储运仪表及自动化培训教材

1、上海石化岗位培训教材储运仪表及自动化炼化部储运分公司目 录第一篇、储运测量仪表 1第一章、仪表基础知识 1 第一节、仪表分类1 第二节、仪表主要性能指标2 第三节、常用图例符号5第二章、压力测量10 第一节、概述 10 第二节、分类11 第三节、压力变送器12 第四节、常见故障及判断14第三章、流量测量17 第一节、概述17 第二节、分类17 第三节、差压式流量计18 第四节、旋涡式流量计18第五节、质量流量计19第六节、超声波流量计21 第七节、电磁流量计22 第八节、常见故障及判断24第四章、物位测量26 第一节、概述26 第二节、分类26 第三节、浮力式液位计26 第四节、差压液位计28

2、第五节、雷达液位计28第六节、液位开关30 第七节、伺服式液位计31 第八节、常见故障及判断32第五章、温度测量34 第一节、基本原理34第二节、分类35 第三节、热点阻36 第四节、热电偶37 第五节、常见故障及判断37第六章、电子称重仪40 第一节、基本原理40 第二节、分类40 第三节、电子汽车衡40 第四节、电子轨道衡46第七章、可燃气体报警仪48 第一节、基本原理48 第二节、分类48 第三节、接触式燃烧法48第二篇、化工自动化50第八章、化工自动化基本概念50 第一节、自动调节系统的组成50 第二节、调节对象的特性51第九章、控制系统58 第一节、基本原理58 第二节、简单控制系统

3、60 第三节、复杂控制系统66 第四节、调节参数整定方法74第十章、执行器78 第一节、基本原理78 第二节、定位器78 第三节、气缸阀79 第四节、气动薄膜调节阀81第十一章、可编程控制器（PLC）84 第一节、概述84 第二节、基本组成84 第三节、西门子s586第十二章、集散控制系统90 第一节、概述90第二节、横和UXL 90 第三节、山武 Harmonas 94 第四节、DJK-31000储运计算机监控管理系统100第十三章、仪表联锁系统103 第一节、概述 103 第二节、压缩机联锁系统104第十四章、案例106第十五章、思考题109第一篇 储运测量仪表第一章 仪表基础知识第一节

4、仪表分类检测与过程控制仪表(通常称自动化仪表)分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如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、单元组合仪表和综合控制装置，按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表，随着微处理机的蓬勃发展，根据仪表有否引入微处理机(器)又可以分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表。检测与过程控制仪表最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分，一般分为检测仪表、显示仪表、调节(控制)仪表和执行器四大类，见表。检测仪表根据其被测变量不同，根据储运生产五大参

5、量又可分为温度检测仪表、流量检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表和分析仪表(器)。储运仪表中所涉及的标的类型还是比较全面的。表1-1 检测与过程控制仪表分类表按功能按被测变量 按工作原理或结构形式 按组合形式按能源 其他检测仪表 压力 温度 流量 物位 成分液柱式，弹性式，电气式，活塞式膨胀式，热电偶，热电阻,光学，辐射节流式，转子式，容积式，速度式，靶式，电磁，旋涡直读，浮力，静压，电学，声波，辐射，光学pH，氧分析，色谱，红外，紫外，单元组合单元组合单元组合单元组合实验室和流程电，气电、气电、气 智能 智能 智能 智能显示仪表模拟和数宇指示和记录动圈，自动平衡电桥，电位差计电、气单点，多点

6、，打 印，笔录调节(控制)仪表自力式组装式可编程基地式单元组合气动电动执行器执行机构薄膜，活塞，长行程，其他执行机构和阀可气、电、液阀直通单座，直通双座，套筒(笼式)球阀，蝶阀， 隔膜阀，偏心旋转，角形，三通，阀体分离以进行各种组合直线，对数，抛 物线，快开显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可以分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录(指示亦可以有单点和多点)，其中又有有纸记录或无纸记录，若是有纸纪录又分笔录和打印记录。调节仪表可以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。执行器由执行机构

7、和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式(气缸式)和长行程执行机构。调节阀根据其结构特点和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套简(笼式)、阀体分离等，按流量特性分有直线、对数(等百分比)、抛物线、快开等。这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压力检测仪表，若用静压

8、法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类。另外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。第二节 仪表主要性能指标1.2.1概述在工程上仪表性能指标通常用精确度(又称精度)、变差、灵敏度来描述。仪表工校验仪表通常也是调校精确度、变差和灵敏度三项。变差是指仪表被测变量(可理解为输入信号)多次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最大差值，或者说是仪表在外界条件不变的情况下，被测参数由小到大变化(正向特性) 和被测参数由大到小变化(反向特性)不一致的程度，两者之差即为仪表变差，如图1-1所示。变差大小取最大绝对误差与仪表标尺范围之比的百分比：变差 = ×100% （1-1） 其

9、中 =|A1-A2| 变差产生的主要原因是仪表传动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件滞后等。随着仪表制造技术的不断改进，特别是微电子技术的引入，许多仪表全电子化了，无可动部件，模拟仪表改为数字仪表等等，所以变差这个指标在智能型仪表中显得不那么重要和突出了。灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值：S = （1-2）式中 s-仪表灵敏度， L-仪表输出变化增量， x-仪表输入变化增量，灵敏度有时也称"放大比"，也是仪表静特性曲线上各点的斜率。增加放大倍数可以提高仪表灵敏度，单纯加大灵敏度并不改变仪

10、表的基本性能，即仪表精度并没有提高，相反有时会出现振荡现象，造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。然而对于仪表用户，诸如储运企业仪表工采讲，仪表精度固然是一个重要指标，但在实际使用中，往往更强调仪表的稳定性和可靠性，因为储运企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多，而大量的是用于检测。另外，使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。1.2.2精确度仪表精确度简称精度，又称准确度。精确度和误差可以说是孪生兄弟，因为有误差的存在，才有精确度这个概念。仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差(也称相对折合误差)表示。相对百分误差公式如下：= 

11、15;100% (1-3) 式中 -检测过程中相对百分误差； (标尺上限值-标尺下限值)-仪表测量范围： x-绝对误差，是被测参数测量值x1和被测参数标准值x0之差。所谓标准值是精确度比被测仪表高35倍的标准表测得的数值。从式(1-1-3)中可以看出，仪表精确度不仅和绝对误差有关，而且和仪表的测量范围有关。绝对误差大，相对百分误差就大，仪表精确度就低。如果绝对误差相同的两台仪表，其测量范围不同，那么测量范围大的仪表相对百分误差就小，仪表精确度就高。精确度是仪表很重要的一个质量指标，常用精度等级来规范和表示。精度等级就是最大相对百分误差去掉正负号和。按国家统一规定划分的等级有0.005，0.02

12、，0.05，0.1，0.2，0.35，0.5，1.0，1.5,2.5，4等。仪表精度等级一般都标志在仪表标尺或标牌±，如0.5等，数字越小，说明仪表精确度越高。要提高仪表精确度，就要进行误差分析。误差通常可以分为疏忽误差，缓变误差、系统误差和随机误差。疏忽误差是指测量过程中人为造成的误差，一则可以克服，二则和仪表本身没有什么关系。缓变误差是由于仪表内部元器件老化过程引起的，它可以用更换元器件、零部件或通过不断校正加以克服和消除。系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，所出现的数值大小或符号都相同的误差，或按一定规律变化的误差，可以通过分析计算加以处理，使其最后的影响减到最小，但

13、是难以完全消除。随机误差(偶然误差)是由于某些目前尚未被人们认识的偶然因素所引起，其数值大小和性质都不固定，难以估计，但可以通过统计方法从理论上估计其对检测结果的影响。误差来源主要指系统误差和随机误差。在用误差表示精度时，是指随机误差和系统误差之和。1.2.3复现性(重复性)测量复现性是在不同测量条件下，如不同的方法，不同的观测者，在不同的检测环境对同一被检测的量进 行检测时，其测量结果一致的程度。测量复现性作为仪表的性能指标，表征仪表的特性尚不普及，但是随着智能仪表的问世、发展和完善，复现性必将成为仪表的重要性能指标。测量的精确性不仅仅是仪表的精确度，它还包括各种因素对测量参数的影响，是综合

14、误差。以电动-型差 压变送器为例，综合误差如下式所示：e综 = (e+e+e+e+e+)1/2 (1-4) 式中 e0-(25±1)状态下的参考精度，±0 .25或±0.5； e1-环境温度对零点(4mA)的影响，±1.75； e2-环境温度对全量程(20mA)的影响，±0.5， c3-工作压力对零点(4mA)的影响，±0.25， e4-工作压力对全量程(20mA)的影响，±0.25。 将e0、e1、e2、e3、e4的数值代入式(1-1-4)得：e综 = (0.25)2+(1.75)2+(0.5)2+(0.25)2+(0.2

15、5)21/2= ±1.87%这说明0.25级电动变送器测量精度由于温度和工作压力变化的影响，由原来的0.25级下降为1.87，说明这台仪表复现性差。它也说明对同一被测的量进行检测时，由于测量条件不同，受到环境温度和工作压力的影响，其测量结果一致的程度差。若用一台全智能差压变送器代替上例中电动厦型差压变送器，对应于式(l-1-4)中的eo=±0.0625，el+e2=±0.075，e3+e4=±0.15，代入式(1-1-1)得e 综=±0.18，由此可见全智能差压变送器测量综合误差e综=±0.18，要比电动厦型差压变送器e综=±

16、;1.87小得多，说明全智能差压变送器对温度和压力进行补偿、抗环境温度和工作压力能力强。可以用仪表复现性来描述仪表的抗干扰能力。测量复现性通常用不确定度来估计。不确定度是由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，可采用方差或标准差(取方差的正平方根)表示。不确定度的所有分量分为两类： A类：用统计方法确定的分量 B类：用非统计方法确定的分量 设A类不确定度的方差为si2(标准差为si)，B类不确定度假定存在的相应近似方差为uj2标准差为uj)，则合 成不确定度为：= (1-5)1.2.4稳定性在规定工作条件内，仪表某些性能随时间保持不变的能力称为稳定性(度)。仪表稳定性是储运企业仪表工十分

17、关心的一个性能指标。由于储运企业使用仪表的环境相对比较恶劣，被测量的介质温度、压力变化也相对比较大，在这种环境中投入仪表使用，仪表的某些部件随时间保持不变的能力会降低，仪表的稳定性会下降。衡量或表征仪表稳定性现在尚未有定量值，储运企业通常用仪表零点漂移来衡量仪表的稳定性。仪表投入运行一年之中零位没有漂移，说明这台仪表稳定性好，相反仪表投入运行不到3个月，仪表零位就变了，说明仪表稳定性不好。仪表稳定性的好坏直接关系到仪表的使用范围，有时直接影响储运生产。仪表稳定性不好造成的影响往往比仪表精度下降对储运生产的影响还要大。仪表稳定性不好，仪表维护量也大，是仪表工最不希望出现的事情。1.2.5可靠性仪

18、表可靠性是储运企业仪表工所追求的另一个重要性能指标。可靠性和仪表维护量是相反相成的，仪表可靠性高说明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量就大。对于储运企业检测与过程控制仪表，大部分安装在工艺管道、各类塔、釜、罐、器上，而且储运生产的连续性，多数有毒、易燃易爆的环境，这些恶劣条件给仪表维护增加了很多困难，一是考虑储运生产安全，二是关系到仪表维护人员人身安全，所以储运企业使用检测与过程控制仪表要求维护量越小越好，亦即要求仪表可靠性尽可能地高。随着仪表更新换代，特别是微电子技术引入仪表制造行业，使仪表可靠性大大提高。仪表生产厂商对这个性能指标也越来越重视，通常用平均无故障时间MTBF来描述仪表

19、的可靠性。一台全智能变送器的MTBF比一般非智能仪表如电动置变送器要高10倍左右，它可高达100390年。第三节 常用图例符号根据国家行业标准HG 20505-92过程检测和控制系统用文字代号和图形符号，参照GB 2625-81国家标准，储运自控常用图形及文字代号如下。1.3.1图形符号1.3.1.1测量点测量点(包括检出元件)是由过程设备或管道符号引到仪表圆圈的连接引线的起点，一般无特定的图形符号，如图l-2(a)所示。 若测量点位于设备中，当有必要标出测量点在过程设备中的位置时，可在引线的起点加一个直径为2mm的小圆符号或加虚线，如图1-2(b)所示。必要时，检出元件或检出仪表可以用表1-

20、2所列的图形符号表示。1.3.1.2连接线图形符号仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的符号是细实线。当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写标注在能源线符号之上。例如AS-0.14为0.14MPa的空气源，ES-24DC为24V的直流电源。当通用的仪表信号线为细实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细实线上加斜短划线(斜短划线与细实线成45°角)。 仪表连接线图形符号见表1-2。表1-2 仪表连线符号表序号类 别图形符号1仪表与工艺设备。管道上测量点的连接线或机械连动线2通用的仪表信号线3连接线交叉4连接线相接5表示信号的方向当有必要区分信号线的类别时6电信号线

21、表1-3 被测变量及仪表功能字母组合示例第一位字母被测变量或引发变量 控制器读出仪表开关和报警装置 变送器检测元件视镜视察最终执行元件记录指示无指示自力式控制阀记录指示高低高低组合记录指示无指示A分析ARCAICACARAIASHASLASHLARTAITATAEAVB烧嘴、火焰BRCBICBCBRBIBSHBSLBSHLBRTBITBTBEBGBVC电导率CRCCICCRCICSHCSLCSHLCITCTCECVD密度DRCDICDCDRDIDSHDSLDSHLDITDTDEDVE电压(电动势)ERCEICECEREIESHESLESHLERTEITETEEEVF流量FRCFICFCFCV,

22、FICVFRFIFSHFSLFSHLFRTFITFTFEFGFVFQ流量累计FQRCFQICFQRFQIFQSHFQSLFQITFQTFQEFQVFF流量比FFRCFFICFFCFFRFFIFFSHFFSLFEFFVG供选用H手动HICHCHSHVI电流IRCIICIRIIISHISLISHLIRTIITITIEIVJ功率JRCJICJRJIJSHJSLJSHLJRTJITJTJEJVK时间、时间程序KRCKICKCKCVKRKIKSHKSLKSHLKRTKITKTKEKVL物位LRCLICLCLCVLRLILSHLSLLSHLLRTLITLTLELGLVM水分或湿度MRCMICMRMIMSH

23、MSLMSHLMRTMITMTMEMVN供选用O供选用P压力、真空PRCPICPCPCVPRPIPSHPSLPSHLPRTPITPTPEPGPVPD压力差PDRCPDICPDCPDCVPDRPDIPDSHPDSLPDSHLPDRTPDITPDTPDEPDVQ流量QRCQICQRQIQSHQSLQSHLQRTQITQTQEQVR核辐射RRCRICRCRRRIRSHRSLRSHLRRTRITRTRERVS速度、频率SRCSICSCSCVSRSISSHSSLSSHLSRTSITSTSESVT温度TRCTICTCTCVTRTITSHTSLTSHLTRTTITTTTETGTVTD温度差TDRCTDICT

24、DCTDCVTDRTDITDSHTDSLTDSHLTDRTTDITTDTTDETDV U多变量 UR UI USH USL USHL URT UIT UT UE UVV振动、机械监视VRVIVSHVSLVSHLVRTVITVTVEVVW重量，力WRCWICWCWRWIWSHWSLWSHLWRTWITWTWEWVWD重量差，力差WDRCWDICWDCWDCVWDRWDIWDSHWDSLWDSHLWDRTWDITWDTWDEWOVX未分类Y事件、状态YICYCYRYIYSHYSLYTYEYVZ位置户尺寸ZRCZICZCZCVZRZIZSHZSLZSHLZRTZITZTZEZVZD检尺、位置差ZDR

25、CZDICZDCZDCVZDRZDIZDSHZDSLZDRTZDITZDTZDEZDV第二章 压力测量第一节 概述在生产中，所谓压力是指由气体或液体均匀垂直地作用于单位面积上的力。在工业生产过程中，压力是重要的操作参数之一。特别是在储运生产过程中，经常会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的真空度的测量。如高压聚乙烯，要在150MPa或更高压力下进行聚合；氢气和氮气合成氨气时，要在15MPa或32MPa的压力下进行反应；而炼油厂减压蒸馏，则要在比大气压低很多的真空下进行。如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故

26、。此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便可确定物位或流量。2.1.1压力单位及测压仪表由于压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力，故可用下式表示：p=F/S 式中户表示压力，F表示垂直作用力，S表示受力面积。 根据国际单位制(代号为SI)规定，压力的单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，1帕为1牛顿每平方米，即1Pa=1N/m2 帕所表示的压力较小，工程上经常使用兆帕(MPa)。帕与兆帕之间的关系为： 1MPa=1*l06Pa过去使用的压力单位比较多，根据1984年2月27日国务院“关于在我国统一实行法定计量单位

27、的命令”的规定，这些单位将不再使用。但为了使大家了解国际单位制中的压力单位(Pa或MPa)与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之间的换算关系表2-1。P表大气压力线P真P绝 P绝绝对压力的零线 图图2-1 绝对压力、表压、负压（真空度）的关系表2-1 各种压力单位换算表压力单位帕/Pa兆帕/MPa工程大气压/(kgf/cm2 )物理大气压/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O(磅/英寸2)/(lb/in2)巴/bar帕11×10-41.0197×10-59.869×10-47.501×10-31.0197×10-41.450×10-

28、41×10-5兆帕1×104110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大气压9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压1.0133×1040.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水

29、柱9.806×1039.806×10-30.1000.00967873.5511.4220.09806磅/英寸26.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1040.11.01970.9869750.110.19714.51在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分，其关系见图2-1。工程上所用的压力指示值，大多为表压(绝对压力计的指示值除外)。表压是绝对压力和大气压力之差，即P表压 = P绝对压力 - P大气压力当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度采表示，它是大

30、气压力与绝对压力之差，即P真空度 = P大气压力 - P绝对压力因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力。所以，工程上经常用表压或真空度采表示压力的大小。以后所提到的压力，除特别说明外，均指表压或真空度。第二节 分类测量压力或真空度的仪表很多，按照其转换原理的不同，大致可分为四大类。2.2.1液柱式压力计 它是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的。按其结构形式的不同，有U型管压力计、单管压力计和斜管压力计等。这类压力计结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。2.2.

31、2弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。2.2.3电气式压力计它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量(如电压、电流、频率等)来进行测量的仪表，例如各种压力传感器和压力变送器。2.2.4活塞式压力计 它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。它的测量精度很高，允许误差可小到0.050.02。但结构较复杂，价格较贵。一般作为标准型压力测量仪器，来检验其他类型的压力计。第三节 压力变送器随着集成电路的广泛应用，其性能不断提高，成本大幅度降低，使得微处理器在各个领域中的应用十分普遍

32、。智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。例如，用带有温度补偿的电容传感器与微处理器相结合构成精度为0.1级的压力或差压变送器，其量程范围为100:1，时间常数在036s间可调，通过手持通信器，可对1500m之内的现场变送器进行工作参数的设定、量程调整以及向变送器加入信息数据。智能型变送器的特点是可进行远程通信。利用手持通信器号可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定；其精确度高，使用与维护方便。通过编制各种程序，使变送器具有自修正、自补偿、白诊断及错误方式告警等多种功能，因而提高了变送器的精确度，简化了调整、校准与维护过程，促使变送器与

33、计算机、控制系统直接对话。储运公司所用的压力变送器很多，现在以美国费希尔-罗斯蒙特公司(FisherRosemount)的3051C型差压变送器为例对其工作原理作简单介绍。 3051C型智能差压变送器包括变送器和275型手持通信器。 变送器由传感膜头和电子线路板组成，图2-2为其原理方框图。HART手抄器420mA信号，至控制系统传感膜头模/数信号转换温度传感器传感膜头内存。修正系数。膜头信息微处理器。传感器线性化。重设量程。阻尼。诊断。工程单位。通讯电子板模块内存。量程值。变送器组态数/模信号转换数字通讯。Bell202。FSK频移调制膜头信息本机量程和零位调整压力压力电子线路板图2-2 3

34、051C型差压变送器（420mA）方框图 被测介质压力通过电容传感器转换为与之成正比的差动电容信号。传感膜头还同时进行温度的测量，用于补偿温度变化的影响。上述电容和温度信号通过A/D转换器转换为数字信号，输入到电子线路板模块。在工厂的特性化过程中，所有的传感器都经受了整个工作范围内的压力与温度循环测试。根据测试数据所得到的修正系数，都贮存在传感膜头的内存中，从而可保证变送器在运行过程中能精确地进行信号修正。电子线路板模块接收采自传感膜头的数字输入信号和修正系数，然后对信号加以修正与线性化。电子线路板模块的输出部分将数字信号转换成420mADC电流信号，并与手持通信器进行通信。 在电子线路板模块

35、的永久性EEPROM存贮器中存有变送器的组态数据，当遇到意外停电，其中数据仍然保存，所以恢复供电之后，变送器能立即工作。 数字通信格式符合HART协议，该协议使用了工业标准Bell 202频移调制(FSK)技术。通过在420mA DC输出信号上叠加高频信号来完成远程通信。罗斯蒙特公司采用这一技术，能在不影响回路完整性的情况下实现同时通信和输出。3051C型差压变送器所用的手持通信器为275型，其上带有键盘及液晶显示器。它可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室中，接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。为了便于通信，信号回路必须有不小于250的负载电阻。其连

36、接示意图见图2-3所示。+电流表手持通信器+电源RL=250显示器记录仪变送器+ 图2-3手持通讯器的连接示意图手持通信器能够实现下列功能:1、组态 组态可分为两部分。首先，设定变送器的工作参数，包括测量范围、线性或平方根输出、阻尼时间常数、工程单位选择；其次，可向变送器输入信息性，数据，以便对变送器进行识别与物理描述，包括给变送器指定工位号、描述符等。2、测量范围的变更 当需要更改测量范围时，不需到现场调整。3、变送器的校准 包括零点和量程的校准。4、自诊断 3051C型变送器可进行连续自诊断。当出现问题时，变送器将激活用户选定的模拟输出报警。手持通信器可以询问变送器，确定问题所在。变送器向

37、手持通信器输出特定的信息，以识别问题，从而可以快速地进行维修。 由于智能型差压变送器有好的总体性能及长期稳定工作能力，所以每五年才需校验一次。智能型差压变送器与手持通信器结合使用，可远离生产现场，尤其是危险或不易到达的地方，给变送器的运行和维护带来了极大的方便。第四节 常见故障及判断2.4.1压力系统的故障判断 压力系统(图2-4)以蒸汽压力调节系统为重点。因为在储运生产中主要以蒸汽为热源，其中总蒸汽压力的不稳往往会影响全局，故要从速处理。 记录调节仪调节对象设定输出调节阀压力变送器测量图2-4 压力系统原理图 1、蒸汽管路压力记录值突然降到零，而安全阀起跳，为仪表原因。这种现象发生在引压管到

38、记录表之间出现故障时，调节阀开度突变，引起蒸汽压力猛增，而记录表却无反应。可先手动遥控调节阀，再处理故障。 2、蒸汽管路压力记录值未高于设定值，安全阀即起跳，仪表人员可对照相关仪表(特别是该蒸汽系统所属温度示值)，如各点温度正常，则为安全阀未调好；如各点温度升高，则为压力记录值低于真实压力。 3、压力波动虽大，但缓慢，一般应从工艺上查原因。 4、压力波动虽快速振荡状态，要多从参数整定及仪表本身查原因。 5、如负荷、加料、回流、温度等变化以及操作不当，均会引起设备内部压力变化，要工艺操作上找原因。 6、对每台表的平时压力波动情况应心中有数，分清是异常情况还是正常情况，并可参其他工艺参数做出判断。

39、2.4.2 压力指示不正常 故障现象 某一化工容器压力指示不正常，偏高或偏低，或不变化。以电动压力变送器（ 1151GP、1751GP）。 故障分析及处理 首先了解被测介质是气体、液体还是蒸汽，了解简单工艺流程。有关判断、处理可按图2-5思路进行。NYYNNNYYY 检查显示仪表输入信号 若使用DCS控制，查输入接口调校显示仪表指示恢复正常工艺因素，和工艺商讨解决，仪表故障。调零点检查取压管线测气体：堵，有冷凝液测蒸汽：冻，堵测液体：堵，冻，隔离液冲走分别进行处理：有保温要检查保温状况调校压力变送器检查压力变送器零位，关取压阀，打开排污阀，或松开取压接头 图2-5 压力检测故障判断第三章 流量

40、测量第一节 概述 在储运生产过程中，为了有效地进行生产操作和控制，经常需要测量生产过程中各种介质。(液体、气体和蒸汽等)的流量，以便为生产操作和控制提供依据。同时，为了进行经济核算，经常需要知道在一段时间(如一班、一天等)内流过的介质总量。所以，介质流量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。 一般所讲的流量大小是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。而在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流景在某一段时间内的累计值，称为总量。流量和总量，可以用质量表示，也可以用体积表示。单位时间内流过的流体以质量表示的称为质量流量，常用符号M表示

41、。以体积表示的称为体积流量，常用符号Q表示。若流体的密度是，则体积流量与质量流量之间的关系是： 或 如以t表示时间，则流量和总量之间的关系是： ； 测量流体流量的仪表一般叫流量计；测量流体总量的仪表常称为计量表。然而两者并不是截然划分的，在流量计上配以累积机构，也可以读出总量。 常用的流量单位有吨每小时(t/h)、千克每小时(kg/h)、千克每秒(kg/s)、立方米每小时 (m3/h)、升每小时(L/h)、升每分(L/min)等。第二节 分类测量流量的方法很多，其测量原理和所应用的仪表结构形式各不相同。目前有许多流量测量的分类方法，本书仅举一种大致的分类法，简介如下。3.2.1速度式流量计 这

42、是一种以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。例如差压式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰式流量计等。3.2.2容积式流量计 这是一种以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。例如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等。3.2.3质量流量计 这是一种以测量流体流过的质量M为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。直接式质量流量计直接测量质量流量。例如量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利力式等质量流量计。间接式质量流量计是用密度与容积流量经过运算求得质量流量的。质量流量计具有测量精度不受流体的温度、压力、粘度等变化影响的优点，是一种发展中的流量测

43、量仪表。第三节 差压式流量计 差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。在单元组合仪表中，由节流装置产生的压差信号，经常通过差压变送器转换成相应的标准信号(电的或气的)，以供显示、记录或控制用。节流现象是流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。 节流装置包括节流件和取压装置，节流件是能使管道中的流体产生局部收缩的元件，应用

44、最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。下面以孔板为例说明节流现象。 具有一定能量的流体，才可能在管道中形成流动状态。流动流体的能量有两种形式，即静压能和动能。流体由于有压力而具有静压能，又由于流体有流动速度而具有动能。这两种形式的能量在一定的条件下可以互相转化。但是，根据能量守恒定律，流体所具有的静压能和动能，再加上克服流动主力的能量损失，在没有外加能量的情况下，其中何时不变的。第四节 旋涡流量计旋涡流量计是六十年代末期才发展起来的新型流量仪表。它是利用流体振荡原理来进行流量的测量。它可分为流体强迫振荡的旋涡进动型和自然振荡的卡门旋涡分离型。前者称为旋进旋涡流量计，后者被称为涡列流量计或涡街

45、流量计。旋涡流量计的特点是：测量精度高，可达±1，量程比宽，可达100:1；仪表内无活动部件，使用寿命长，仪表示值几乎不受温度、压力、密度、粘度及成分等影响，故用水或空气标定的流量计可用于其他液体或气体的流量测量而不用校正；仪表的输出是与体积流量成比例的电脉冲频率信号，易与数字式仪表及电子计算机配套使用；维护方便，更换检测元件不用重新标定等优点。但当检测元件被污物粘附后，将会影响仪表的灵敏度。涡街流量计是根据卡门涡街原理制成的。在流动的流体中插入个非流线型柱状物(如圆柱体或三角形柱体)，则在柱体下游会产生如图3-1所示的两列不对称且又有规律的旋涡。该旋涡在柱体的侧后方产生、分开，形成

46、旋涡列，通常称作卡门涡街或卡门涡列。当满足h'/l=0.281时，所产生的卡门旋涡是稳定的，而且产生单列旋涡的频率f与圆柱体的直径d和流体流速u有如下关系：f=Stu/d (3-1) 式中 St斯特罗哈尔系数。 （a）圆柱卡门漩涡列 （b）三角柱卡门漩涡列 图3-1 卡门旋涡列当流体的雷诺数Re=500150000时，St=0.2。图3-1 (b)所示为实验结果(当放置的是三角柱体时，St= 0.16)，图中曲线的平坦部分为涡街测量的有效范围。在此范围内流体的平均流速u与圆柱体卡门旋涡产生的频率f成比例，测得f即可求得u，由u可求得流体的体积流量Q，且Q与f之间呈线性关系。涡街流量计是由检测器(圆柱或三角柱等)、放大器和转换器等组成。它可直接以数字量输出，与数字显示仪表配套，也可通过D/A转换成010mADC(或420mA)输出，以便进衍测量指示