仪表自动化基础学习

1、张成华仪表自动化基础培训绪绪 论论一、实现生产过程自动化的目的一、实现生产过程自动化的目的 1、加快生产速度，价低生产成本，提高产品质量、加快生产速度，价低生产成本，提高产品质量 因为用人工操作的生产过程中，虽然人的思维是无限的，但人的因为用人工操作的生产过程中，虽然人的思维是无限的，但人的五官、手、脚，对外界的观察与控制，其精度和速度是有一定限度的。五官、手、脚，对外界的观察与控制，其精度和速度是有一定限度的。而且由于体力关系，人直接操纵设备，其功率也是有限的。如果用自而且由于体力关系，人直接操纵设备，其功率也是有限的。如果用自动装置代替人的操作，完成人工方式根本无法进行的复杂生产过程，动装

2、置代替人的操作，完成人工方式根本无法进行的复杂生产过程，并使生产过程在最佳条件下进行，从而可使生产效率得到提高并使生产过程在最佳条件下进行，从而可使生产效率得到提高 2、减轻劳动强度，改善劳动条件、减轻劳动强度，改善劳动条件 石油加工、储运装置的生产过程，多是高温、高压、易燃易爆。石油加工、储运装置的生产过程，多是高温、高压、易燃易爆。还有的是剧毒、有腐蚀性等。实现了生产过程自动化，人员只要对自还有的是剧毒、有腐蚀性等。实现了生产过程自动化，人员只要对自动化装置的运行进行监控，不需要再直接从事大量而又危险的操作。动化装置的运行进行监控，不需要再直接从事大量而又危险的操作。3、保证生产安全、保证

3、生产安全 能防止事故的发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利能防止事故的发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。用能力的目的。4、改变劳动方式，提高操作人员的文化技术水平、改变劳动方式，提高操作人员的文化技术水平 没有生产过程自动化，现代化的工业大生产是不可能的。因此，没有生产过程自动化，现代化的工业大生产是不可能的。因此，自动化程度的高低，是衡量工业企业生产水平是否自动化程度的高低，是衡量工业企业生产水平是否 主要标志之一。主要标志之一。二、生产过程自动化的组成二、生产过程自动化的组成 1、自动检测系统；、自动检测系统； 2、自动信号保护系统；、自动信号保护系统； 3

4、、自动操纵系统；、自动操纵系统； 4、自动调节系统。、自动调节系统。第一章第一章 概概 述述 一、测量过程一、测量过程 （一）测量的概念（一）测量的概念 所谓测量，是指用实验的方法，将被测量（未知量）所谓测量，是指用实验的方法，将被测量（未知量）与已知的标准量进行比较，以得到被测量大小的过程；是与已知的标准量进行比较，以得到被测量大小的过程；是对被测量定量认识的过程。对被测量定量认识的过程。（二）测量的方法（二）测量的方法 测量方法从不同的角度出发，有不同的分类方法。测量方法从不同的角度出发，有不同的分类方法。 1、按测量方式分类、按测量方式分类 直接测量。将被测量与标准量（测量单位）直接直接

5、测量。将被测量与标准量（测量单位）直接进行比较或用预先按标准量定度好的仪器直接得出测量值进行比较或用预先按标准量定度好的仪器直接得出测量值的方法。例如用尺子量长度，用温度计测体温等。的方法。例如用尺子量长度，用温度计测体温等。 间接测量。通过测量与被测量有函数关系的其他间接测量。通过测量与被测量有函数关系的其他量量,才能得到被测量值的测量方法。如求矩形面积才能得到被测量值的测量方法。如求矩形面积S=长长X宽。宽。 2、按接触方式分类、按接触方式分类 接触式测量。在测量过程中测量的敏感接触式测量。在测量过程中测量的敏感元件直接与被测介质接触，得到被测量的结果的元件直接与被测介质接触，得到被测量的

6、结果的方法。方法。 非接触式测量。在测量过程中测量仪表非接触式测量。在测量过程中测量仪表的任何部分都不与被测介质接触就能得到测量结的任何部分都不与被测介质接触就能得到测量结果的方法。果的方法。 二、测量仪表二、测量仪表 测量仪表是进行测量的基本工具之一。测量仪表是进行测量的基本工具之一。 由于石油化工参数种类繁多，生产条件各有不同，应用的各种测由于石油化工参数种类繁多，生产条件各有不同，应用的各种测量仪表工作原理结构也各有不同。但是，从化工测量仪表的的组成来量仪表工作原理结构也各有不同。但是，从化工测量仪表的的组成来看，基本上是有检测环节、传送放大环节和显示环节三部分组成。各看，基本上是有检测

7、环节、传送放大环节和显示环节三部分组成。各部分之间的关系如下图：部分之间的关系如下图： 检测环节直接感受被测量，并将它转换为适合测量的信号，经检测环节直接感受被测量，并将它转换为适合测量的信号，经传送放大环节对信号进行传送，最后由显示部分进行指示记录。传送放大环节对信号进行传送，最后由显示部分进行指示记录。 检测环节传送放大环节显示环节被测参数三、测量误差三、测量误差 (一一)误差的概念误差的概念 所谓误差就是某一被测量的测量值与真实值之差。所谓误差就是某一被测量的测量值与真实值之差。测量的目的是希望得到能正确反映被测参数的真实值。但测量的目的是希望得到能正确反映被测参数的真实值。但无论怎样努

8、力（包括测量原理、方法、精度等方面），因无论怎样努力（包括测量原理、方法、精度等方面），因在测量过程中始终存在着各种各样的影响因素，使得测量在测量过程中始终存在着各种各样的影响因素，使得测量结果不可能绝对准确，而只能尽量接近真实值。结果不可能绝对准确，而只能尽量接近真实值。（二）误差的分类（二）误差的分类 1、系统误差、系统误差 在同一条件下，多次测量同一被测参数时，测量结果的误差大在同一条件下，多次测量同一被测参数时，测量结果的误差大小与符号均保持不变或在条件变化时按某一确定规律变化的误差。小与符号均保持不变或在条件变化时按某一确定规律变化的误差。 2、随机误差、随机误差 在相同条件下，对某

9、一参数进行重复测量时，测量结果的误差在相同条件下，对某一参数进行重复测量时，测量结果的误差大小与符号均不固定，且无一定规律的误差。大小与符号均不固定，且无一定规律的误差。 3、疏忽误差、疏忽误差 测量结果显著偏离被测量的真实值所对应的误差。产生的原因测量结果显著偏离被测量的真实值所对应的误差。产生的原因是由于工作人员在读取或记录测量数据时的疏忽大意造成的。是由于工作人员在读取或记录测量数据时的疏忽大意造成的。 第二章第二章 压力仪表压力仪表一、压力的定义：一、压力的定义： 这里的压力概念，实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上这里的压力概念，实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力

10、的大小。所承受压力的大小。 绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力。绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力。 正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。 负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。 差压：两个压力之间的差值。差压：两个压力之间的差值。 表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。 压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大

11、气压力的仪表。 1、压力表、压力表 在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性在工业过程控制与技术测量过程中，由于机械式压力表的弹性敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力敏感元件具有很高的机械强度以及生产方便等特性，使得机械式压力表得到越来越广泛的应用。表得到越来越广泛的应用。 机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管），膜片，膜弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管），膜片，膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。所测量的压力一般视盒及波纹管等敏感元件并按此分类。所测量的压力

12、一般视为相对压力。一般相对点选为大气压力。弹性元件在介质为相对压力。一般相对点选为大气压力。弹性元件在介质压力作用下产生的弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构压力作用下产生的弹性变形，通过压力表的齿轮传动机构放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值放大，压力表就会显示出相对于大气压的相对值(或高或或高或低低)。 在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示在测量范围内的压力值由指针显示，刻度盘的指示范围一般做成范围一般做成270度。度。压力表的分类：压力表的分类： 压力表按其测量精度，可分为精密压力表、一般压力表。精密压力表按其测量精度，可分为精密压力表、一般压力表。精密压力表的测量精确度等级

13、分别为压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16、0.25、0.4级；一般压力级；一般压力表的测量精确度等级分别为表的测量精确度等级分别为1.0、1.6、2.5、4.0级。级。 压力表按其指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力压力表按其指示压力的基准不同，分为一般压力表、绝对压力表、差压表。一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零位表、差压表。一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零位为基准；差压表测量两个被测压力之差。为基准；差压表测量两个被测压力之差。 压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表

14、、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000 Pa的压力值；低压表用于测量的压力值；低压表用于测量06MPa压力值；中压表用于压力值；中压表用于测量测量1060MPa压力值；高压表用于测量压力值；高压表用于测量100MPa以上压力值。以上压力值。 耐震压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，耐震压力表的壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压

15、力（载荷）脉动的由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力（载荷）脉动的测量场所。测量场所。 带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。 带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号（比带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号（比如电阻信号或标准直流电流信号）。如电阻信号或标准直流电流信号）。 隔膜表所使用的隔离器隔膜表所使用的隔离器（化学密封）能通过隔离膜片，（化学密封）能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔离，以便将被测介质与仪表隔离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。质的

16、压力。 压力表的弹性元件机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变压力表的弹性元件机械压力表中的弹性敏感元件随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管）、膜片、膜盒化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管（波登管）、膜片、膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。敏感元件一般是由铜合金、不锈钢及波纹管等敏感元件并按此分类。敏感元件一般是由铜合金、不锈钢或由特殊材料制成。或由特殊材料制成。 弹簧管（波登管）分为弹簧管（波登管）分为C型管、盘簧管、螺旋管等型式。一般采型管、盘簧管、螺旋管等型式。一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作用冷作硬化型材料坯管，在退火态具有很

17、高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性处理后获得很高的弹性和强度。弹簧管在内腔压力作用下，硬化及定性处理后获得很高的弹性和强度。弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的弹性特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的利用其所具有的弹性特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的弹性位移。弹簧管的测量范围一般在弹性位移。弹簧管的测量范围一般在0.1MPa250MPa。 膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到测量介质的

18、压力。这样膜片所产生的微小弯曲变形可用来间接测量到测量介质的压力。这样膜片所产生的微小弯曲变形可用来间接测量介质的压力。压力的大小由指针显示。膜片与波登管相比其传递力较介质的压力。压力的大小由指针显示。膜片与波登管相比其传递力较大。由于膜片本身周围边缘固定，所以其防振性较好。膜片压力表可大。由于膜片本身周围边缘固定，所以其防振性较好。膜片压力表可达到很高的过压保护（比如膜片贴附在上法兰盘上）。膜片还可以加达到很高的过压保护（比如膜片贴附在上法兰盘上）。膜片还可以加上保护镀层以提高防腐性。利用开口法兰、冲洗、开口等措施可用膜上保护镀层以提高防腐性。利用开口法兰、冲洗、开口等措施可用膜片压力表测量

19、粘度很大、不清洁的及结晶的介质。膜片压力表的压力片压力表测量粘度很大、不清洁的及结晶的介质。膜片压力表的压力测量范围在测量范围在1600Pa2.5 MPa。 膜盒敏感元件由两块对扣在一起的呈圆形波浪截面的膜盒敏感元件由两块对扣在一起的呈圆形波浪截面的膜片组成。测量介质的压力作用在膜盒腔内侧，由此所产膜片组成。测量介质的压力作用在膜盒腔内侧，由此所产生的变形可用来间接测量介质的压力。压力值的大小由指生的变形可用来间接测量介质的压力。压力值的大小由指针显示。膜盒压力表一般用来测量气体的微压，并具有一针显示。膜盒压力表一般用来测量气体的微压，并具有一定程度的过压保护能力。几个膜盒敏感元件叠在一起后会

20、定程度的过压保护能力。几个膜盒敏感元件叠在一起后会产生较大的传递力来测量极微小的压力。膜盒压力表的压产生较大的传递力来测量极微小的压力。膜盒压力表的压力测量范围在力测量范围在250Pa60000Pa。 压力变送器压力变送器压力变送器压力变送器 压力变送器工作原理压力变送器工作原理 压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在两压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在两侧的隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。侧的隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一

21、个电容器。 当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转换成与压力成正比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变力成正比的信号。压力变送器和绝对压力变送器的工作原理和差压变送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。送器相同，所不同的是低压室压力是大气压或真空。第三章第三章 物位仪表物位仪表一、常用物位（液位）测量仪表及其原理和特点一、常用物位（液位）测量仪表及其原理和特点常用于测量液位的液位计有连通器

22、式、吹泡式、差压式、电容式等，测常用于测量液位的液位计有连通器式、吹泡式、差压式、电容式等，测量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。其原理和特点如下：量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。其原理和特点如下：1、连通器式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特点是结构简单、价、连通器式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读数困难，廉、直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。不便于远传和调节。2、浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。、浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。(1)恒浮力式液位计恒浮力

23、式液位计 恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简单、价格较低，适于各种贮罐的测量；它的特点是结构简单、价格较低，适于各种贮罐的测量； (2)变浮力式液位计变浮力式液位计 变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉筒浸泡于液体内的体积不同，因而所受浮力不沉筒浸泡于液体内的体积不同，因而所受浮力不同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传和自动调节量液位。此类仪表能实现远传和自动调节。内浮筒液位计内

24、浮筒液位计 3、吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。、吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。 压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经节流元件后分两路：节流元件后分两路： (1)一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出；一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出； (2)另一路进入压力计进行指示。另一路进入压力计进行指示。 当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增液位增高时，气泡吹

25、出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低 。 4、差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力、差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的

26、作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。因此，测得液体的压力就间接测得液位高度。因此，测得液体的压力就间接测得液位高度。 这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。 5、电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根、电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一金属棒插入

27、盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数1和液和液面上的介电常数面上的介电常数2不同，比如：不同，比如：12，则当液位升高时，两电极间总的介，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，值减小，电容量也减值减小，电容量也减小。小。 所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电

28、常数的差值，而且，只有的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有1和和2的恒定才能保的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。的液位测量。 6、超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。此类仪表精度穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种

29、介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的场合。场合。 7、放射性物位计是利用物位的高低对放射性同位素的射线吸收、放射性物位计是利用物位的高低对放射性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、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。但此类仪高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大。表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大。

30、第四章第四章 温度仪表温度仪表 温度是一个很重要的物理量，它是国际单位制（温度是一个很重要的物理量，它是国际单位制（SI）中中7个基本物理量之一，也是工业生产中的主要工艺参数。个基本物理量之一，也是工业生产中的主要工艺参数。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，大多数生物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，大多数生产过程均是在一定温度范围内进行的。因此，温度的测量产过程均是在一定温度范围内进行的。因此，温度的测量是保证生产正常进行，确保产品质量和安全生产的关键环是保证生产正常进行，确保产品质量和安全生产的关键环节。节。 一、温度的概念一、温度的概念 在日常生活中，我们习惯用感觉来判别物

31、体的冷热，用手摸冰，在日常生活中，我们习惯用感觉来判别物体的冷热，用手摸冰，感到冰是凉的，用手摸热水壶觉得是烫的。冰的冷说明它的温度低，感到冰是凉的，用手摸热水壶觉得是烫的。冰的冷说明它的温度低，热水壶的热说明它的温度高。对于温度的概念，我们可以简单的理解热水壶的热说明它的温度高。对于温度的概念，我们可以简单的理解为温度是表示物体冷热程度的物理量。从分子运动论，我们知道物体为温度是表示物体冷热程度的物理量。从分子运动论，我们知道物体的温度同大量分子的无规则运动速度有关。当物体的温度升高时，分的温度同大量分子的无规则运动速度有关。当物体的温度升高时，分子运动的速度就加快，反过来说，如果我们用某种

32、方法来加快分子无子运动的速度就加快，反过来说，如果我们用某种方法来加快分子无规则运动的速度，那么物体的温度就升高。从而我们可以理解，热水规则运动的速度，那么物体的温度就升高。从而我们可以理解，热水的温度高，冰水的温度低，是因为它们的分子运动速度不同，可见分的温度高，冰水的温度低，是因为它们的分子运动速度不同，可见分子运动速度决定了物体的热状态。所以我们把物体大量分子的无规则子运动速度决定了物体的热状态。所以我们把物体大量分子的无规则运动叫做热运动。微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。运动叫做热运动。微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。 二、温度的计量二、温度的计量 我们怎样判别一个物体的温

33、度呢？用人的感觉来判别温度实际上我们怎样判别一个物体的温度呢？用人的感觉来判别温度实际上是不准确的。比如，冬天寒风刺骨，一个人从外面走进了屋子，感觉是不准确的。比如，冬天寒风刺骨，一个人从外面走进了屋子，感觉这间屋子很暖和，另一个人从更热的地方进了这间屋子，反而觉得这这间屋子很暖和，另一个人从更热的地方进了这间屋子，反而觉得这间屋很冷。同样一盆冷水，冷热不同的两只手放进去，感觉这盆水冷间屋很冷。同样一盆冷水，冷热不同的两只手放进去，感觉这盆水冷热不同。所以要准确测量温度，必须用温度计。热不同。所以要准确测量温度，必须用温度计。 我们平常使用的温度计，是把纯水的冰点定为我们平常使用的温度计，是把

34、纯水的冰点定为0。把一个大气。把一个大气压下沸水温度定为压下沸水温度定为l00。在。在0和和100之间分成之间分成100等份，每一份等份，每一份就是就是1，这种方法确定的温标叫做摄氏温标，摄氏温标是瑞典天文，这种方法确定的温标叫做摄氏温标，摄氏温标是瑞典天文学家摄尔修斯在学家摄尔修斯在1742年提出来的，摄氏温标的记号是年提出来的，摄氏温标的记号是“”。 除了摄氏温标，另外在欧美等国家还采用华氏温标，除了摄氏温标，另外在欧美等国家还采用华氏温标，以以“F”表示，华氏温标把水的冰点定为表示，华氏温标把水的冰点定为32F，水的沸点定，水的沸点定为为212F，在，在32F和和212F之间分为之间分为

35、180等份，每份为等份，每份为1F。 在热力学温标，单位为开在热力学温标，单位为开(尔文尔文)符号为符号为K，它是把水，它是把水的冰点定为的冰点定为273.15K，沸点定为，沸点定为373.15K，在换算时常略，在换算时常略去去0.15K，只有，只有273K。热力学温度。热力学温度K与摄氏温度的换算关与摄氏温度的换算关系为：系为： K=十十273 K273 1、温度计、温度计 温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、

36、温差电偶温度计、辐温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等。射温度计和光测温度计、双金属温度计等。玻璃温度计玻璃温度计压力式温度计压力式温度计双金属温度计双金属温度计热电偶温度计热电偶温度计光学温度计光学温度计 2、工作原理、工作原理 根据使用目的的不同，已设计制造出多种温度计。其设计的依根据使用目的的不同，已设计制造出多种温度计。其设计的依据有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定据有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定容条件下，气体（或蒸气）的压强因不同温度而变化；热电效应的作容条件下，气体（或蒸气）的压强

37、因不同温度而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等。用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等。 一般说来，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而一般说来，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可用来标志温度而制成温度计。发生单调的、显著的变化，都可用来标志温度而制成温度计。3、温度测量仪表的分类及性能：、温度测量仪表的分类及性能： 温度测量范围很广，测温仪表的种类也很多。按工作原理分，温度测量范围很广，测温仪表的种类也很多。按工作原理分，可分为膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射式等，按测量方式分，则可可分为膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射

38、式等，按测量方式分，则可分为接触式和非接触式两类分为接触式和非接触式两类。第五章第五章 流量测量流量测量 石油化工生产过程中所需的物料大部分是流体，这些流体在某些石油化工生产过程中所需的物料大部分是流体，这些流体在某些动力设备（如泵、鼓风机、压缩机等）的作用下沿管道密闭输送。为动力设备（如泵、鼓风机、压缩机等）的作用下沿管道密闭输送。为正确地指导生产操作，监视设备运行状，确保优质高产，安全低耗以正确地指导生产操作，监视设备运行状，确保优质高产，安全低耗以及进行产品的成本经济核算，经常需要测量生产过程中各种介质（如及进行产品的成本经济核算，经常需要测量生产过程中各种介质（如液体、气体和蒸汽等）的

39、流量。它是石油化工生产过程中一个十分重液体、气体和蒸汽等）的流量。它是石油化工生产过程中一个十分重要的测量参数。随着自动化水平的不断提高，流量测量和控制已由原要的测量参数。随着自动化水平的不断提高，流量测量和控制已由原来的保证稳定运行朝着最优化控制过渡。这样流量仪表更成了不可缺来的保证稳定运行朝着最优化控制过渡。这样流量仪表更成了不可缺少的检测仪表之一少的检测仪表之一 。 一、流量的定义和单位一、流量的定义和单位 流量是指流经管道（或设备）某一截面的流体数量。随着工艺要流量是指流经管道（或设备）某一截面的流体数量。随着工艺要求不同，它的测量又可分为瞬时流量和累积流量的测量。求不同，它的测量又可

40、分为瞬时流量和累积流量的测量。 （一）瞬时流量：（一）瞬时流量： 单位时间内流经某一有效截面的流体数量。它可以分别用体积流单位时间内流经某一有效截面的流体数量。它可以分别用体积流量和质量流量来表示。量和质量流量来表示。 1、体积流量：、体积流量： 单位时间内流过某一有效截面的流体体积。表示为单位时间内流过某一有效截面的流体体积。表示为Q=VA 式中：式中：Q体积流量。体积流量。 V某一有效截面处的平均流速。某一有效截面处的平均流速。 A流体通过的有效截面积。流体通过的有效截面积。 常用单位：立方米每小时（常用单位：立方米每小时（m3/h）、升每小时（）、升每小时（l/h） 2、质量流量：、质量

41、流量： 单位时间内流经某一有效截面的流体质量。表示为：单位时间内流经某一有效截面的流体质量。表示为： M=VA M：质量流量。：质量流量。 V、A同上。同上。 常用单位：吨每小时（常用单位：吨每小时（t/h）、千克每小时（）、千克每小时（kg/h） （二）累积流量（总量）：（二）累积流量（总量）： 在某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。其总和可以用体在某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。其总和可以用体积和质量来表示。相应单位为立方米、升、吨、千克等。积和质量来表示。相应单位为立方米、升、吨、千克等。 二、流量测量仪表的分类二、流量测量仪表的分类 流量测量的方法很多，其测量原理和所采用的

42、仪表流量测量的方法很多，其测量原理和所采用的仪表结构形式各不相同。结构形式各不相同。（一）速度式流量计：（一）速度式流量计： 主要是以测量流体在管道内的流动速度作为测量依据主要是以测量流体在管道内的流动速度作为测量依据的流量仪表。例如：差压式流量计，转子流量计、靶式流的流量仪表。例如：差压式流量计，转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、涡轮流量计等。量计、电磁流量计、涡轮流量计等。转子流量计转子流量计差压式流量计差压式流量计靶式流量计靶式流量计涡轮流量计涡轮流量计 （二）容积式流量计：（二）容积式流量计： 主要利用流体在单位时间内连续通过固定容积的数目主要利用流体在单位时间内连续通过固定容积的数

43、目作为测量依据的流量仪表。例如：椭圆齿轮流量计、腰轮作为测量依据的流量仪表。例如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等。流量计、刮板流量计等。椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计刮板流量计刮板流量计 （三）质量式流量计：（三）质量式流量计： 主要利用测量流过流体的质量主要利用测量流过流体的质量M为测量依据的流量仪为测量依据的流量仪表。它具有测量的精确度不受流体的温度、压力、粘度等表。它具有测量的精确度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点，是一种发展中的流量测量仪表。例如；变化影响的优点，是一种发展中的流量测量仪表。例如；热式质量流量计、补偿式质量流量计、振动式质量流量计热式质量流量计、补偿式

44、质量流量计、振动式质量流量计等。等。质量流量计质量流量计质量流量计质量流量计第六章第六章 执行器执行器 一、执行器的概念和组成一、执行器的概念和组成 如果把传感器比喻成人的感觉器官的话，那么执行如果把传感器比喻成人的感觉器官的话，那么执行器在自动控制系统中的作用就是相当于人的四肢，它接受器在自动控制系统中的作用就是相当于人的四肢，它接受调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要调节器的控制信号，改变操纵变量，使生产过程按预定要求正常执行。在生产现场，执行器直接控制工艺介质，若求正常执行。在生产现场，执行器直接控制工艺介质，若选型或使用不当，往往会给生产过程的自动控制带来困难。选型或使用

45、不当，往往会给生产过程的自动控制带来困难。因此执行器的选择、使用和安装调试是个重要的问题。因此执行器的选择、使用和安装调试是个重要的问题。 执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是指根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，而调节机构根据调节器控制信号产生推力或位移的装置，而调节机构是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，是根据执行机构输出信号去改变能量或物料输送量的装置，最常见的有调节阀。最常见的有调节阀。 执行器按其能源形式分为气动、电动和液动三大类，执行器按其能源形式分为气动、电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。它们各

46、有特点，适用于不同的场合。 1、液动执行器、液动执行器 液动执行器推力最大，现在一般都是机电一体化的，但比较笨重，液动执行器推力最大，现在一般都是机电一体化的，但比较笨重，所以现在很少使用，比如三峡的船阀用的就是液动执行器。所以现在很少使用，比如三峡的船阀用的就是液动执行器。 2、电动执行器、电动执行器 电动执行器的执行机构和调节机构是分开的两部分，电动执行器的执行机构和调节机构是分开的两部分，其执行机构分角行程和直行程两种，都是以两相交流电机其执行机构分角行程和直行程两种，都是以两相交流电机为动力的位置伺服机构，作用是将输入的直流电流信号线为动力的位置伺服机构，作用是将输入的直流电流信号线性

47、的转换为位移量。电动执行机构安全防爆性能差，电机性的转换为位移量。电动执行机构安全防爆性能差，电机动作不够迅速，且在行程受阻或阀杆被扎住时电机容易受动作不够迅速，且在行程受阻或阀杆被扎住时电机容易受损。尽管近年来电动执行器在不断改进并有扩大应用的趋损。尽管近年来电动执行器在不断改进并有扩大应用的趋势，但从总体上看不及气动执行机构应用得普遍。势，但从总体上看不及气动执行机构应用得普遍。电动调节阀电动调节阀 3、气动执行器、气动执行器 气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式和活塞式两类。活塞式行程长，适用其执行机构有薄膜式和活塞式

48、两类。活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。由于气动执行机构有结构简单，输出推力大，带动阀杆。由于气动执行机构有结构简单，输出推力大，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在化工，炼油等对动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。气动调节阀气动调节阀气动调节阀气动调节阀气动调节阀气动调节阀 随着自动化，电子和计算机技术的发展，现随着自动化，电子和计算机技术的发展，现在越来越多的执行机构已经向智能化发展，很多在越来越多的执行机构

49、已经向智能化发展，很多执行机构已经带有通讯和智能控制的功能，比如执行机构已经带有通讯和智能控制的功能，比如很多厂家的产品都带现场总线接口。我们相信，很多厂家的产品都带现场总线接口。我们相信，今后执行器和其他自动化仪表一样会越来越智能今后执行器和其他自动化仪表一样会越来越智能化，这是大势所趋。化，这是大势所趋。 第七章第七章 轴系仪表简介轴系仪表简介 一、前言一、前言 石化企业的生产流程中，旋转机械作为装置的关键设备，往往占石化企业的生产流程中，旋转机械作为装置的关键设备，往往占据着心脏的主导地，对企业的稳定生产起到至关重要的作用，其高温、据着心脏的主导地，对企业的稳定生产起到至关重要的作用，其

50、高温、高压、易燃、易爆的特点更是对过程控制专业提出了更高的要求。旋高压、易燃、易爆的特点更是对过程控制专业提出了更高的要求。旋转机械在石化工业生产中主要是指各种机泵转机械在石化工业生产中主要是指各种机泵;以压缩机和大型物料泵以压缩机和大型物料泵为主。为主。 在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析中，主要是获取其在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析中，主要是获取其核心核心转轴的运行参数，如轴振动、轴向位移、轴承（瓦）温度、转转轴的运行参数，如轴振动、轴向位移、轴承（瓦）温度、转子振动和偏心、与机壳涨差以及转速等，对诸如轴的不平衡、不对中、子振动和偏心、与机壳涨差以及转速等，对诸如轴的不平衡

51、、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。状态监测系统就是用各种仪表对这些参数进行测量和监视，从信息。状态监测系统就是用各种仪表对这些参数进行测量和监视，从而了解其运行状态。而了解其运行状态。 二、轴系检测仪表的应用二、轴系检测仪表的应用 1、轴承（瓦）温度测量、轴承（瓦）温度测量 轴承温度测量包括支撑轴承和推力轴承两个方面，其中支撑轴承由五块轴承温度测量包括支撑轴承和推力轴承两个方面，其中支撑轴承由五块瓦块组成，温度探头应安装在垂直于旋转方向的下轴承体的活动瓦块上。瓦块组成，温度探头应安装在垂直于旋

52、转方向的下轴承体的活动瓦块上。 一般选用的测量元件为铂热电阻，分度号为一般选用的测量元件为铂热电阻，分度号为Pt100，有些场合也用低温测，有些场合也用低温测量的铜一康铜热电偶，分度号为量的铜一康铜热电偶，分度号为T。轴温测量热电阻。轴温测量热电阻/偶需要沿着轴瓦和支撑偶需要沿着轴瓦和支撑间的间隙引出，主要特点是测温元件集成化、引线电缆细长柔性化。间的间隙引出，主要特点是测温元件集成化、引线电缆细长柔性化。 1.1、轴瓦温度探头的安装、轴瓦温度探头的安装 轴瓦温度探头一般采用埋入式安装。每块需要测温的轴瓦上都有加工好轴瓦温度探头一般采用埋入式安装。每块需要测温的轴瓦上都有加工好的测温孔，安装时

53、必须将探头插到底，并用胶固定防止其在孔内活动，引出的测温孔，安装时必须将探头插到底，并用胶固定防止其在孔内活动，引出线则沿着轴瓦侧面固定的预留引线槽缝隙引出到设备外壳的接线盒内。轴瓦线则沿着轴瓦侧面固定的预留引线槽缝隙引出到设备外壳的接线盒内。轴瓦温度元件的安装需要仪表、机械专业的密切配合。在设备回装轴支撑架、轴温度元件的安装需要仪表、机械专业的密切配合。在设备回装轴支撑架、轴瓦盖时，很容易把温度元件的引出线压坏、压断，是项需要细心、耐心加手瓦盖时，很容易把温度元件的引出线压坏、压断，是项需要细心、耐心加手巧的细活。巧的细活。 轴瓦温度探头安装存在的主要问题入下表：轴瓦温度探头安装存在的主要问

54、题入下表： 1.2、压缩机轴承（轴瓦）超过正常温度的原因所在：、压缩机轴承（轴瓦）超过正常温度的原因所在： 1）、轴承与轴颈贴合不均匀或接触面过小（配合间隙过小），）、轴承与轴颈贴合不均匀或接触面过小（配合间隙过小），单位面积上的比压过大，这种情况大部分发生在新机器试运转或换新单位面积上的比压过大，这种情况大部分发生在新机器试运转或换新轴瓦后；轴瓦后； 2）、轴承偏斜或曲轴弯曲、扭曲；）、轴承偏斜或曲轴弯曲、扭曲； 3）、轴瓦质量不好，润滑油质量不符（粘度小），或油路堵塞。）、轴瓦质量不好，润滑油质量不符（粘度小），或油路堵塞。齿轮油泵供油压力太低，以及供油中断，造成轴瓦缺油，产生干摩擦；齿轮

55、油泵供油压力太低，以及供油中断，造成轴瓦缺油，产生干摩擦； 4）、轴承有杂物或润滑油过多，或润滑油太脏；）、轴承有杂物或润滑油过多，或润滑油太脏； 5）、轴瓦有不均匀的过度磨损；）、轴瓦有不均匀的过度磨损； 6）、压缩机安装时主轴与电动机（或汽轮机）主轴联轴器没有）、压缩机安装时主轴与电动机（或汽轮机）主轴联轴器没有找正，误差太大，致使两轴倾斜。找正，误差太大，致使两轴倾斜。 2、振动测量仪表、振动测量仪表 测量振动用传感器分为两种，就是接触传感器和非接测量振动用传感器分为两种，就是接触传感器和非接触传感器。前者包括速度传感器、加速度传感器等，直接触传感器。前者包括速度传感器、加速度传感器等，

56、直接安装在机泵外侧指定测量缸体机壳振动的位置，用于旋转安装在机泵外侧指定测量缸体机壳振动的位置，用于旋转轴的振动容易传递给轴承和外壳的旋转机械上轴的振动容易传递给轴承和外壳的旋转机械上; 非接触传非接触传感器不直接和被测物体接触，用于装有平面滑动轴承和旋感器不直接和被测物体接触，用于装有平面滑动轴承和旋转轴的旋转机械监测转动部件的运行状态，最常用的是电转轴的旋转机械监测转动部件的运行状态，最常用的是电涡流式趋近传感器。涡流式趋近传感器。 2.1、位移量测量、位移量测量 位移量主要是指移动部件与固定部件之间的间隙变化，主要包括位移量主要是指移动部件与固定部件之间的间隙变化，主要包括压缩机和汽轮机

57、的转子轴向位移量测量；汽轮机启动停止过程中由于压缩机和汽轮机的转子轴向位移量测量；汽轮机启动停止过程中由于受热或重力等原因引起的转子弯曲程度的偏心测量；由于膨胀系数不受热或重力等原因引起的转子弯曲程度的偏心测量；由于膨胀系数不同而造成的转子热膨胀与壳体膨胀的胀差测量以及往复压缩机的活塞同而造成的转子热膨胀与壳体膨胀的胀差测量以及往复压缩机的活塞杆偏离和活塞缸磨损的下垂量测量等。杆偏离和活塞缸磨损的下垂量测量等。 以上参数都可采用电涡流趋近传感器，技术指标同振动传感器中以上参数都可采用电涡流趋近传感器，技术指标同振动传感器中涡流趋近传感器近似，主要区别在于振动测量范围窄，只有零点几个涡流趋近传感

58、器近似，主要区别在于振动测量范围窄，只有零点几个毫米，而位移测量范围宽，可以达到几十个毫米。随着范围的增加，毫米，而位移测量范围宽，可以达到几十个毫米。随着范围的增加，探头的直径增大，灵敏度下降探头的直径增大，灵敏度下降 第八章第八章 集散控制（集散控制（DCS）技术）技术 一、一、DSC的概念的概念 DCS是分布式控制系统是分布式控制系统 (Distributed Control System)的简称，的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。所谓的分布式控制系统，是相对于国内一般习惯称为集散控制系统。所谓的分布式控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制集中

59、式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯、通讯(Communication)、显示、显示(CRT)和控制和控制(Control)等等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。活、组态方便。 二、二、DCS具有以下特点：具有以下特点： (1)高可靠

60、性。由于高可靠性。由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 (2)开放性。开放性。DCS采用开放式、标准化