安全监测监控技术ppt课件

1、平安监测监控技术重庆大学任 松 教授Rs_rwx 目录概述根本原理传感器技术平安控制及控制安装1 概述1.1几起特大平安事故监测监控系统缺失或失效！1.系统本身的问题技术问题；2.操作人员出现了问题管理问题。 经过传感安装获取消费环境形状参数；自动、准确和及时的分析和预测消费环境的平安性；并给予必要的预警和控制。1.2定义及构造信号获取信号分析输出控制确保设备的平安运转预防和消除事故隐患防止事故发生1.3开展趋势2.1主要性能目的2 根本原理1精度2稳定性3量程4分辨率5信噪比6传送特性1精度和误差精度：系统丈量值与真实值的接近程度。 用误差来表示精度的高低。绝对误差：相对误差：

2、援用误差：丈量结果的准确性。丈量仪器的精度等级。最大援用误差：2稳定性时间稳定性环境稳定性稳定度影响系数温度影响系数压力影响系数电压影响系数湿度影响系数单位/时间3量程量程：系统正常任务时所能丈量的最大值范围。4分辨率分辨率：系统能够检测到的被丈量的最小变化值。5信躁比信号功率与噪声功率之比。信号电压与噪声电压之比。6传送特性系统输入与输出对应关系的性能。动态测试静态测试传送特性动态传送特性2.2线性系统及其主要性质h(t)输入/鼓励x(t)输出/呼应y(t)测试系统的传送特性/转换特性线性系统/定常系统1叠加性假设：，那么：2比例性假设：那么：3微分特性假设：那么：4积分特性假设：那么：5频

3、率坚持特性假设：那么：2.3静态传送特性及其主要参数静态丈量：均为常量，不随时间变化而变化。那么：静态传送特性方程静态方程标定因子标定曲线：标定方法：用系列高出标定系统精度一个数量级的规范信号输入，测出相 应的输出，用数学方法拟合出输入输出曲线标定曲线。1灵敏度2线性度标定曲线和理想曲线的接近程度。3回程误差一样测试条件下和全量程范围内，输入由小增大再由大减小的行程中，对于同一输入值所得到的2个输出值之间的最大差值与量程的比值。2.4动态传送特性动态丈量：输入输出随时间变化而变化。时间呼应频率呼应时间域、频率域幅频特性方程：相频特性方程：1频率特性采用数学工具可以得到系统的幅频特性方程和相频特

4、性方程：频率呼应函数：2一阶系统的频率特性低通特性2一阶系统的频率特性3典型二阶系统频率特性令：系统固有频率系统阻尼系数幅频特性：相频特性：3 传感器技术能感受被丈量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或安装，通常由敏感元件和转换元件组成。3.1定义例：100mm大量程应变式位移传感器3.2传感器命名1按被丈量：3.3传感器分类a.构外型速度、位移、加速度、应力、应变、温度2按原理b.物性型电阻电感电容频率压电磁电霍尔式光电输入量改动传感安装构造参数经过物理原理将输入量转变为电信号3.4常用构外型传感器电阻式电感式电容式频率式1电阻式变阻器式传感器类型:构造简单，性能较稳定，运用方便；分辨

5、率低，噪声大；检测较大的线位移或角位移。运用例如:电阻应变片式传感器输入： ，应变相对变形量L/L输出：dR/R，电阻变化率泊松比E弹性模量压阻系数1电阻式类型应变片金属丝式半导体式丝式箔式体积小、分量轻、动态呼应快、精度高、运用简便、灵敏度高、频响范围宽、丈量范围大；热稳定性差、大应变时非线性误差大；用于应变、应力、位移、加速度、速度、扭矩等的高精度丈量。 a桥梁固有频率丈量原理在桥中设置一三角形妨碍物，利用汽车碍时的冲击对桥梁进展鼓励，再经过应变片丈量桥梁动态变形，得到桥梁固有频率。运用例如b电子称原理将物品分量经过悬臂梁转化构造变形再经过应变片转化为电量输出。运用例如2电容式相对介电常数

6、真空介电常数极板面积极板间距+A间歇变化很小，优点：灵敏度高，对被测系统影响小；缺陷：丈量范围受限，丈量精度受杂散电容影响，电路要求高；运用：非接触丈量、小位移丈量0.01微米数百微米。极距变化2电容式面积变化2电容式定板动板Dd案例：电容传声器 案例:液面高度丈量广泛运用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精细丈量，而且逐渐地扩展运用于压力、差压、液面、成分含量等。运用例如3电感式被丈量电感自感互感可变磁阻涡流式电感式传感器是基于电磁感应原理，它是把被丈量转化为电感量的一种安装。线圈铁心衔铁L空气导磁率空气隙导磁横截面积可变磁阻电感式传感器3电感式线圈铁心衔铁L优点：灵敏度高；缺陷：丈量范围

7、受限；运用：小位移丈量1微米1毫米。优点：构造简单、运用方便可靠；缺陷：丈量范围受限；运用：小位移丈量1微米1500微米， 非接触丈量。电涡流式传感器线圈电感互感系数金属板等效电感电流频率金属板等效电阻3电感式案例1： 延续油管的椭圆度丈量Coiled TubeEddy Sensor Reference Circle原理：运用例如案例2： 测厚案例3： 零件计数运用例如4钢弦式传感器运用例如3.5 常用物性型传感器磁电压电霍尔传感器光电原理 磁电式传感器是把被丈量的物理量转换为感应电动势的一种转换器。 感应线圈的感应电动势e为磁通变化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改动其中一个要素，都会

8、改动感应电动势。 1磁电式面积磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N分类：1磁电式动圈式传感器 线速度型 1磁电式测速电机动圈式传感器 1磁电式磁阻式传感器1磁电式磁电式车速传感器运用优点：电路简单，性能稳定，输出阻抗小灵敏度高，频率响 应范围较宽(普通为152000Hz) ；缺陷：尺寸和分量较大 ，只能用于动态丈量；运用：适用于振动、转速、扭矩等丈量 。2压电传感器 原理:压电效应 +并联+串联 某些物质，如石英，遭到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，外表产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的形状，这种景象称为压电效应。F+q=DF压电系数运用例如：飞机模态分析3霍尔式传

9、感器 原理:霍尔效应 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 ，这种景象称为霍尔效应。霍尔效应原理 霍尔电势可用下式表示: 霍尔灵敏度霍尔系数霍尔式位移传感器 从 a端通人电流I，根据霍尔效应，左半部产生霍尔电势VH1，右半部产生露尔电势VH2，其方向相反。因此，c、d两端电势为VH1VH2。如果霍尔元件在初始位置时VH1=VH2，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比于位移量。 3霍尔式传感器 构造简单、体积小、噪声小、频率范围宽从直流到微波、动态范围大输出电势变化范围可达1000:1、寿命长等特点4光电式

10、光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其任务原理是基于一些物质的光电效应。 光电传感器在工业上的运用可归纳为吸收式、遮光式、反射式、辐射式四种根本方式。 运用例如 半导体热敏电阻的资料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。 典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其构造及温度特性如下图。 3.6 其它1) 热敏电阻传感器 温控器热敏电阻运用例如2)气敏电阻传感器 气敏传感器是利用气敏半导体资料，如氧化锡、氧化锰等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇

11、等时，会发生复原反响，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。 气敏传感器运用较广泛的是用于防灾报警，如煤气、或有毒气体报警，也可用于对大气污染监测、CO气体丈量、酒精浓度探测等方面。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器4 平安控制及控制安装4.1 平安控制系统的开展4.1 平安控制系统的开展4.1 平安控制系统的开展4.2 平安控制方法4.2 平安控制方法4.3防爆泄出安装 防爆泄出安装的作用是及时排除由于物理、化学变化所引起的超压景象。主要包括平安阀、爆破片、防爆门和放空管等。平安阀主要用于防止爆裂爆破片主要用于防止爆炸防爆门主要用在燃油、燃气或熄灭煤粉的加热炉上放空管用于紧急排泄有超温

12、、超压、爆聚和分解爆炸危险的物料1平安阀 用环形重块作为加压载荷，经过加减重块的数量来调理作用在阀芯上力的大小，从而调理平安阀的开放压力。优点：构造简单，比较灵敏准确；缺陷：检验比较费事，不便于作提升排放实验。静重式平安阀1平安阀用分量较轻的重锤替代笨重的环状重块，经过挪动重锤与杠杆支点的间隔来调整平安阀的开启压力。优点：构造简单，调整容易、准确；缺陷：构造较笨重，加载机构容易振动，而产生走漏；回座压力较低，开启后不易封锁及坚持严密。杠杆式平安阀1平安阀利用弹簧的压力作为加压载荷，经过调整螺丝或调理螺杆改动弹簧压力的大小来调理平安阀的开启压力。弹簧式平安阀2爆破片 排出设备内的气体、蒸汽或粉尘

13、等发生爆炸时产生的压力，防止设备或容器爆裂，扩展爆炸事故。 其特点是放出物料多、泄压快、构造简单，可在设备实验压力下破裂。 适用设备：在爆炸或异常反响使压力瞬间急剧上升；不允许介质有任何走漏的设备。平板型正拱型反拱型3防爆门 是一种用于燃油、燃气和煤粉的熄灭室、加热炉上的平安安装，当燃料受热膨胀时，呵斥系统压力过高，气流冲破膜板或顶开重力盖而泄压，到达维护设备和管道的目的。分为膜板式和重力式两种类型。4排气筒、放空管 是当反响物料发生猛烈反响，采取加强冷却、减少投料等措施难以凑效，不能防止反响设备超压、超温、爆聚、分解爆炸事故而设置的一种自动或手控的紧急放空的防爆平安安装，普通设置在反响器、反

14、响塔、高压容器的顶部。5火炬 是石油化工企业的一种平安安装，主要用于排除消费安装开车时产生的不合格的可燃气体和设备事故时排放的可燃气体物料。4.4防火控制安装 火焰隔断安装包括平安液封、水封井、阻火器、防火阀门等，其作用是防止外部火焰窜入有着爆炸危险的设备、管道、容器内或防止火焰在设备和管道间的扩展。1平安液封 有液体封在进出气管之间，在液封两侧的任一侧着火后，火焰将在液封处被熄灭，从而阻止火焰蔓延。常用的平安液封有敞开式和封锁式两种，通常安装在操作压力低于0.02MPa的气体管在线。2水封井 设置在可燃气体、易燃液体蒸气或有油污的污水管网上，用以防止着火或爆炸沿管网蔓延扩展的平安设备。3阻火

15、器 用来阻止可燃气体和液体蒸汽火焰蔓延的平安安装。主要是由可以经过气体的许多细小、均匀或不均匀的通道或孔隙的固体不燃资料所组成。4防火闸门 为了防止火焰经过通风管道或消费管道蔓延而设计的阻火安装。正常条件下，阻火闸门受易熔金属组件的控制处，处于开启形状，一旦着火时，温度升高使易熔金属熔化，闸门自动封锁。5火星熄灭器 通常安装在产生火星设备的排空系统，以防止飞出的火星引燃周围的易燃物质。熄灭火星的主要方法：将带有火星的烟气从小容器引入大容积，使其流速减慢、压力降低、火星颗粒沉降下来；设紧妨碍，改动烟气流动方向，增大火星流动路程，使火星熄灭或沉降；设置网格或叶轮，将较大的火星挡住或分散，以加速火星的熄灭；用水喷淋或水蒸气熄灭火星。4.5紧急制动安装 紧急制动安装是当设备和管道断裂、填料零落、操作错误时防止介质大量外泄或