化工检测与控制技术研讨

1、 . . 78/78化工检测与控制技术研讨 日期：序号2周次1授课形式讲授授课章节名称1-3控制系统的过渡过程 1-4工艺管道与控制流程图教学目的通过讲解，使同学们掌握自动控制系统过渡过程的基本形式与其质量指标，基本掌握工艺管道与控制流程图。教学重点过渡过程的质量指标与其表示方法，工艺管道与控制流程图教学难点过渡过程的质量指标与其表示方法，工艺管道与控制流程图使用教具未使用教具。课外作业1复习所学容 2P.17：2、6、8课后体会少部分学生对过渡过程的质量指标掌握得不够好，完成作业有困难，需进一步讲解。授课主要容复习提问：自动控制系统的组成框图由哪几部分组成？如果干扰出现，系统将会这样动作？引

2、入新课。一、过渡过程和品质指标 （一）过渡过程1. 控制系统的状态（1）静态（稳态）：被控变量不随时间变化的平衡状态。（2）动态：被控变量随时间变化的不平衡状态。（3）过渡过程：从原有平衡状态过渡到新的平衡状态的过程，即从干扰开始，经过控制，直到系统重新达到新的平衡状态。也是控制作用不断克服干扰作用的过程。（4）干扰作用：破坏系统平衡，使被控变量偏离设定值的各种外来因素。2. 自动控制系统的过渡过程基本形式 （1）发散振荡：被控变量越来越偏离设定值，是不稳定状态，易引起事故。 （2）等幅振荡：被控变量始终在设定值附近上下波动，介于稳定和不稳定之间，是临界状态。 （3）衰减振荡：被控变量经振荡，

3、越来越靠近设定值，是稳定状态。 （4）单调过程：属稳定状态，但变化过程过于缓慢。（二）品质指标1最大偏差最大偏差是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。它描述了被控变量偏离设定值的程度。超调量max：被控变量最大指示值与新稳态值之差。即以稳态值为基准的第一个波峰。max =B2衰减比：过渡过程曲线上同向相邻两个波的振幅之比。N=B/B 介于4:110:1之间 是动态指标。3余差：过渡过程结束时的残余偏差，为设定值与稳态值之差。余差是静态指标、精度指标。控制系统按有无余差分为有差控制系统（C0）和无差控制系统（C=0）。4过渡时间：过渡过程所经历的时间。是快速性指标。控制系统受到干扰作用后，

4、被控变量从原有稳定状态过渡到新稳态值的5%（或2%）围，且不再越出时，所经历的时间。过渡时间越短，表示过渡过程进行得越迅速，越容易克服扰动。5振荡周期：过渡过程曲线上同向相邻两波峰间的时间间隔。振荡周期越短，过渡过程时间越短，越易克服扰动。（三）系统响应从五个基本指标看系统的响应，可从稳定性、快速性、精确性三个方面考虑。二、影响系统品质指标的因素1. 对象特性2. 自动化装置的性能三、管道与控制流程图1化工生产的基本流程：原料输入设备前处理过程（分离或精制）化学反应过程后处理过程（提纯反应生成物、回收未反应原料与副产品）输出设备成品2工艺管道与控制流程图（P&ID）图：在工艺流程图上按流程顺序

5、标注出相应的测量点、控制点、控制系统、自动报警与联锁保护系统等所构成的图。（1）标注含义：P&ID图中，每个仪表都有由字母代号组合和回路编号组成的仪表位号。字母代号中第一字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。回路编号第一位数表示工序号，后续数字(二位或三位)表示顺序号。（2）示例：图中，圆圈外加方框表示集散型控制系统，圆圈外不加方框表示离散仪表；圆圈中无横线表示现场安装，有横线表示集中盘面安装（装于仪表盘）。图1表示温度检测，装于第一个工序第01个回路（位置）。图2表示第106号位置为液位指示控制回路（液位指示控制器装于仪表盘上）。图3表示第598号位置为流量指示控制单元（现场安装的集散型

6、控制系统）四、小结：1. 掌握衰减振荡的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间与振荡时间等。必须根据具体的控制要求，优先保证主要的质量指标满足要求。2. 应能看懂工艺管道与控制流程图，找出测量点、控制点、控制系统等，明确其标注含义。五、作业：1. 复习所学容 2. P.17：2、6、8序号3周次2授课形式讲授授课章节名称2-1概述2-2检测环节的质量指标教学目的通过讲解，使学生基本掌握自动检测系统的组成与检测环节的质量指标。教学重点检测仪表的质量指标。教学难点检测仪表的质量指标。使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会少数学生对精度的计算掌握得不好，需进一步讲解。授课主要容复习上一章

7、节的容，由检测仪表引入新课。一、概述1自动检测系统的组成自动检测系统中主要的自动化装置为传感器和显示仪表。其中传感器一般包括敏感元件、传感元件（转换元件）和测量转换电路三部分。显示仪表是自动检测系统显示或输出被测量数值的装置。其显示方式可以是指针式（模拟式）、数字式、图形显示等几种。2. 检测环节常见信号类型化工生产中，常见的被测量类型有热工量、机械量、物质的性质和成分量、电工量等。为了便于传输、处理和显示，非电量的被测参数通常转换成电气、压力、光等信号类型。 3. 检测环节中的信号传递形式模拟信号、数字信号、开关信号。二、测量过程与测量误差（一）测量过程：被测变量信号通过能量的不断变换和传递

8、，并与相应的测量单位进行比较的过程。（二）测量误差：测量值与被测参数真实值之间的差距。1. 测量误差的分类（1）系统误差：误差的大小和符号均不随测量过程而改变，有规律，可修正。主要由仪表本身的缺陷，观测者的习惯、单因素环境条件的变化等引起。（2）随机误差：同样测量条件下，多次测量结果都不重复的误差。 随机误差在多次测量时，其总体服从统计规律，大多服从正态分布，具有对称性、有界性、抵偿性和单峰性等特点。（3）疏忽误差：由测量者在测量过程中疏忽大意造成，应避免。2. 测量误差的表示方法：（1）绝对误差：测量值与真实值之差。=（2）相对误差：绝对误差与真实值的百分比。（3）相对百分误差（允许误差）：

9、绝对误差限与仪表量程的百分数表示。=m/(仪表上限-仪表下限)*100%三、检测仪表的质量指标1精度（准确度）：一般用引用误差表示。引用误差用仪表的绝对误差与该仪表量程的百分比表示，即将最大引用误差的“”和%去掉后的数值与国标规定的精度等级相靠拢。工业用表的精度等级有：0.5、1.0、1.5、2.5、4.0。2回差（恒定度）：用同一仪表对一样变量值进行正、反行程测量时，其指示值间的最大差值，用输出量程的百分数表示。注意：正常仪表的回差应小于其允许误差，否则，应与时检修。3灵敏度与灵敏限灵敏度指仪表稳定后，指针位移量与被测变量的变化量之比。灵敏限指引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。一般

10、仪表的灵敏限不大于仪表允许绝对误差的一半4线性度：反映检测仪表输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。用实际测得的输入-输出曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与测量仪表量程围之比的百分数来表示。 5测量围与量程：测量围的上限值 与下限值 之差就是检测仪表的量程。6稳定性：检测仪表在规定的条件下保持其检测特性恒定不变的能力。五、小结：测量仪表的质量指标有精度、回差、灵敏度、线性度和稳定性等。其中精度和回差最主要的指标。应注意合格测量仪表的回差不能超过其允许误差，否则应检修或降级使用。六、作业：复习所学容。序号4周次2授课形式讲授授课章节名称2-3检测环节对控制品质的影响 2-4仪表设备的防护教

11、学目的通过讲解，使学生基本掌握影响控制品质的主要因素，掌握仪表设备的防护方法。教学重点仪表设备的防护方法。教学难点仪表设备的防护方法。使用教具未使用教具。课外作业P3：6、7、8、9课后体会学生这部分容掌握得较好，完成教学任务，实现教学目的。授课主要容复习提问：检测环节的质量指标有哪些？引入新课。一、检测环节对控制品质的影响1稳定性与可靠性（1）仪表的稳定性与可靠性越好，其维护量越小（2）仪表的电磁兼容性直接影响测量的准确性电磁兼容性指电气设备在规定的电磁环境中能正常工作，而不对该环境或其分设备造成不允许扰动的能力，包括抗电磁干扰能力和发射电磁干扰的极限值。仪表的抗电磁干扰能力越强，而发射电磁

12、干扰的极限值越小，电磁兼容性越好。（3）检测环节的防护能力：包括气象环保能力、防爆性能、机械特性、电气特性 （4）仪表安装、使用和维修：合理安装、正确操作、方便维修便于提高控制质量二、纯滞后由于检测元件的安装位置所引入的纯滞后，会使测量信号不能与时反映被控变量的实际值，影响控制质量，应尽量减小。三、测量滞后由检测元件的时间常数所引起的动态误差，由检测元件的特性所决定。可通过选择快速检测元件、正确使用微分环节等途径来克服。四、电气防爆1. 设计防爆：根据爆炸危险场所的区域等级，设计相应的防爆仪表和电气设备。（1）爆炸性危险场所的划分根据国标规定，爆炸性气体危险场所按危险程度的大小，分为0区、1区

13、和2区三个级别，爆炸性粉尘危险场所分为10区、11区两个级别。危险性前者大于后者。（2）爆炸性危险场所使用的电气设备防爆电气设备分为：类：煤矿井下用电气设备；类：工厂用电气设备增安型“e”：正常运行时不产生点燃爆炸性混合物的火花、电弧或危险温度。隔爆型“d”：具有隔爆外壳，打开外壳前，应先切断电源，否则有爆炸危险。本安型“i”：本质安全，适用于一切危险场所和爆炸性气体，通电时可进行维护。必须和安全栅与外部配线一起构成本安电路，才能防爆。本安型按安全程度和使用场所不同，可分为ia和ib两个等级，ia防护等级高于ib，ia适用于0区和1区，通常用于工厂，ib用于1区，一般用于煤矿井下。正压型“p”

14、：向外壳充入惰性气体，使部压力高于周围危险性环境的压力，以阻止外部爆炸性混合物进入壳引起爆炸。充油型“o”：把带电部件浸入变压器油中，使其不致引起爆炸性混合物爆炸。充砂型“q”：在外壳充填细砂，使产生的电弧等不能点燃爆炸性混合物。无火花型“n”：在正常运行条件下，不会发生点燃作用的故障。特殊型“s”：采取其他防爆措施的电气设备。（3）防爆电气设备的选型各类防爆电气均设置永久性铭牌标志。铭牌应包括以下主要容：防爆总标志“Ex”：表示该设备为防爆电气设备；防爆结构型式：表示该设备采用何种措施进行防爆，如d为隔爆型；防爆设备型式：类：煤矿井下用电气设备；类：工厂用电气设备防爆级别：分A、B、C三级，

15、说明其防爆能力的强弱；温度组别：分为T1T6六组，说明该设备的最高表面温度允许值；防爆合格证编号与产品出厂日期或编号。2.安装防爆按相应操作规程进行。3.检修防爆定期检查维护，维修工具要合适，测试仪表应为经鉴定的防爆型或本安型仪表，以避免引起诱发性火花或把过高的电压引向不适当的部位。照明灯具要符合防爆要求，采用24V安全电压，使用防爆接头，不在有压力的情况下拆卸仪表。五、仪表与设备的防腐保温1.防腐措施采用防腐材料；采用表面或壁涂覆耐腐材料；采用隔离防腐。2.保温（1）蒸汽伴热蒸汽伴热一般是将通有蒸汽的伴热管路与仪表管路敷设在一起，再外加保温措施，以达到防冻保温的目的。（2）电伴热以电热元件为

16、热源，属于较稳定的热源，伴热温度可通过温度开关控制；电热元件通常有加热电缆和电热带两种。六、仪表设备的防护等级外壳防护等级由代码字母IP（IP含义为国际防护）、第一位特征数字（表示外壳防止固体异物进入和防止接近危险部件的人手、工具的防护等级）、第二位特征数字（表示外壳防止由于进水对设备造成有害影响的能力）、附加字母、补充字母组成。不要求规定数字时，该处以字母X代替，附加字母和补充字母不要求时，可以不标注。七、小结：检测环节对控制品质的影响主要表现在稳定性和可靠性、安装位置的确定产生的纯滞后与传感器本身的测量滞后。仪表设备的防护包括电气防爆、防腐和保温等。八、作业：P35：6、7、8、9序号5周

17、次3授课形式讲授授课章节名称第三章 工艺参数的检测变送装置 1压力检测之一教学目的通过讲解使学生基本掌握弹性式压力计、电气式压力计的工作原理。教学重点几种常用测压仪表的工作原理。教学难点弹簧管压力表的结构与测量原理、电气式压力计的工作原理。使用教具未使用教具。课外作业复习所学知识课后体会大部分学生这部分容掌握得较好，完成教学任务。授课主要容复习提问：化工检测中的四大参数是什么？引入新课。一、压力的概念1压力：介质垂直作用在单位面积上的力。2表示方法：绝对压力、表压力、负压力（真空度）当P绝P大气压时，P表=P绝-P大气压 当P绝 h1）当H=0时，P=（h1h2）2g0，I出0，I出4mA；要

18、使H=0时，I出=4mA，可调整迁移弹簧。迁移的判断：列出P表达式，当H=0时，若P=0，则无迁移；若P0，则为正迁移；若P0，则为负迁移。迁移量：q=|P|（H=0）迁移的标注：在差压变送器的型号后加“A”正迁移；加“B”负迁移。三、法兰式差压变送器1适用围：腐蚀性或含杂质、结晶颗粒与粘度大、易凝固液体的液位测量。2基本结构：测量头（法兰）、毛细管、变送器法兰与毛细管均充有硅油，作为压力传递介质，并使被测液体不进入毛细管和变送器，以免堵塞。法兰式差压变送器的工作原理与动作过程同普通差压变送器。四、沉筒式液位计1检测元件：沉筒 仪表量程即为沉筒的长度，一般为3002000mm2工作原理：根据变

19、浮力原理工作当液位低于沉筒时，沉筒重力作用在扭力管上，此时作用在扭力管上的扭力矩最大，其自由端逆转的角度最大，从而带动芯轴朝同一方向转过一个相应的角度0当液位高于沉筒下端时，作用于沉筒上的力为沉筒的重量和所受浮力的叠加，作用在扭力管上的扭力矩减小，扭力管顺时针转回一个角度hF浮作用力矩M四、大型油罐计量仪1工作原理：实质是差压式测量液位。根据天平原理设计的。罐顶压力P1与罐底压力P2分别引至有效面积相等的两波纹管，产生的作用力使杠杆系统失去平衡，信号经发讯器、控制器，接通电机线路，使可逆电机旋转，并通过丝杠带动砝码移动，直至砝码作用于杠杆的力矩与测量力作用于杠杆的力矩平衡时，电机才停止转动。2

20、特点：按天平原理工作，有较高的精度和灵敏度。可数字显示，读数方便。五、物位仪表的选用仪表型号的选用：由被测对象的特点和工艺要求确定。测量围的选用：由工艺要求定。精度等级的选用：由生产所允许的最大绝对误差和仪表量程确定。本节小结：差压变送器是最常用的液位测量仪表，使用时要注意迁移问题。对含有杂质或高粘度易凝固的液体，可采用法兰式差压变送器。沉筒式液位根据变浮力原理测量，可测液位或界面。作业：复习所学容。工业职业技术学院教案序号9周次5授课形式讲授授课章节名称3-4 温度检测之一教学目的通过讲解，使学生掌握热电偶的构成与其测温原理，掌握常用热电偶的特性。教学重点热电偶的测量原理与其计算。教学难点热

21、电偶的计算。使用教具未使用教具。课外作业1.复习所学容；2.P89：17、25、26课后体会大部分学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。授课主要容复习提问：几种常用液位计的工作原理，以与使用时要注意的迁移问题。引入新课。一. 温度检测的方法按测温元件是否与被测对象接触分为：接触式测温与非接触式测温。 1. 接触式测温：利用热交换原理进行温度测量。 优点：结构简单、可靠，测温精度较高；缺点：不适合于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象，不适于直接对腐蚀性介质测量。常用的接触式测温仪表：（1）液体膨胀式温度计：根据液体膨胀原理工作。（2）固体膨胀式温度计：根据金属受热线性膨胀原理工作

22、。（3）压力式温度计：根据温包气、液体或者蒸汽受热压力改变的原理工作。（4）热电阻温度计：根据导体或半导体的热阻效应原理进行测量。（5）热电偶温度计：根据金属的热电效应原理进行测量。 2. 非接触式测温：利用热辐射或热对流实现热交换进行温度测量的。优点：测温响应快，对被测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有较强电磁干扰、强腐蚀的场合。缺点：容易受到外界因素的干扰，测量精度较低，且结构复杂，价格比较昂贵。常用的非接触式测温仪表：辐射高温计，光学高温计等。二、热电偶一般测量围-200+1600。1. 热电偶测温原理热电效应。将两种不同材料的导体或半导体A和B连在一起组成一个闭合回路，而且两个接

23、点的温度tt0，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料与两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。2热电偶的工作原理根据热电偶的热电效应原理工作。热电势：EAB（t，t0）= EAB（t）-EAB（t0）当冷端温度t0恒定时，EAB（t0）=C 此时，EAB（t，t0）=EAB（t）-EAB（t0）=EAB（t）-C=f（t）即热电势与温度之间存在一一对应的单值函数关系。当A、B为同种材料时：EAB（t）=EAB（t0）=0则EAB（t，t0）=0回路中电势总为零，此时不能进行温度测

24、量，所以同种材料不能构成热电偶。当t=t0时：EAB（t）=EAB（t0），则EAB（t，t0）=EAB（t）-EAB（t0）=0热端和冷端温度一样时，热电势恒为0，不能进行温度测量。接入第三种导体时：只要保持参比端温度相等，热电偶回路中接入第三种金属材质，对测量结果无影响。3热电偶的热电特性：t0=0不变时，热电势与温度的关系曲线。分度表：热电偶热电势与温度关系一一对应的标准数据表。EAB（t，t0）=EAB（t，0）-EAB（t0，0）4常用热电偶的性质铂铑30-铂铑6 ：分度号为B 高温时性能稳定，测量准确，但热电势小，价格较贵，可作基准热电偶。铂铑10-铂 ：分度号为S 高温时性能稳定

25、，测量准确，线性较差，价格较贵，适于作基准热电偶和精密温度的测量。镍铬-镍硅：分度号为K 适于测量中、高温，线性好，灵敏度高，中温围性能较稳定，价格便宜。镍铬-铜镍：分度号为E 适于测量中、低温围，灵敏度高，价格便宜，低温时性能稳定。5热电偶的结构形式（1）普通热电偶：由热电极、绝缘子、保护套管、接线盒组成。（2）铠装热电偶：热电极、绝缘子和保护套管三者加工在一起，动态响应快，可任意弯曲，精度高，便于安装。（3）表面型热电偶：利用真空镀膜工艺将电极材料蒸镀在绝缘基板上，尺寸小，响应速度快，主要用来测微小面积上的瞬变温度。（4）快速热电偶：专用于钢水与高温融熔金属的温度测量，只能一次性使用。本节

26、小结：热电偶根据热电效应原理工作，使用时必须保证冷端温度恒定，否则有较大的测量误差。热电偶将冷端转化为0，才能查分度表，注意分度表应与热电偶的类型相对应。热电偶的基本组成为热电极、绝缘子、保护套管、接线盒四部分。作业：1.复习所学容；2.P89：17、25、26工业职业技术学院教案序号10周次5授课形式讲授授课章节名称3-4温度检测之二教学目的通过讲解，使学生掌握热电偶常用冷端温度补偿方法，基本掌握常用热电阻与其测温原理。教学重点热电偶冷端温度补偿方法。教学难点热电偶冷端温度补偿方法。使用教具未使用教具。课外作业1.复习所学容；2.P89：29、31、32课后体会少数学生概念懂，但解题有困难，

27、需进一步辅导。授课主要容复习提问：热电偶的测温原理，以与同种金属能否构成热电偶？为什么？引入新课。6热电偶冷端温度补偿方法（1）补偿导线法：实现局部补偿补偿导线：由0100热电特性与对应热电偶一样的廉价金属构成。补偿目的：将热电偶冷端延伸至温度恒定处，使其不受工作端温度变化的影响。EAB（t，t0）+ EAB（t0，t1）=EAB（t，t1）铂铑-铂：补偿导线为铜-铜镍 镍铬-镍硅：补偿导线为铜-康铜使用补偿导线时，应注意：补偿导线应与热电偶相匹配；极性不能接反。（2）采用补偿导线实现局部补偿后，冷端温度完全补偿方法：冰浴法：将冷端浸于冰水混合物中，使t0=0查表法：EAB（t，t0）=EAB

28、（t，0）- EAB（t0，0）校正仪表零点法：断开测量电路，使显示仪表的零点指示在室温，再接通电路。EAB（t，t0）=EAB（t指，t起），调整t起= t0，则t指=t补偿电桥法：在补偿导线后面接上补偿电桥，使其产生一不平衡电压U，来补偿冷端温度变化产生的误差。即EAB（t，0）- EAB（t0，0）+U= EAB（t指，0）若使U= EAB（t0，0），则t指=t补偿热电偶法补偿热电偶的工作端温度恒为t0，其冷端与测量热电偶的冷端均为t1，补偿热电偶与测量热电偶的材料一样，或为其补偿导线，此时相当于两支一样的热电偶反串，测温仪表的指示值则为EAB（t，t0）所对应的温度，而不受t1变化的

29、影响。7.热电偶测温系统的组成由热电偶、连接导线（补偿导线和铜导线）、显示仪表组成。使用时应注意三者匹配，如显示仪表为动圈表还需进行冷端温度补偿。三、热电阻1测温原理：根据金属导体的电阻值随温度的变化而变化的性质进行测量。2常用热电阻（1）铂电阻：分度号：Pt10（R0=10）、Pt100（R0=100）测温围为-200+650，测量精确、性质稳定，复现性好，价格较贵，抗还原性介质中性能差，可用于精密测温与作为基准热电偶使用。（2）铜电阻：分度号：Cu50（R0=50）、Cu100（R0=100）测温围为-50+150，电阻与温度成线性关系。灵敏度高，价格便宜，热惰性较大，适于测量化学反应器和

30、锅炉中介质的温度。3.热电阻的结构形式（1）普通热电阻：由电阻体、绝缘子、保护套管、接线盒组成。（2）铠装热电阻：电阻体、绝缘子和保护套管三者加工在一起，体积小，动态响应快，可任意弯曲，精度高，便于安装，适用于结构复杂或狭小设备的温度测量。（3）表面型热电阻：尺寸小，响应速度快，适用于测量轴瓦或其他机件的温度。（4）隔爆型热电阻：适用于具有爆炸性危险场所的温度测量。4.热电阻测温系统的组成由热电阻、连接导线和显示仪表组成。使用时，测温元件与显示仪表应匹配，连接时应采用三线制，以减小连接导线电阻的变化对测量的影响。四、一体化温度变送器 1.工作原理输入电路接受测温元件送来的热电势或热电阻信号，转

31、换成相应的电压输出，送入高性能运算放大器放大，放大后的信号一路经U/I转换处理成电流420mA输出；另一路经A/D转换器处理后到表头显示。2.特点变送器可现场安装于测温元件接线盒，省补偿导线；抗干扰能力强；精度高，功耗低，工作稳定可靠。但现场条件恶劣，处理故障麻烦。五、温度检测仪表的选择与安装1.温度仪表的选择根据工艺要求、操作和环境条件、被测介质的温度围，确定温度仪表的类型与保护套管的材料，选显示仪表注意匹配。2.测温元件的安装测温点应选在温度变化灵敏并具代表性的地方；测温元件应逆流安装，工作端应处于管道中心流速最大处；测温元件有足够的插入深度；就地显示仪表应便于观察。3.布线要求注意补偿导

32、线匹配，极性不能接反；线路电阻符合二次仪表的要求；导线应避免接头，穿管走线；信号线与电源线分开布线。本节小结：1.热电偶使用补偿导线后采用的冷端温度补偿方法有冰点法、校正仪表零点、补偿电桥法、查表计算法和补偿热电偶法。2.常用热电阻有铜电阻和铂电阻，热电阻使用时应注意与所用显示仪表匹配，并采用三线制连接。3.测温仪表选择时，应根据工艺要求、操作和环境条件、被测介质的温度围，确定温度仪表的类型与保护套管的材料，选显示仪表注意匹配。 作业：1.复习所学容；2.P89：29、31、32工业职业技术学院教案序号11周次6授课形式讲授授课章节名称3-5物质成分分析 3-6 其他参数检测教学目的通过讲解，

33、使学生了解几种常用成分分析仪表的工作原理与基本结构；基本掌握电机转速的测量与皮带秤称重的工作原理。教学重点氧量分析仪和氢量分析仪的工作原理；电机转速的测量原理与皮带秤称重的工作原理。教学难点氧量分析仪和氢量分析仪的工作原理；电机转速的测量原理与皮带秤称重的工作原理。使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。授课主要容复习提问：化工工业生产中除了测量四大典型参数外，一般还要测量什么参数？引入新课。一、成分分析仪表的基本构成1取样装置从工艺流程中取出具有代表性的待分析样品引入分析仪表。2预处理系统将生产过程中提取的样品加以处理，以满足检测器对样品状态的要求

34、。除灰尘、蒸汽、有害物质与干扰组分。3检测变送（分析仪表的核心）将待分析样品的成分量或物性量转换成便于测量的电信号输出。4信号处理与显示环节将分析装置送来的信号进行放大、运算等处理，进行相应的指示、记录，显示出最终分析结果。二、氧量分析仪1热磁式氧分析器（1）工作原理根据氧气具有很好的磁化特性，其体积磁化率为正，且比其他气体大得多；并且氧气的磁化率随温度的升高而急剧下降的特点工作。（2）传感器结构由铂丝构成的热敏电阻R1、R2和固定电阻R3、R4构成测量电桥。当气体中不含氧气时，环形气室的中间通道中无气体通过，R1=R2，R3=R4，此时电桥平衡，输出电压U=0。当被测气体中含氧气时，由于磁场

35、的吸引作用，氧气被吸入中间通道，受热而温度上升。氧气的温度越高，磁场的吸引力越弱，因而冷氧气所受到的磁场吸引力比热氧气大得多，中间通道形成磁风，含氧量越高，磁风越强。此时，R1被带走热量多，减小较多，而R2减小较少，R3=R4，电桥失去平衡，输出不平衡电压U。2氧化锆氧量分析仪（1）工作原理：根据电化学中的浓差电池原理工作。（2）工作过程：氧化锆两侧装着多孔质的铂电极，其中一个铂电极与已知氧含量的气体充分接触，另一电极与待测含氧气体充分接触，当两侧气体中氧浓度不同时，浓度高的一侧，氧分子从铂电极获取电子，经氧化锆到达低浓度侧，失去电子给铂电极，变成氧分子，从而形成以氧化锆为电解质的浓差电池，两

36、极板间产生电动势。氢量分析仪1工作原理利用混合气体中待测气体含量发生变化，引起混合气体总的导热系数变化这一特性进行测量。2基本构成热导式氢分析器由预处理装置、稳压器、发送器和显示仪表等环节组成。其核心部分是发送器。3发送器双桥路发送器由测量桥路、电源变压器与调整电路等构成。测量桥路实现氢气浓度到交流电压的转换。课本中发送器的测量桥路是典型的交流电源供电的双桥路结构。参比桥： R5、R7 封装上限浓度气体，R6、R8封装下限浓度气体，构成不平衡电桥，其输出电压U1恒定；工作桥：R1、R3 通以被测浓度气体，R2、R4充以下限浓度气体，其输出电压U2。当被测气体中氢气浓度增高或降低时，相应的R1、

37、R3应减小或增大，从而使U2变化。U2与U1比较后，通过显示仪表进行指示、记录，即可测得氢气含量。四、利用皮带秤称重1电子皮带秤的工作原理连续测量通过皮带单位距离的货物重量，同时相应测量皮带移动了多少个单位距离，在一段时间将每个单位距离的重量累计起来就是这段时间皮带所运输的货物总量。2电子皮带秤的基本结构由称重桥架（连接皮带和称重传感器）、称重传感器（由水平安装的悬臂梁式传感器构成）、测速传感器、称重仪表构成。3动作过程当物料加在皮带上时，在重力作用下，称重传感器悬臂梁受力后产生弯曲变形，使粘贴在上面的电阻应变片的阻值发生变化，应变桥路失去平衡，从而输出与重量信号成正比的mv级电信号。该信号与

38、来自测速成传感器的脉冲信号后，对这两种信号进行放大、滤波、A/D转换后送入CPU，进行积分运算，得到物料的累计量与瞬时流量加以显示。五、电机转速的测量1磁电式转速传感器（1）基本结构：永久磁铁、感应线圈、磁盘（2）工作原理：根据电磁感应原理工作磁盘装在被测转轴上，与转轴一起旋转。当转轴旋转时，磁盘上的齿形将引起磁盘与永久磁铁间气隙大小的变化，从而使永久磁铁组成的磁路中磁通量随之发生变化。磁路通过感应线圈，当磁通量发生变化时，感应线圈感应出一定幅度的脉冲电势，其频率与磁盘的转速成正比，测出脉冲的频率，就可知道被测物体的转速。（3）特点：分辨率高，频率响应宽，可靠性高，可实现远距离传输。2霍尔传感

39、器测电机转速（1）工作原理：根据霍尔效应原理工作。在一磁感应强度为B的恒定磁场中放入一半导体薄片（霍尔片），霍尔片以电流I，则在与B与I垂直的方向上产生霍尔电势UH。UH=KHBI（KH为霍尔常数）（2）线性霍尔集成传感器将霍尔元件、恒流源、线性放大器等集成在一个芯片上构成线性霍尔集成传感器。其输出电压与外加磁场的强度呈线性比例关系。（3）霍尔传感器测电机转速电机转轴上安装一个齿盘，将线性霍尔集成传感器与磁路系统靠近齿盘，随着齿盘的转动，磁路的磁阻发生周期性变化，因而磁感应强度B也发生周期性变化，则线性霍尔集成传感器的输出电压随之呈周期性变化。霍尔器件的输出脉冲频率与电机转速成正比，测出脉冲频

40、率，经隔直、放大、整形后可确定电机转速。本节小结：1成分分析仪的基本结构包括取样装置、预处理系统、检测变送环节和信号处理与显示环节。氧量分析器有热磁式和浓差电池式两种，氢量分析器最常用的是热导式。2常用的电机转速测量可用磁电式转速传感器或霍尔传感器进行测量，前者根据电磁感应原理工用，后者根据霍尔效应原理工作。电子皮带秤称重是利用粘贴在县臂梁上的应变片受力后的应变效应原理工作的。作业：复习所学容工业职业技术学院教案序号12周次6授课形式讲授授课章节名称单元测验教学目的通过单元测验，进一步了解学生对本阶段所学容的掌握情况。教学重点精度、量程的确定，差压式液位计迁移量的计算，以与热电偶测温时温度补偿

41、问题教学难点量程的确定，热电偶测温时温度补偿问题使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会完成教学任务。授课主要容1 如果某反应器最大压力为0.6MPa，允许最大绝对误差为0.02MPa。现用一台测量围为01.6 MPa，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量围为01.0 MPa，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能符合误差要求吗？试说明理由。2现需测量高温电炉温度，设炉温度为900，允许误差不超过炉温度的2%，供选择的测温仪表规格有：0900；01200；01600三种，你认为应选择哪种规格的温度计？为什么？需要几级准确度等级？3图示容器中装有

42、两种互不相溶的液体，其密度分别为1和2，（1）试根据下图写出用差压计连续测量两液位交界面时，差压与液体交界面的高度间的相互关系式；（2）各阀门的作用与操作方法。4已知分度号为K的热电偶工作端温度为800，通过其补偿导线将冷端由80延伸到20，显示仪表与其匹配，则仪表指示值为多少？如补偿导线极性接反，此时仪表指示值又为多少？由此产生的误差有多大？在此采取什么措施可使仪表指示值真实反映工作端温度？ 5用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mv，冷端（室温）为25oC，求设备的温度？如果改用E型热电偶来测温，在一样条件下，E热电偶测得的热电势为多少？ 6某一标尺为01000oC的温度计出厂前

43、经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：标准表读数/oC02004006007008009001000oC被校表读数/oC02014026047068059031001oC（1）求出该温度计的最大绝对误差值；（2）确定该温度计的精度等级；（3）如果工艺上允许的最大绝对误差为 8oC，问该温度计是否符合要求？ 7某台空压机的缓冲器，其工作压力围为1.11.6MPa，工艺要求就地观察罐压力，并要求测量结果的误差不大于罐压力的 5%，试选择一台合适的压力计（类型，测量围，精度等级），并说明其理由。工业职业技术学院教案序号13周次7授课形式讲授授课章节名称第四章工艺参数的显示装置4-1模拟式显示仪表

44、教学目的通过讲解使学生基本掌握常用模拟式显示仪表的工作原理与常用类型。教学重点常用模拟式显示仪表的工作原理与常用类型。教学难点常用模拟式显示仪表的工作原理与常用类型。 使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会少数学生概念懂，但解题有困难，需进一步辅导。授课主要容复习：热电偶常用温度补偿方法有哪几种？引入新课。一、模拟式显示仪表（一）动圈式指示仪表1特点：结构简单、价格便宜，维修方便，体积小、重量轻2基本结构：测量线路、测量机构（1）测量机构：磁电式毫伏计（2）工作原理：根据力矩平衡原理工作。3XCZ-101型动圈表配热电偶应保证每安装一次测温元件时，R外为15；仪表出厂与搬动过程中须将1

45、、4端子用导线短接，使用时将短路线断开；若只用补偿导线，则动圈表机械零点应调至室温；若用补偿导线和补偿电桥，则将其机械零点调至补偿电桥平衡时的温度。4XCZ-102型动圈表配热电阻热电阻必须采用三线制连接，连接导线电阻为5，不足5时通过调整电阻补足。动圈表不用时1、4端子应短接。二、自动平衡式显示仪表1电子电位差计配热电偶工作原理：根据电压平衡原理进行测量（零值法）基本结构：由测量线路、放大器、稳压电源、可逆电机、传动结构、同步电机、指示记录机构等组成电子电位差计本身带有冷端温度补偿电阻，热电偶与其配用时，只需接匹配补偿导线就可实现完全补偿。2电子平衡电桥（1）工作原理：根据电桥平衡原理进行测

46、量。（2）基本结构：除感温元件与测量桥路不同外，其余部分同电子电位差计。 电子平衡电桥使用时，其分度号应与所用热电阻的分度号相一致。三、声光式显示仪表1工作原理：以声音或光柱的变化反映被测参数超越极限或模拟显示被测参数的连续变化的仪表。光柱式显示仪表是以等离子柱、荧光光柱与发光二极管（LED）光柱的高低变化来模拟显示被测参数连续变化的显示仪表。2XXS10型闪光报警仪该报警仪是八路报警仪，可以与各种电接点式控制、检测仪表配合使用，用来指示生产过程中的各种参数是否越限，实现越限报警。此外，可以在线设置八种报警方式，可选择开路报警或短路报警，一台仪表就可实现多路报警。报警信号输入电路采用光电隔离器

47、件，采用开关电源，具有极强的电压适应性和抗干扰性。本节小结：常用的几种模拟式显示仪表，在使用时必须注意显示仪表与测温元件相匹配。作业：复习所学容工业职业技术学院教案序号14周次7授课形式讲授授课章节名称4-2数字显示仪表4-3智能显示仪表教学目的通过讲解使学生基本掌握数字显示仪表以与智能显示仪表的工作原理与常用类型。教学重点常用数字显示仪表的工作原理与智能显示仪表的特点。教学难点常用数字显示仪表的工作原理与智能显示仪表的特点。 使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会完成教学任务。授课主要容复习：两种常见模拟式显示仪表的工作原理，引入新课。数字式显示仪表概念：直接以数字形式显示被测参数值

48、大小的仪表。这类仪表避免使用磁电偏转机构或机电式伺服机构，因而测量速度快、精度高，对所测参数便于进行数值控制，特别是能将模拟信号转换成数字信号，便于和计算机或其他数字装置联用。分类：输入信号的形式分：电压型和频率型。其中电压型的输入信号是电压或电流，频率型的输入信号是频率、脉冲与开关信号。被测信号的点数：单点和多点仪表所具有的功能：数字显示仪、数字显示报警仪、数字显示输出仪以与具有复合功能的数字显示报警输出记录仪。数字式显示仪表的特点与基本功能数字式显示仪表特点：准确、灵敏、快速、方便、可多点测量；便于与计算机联用。基本功能：输入信号一般为电压、电流或频率脉冲信号与开关信号；以09数字形式与单

49、位符号显示被测参数的测量值；可对被测参数自动测量和显示，也可对被测参数设定报警。数字式显示仪表的构成与原理 构成：普通数字式显示仪表有前置放大器、模数转换器、非线性补偿、标度变换和显示装置组成。（1）前置放大器：对检测变送来的微弱电信号进行放大，以便进一步处理。（2）A/D转换器：是数字式显示仪表的核心部分，任务是将连续变化的模拟量转换成与其成比例的、断续变化数字量。常见A/D转换器有双积分型（双斜率型）和逐次比较型。（3）非线性补偿：使仪表显示值与被测参数成对应比例关系而采取的补偿措施。常用的方法有模拟式非线性补偿、非线性模数转换补偿法、数字式非线性补偿法等。（4）标度变换：进行量程变换，使

50、仪表的显示数字直接表征被测参数的工程量。（5）计数显示：脉冲信号由计数器计数，经译码器，将被测量用十进制数显示。 原理：由检测单元送来的信号先经过变送器转换成电信号，由于信号较弱，需要进行前置放大后才能进行A/D转换，把连续变化的模拟信号转换成断续变化的数字信号量；然后经非线性补偿、标度变换后，最后送入计数器计数并显示；同时也可送入报警系统和打印机构，也可直接输出数字量。四、智能数字显示仪表1智能数显表的特点与功能：全功能输入信号；具有多种显示方式和掉电保护功能；具有自动温度补偿与自动校零环节；具有故障自诊断功能；具有代数运算和逻辑运算功能，并能进行流量积算和PID控制，带有报警功能；可对信号

51、类型、测量围、报警容等参数显示方式进行设置；可以通过通讯接口和计算机联网，构成计算机管理系统。2智能数字式显示仪表的组成：主要有工业专用CPU、A/D转换器、EEPROM、显示控制器、液晶显示器、键盘控制器等部分组成。整个工作由微处理器负责，它根据键盘的按键命令，通过总线对各部件进行控制。由标准信号、热电偶、热电阻等送来的信号经处理送至模拟开关，在微处理器的控制下分别送入调理电路变换成适当的电压信号，经A/D转换后成为数字量，微处理器对该测量值经校零、线性化运算、冷端补偿等处理后，送至显示器显示。五、无纸记录仪以微处理器为核心，采用全电子化设计，直接将记录信号转化成数字信号送至随机存储器加以保

52、存，采用LCD或用VGA监视器显示和记录被测参数。 特点：无纸，无墨，无一切机械转动部件，无需日常维护；输入信号种类多；可显示趋势曲线、数据、报表等；对输入信号可以组态或编程，能实现温压补偿、流量积算和PID控制等；有大容量的芯片存放测量数据；存放的数据可以通过人机界面进行各种处理和分析。 组成与基本工作原理有工业专用CPU、A/D转换器、只读存储器ROM、随机存储器RAM、显示控制器、液晶显示器、键盘控制器、报警电路、时钟电路等部分组成。无纸记录仪以单片微处理器为核心，对各种数据进行采集和处理，被记录数据可送至RAM上存贮，或送至液晶显示屏上显示，也可根据需要，随意放大或缩小，以便操作人员观

53、察所记录信号的状态；同时，被记录信号可与设定的上、下限信号比较，一旦越限则发出报警信号。 使用实时单通道显示组态界面本节小结：了解几种常用的数字式显示仪表和智能式显示仪表，在使用时必须了解相关仪表的注意事项。作业：复习所学容。工业职业技术学院教案序号15周次8授课形式讲授授课章节名称第五章工艺参数的控制装置5-1执行器之一教学目的通过讲解，使学生了解气动执行器的基本结构与工作方式教学重点气动薄膜调节阀的基本结构与其工作方式教学难点气开阀与气关阀的判断以与气开阀与气关阀的选择。使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。授课主要容复习提问：执行器分为哪几种

54、？气动执行器的输入信号从哪儿来？输入信号围一般为多少？引入新课。一、气动执行器的组成与分类1组成：气动执行器一般由气动执行机构和调节阀两部分组成，根据需要还可以配上阀门定位器和手轮机构等附件。2气动执行机构的分类主要有薄膜式和活塞式两种，其次还有长行程执行机构和滚筒膜片执行机构等。气动薄膜式执行机构主要由弹性膜片、圆盘、平衡弹簧、调节螺母和推杆等组成。当调节器送来的气压信号引入膜片上时，形成一个推力使膜片和推杆移动，同时平衡弹簧产生一反向平衡力，当两个力相等，推杆停在某一位置。推杆行程与调节器的输出信号成一一对应关系。3控制机构（调节阀）：主要由阀体、阀芯和阀座等组成。动作过程：在执行机构的推

55、力作用下，当阀杆移动时，控制机构中的阀芯产生位移，改变阀芯与阀座间的流通面积，从而改变被控介质的流量，以克服干扰对系统的影响，达到控制的目的。4执行机构与调节机构的组合方式执行机构分为正作用和反作用两种：当输入的气压信号增加时，推杆下移，则为正作用，反之，为反作用。下部的阀体，阀芯也有正装和反装两种：推杆下移时，阀关小，则为正装；推杆下移时，阀开大，则为反装。两者组合起来，可形成气开阀与气关阀，共有四种方式，即正作用与反装、反作用与正装形成气开阀；正作用与正装、反作用与反装形成气关阀。二、调节阀的主要类型（1）直通单座阀：适用于小口径、低压差场合。（2）直通双座阀：不宜用在高粘度、含悬浮颗粒和

56、含纤维介质的控制。（3）角型阀：适于高粘度、含悬浮物和颗粒的流体控制，不易堵塞，易于清洗。（4）三通阀：一般用于代替两个直通阀进行热交换器的旁路调节。（5）蝶型阀：适用于低差压，大流量的气体，或含少量悬浮物与纤维或粘度不大的液体，但泄漏量大。（6）隔膜阀：适用于防腐蚀、或有毒、可燃易爆和贵重的流体，以与真空场合。（7）笼式阀（套筒阀）：可用于差压较大和要求噪声较低的场合。（8）凸轮挠曲阀（偏心挠曲阀）：适用于大粘度介质与一般场合。（9）球阀：适用于高粘度和脏污介质场合。三、调节阀的流量系数与流量特性 1.流量系数：控制阀在特定行程下，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，流过控制

57、阀的流量（m3/h）。阀出厂时提供的流量系数是指阀全开时的流量系数，即额定流量系数。 2.流量特性：控制阀的开度与流过阀的流量之间的关系。是控制阀的相对开度与流量阀的相对流量之比。 由于阀芯的形状不同，阀的流量特性也不一样。典型的理想流量特性主要有直线型、等百分比型（对数型）、快开型和抛物线型四种。 本节小结：主要讲解了气动薄膜调节阀的基本结构、工作方式和基本类型，着重强调了气开阀与气关阀的组合方式。作业：复习所授容。工业职业技术学院教案序号16周次8授课形式讲授授课章节名称5-1执行器之二教学目的通过讲解，使学生了解常用气动薄膜调节阀的特点与阀门定位器的作用。基本掌握执行器的选择方法；了解电

58、动执行器的组成与基本结构。教学重点气动薄膜调节阀的选择方法。教学难点掌握执行器的选择方法；了解电动执行器的组成与基本结构。使用教具未使用教具。课外作业复习所学容课后体会学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。授课主要容复习提问：执行器分为哪几种？气动执行器的输入信号从哪儿来？输入信号围一般为多少？引入新课。四、电/气阀门定位器 电/气阀门定位器具有电/气转换器和阀门定位器两种作用。它可用电动控制器输出的电信号去操纵气动执行机构，还可以使阀门位置按控制器输送的信号准确定位，即输入信号与位置呈一一对应关系。其工作原理是根据力矩平衡原理工作的。五、气动薄膜调节阀的选择1调节阀结构类型与材质的选择由被测

59、介质的工艺条件（温度、压力、流量等）和介质的性质（粘度、腐蚀性、毒性、状态等）以与控制系统的要求进行选择。一般优先选用直通单座和直通双座阀以与笼型阀。2.调节阀气开与气关形式的选则选用原则：从安全角度出发，一旦输入到气动执行器的气压信号由于某种原因中断时（如气源故障、堵塞、泄漏等），调节阀的状态应能保证人员和设备安全。还应考虑保证产品质量、降低能耗、顾与介质特点。3调节阀流量特性的选择依据过程特性，结合系统的配管情况综合考虑。一般定值控制系统多选对数特性。4调节阀口径大小的选择控制阀的尺寸是按负荷的大小（阀的流通能力）、系统提供的压差、配管情况、流体性质等设计的。可由生产需要的流量和压差，确定

60、阀门的流量系数，选择阀门尺寸。六、调节阀的安装与维护1安装地点：应便于维修，靠近地面；环境温度-4060，以防执行机构的薄膜老化，并远离振动和腐蚀。2安装位置：垂直安装在水平管道上，如确需水平或倾斜安装时，应加支撑。3安装前，应清洗管路，排去污物和焊渣；安装后应再次清洗，并检查阀门与管道连接处的密封性能。安装时，流体流动方向应与阀体箭头方向一致；若阀的公称直径与管道直径不一致时，两者之间应加异径管。4调节阀应安装旁路阀和切断阀，以便拆卸调节阀且不影响工艺生产的正常进行。定期进行保养和维修。七、电动执行器电动执行器包括执行机构与调节阀两部分。其调节阀部分与气动执行器通用，执行机构主要使用电动机作