化工仪表及自动化

1、化工仪表及自动p皿池涵月嘯善豊*>31觀出轴触禅豊*$藏屮轴四郡>莎®衣空 M打晦 1? 歹#吏TH测量4基本知识第一节：化工自动化仪表的发展化工仪表及自动化，最早出现在四十年代,那时的仪表体积大, 精度低。六十年后半期，随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化 仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展，并实现了用计 算机作数据处理的各种自动化方案。七十年代以来，仪表和自动化技术又有了迅猛的发展，新技术、 新产品层出不穷，多功能组装式仪表也投入运行，特别是微型计算机的发展，在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。1= 1975年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表：集中分 散

2、型控制系统，把自动化技术推到了一个更高的水平。电子 技术、计算机技术的发展，也促进了常规仪表的发展，新型的 数字仪表，自动化仪表，程序控制器，调节器等也不断投入使用o第二节：化工自动化仪表的分类化工自动化仪表的分类方法很多，根据不同原 则可以进行相应的分类。按仪表所使用的能源分类：可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（很少 见）；按仪表组合形式：可以分为基地式仪表:将测量、显丞、控制等各部分集中组装在一个表壳里，从而形成 一个整体，并且可就地安装的的一类仪表。单元组合仪表:以统一的标准信号，将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够 独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单元、显示单元、控制单

3、元等）相互联系 而组合起来的一种仪表综合控制装置：按仪表安装形式:可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表（架装仪表是针对 常规仪表的盘装表而言，不需要操作的仪表就装成架装仪表，需要操作的安 装成盘装仪表）；根据仪表信号的形式：可分为模拟仪表和数字仪表等等。第三节：化工自动化控制仪表优势功能化工自动化控制仪表，主要特点是采用先进的微电脑芯片及技术，减小了体积,并提高了可靠性及抗干扰性能。实现真正的以逸待劳的目的。仪表有了可编稈功能计算机的软件进入仪表,可以代替大量的硬件逻辑电 路，这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯 片的位控特性进行一个复杂功能的控制，其软件编程很简 单（即可以用存储控

4、制程序代替以往的顺序控制）O而如果 带之以硬件，就需要一大套控制和定时电路。所以软件移 植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构，代替常规的逻辑 电路。仪表有了记忆功能以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路，只能在某 一时刻记忆一些简单状态，当下一状态到来时，前一状态的 信息就消失了。但微机引入仪表后,由于它的随机存储器 可以记忆前一状态信息，只要通电，就可以一直保存记忆，并 且可以同时记忆许多状态信息，然后进行重现或处理。仪表有了计算功能由于自动化仪表内含微型计算机，因此可以进行许多 复杂的计算，并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的 给定极限检测等

5、多方面的运算和比较。仪表有了数据处理的功能在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和 软件，这些都可以很方便的用软件来处理，一方面大大减轻 了硬件的负担，又增加了丰富的处理功能。自动化仪表也 完全可以进行检索、优化等工作。第二压力测量仪表第一节：压力单位国际单位制(SI)帕(Pa) 工程大气压一at 标准大气压atm毫米汞柱mmHg 毫米水柱mmHzO1Pa=1 牛/米2 (N/m2) 1Mpa=1 X105Pa1 公斤力 / 厘米 2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa1 巴(bar) = 0.1 MPa1 毫米水柱(mmH2O)

6、= 9.81 X10 6 MPa1 毫米水银柱(mmHg) = 1.333X103 MPa1 标准大气压(atm) = 0.1013 MPa第二节：弹性式压力计测压原理：各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹 性变形。特点及适用场合:结构简单，价格便宜、测压范围宽，测量精度也比较高，在生产过程中获得了最广泛的应用。第三节：电气式压力计测压原理:把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力的间接测量。特点及适用场合:反应较快，测量范围较广、精度可达0.2%,便于远距离传送。所以在生产过程中可以实现压力自动检测、自动控制和报警，适用于测量压力 变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。第

7、四节：智能型压力变送器高可靠性的微控制器及高精度温度补偿;将被测介质的压力信号转换成420mADC标准 信号叠加HART数字信号；支持现场总线基于现场控制;具有完整的自诊断功能和通讯功能;零点自动迁移，零点量程外部可调;通过手持器和PC机可实现远程管理。第五节：压力计的选用压力检测仪表的选择主要包括仪表的型式、量程 范围、精度与灵敏度、外形尺寸以及是否需要远 传和其他功能，如指示、记录、报警控制等；必须满足工艺生产过程的要求，包括量程与精度;必须考虑被测介质的性质，如温度高低、工作压 力大小、粘度、易燃易爆程度等；必须注意仪表安装使用的现场环境条化，如环境 温度、电磁场、振动等。第三流量测量仪

8、表第一节：概述流量概念指单位时间内流过管道某一截面的流体的体积，即瞬时流量。流量的两种表示方法：II体积流量Q-单位时间内通过管道某一截面 的物料体积(m3/h)质量流量M-一单位时间内通过管道某一截 面物料的质量(kg/h)第二节：差压式流量计测量原理：在气体的流动管道上装有一个节流装置， 其内装有一个孔板，中心开有一个圆孔，其孔径比管 道内径小，气体流过孔板时由于孔径变小，截面积收 缩，使稳定流动状态被打乱，因而流速将发生变化， 速度加快，气体的静压随之降低，于是在孔板前后产 生压力降落，即差压（孔板前截面大的地方压力大， 通过孔板截面小的地方压力小）。差压的大小和气体 流量有确定的数值关

9、系，即流量大时，差压就大，流 量小菇，差压就小。流量乌差压的平方根成正比。1 节流元件2 引压管路3 三阀组 牛差压计优点:鬍畀鹫式流量计结构牢固，性能稳定应用范围广泛，至今尚无任何一类流量计可与 之相比拟；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:测量精度普遍偏低;范围度窄,一般仅3: 1"4:1;现场安装条件要求高； 压损大（指孔板、喷嘴等）。流量孔板一体化差压式流量计第三节:转子流量计浮子流量计，又称转子流量计，是变面积式流量 计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中， 圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的, 浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在

10、流速 和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后， 通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工 业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用 玻璃材质，由于玻璃材庆的本身易碎性，关键 的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转 子流量计。 w转子流量计的特点：转子流量计是工业上和实验室最常用的一 种流量计。它具有结构简单、直观、压力损失 小、维修方便等特点。转子流量计适用于测量 通过管道直径D<150mm的小流量，也可以测量 腐蚀性介质的流量。使用时流量计必须安装在 垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过 转子流量计。r *金属管转子流量计玻璃管转子流量计应

11、用范围:第四节:涡街流量计涡街流量计用于测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标况的体积流量。并可作为流量变送器应用于自动化控制系统中。测量原理：涡街流量计应用是根据卡门（Karman） 涡街原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街 流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交 替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率 与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体 特征宽度有关。亠涡街流量计与差压流量计测量饱和蒸汽流量对比: 饱和蒸汽流量测量在80年代，人们普遍采用 标准孔板流量计，但从流量仪爰发展状况来看， 孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广；人们 对它的研究也最充分，试验数据最完善，但用标 准孔板

12、流量计柬测量饱和蒸汽流量，它仍存在一 些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压 管、三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范 蔺小，一鞭为3龙1,对流量波动较关易造成测量 值扁彳氐。而漏看流量井真有结病简单，涡街交送 器直接安装于管道上，克服了管路泄漏现象。另 4,涡街流量计的压力损失较小，量程范围宽， 对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此，随着涡 會流量讦痂量技术药成義，涡街流量计的茯用M 来越受到人们的青睐。涡街流量计插入式涡街流量计第五节：电磁流量计电磁流量计的工作原理电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感 应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质 相当于法拉第试验中的导电金属杆，上

13、下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过 时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测 量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬 （橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。电磁流量计特点：Ml 测量精度不受流体密度、粘度、温度、压力 和电导率变化的影响，传感器感应电压信号与 平均流注呈线性关系，因此测量精度高。测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损 失；测量管道内无可动部件，因此传感器寿命 极长。所需的直管段较短，长度为5倍的管道直径。传感器部分只有内衬和电极与被测液体接触， 只要合理选择电极和内衬即可耐腐蚀和 耐磨损。双向测量系统，可测正向流量.反向流量。采 竝黯倉蘇義量

14、质材料'确保产剛性电磁流量计分体式电磁流量计第六节：阿里巴流量计阿里巴流量计具有根据空气动力学设计，可大大降低传感器处流体分离产生的误差，在同类产品中可达到更高精度，性能更加优于传统的流量仪表。阿里巴流量传感器是检测杆、取压口和导杆组成，它横穿管道内部与管轴垂直，在检测杆迎流面上设有多个总压检测孔,分别由总压导压管和静压导压管引出，扌艮据总压与静压的差 压值，计算流经管道流量。、）22mm 或 30mrri 或 5Ckmn标准型截血图1精度：读数的±1% （未 标定），±0.5% （标定）， 同类产品最高；2重复性:读数的0.1%;3量程比：30 ： 1 ;4.椭圆

15、形设计大幅度降低了 压损，减少了噪音；5.单台传感器配备参数变送 器可实现质量流量测量，真正 静压测量，温度测量；6安装简易，维护方便、自清洗;7传感器不产生流体分离点,无涡流扰动;第七节：楔形流量计楔形流量计是八十年代开始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 量。主要特点：1 重复性好、精确度高，经标定的楔形流量计, 精度达0.5级。2具有自清洁能力，无滞流区。3.耐磨损、寿命长、可靠性高。4

16、永久压损比孔板小。5 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。多相流高粘度液体气体蒸汽浆液第八节：质量流量计流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。 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, 变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作 往复周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振 动管，就会在振管上产生科氏力效应，使两根振管扭 转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同 的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量

17、成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。 不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据 此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的縮电阻 可间接测量介质的温度。 0 w质量流量计可分为两类：一类是直接式，即直接输出质量流量；另一类为间接式或推导式，如应用超声流量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。应用实例:1 气化界区：气化炉煤浆流量：电磁流量计共36台；气化炉氧气流量：孔板+差压变送器共36台；气化炉氧气分管流量：文丘里+3台差压变送器；灰水、黑水流量：楔形流量计+双法兰差压变送器9台;2 净化界区：变换废锅蒸汽流量：靶式流量计7台；变换废锅给水流量：电磁流量计6台

18、；低温甲醇洗:阿里巴流量计12台;3甲醇界区：粗甲醇、精甲醇等：质量流量计5台；4 尿素界区：尿液.甲胺液流量：孔板+差压变送器 共2台？物位测量仪表第一节:概述13物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载 高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等 固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计； 测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪 表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶 解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、 差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、 声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触 点

19、式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。第二节差压式液位变送器差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用 压力表、压力传感器和压力变送器等。差压式液位变送器的选型原则对于腐蚀性液体，粘稠性液体，熔融性液体，沉淀性液体等，当 采取灌隔离液，吹气或冲液等措施时，可选用差压变送器对于腐蚀性液体，粘稠性液体，易气化液体，含悬浮物液体等, 宜选用平法兰式差压变送器IE对于易结晶液体，高粘度液体，结胶性液体，沉淀性液体等，宜 选用插入式法兰差压变送器对于被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时，宜选用双法

20、兰式差压液位变送器测液位的差压液位变送器宜带有正负迁移机构，其迁移量 应在选择仪表量程时确定对于正常工况下液体密度发生明显变化介质，不宜选用差 压式液位变送器第四节：声波式物位仪表第三节：电容式物位传感器III电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变 换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变 化从而得到物位变化的。电容式物位仪表用于测 量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或 相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。第四节：声波式物位仪表第四节：声波式物位仪表声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利 用声波反射原理两类。声波阻断式物位仪表在物 位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束

21、 时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发 出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声 波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反 射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。第五节：核辐射物位计核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由 探测器接收。当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改 变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号 的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸 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.高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介 质物位的测量。核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很

22、厚的壁以实现不 接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液 位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响， 但使用时须注意保护。应用实例:1 气化界区:气化炉液位：双法兰差压变送器 煤浆槽液位：单法兰差压变送器 .石灰石仓、煤仓料位、渣池液位：共9台；共3台；雷达液位计共9台;2 净化界区：低温甲醇洗：射频液位开关17台;3甲醇界区：粗甲醇、精甲醇等储槽：雷达液位计5台；4. 氨合成界区：废热锅炉液位：双法兰差压变送器+射频导纳液位开关;5. 尿素界区：合成塔、汽提塔液位：核射线液位计 俺137第五章温度检测仪表lh第一节 温度检测方法接触式测量：即通过测量体与被测介质的接触来测量

23、物体的温度;特点：简单、可靠、测量精度较高。但由于要达 到热平衡，因而产生了滞后。而且可能与被测介 质产生化学反应。不能应用于很高温度的测量。非接触式测量：即通过接收被测物体发出的辐射 热来判断温度。特点：其测温范围很广，其测温上限原则上不受 限制；测温速度比较快，而且可以对运动体进行 测量，但一般测温误差较大。第二节热电偶温度计热电偶的测温原理：是利用热电偶的热电效应来 测量温度的。热电效应将任意两种不同的导体A、B组成一 个闭合回路，只要其连接点I、2温度不同，在回 路中就产生热电动势的现象。第三节热电阻温度计测温原理：是基于金属导体或半导体的电阻会随 温度的变化而变化的特性。因此只要测出

24、感温元 件热电阻的阻值变化，就可测得被测温度。特点：测量精度高，在测量500以下温度时，它的 输出信号比热电偶大得多，性能稳定，灵敏度高。 另外热电阻温度计的输出是电信号，便于远传， 同时又不需要冷端温度补偿。所以在中低温(一 200-650)测量中得到了广泛的应用。第四节_体化温度变送器 一体化温度变送器是温度传感器与变送器 的完美结合，以十分简捷的方式把200+1600 °C范围内的温度信号转换为二线制420mA DC的电信号传输给显示仪、 调节器、记录仪、DCS等，实现对温度 的精确测量和控制。一体化温度变送器是 现代工业现场、科研院所温度测控的更新 换代产品，是集散系统、数字

25、总线系统的 必备产品。13III 一体化温度变送器一般由测温探头（热电 偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单 元组成。釆用固体模块形式将测温探头直 接安装在接线盒内，从而形成一体化的变 送器。一体化温度变送器一般分为热电阻 和热电偶型两种类型。应用实例:1 气化界区:气化炉炉膛温度：高温热偶.气化炉炉壁温度：表面热偶共12只； A B C,厂35点;第六自动成份分析仪表第一节:自动成份分析仪表分类 按原理分类：1.热导式；2.热磁式；3磁压我；4.磁机械式；5.蠢化错我;6.电化学式;7.红外线；8.工业酸度计；9 工业电导仪；10 溶解氧；11 密度计;12.有毒气体报警器；13.色谱仪;1

26、4.质 谱仪。按测量介质分类：1气体分析；2液体 分崭。第二节：自动成份分析仪表组成被测介质采样处理单元 组分的解析与分离单元 检测器和传感器信号处理单元 信号显示单元 数据处理及数据库第三节：自动成份分析仪表特点 在线分析仪器与实验室分析仪器相比较, 有三个显著的特点：第一，过程分析仪器必须有自动取样和 试样预处理系统；第二，过程分析仪器必须是完全自动化 的，即完全实现自动检测和自动控制；第三，过程分析仪器的精度可以低些， 但是必须保证能实现长期运行的稳定性。第四节：取样和预处理系统 过程分析仪器出现的同时，就出现了取样预 处理系统。取暮预处理系统是联系生产过程和仪器主机的 桥梁。它不但要适

27、应仪器较为苛刻的要求，而且要 受生产过程恶劣条件的严格制约。预处理系统制造难度不高，但设计难度很高。、预处理系统的作用和组成:预处理系统作用是将取样气加以处理，以满足仪 器对样气的要求。预处理系统包括过滤（除尘、除机械杂质）、压力 调节（减压或抽引）、温度调节（降温或升温）、 有害或干扰成分处理（除油雾、水分、腐蚀性介质 等）、流量调节等。辅助环节包括需多点切换、旁路系统、管线吹扫、 气体混合、化学反应或转化、管线伴热、排气、排 液等。:、取样点选择:洁净有代表性样气，不能选择层流、涡流或空气 漏人； 尽可能满足仪器对样气要求（温度、湿度、含尘量、 压力、流量、非腐蚀性、非干扰性、取样管尽量

28、短）； 易燃易爆剧毒介质采样时，应考虑安全取样和环境 保护措施；便于保养维护； 取样点流速应接近平均流速，圆形截面管道应靠近 圆心1/3半径范围内，不能靠近管壁。1、预处理系统的设计原则和依据:保证一定的反应速度要求。（反应滞后不超过60秒） 合理的保存信息。样气要有代表性，组分浓度不致发生变 化。达到仪器对样气清洁度的要求。弄清粉尘含量变化规律后 选择合理净化方式。III样气要有一定的温度、压力、流量，特别是对堵塞使样气 中断应采取措施，绝不能让分析器降低要求去适应粗糙的 取样预处理系统。尽可能排除各种可能发生的干扰因素。选择与该流程相适应的部件和结构材料。（是否有腐蚀性）第五节、红外线气体

29、分析仪红外光是一种比可见光线波长长，比微波的波 长短的电磁波，红外分析仪通常使用的红外线波长范围为210|jm（紫外线分析波长180-330nm）,红 外线分析仪只能对各组分气体中的某一种成分进行分析。工作原理是根据某些气体对特定波长的红外辐射有选择吸收，且吸收 程度与被测气体浓度有关，用于连续测定气体的相对浓度。被测气体经一定波长红外线照射后，会吸收掉一部分红外线能量 只有通过物质的红外光线的频率与物质分子本身的特定频率相同，这 种分子才能吸收红外光线的辐射能。特点：1 能测量多种气体：可分析CO、C02、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、 S02、NH3等近三十种气体。红外线分析仪不能

30、分析单原子（惰性气 体）和双原子气体（氢、氧、氮等）。2测量范围宽：上限可到100%下限可到几个ppm3 灵敏度高5反应快：一般在10秒内 6 有良好的选着性第六节热导式气体分析仪是出现最早，种类较多，应用较广的一类 在线分析仪器，常用于分析混合气体中的H2、 Ar、CO?、NH3、SO2等多种气体的百分含工作原理：基于不同气体具有不同的导热 系数，混合气体的导热系数随其组分的百分 含量而变化这一物理特性来分析某一组分的百分含量。热导分析仪检测室.f 43-35觴瓷浙俪噩L I-埶卑皿17 -IW； #：暹飜护电幽 江-魏潸F竜 矚；B -二殿表采用钳丝做工作桥臂和参比桥臂的不平衡电桥检 测气

31、麻热导華。UJ参比臂I、II内充参比气体，被测气体流过工作臂 皿、IV,电桥各臂通稳定电流加热至一定温度，当 被测气体浓廃与参比气体浓度一样时，各桥臂温度 一样，电阻值相等，电桥平衡。当被测气体浓度变化，气体热导率改变，工作臂的 温度和阻值随之改变，电桥失去平衡产生电信号输 出。 亠1 oo°c部分气体的相对热导率Air:1H2: 7.130N2:0.998CO2： 0.614 Ar:0.658O2： 1.015 NH3: 0.897CO: 0.964CH4: 1.318SO2:0.344第七节、氧含量分析仪在化学工业中，氧气是直接参与反应的物质, 其含量必须控制在特定界限内。在很多

32、情况下，氧含量是很难检测的，低氧量更难准确确定。工业生产中应用氧分析仪越来越广泛。各种 原理的氧分析仪都有其应用的局限性。按工作原理分类:1 磁力机械式氧分析2 磁性压力式氧分析仪3 热磁式氧分析仪4 氧化错式氧分析仪5 电化学原电池式氧分析仪新型燃料电池传感器氧分析仪磁力机械式氧分析仪1 磁力机械式氧分析仪又称哑铃式氧分析仪，是 利用氧的顺磁性原理（法拉第原理）。2氧分子在磁场中有很强的顺磁性，是区分氧气与 样气中其他气体成分的有效手段。3 氧分析仪的传感器由一对充满氮气的石英玻璃哑 铃球组成，哑铃球周围环绕有一根钳丝，形成电反 馈回路，哑铃球悬垂在磁场中，正中装有一个小反 射镜。4当哑铃周

33、围有氧分子时，在磁场作用下，氧分子被磁场吸引而形成一定的压力差，推动哑铃球体发 生偏转。5氧浓度越高，偏转角度越大。6由光源、反射镜及光敏元件组成的精密光学系统 测出这一偏转并转换成电信号。7该信号由放大器放大后，经反馈电路形成电流回 路，在磁场作用下，迫使哑铃回复原平衡位置。此回路中电流值与氧浓度成正比。热磁式氧分析仪1 工作原理：利用具有极高磁化率的氧气，在非均匀磁场作 用下形成“热磁对流”（磁风），对敏感元件产生冷却作 用而工作的。2不含氧的混合气体进入测量环室，则气体分两路经过环型气路两旁通道流出环室。处于环室气路中间的水平管道, 因其两端气压相同，故不形成气流。3当有氧的混合气体进入

34、环室时，氧被吸入水平管道的磁场 内。由于水平管道上绕有被加热的钳丝电桥臂I、II,进 入的氧将受热而温度升高。4由于氧的磁化率随温度升高而降低，这样就减弱了磁场对 它们的吸引力，受热的氧分子将不断被冷的氧分子所补充 而排出磁场。5因此，在水平管道中形成了氧的对流,般称之为“热磁对流”或称“磁风”。应用实例：1. 气化界区：气化炉烧嘴冷却水CO分析：红外线分析仪 共12台；出洗涤塔合成气H2、CO、C02、CH4分析：红外线分析仪 共9台，氢分析仪3台；2. 净化界区：变换气CO/H2含量分析：1台；甲醇洗涤塔出口 C02分析 红外线分析仪 共2台；3. 尿素界区：C02压缩气氧分析：热磁式氧分

35、析仪3台；4. 氨合成界区：合成气H2分析：氢分析仪1台；第七自动控制仪表第一节：集散控制系统集散控制系统也叫分布式控制系统，即Distributed Control System,缩写为DCS，是集计算机技术 (Computer ).控制技术(Control ) 通讯技术(Communication )和显示技术(CRT)为一体的综合性高技术产品O DCS通过操作站对整个工艺过程进行集中监视.操作.管 理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制，既不 同于常规的仪表控制系统，也不同于集中式的计算机控 制系统，而是集中了两者的优点，克服了它们各自的不 足。DCS以其可靠性.灵活性，人机界面的友

36、好性以及通 讯的方便性等特点日益被广泛应用。最早是美国霍尼威 尔(HONEYWELL)公司推出的TDC- 2000。 DCS的特点控制功能多样化。一般都有几十种运算控制算法或其 他数学和逻辑功能，如四则运算.逻辑运算.前馈、 PID控制.顺序控制，以及各种联锁报警功能并可根 据控制对象的不同要求，将这些功能有机地组合运用, 能方便地满足系统的要求。操作简便。配备了灵活而功能强大的人机接口，如 CRT.键盘（系统也提供专用的功能键八打印机（打印需要的信息及报表）等。系统便于扩展。DCS的部件设计采用积木式的结构,可模板.模块.卡件.控制柜和站为单位逐步增加， 形成更大规模的控制系统。24维护方便

37、。DCS配有智能的自动故障诊断功能，内 部设计是按照标准化、积木化.系列化进行的，便 于装配和更换。可靠性高。DCS是监视集中，而控制分散，并且在设计中已经考虑到有联锁保护功能.诊断功能.冗 余措施等，茯系统的可靠性大大提高。便于与其他计算机联网。DCS配有高.中.低不同 速率和不同模式的通讯接口，可方便地与个人计算 机或其他大型计算机联网，组成工厂自动化综合控 制和管理系统。 DCS控制原理：DCS控制系统是将控制回路集中在控制 机柜内，在操作站上进行集中的控制和管理。测量信号 通过信号电缆接至DCS输入卡件，经过DCS卡件转换为 数字信号送至控制器，在控制器中与给定值进行比较 （如果是仅显

38、示，在控制器中进行量程转换、与报警值 比较等运算后直接显示在操作站上），根据设定的正反 作用、PID参数计算出输出信号，然后此输出信号送给输 出卡件，经过输出卡件转换为模拟信号四420mA标准 信号，通过信号电缆送至调节阀进行调节。也可以输出 开关量信号，用于控制两位式阀门或其他工艺设备。24第二节：ESD紧急停车系统 ESD是英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的 缩写。这种专用的安全保护系统是90年代发展起来的， 以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评O ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求，独立于DCS集 散控制系统，其安全级别高于DCS。在正常情况下，ES

39、D 系统是处于静态的，不需要人为干预。作为安全保护系 统，凌驾于生产过程控制之上，实时在线监测装置的安 全性。只有当生产装置出现紧急情况时，不需要经过DCS 系统，而直接由ESD发出保护联锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。为何要独立设置ESD系统呢？当然一般安全联锁保护功1=1能也可由DCS来实现。但是对于较大规模的紧急停车系 统应按照安全独立原则与DCS分开设置，这样做主要有以下几方面原因:(1) 降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当 维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统；llh(2) 对于大型装置或旋转机械设备而言，紧急停车 系统响应速度越快越好。这有利于

40、保护设备，避 免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。而 DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度难 以作得很快；(3) DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而 ESD是静态的，不需要人为干预，这样设置ESD可 以避免人为误动作。亠作为一个安全保护系统通常应具备如下特征独立于其他控制系统是一套硬件冗余的系统，单点故障不会导致停车能够带电热插拔卡件具有全面的在线自诊断并带有故障报警指示系统是故障安全型具有相当快的扫描时间在线修改下装功能在线对点的强制功能下装前的离线仿真及比较功能 具有SOE事件顺序纪录功能24第八章执行器第一节：调节阀的组成及分类舉夏

41、 縣箕蠶 曼壹：鲁精欝雳兼必霜盔欝盍 行机构起推动作用，而阀起调节流量的作用。调节阀的产品类型很多，按其能源方式不同主要分为气 动调节阀、电动调节阀.液动调节阀.智能调节阀四大 类，莪厂现在使用的基本上是气动调节阀，即以压缩空 气为动力源的调节阀。玉此仅介绍气动调节阀的组成与 分类。按调节型式：调节型.切断型.调节切断型三种按移动型式：直行程和角行程两种按流量特性：直线、等百分比.抛物线.快开四种按上阀盖型式：普通型、散热型.长颈型.波纹管密封 塑四种按阀芯形状：平板形.柱塞形.窗口形.套筒形、多级 形.偏旋形.蝶形.球形等第二节：气动执行机构执行机构是将控制信号转换成相应的动作来控制 阀内截

42、流件的位置或其它调节机构的装置。它按 信粵庄力的大小产生相应的推另，使捷杆产生箱 应的位移，而带动调节阀芯动作，达到调节的目的。气动活塞式执行机构它是最常用的机构，其结构简单、动作可靠、维修 方便、价格低廉。气动薄膜执行机构分正作用和 反作用两种型式，国产型号为ZMA （正作用）和 ZMB （反作用）。信号压力一般是20100kPa, 膜片使用信号压力不应大于250kPa,气源压力的 最大值为500kPa。信号压力增加时推杆向下动作 的叫正作用执行机构；信号压力增加时推杆向上 动作的叫反作用执行机构。其均由上、下膜盖、 波纹薄膜片、推杆、托盘、支架、压缩弹簧、弹 簧座、调节件、标尺等组成。在正

43、作用执行机构 上加一个装有O形密封圈的填块，只要更换个别零 件，即可变为反作用执行机构。气动活塞式执行机构主要是由气缸、活塞、气缸盖、 密封圈、支架、推杆、调节件、限位螺栓、标尺等组成。它有带弹簧和不带弹簧两种结构形式。 負气牡允许璨祚庄力可迭700kPa,故轴出力夫,侧扌向低压侧适用于高压差、高静压及紧急切断等场合。按输 出特性它分比例式和两位式两种。所谓比例式是 指输入信号压力与推杆的行程成比例关系，这时 它必须带阀门定位器。两位式是根据输入执行机 构活塞两侧的操作压力差来完成的。活塞由高压一个极端位置，故其只控制阀的开关动作（二位 式一般为无弹簧结构）。活塞执行机构的行程一 般为 10100mm 或（F 902第三节：阀阀是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由 执行机构推杆的位移，改变调节阀内的节流面积, 达到调节的作用。阀是由阀体、上阀盖组件、下 阀盖、阀内件等组成。上阀盖组件包括上阀盖和 填料函及填料。阀内件是指与流体接触并可拆卸 的，起到改变节流面积和截流件导向等作用的零 件总称，