仪表所没有的特殊功能的高档低价仪表。第一节 自控仪表相关知识 当前仪表的4个发展方向 ：智能化总线化 网络化 开放性 第一节 自控仪表相关知识 当前仪表的4个发展方向 ：智能化现代自动化仪表的智能化是指采用大规模集成电路技术、微处理器技术、接口通信技术，利用嵌入式软件协调内部操作，使仪表具有智能化处理的功能，在完成输入信号的非线性处理，温度与压力的补偿，量程刻度标尺的变换，零点的漂移与修正，故障诊断等基础上，还可完成对工业过程的控制，使控制系统的危险进一步分散，并使其功能进一步增强。以数字形式输

10、出，大大提升了仪表性能，便于信息沟通，还可通过网络组成新型的、开放式的过程控制系统。第一节 自控仪表相关知识 总线化 现场总线控制系统(FCS) 是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。目前现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。同时，各现场总线控制系统制造厂家为了使自己的现场总线控制系统(FCS)能得到应用，纷纷推出与其控制系统配套的具有现场总线功能的测量仪表和调节阀，形成了较为完整的现场总线控制系统体系。

11、 第一节 自控仪表相关知识 网络化 现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。 第一节 自控仪表相关知识 开放性现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux、VxWorks等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，未来的仪器仪表和计算机的联系也将会日趋紧密。未来的仪表设备上应当具备计算机的所有接口。齐备的接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

12、第一节 自控仪表相关知识 三、工业自动化仪表分类工业自动化仪表种类繁多，分类方法也很多。1.按生产过程信息形成划分可分为检测仪表、转换仪表、显示仪表、控制仪表、执行仪表。2.按自控仪表组成划分可分为基地式仪表、单元组合仪表、组装式电子综合控制装置、集中控制计算机系统、集散控制系统、现场总线系统等。第一节 自控仪表相关知识 三、工业自动化仪表分类3.按照石化行业习惯划分可分为控制室仪表、现场仪表和仪表安装材料三类。工艺管道装置现场(室外)控制室或机柜间(室内)现场仪表控制室仪表现场仪表控制室仪表仪表材料仪表材料仪表材料仪表材料第一节 自控仪表相关知识 现场仪表按照仪表的功能分为：探头、检测器、变

13、送器（转换器）、执行器及其附件等。工艺管道装置现场(室外)控制室或机柜间(室内)检测器执行器变送器探头控制系统第一节 自控仪表相关知识 变送器按照检测的物理量又分为：温度变送器、压力变送器、差压变送器、物位变送器等。执行器按照作用分为调节阀、开关阀（有时统称为调节阀）、风门或挡板等。按照结构可分为球形阀（globe)、球阀（ball或V-ball)、蝶阀（butterfly)、闸阀（gate)等。第一节 自控仪表相关知识 四、自控仪表设备简介（一）、温度仪表1.分类（1）温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。接触式测温仪表简单、可靠，测量精度高。因测温元件与被测介质进行充分热交换

14、需要一定的时间，存在测温延迟现象。受耐高温材料限制，不能应用于很高温度测量。第一节 自控仪表相关知识 非接触式测温仪表通过热辐射原理测量温度。测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度快。受物体发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素影响，测量误差较大。（2）温度仪表按照检测原理和功能可分为压力式温度计、双金属温度计、热电阻温度计、热电偶温度计和非接触式温度计、温度变送器等。压力式温度计已基本不采用。第一节 自控仪表相关知识 2.双金属温度计（1）双金属温度计是基于绕制成环性弯曲状的双金属片组成。一端受热膨胀时，带动指针旋转，工作仪表便显示出

15、热电势所应的温度值。第一节 自控仪表相关知识 双金属温度计（2）双金属温度计现场显示温度，直观方便，安全可靠，使用寿命长。（3）双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表，可以直接测量各种生产过程中的-80-+500范围内液体蒸汽和气体介质温度。第一节 自控仪表相关知识 热电阻（1）热电阻测温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。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。（2）热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。第一节 自控仪表相关

16、知识 （3）热电阻的类型：普通型热电阻：从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为2-8mm。第一节 自控仪表相关知识 与普通型热电阻相比，铠装热电阻有下列优点。体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小。?机械性能好、耐振，抗冲击。?能弯曲，便于安装。?使用寿命长。第一节 自控仪表相关知识 端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速

17、地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla-B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。第一节 自控仪表相关知识 4.热电偶（1）热电偶是根据热电效应，将两种不同成份的导体两端接合成回路，当两个接合点的温度不同时，在回路中就会产生热电动势，当保持一端温度不变的条件下，可以根据热电动势的大小，判断另一端温度。（2）热电偶装配简单，更换方便，测量范围大。压簧式感温元件，抗震性能好。机械强度高，耐压性能好。（3）常用

18、于工艺设备或管道中介质温度的检测和集中（远传）温度指示，有信号输出，输出信号为电流信号。第一节 自控仪表相关知识 （4）按照感温元件材料分类：铜康铜T型、镍铬康铜E型、镍铬镍硅K型、铁康铜J型、镍铬硅镍硅N型等。按照热电偶温度计结构和制造工艺、用途分为普通热电偶、装配式热电偶、铠装热电偶、多点式热电偶、表面热电偶等。第一节 自控仪表相关知识 （5）铠装式热电偶是热偶丝、绝缘材料、金属套管三者和一组成的特殊结构热电偶。可以做得很细、很长，并可以弯曲。铠装式热电偶的突出优点是可小型化、使用方便、寿命长、热惯性小。铠装式热电偶适用于结构复杂，较小设备的温度测量。第一节 自控仪表相关知识 5.温度变送

19、器（1）温度变送器与各种热电偶、热电阻配合使用，将温度或温差信号转换成标准电流信号传送至控制室。（2）按照安装场所位置不同，分为：架装型（控制室内）和现场安装型（装置现场，可分体安装和一体化安装）。导轨安装式智能温度变送器 温度变送模块一体化温度变送器第一节 自控仪表相关知识 （二）、压力仪表1.基本知识:作用在被测介质上的压力包括介质的压力和大气压，二者之和称绝对压力，介质的压力通常称为表压。P绝P表大气压一般工业中需要检测的都是表压值，即绝对压力与大气压的压差值。当绝对压力对于大气压值时测得的表压值为正值，称为正（表）压。当绝对压力对于小气压值时测得的表压值为负值，称为负（表）压，即真空度

20、。测量真空度的一般称为真空表。第一节 自控仪表相关知识 2.分类：常见的压力仪表按照测量原理分三种：（1）重力与被测压力平衡法：液柱式压力计和活塞式压力计（不常用）。（2）弹性力与被测压力平衡法：弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片压力表、膜盒压力表。弹簧管压力表：普通介质常用，较为经济，螺纹安装。波纹管压力表：常用于压力记录，不常用。膜片（隔膜）压力表：弹性膜片固定在连接法兰上，将介质和压力表内件与介质隔开，常用在腐蚀、粘稠和有毒等介质。膜盒压力表：常用于微压测量，较为经济，螺纹安装。第一节 自控仪表相关知识 3.用于就地压力测量指示的通常称为压力表或压力计。用于压力测量及信号远传的通常称为压力

21、变送器。4.专用压力表绝压表，氨、氧等专用压力表，隔离密封压力表（恶劣环境用）等。5.压力开关压力开关是重要的压力测量仪表，用于压力的报警指示和联锁控制，技术要求高，较为贵重。第一节 自控仪表相关知识 6.压力变送器压力变送器是重要的压力测量仪表，用于测量液体、气体或蒸汽的压力，将压力信号转变成420mADC信号输出。压力变送器具有工作可靠、性能稳定，维护简单、轻松，体积小、重量轻，安装调试方便等特点。第一节 自控仪表相关知识 6.压力变送器（1）按照动力和传输信号分为：气动压力变送器：较少使用，仅在特定场合使用。电动压力变送器：普遍使用，品种很多，价格经济，功能强大。（2）按照检测原理分为：

22、电容式压力变送器、电感式压力变送器、压阻式压力变送器、振频式压力变送器等。（3）按照检测方式和检测值的不同分为：普通压力变送器、绝对压力变送器、远传密封压力变送器、普通差压变送器、法兰安装差压变送器、远传密封差压变送器和智能（总线）压力变送器等。第一节 自控仪表相关知识 （三）、流量仪表1. 概述流量测量是工业装置中基本的检测和控制参数，在工业装置中被大量使用。由于流体状况和特性的千差万别，因此测量流体流量的流量仪表也千差万别。第一节 自控仪表相关知识 （三）、流量仪表2. 分类(1)按照测量流体分类：密闭管道内流体流量的测量(工业装置流量测量)。敞开流道内流体流量的测量(如明渠、水槽等，工业

23、装置不常用）。(2)按照检测目的分类：总量流量测量。瞬时流量测量。第一节 自控仪表相关知识 (4)按照检测原理分类（目前普遍采用）：力学原理：应用伯努力定理有差压式、浮子（转子）式流量计。应用动量定理有可动管式、冲量式流量计（不常用）。应用牛顿第二定律有质量流量计。应用流体阻力原理有靶式流量计。应用动量守恒原理有叶轮式流量计（不常用）。应用流体振动原理有涡街式、旋进漩涡流量计。应用动压原理有皮托管式（不常用）、均速管式流量计。应用分割流体体积原理有容积式流量计等多种。第一节 自控仪表相关知识 声学原理：超声波式、冲击波式（不常用）流量计。电磁学原理：电磁式、电容式（不常用）、电感式（不常用）、

24、电阻式（不常用）流量计。热学原理：热分布式（不常用）、热扩散式（热质量）流量计。光学原理：激光式（不常用）、光电式（不常用）流量计。原子物理原理：核磁共振式（不常用）、核辐射式（不常用）流量计。其它原理：标记法流量计。第一节 自控仪表相关知识 3. 差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计、差压变送器及流量显示仪表。它已发

25、展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。第一节 自控仪表相关知识 3. 差压式流量计差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。检测件还可按其标准化程度分为标准和非标准。标准检测件按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量逐渐下降

26、,但目前仍是最重要的一类流量计。第一节 自控仪表相关知识 优点:(1)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。(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟。(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。缺点:(1)测量精度普遍偏低。(2)现场安装条件要求高。(3压损大(指孔板、喷嘴等)。第一节 自控仪表相关知识 差压式流量计品种较多，目前市场上经常使用的差压式流量计有：孔板流量计、V锥流量计、阿牛巴流量计、威力巴流量计、托巴管流量计、弯管流量计、明渠流量计等。第一节 自控仪表相关知识 （1）孔板流量计：标准孔板是测量流量的差压发生装置，与各种差

27、压计或差压变送器配合可测量液体、蒸汽、气体的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等部门。充满管道的流体，流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，流速增加，静压力低，在节流件前后便产生了压差，通过测量压差确定流量值。孔板流量计经济，适用范围广，易加工。但重复性差，直管段要求高，压力损失大。P1P2第一节 自控仪表相关知识 （2）喷嘴和文丘里管：喷嘴与各种差压计或差压变送器配合用于测量封闭管道中单相流体（液体、气体或蒸汽）的流量。与标准孔板相比，压力损失小，可承受高温、高压，可以长期稳定可靠的工作。P1P2第一节 自控仪表相关知识 （2）喷嘴和文丘里管：文丘里管用于

28、测量封闭管道中单相稳定流体的流量，常用于测量空气、天然气、煤气、水等流体的流量。文丘里管结构简单，耐用，性能稳定。压力损失小，节约流体输送所需的能源。在通径50-1200范围内，不需要实流标定。超出这个范围，可以参比设计制造。当需要较高精度时，可进行实流标定。本体安装尺寸较长，对大口径仪表，不便于运输安装。第一节 自控仪表相关知识 （3）楔形流量计：楔形流量计是八十年代开始逐步走向实用的一种新型流量计，其检测件是一个V字形楔块（又称楔形节流件），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

29、量。楔形流量计是根据测量流体通过楔形流量计时，由于楔块的节流作用，在其上、下游侧产生了一个与流量值成平方关系的差压，与各种差压计或差压变送器配合计算流量。第一节 自控仪表相关知识 （3）楔形流量计：主要特点：?重复性好、精确度高，经标定的楔形流量计，精度达0.5级。?具有自清洁能力，无滞流区。?耐磨损、寿命长、可靠性高。?永久压损比孔板小。?一体型结构，现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。第一节 自控仪表相关知识 （4）均速管流量计（包括威力巴、阿牛巴、威蒂巴、阿里巴、德尔塔巴等等）：均速管流量计是采用皮托管测量原理测量挡体上游的动压力与下游的静压力

30、之间形成的压差测量流量。测量管道直径在DN20到DN12000之间。均速管流量计主要用于工业过程中各种能源如液体、燃料气、蒸气和气体的测量，具有较高的稳定性和重复性。均速管流量计以其安装简便、压损小、强度高、不受磨损影响、无泄漏等特点而成为替代孔板的理想产品。均速管流量计可广泛用于工矿企业的高炉煤气、压缩空气、蒸汽和其他液体、气体的流量测量。第一节 自控仪表相关知识 （5）V型锥流量计（V-con）：V型锥流量计是一种差压式流量仪表，其理论是基于封闭管道中能量守恒定律伯努利方程和流动连续性方程，在稳定流的情况下，管道中的流速与差压的开方成正比。V型锥流量计性能特点：测量稳定性好，流量系数长期保

31、持不变。准确度高，重复性好，可实现流量的精确计量。量程比宽，不用二次仪表软件修正即可达到10：1。第一节 自控仪表相关知识 （5）V型锥流量计（V-con）：对安装直管段要求低，压损小。对被测介质适应能力强，可以测量非洁净流体、含有固体颗粒流体、低压流体、高含湿气体以及各种赃污流体。流量元件具有自清洗功能，耐磨损。V型锥流量计目前在大口径气体和蒸汽上应用较好。第一节 自控仪表相关知识 4.浮子（转子）流量计浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表，又称转子流量计。在美国、日本常称作变面积流量计（VariableAreaFlowmeter

32、）或面积流量计。浮子流量计使用于小管径和低流速。常用仪表口径40-50mm以下，最小口径做到1.5-4mm。浮子流量计对上游直管段要求不高。具有较宽的流量范围度。流量检测元件的输出接近于线性。压力损失较低。第一节 自控仪表相关知识 4.浮子（转子）流量计玻璃管浮子流量计结构简单，价格低廉。只要在现场指示流量者使用方便，缺点是有玻璃管易碎的风险。金属管浮子流量计无锥管破裂的风险,使用温度和压力范围宽。大部分结构浮子流量计只能用于自下向上垂直流的管道安装。浮子流量计应用局限于中小管径，玻璃管浮子流量计最大口径100mm，金属管浮子流量计最大口径为150mm。第一节 自控仪表相关知识 5.容积式流量

33、计容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计按其测量元件分类,可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。第一节 自控仪表相关知识 优点:计量精度高，可用于高粘度液体的测量，范围度宽。缺点:(1)结构复杂,体积庞大;(2)对被测介质种类、介质工作状态局限性较大;(3) 只适用于洁净单相流体;容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计

34、并列为三类使用量最大的流量计,常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。第一节 自控仪表相关知识 6.涡轮式流量计涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。一般它由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。涡轮流量计具有精度高，重复性好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。在石油，化工，冶金，城市燃气管网等行业中具有广泛的使用价值。在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表。第一节 自控仪表相关知识7.

35、电磁流量计电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。电磁流量计在满足现场显示的同时，可以输出420mA电流信号供记录、调节和控制用，现已广泛地应用于化工、环保、冶金、医药、造纸等行业。第一节 自控仪表相关知识 7.电磁流量计电磁流量计的特点是没有可动部件和凸出于流体中的零件,具有很高的可靠性，可以用于测量酸、碱、盐溶液、煤浆、矿浆、砂浆灰泥、纸浆、树脂、橡胶乳、合成纤维浆和感光乳胶等各种悬浮物、气化汽和粘性物质的流量。电磁流量计密封性能好，还可用于自来水和地下水道系统。第一节 自控仪表相关知识 7.电磁流量计测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化

36、的影响，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高。测量管道内无阻流件，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。由于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倍的管道直径。电磁流量计简单说是由流量传感器和变送器组成的。8. 漩涡（涡街）流量计漩涡（涡街）流量计原理：在流体中设置漩涡发生体，在漩涡发生体两侧交替产生有规则的漩涡，这种漩涡称为卡曼涡街。涡街的频率与流体的流速呈线性关系，测出频率可计算出流体流量。分类：按照传感器结构分类：满管式、插入式。按照传感器与转换器组合分类：分离型、一体型。按照管道连

37、接方式分类：法兰连接型、挟持（对夹）连接型。第一节 自控仪表相关知识 第一节 自控仪表相关知识 8. 漩涡（涡街）流量计特点：传感器结构牢固可靠，无可动部件。适用流体种类多（液体、气体、蒸汽）。精确度高（一般在1%FS）。流量范围宽（10:120:1)。压损小。输出与流量成正比的脉冲信号，适于总量计量，无零点漂移。安装维护方便。不适用于太大太小口径。价格适中。高粘度、低流速、旋转流、脉动流不适用。管道振动对测量有影响。9.超声波流量计超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用来测量流量的仪表。按照测量原理分类：传播速度差法超声波流量计。多普勒法超声波流量计。按照声道布置分类：单

38、声道法：Z法（透过法）和V法（反射法）。两声道法：X法（交差法）、V法、平行法。四声道法：4Z法和平行法。八声道法。第一节 自控仪表相关知识 第一节 自控仪表相关知识 按照换能器结构分类：夹装式（折射式）、直射式（插入式和内装式）、高低温型、防水型。按照传感器分类：便携式、盘装（墙挂）式、防爆型等第一节 自控仪表相关知识 特点：检测件内无阻碍物，无可动易损零部件，不干扰流场，适于脏污介质、混相流等难测介质。无附加压力损失，用于大口径能源（水、空气等）计量，节约泵能耗。非接触式测量，应用范围广。夹装式无需在管道上开孔，安装位置灵活。安装简单，可用于恶劣条件的流体。可用于大流量测量，口径与管道尺寸

39、无关。价格高，但与管道尺寸无关。振动和高温对测量有影响。应用选型比较复杂。超声波流量计是新兴流量计，目前使用量越来越大，在天然气等许多大流量精确计量和贸易结算方面应用较广。第一节 自控仪表相关知识 10.质量流量计质量流量计原理：科里奥利原理、热式（热传递式）原理。科里奥利原理：直接或间接测量在旋转管道中流动的流体的科里奥利力（相位差），就可以测得质量流量（CMF工作原理）。热式（热传递式）原理：利用管道中气体带走热量的原理，测得管道上下游或温度检测器之间温度差，与流体的质量流量成正比（TMF工作原理）。第一节 自控仪表相关知识 10.质量流量计分类：按照测量原理分类：科氏质量流量计。热式质量

40、流量计。按照测量管形状分类：弯管型直管型：按照测量管段数分类：单管型双管型按照测量管与流体方向分类：并行式垂直式按照流体分类：气体式液体式第一节 自控仪表相关知识 特点：科式质量流量计(CMF)：直接测量质量流量，测量精度高，量程比大。测量值不受流体物性（密度、粘度等）影响。测量值不受管道内流场的影响，无直管段要求。无活动部件和阻碍件，可测非牛顿流体流量。多参数测量。不适于低密度气体。管道振动对测量有影响，应牢固支撑。测量管的腐蚀、磨损和结垢对测量精度有影响。目前产品口径较小（4”以下）。产品体积与重量较大，价格昂贵。压力损失较大。零点不稳定，流量下限测量精度差。应用选型比较复杂。第一节 自控

41、仪表相关知识 热式质量流量计(TMF)：量热式质量流量计：直接测量质量流量无需温压补偿。非接触式，无可动部件，可靠性高。可测微小气体流量（5ml/min标况）。要求气体介质干燥、洁净，不含水分、油质等杂质，否则需配干燥器、油水分离器等附件。动态响应慢（36s)。价格高。金氏律热式质量流量计：直接测量质量流量无需温压补偿。无可动部件，可靠性高。对气体介质中粉尘、固体颗粒、水分、油质等杂质不敏感。适于大口径，非圆截面（如方形风管）管道流量测量。插入式不断流取出维护，可用于安装空间较小处。价格高。第一节 自控仪表相关知识 11.其它流量计（1）动量式流量计：靶式流量计、转动翼板式流量计。（2）冲量式

42、流量计（3）激光法流量计（4）核磁共振法流量计（5）专用流量计：如层流流量计（6）流量开关：检测流体是否流动，常用于报警和联锁。（7）差压变送器：属于变送器类，但为差压式仪表配套使用。第一节 自控仪表相关知识 （四）、物位仪表1.分类：直接式液位测量仪表：玻璃管（板）液位计，一般用于就地液位指示。差压式液位测量仪表：压力式液位计、吹气法压力式液位计、差压式液位（界面）计。浮力式液位测量仪表：浮球（浮标）式液位计、浮筒式液位计、磁性翻板式液位计。第一节 自控仪表相关知识 （四）、物位仪表1.分类：电气式液位测量仪表：电接点式液位计、磁致伸缩式液位计、电容式液位计。超声波式液位测量仪表。雷达液位计

43、。放射性液位计。第一节 自控仪表相关知识 2.玻璃管（板）液位计玻璃板液位计直接指示密封容器中的液位高度，具有结构简单，直观可靠，经久耐用等优点。3.浮球（浮标）液位计浮球液位计是用于直接指示各种敞开或承压容器内液位高度的指针式仪表。该仪表与玻璃板液位计相比较，它不怕破裂，示值更为清晰，尤其适用于对玻璃管壁有粘滞作用的油污类液体介质或者有毒有害的介质的直接指示。浮标液位计是一种简易的液位测量仪表，它适用于石化系统中贮有腐蚀性介质的平底锥盖及拱顶容器液位指示。第一节 自控仪表相关知识 4.磁性浮子液位计磁性浮子液位计由现场指示部分及其辅助装置（液位控制开关和液位远传变送器）二部分组成，用于各种塔

44、、罐、槽、球型容器和锅炉等设备液位检测。可以做到高密封，防泄漏和适用于高温、高压、耐腐蚀的场合。它弥补了玻璃板（管）液位计指示清晰度差、易破裂等缺陷，全过程测量无盲区，显示清晰、测量范围大。由于测量显示部分不与介质直接接触，对高温、高压、有毒、有害、强腐蚀介质更显其优越性。比玻璃板（管）液位计具有更高的可靠性、安全性、先进性、实用性。第一节 自控仪表相关知识 第一节 自控仪表相关知识 4.磁性浮子液位计磁性浮子液位计与液位控制开关和液位远传变送装置配套使用，可以对液位进行远距离控制及显示。因此它被广泛地应用于电力、石油、化工、冶金、环保、船舶等行业的液位测量与控制。第一节 自控仪表相关知识 5

45、.浮筒液位计：浮筒液位计分弹簧管式和钮力管式。浮筒液位计特点：简单可靠，价格适中，精度高，维护方便。测量范围小，洁净介质。第一节 自控仪表相关知识 6.磁翻板液位计磁翻板液位计安装在储槽外侧或上面，用以指示和控制储槽内的液位。指示器由磁性色片组成，当本体管内的磁性浮球随液位上升时色片翻转，即可显示液位高度。可在本体管上加装磁性开关或远传变送器，输出开关信号或模拟量信号。适合用于高温、高压、耐腐蚀等场合，可就地显示和远程控制。安装方式可选择侧装和顶装，本体下端密封。第一节 自控仪表相关知识 7.电接点液位计：电接点液位计采用红绿两组发光管组合制造，在显示中模拟水(绿)与汽(红)形态，更加明显的指

46、示水位在容器中的位置，整套仪表由一次测量筒和二次仪表组成。电接点液位计具有工作原理和结构简单、造价低、显示直观、运行可靠、判断和排除故障方便、维修量小等优点。要用于监视锅炉汽包水位、高压加热器、低压加热器、除氧器、蒸发器、凝气器。直流锅炉启动分离器和双水内冷发电机水箱等水位测量和其它导电液体的液位测量，但不适用于易燃易爆介质。第一节 自控仪表相关知识 8.磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计应用于各类储罐的液位测量，具有精度高、环境适应性强、安装方便等特点。可靠性强：由于磁致伸缩液位计采用波导原理，无机械可动部分，故无摩擦，无磨损。整个变换器封闭在不锈钢管内，和测量介质非接触，传感器工作可靠，寿命长。

47、精度高：由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作，工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量，因此测量精度高，分辨率优于0.01%FS，这是用其它传感器难以达到的精度。第一节 自控仪表相关知识 8.磁致伸缩液位计安全性好：磁致伸缩液位计的防爆性能高，本安防爆，使用安全，特别适合对化工原料和易燃液体的测量。测量时无需开启罐盖，避免人工测量所存在的不安全性。磁致伸缩液位计易于安装和维护简单：磁致伸缩液位仪一般通过罐顶已有管口进行安装，特别适用于地下储罐和已投运储罐的安装，并可在安装过程中不影响正常生产。便于系统自动化工作：磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号，便于微机对信号进行处理，容易实

48、现联网工作，提高整个测量系统的自动化程度。第一节 自控仪表相关知识 9.电容式液位计：电容式液位计是一种新颖的物位测量仪表，仪表具有运行可靠，安装方便，免维护，低价位等特点。广泛用于石油、化工、冶金、医药、电力、食品、造纸等工业领域。第一节 自控仪表相关知识 10.射频导纳液位计：射频导纳液位计可以被应用于各种场合，发射反射接收是射频导纳液位计的基本工作原理。第一节 自控仪表相关知识 10.射频导纳液位计：雷达传感器的天线以波束的形式发射电磁波信号，发射波在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。发射及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质

49、与探头之间的距离，送终端显示器进行显示、报警、操作等。在发射的时间间隔里，天线系统作为接收装置使用。仪表分析、处理运行时间小于十亿分之一秒的回波信号，并在极短的一瞬间分析处理回波。雷达传感器利用特殊的时间间隔调整技术将每秒的回波信号进行放大、定位，然后进行分析处理。因此雷达传感器可以在0.1s内精确细致地分析处理这些被放大的回波信号，无须花费很多时间来分析频率。第一节 自控仪表相关知识 射频导纳液位计具有以下特点：连续准确地测量：由于电磁波的特点，不受环境的影响。测量的应用场合比较广。对干扰回波具有抑制功能：波束范围内接头引起的干扰回波和进料或出料的噪声引起的干扰回波等可由内部的模糊逻辑控制自

50、动进行抑制。准确安全节省能源：射频导纳液位计在真空、受压状态下都可进行测量，而且准确安全，可靠性强。可以不受任何限制，适用于各种场合。射频导纳液位计采用材料的化学性、机械性都相当稳定，且材料可以循环利用，极具环保功效。第一节 自控仪表相关知识 无须维修且可靠性强微波几乎不受干扰，与测量介质不直接接触，几乎可以被应用于各种场合，如真空测量、液位测量或料位测量等。由于高级材料的使用，对情况极其复杂的化学、物理条件都很耐用，它可以提供准确可靠、长期稳定的模拟量或数字量的物位信号。维护方便，操作简单：射频导纳液位计具有故障报警及自诊断功能。根据操作显示模块提示的错误代码分析故障，及时确定故障予以排除，

51、使维护校正更加方便、准确，保障仪表的正常运行。适用范围广，几乎可以测量所有介质。第一节 自控仪表相关知识 11.超声波液位计超声波液位计主要由超声波换能器、处理单元、输出三个部分组成。换能部分是利用压电陶瓷作为超声脉冲的发射器和接受器，当在压电陶瓷两端加上一定的电压时，压电陶瓷受激励振动产生超声波脉冲，接着超声波换能器转入接受状态对于收到的超声波回脉冲进行分析。首先需要检测收到的声波是否是所发出的超声波脉冲的回波。如果是，则检测声波的行程时间，由处理单元把时间转换为距离或液位，由输出单元进行输出。第一节 自控仪表相关知识 12.雷达液位计雷达液位计采用发射反射接收的工作模式。雷达液位计的天线发

52、射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比。雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。第一节 自控仪表相关知识 雷达液位计的特点：雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。第一节 自控仪表相关知识 测量范围大，最大的测量范围可达035m，可用于高温、高压的液位测量。天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。功能丰富，具有虚假波的学习功能。输入液面的实际液位，软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGAVisualOperating软件的PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。第一节 自控仪表相关知识 13.放射