仪表培训资料

仪表自控基本知识

2。4.1概述

(1)石油化工仪表特点

自控仪表伴随控制对象不一样所具有不一样特点，在石油化工生产、加工、输送和储存

中常常伴随易燃易爆、高温高压、深冷、有毒有害和腐蚀等危险原因，由于高温高压、深冷

能提高生产效率，减低能耗，获得更好的经济效益，石油化工的生产工艺日益向高深发展,

泄漏、火灾、爆炸的风险也伴随加大。这些工艺特点决定了石油化工仪表必须防爆、抗腐蚀、

无泄漏、高可靠性、易维护等特点。同步伴随科学技术发展，尤其是计算机技术、通讯技术

的发展，仪表的更新换代也越来越快，企业中仪表除应用于生产控制外，其仪表数据也越来

越多地被应用于经营、管理等方面，这些决定了目前的仪表是一种技术更新快、波及面较广

的专业.

2.4。2仪表重要性能指标

仪表的性能指标一般用精确度、变差、敏捷度、反复性、稳定性和可靠性来描述。

(1)精确度

精确度乂称精度，指的是仪表测量值与真值靠近的精确程度，与误差相对而言，一般用

相对百分误差表达。精确度是仪表的一种很重要质量指标，常用精度等级来规范和表达.精

0

度等级就是最大相对误差去掉正负号和％，按国家统一规定划分的等级有0。005,0.02,0o

05,0o1,0.2,0.25,0。35,0。5,1.0,1。5,2。5,4等。仪表精度等级一般都标志在仪

表标尺或标牌上，如等，数字越小，阐明精度越高。

(2)变差

变差指的是仪表被测变量(输入信号)多次从不一样方向到达同一数值时，仪表指示值

之间的最大差值,或是说仪表在外部条件保持不变状况下，被测参数由小到大变化和由大到

小变化不一致的程度，两者之差即为仪表的变差。变差产生重要原因是仪表传动机构的间隙,

运动部件的摩擦，弹性元件的滞后等，目前伴随电子技术发展，这些原因将越来越少，尤其

是智能仪表中，变差作为仪表性能指标已是不重要的对象了。

(3)反复性

反复性是指在不一样测量条件F，如不一样措施，不一样观测者，在不一样的测量环境

对同一被测的量进行检测时，得到测量成果的一致程度.与变差相反,伴随智能仪表的发展,

反复性将成为仪表的重要性能指标。

(4)稳定性

在规定工作条件下，仪表某些性能随时间保持不变的能力称未稳定性。仪表稳定性在我

们化工仪表中是一种需重点关怀的指标，由于化工企业的环境比较恶劣，压力、稳定及腐蚀

性原因会使仪表部件随应用时间变长而保持稳定能力减少，仪表稳定性也会下降。

(5)可靠性

仪表可靠性是化工企业仪表专业重点关怀的另一重要性能指标，仪表可靠性和仪表维护

量是成反比的，仪表可靠，则仪表维护量就小。•般用平均无端障时间(MTBF)来描述仪表可

靠性，MTBF越大，仪表可靠性越高。

2。4。3仪表常用图例符号

(1)测量点

测量点是由过程设备或管道符号引到仪表的连线的起点，一般无固定图形符号.如

(2)连接线

通用一般信号线

〃//〃

77//77

-ZT3-.LMM-

103表达为制氢单元，（）1表达为第一种I可路。下面表格中为常见的字母含义。

字母第一位字母后续字母

A分析

B火焰、烧嘴

C电导率控制

D密度差值

F流量

G振动

H手动设备高限

HH高高限

I显示

L液位低限

LL低低限

M水份、湿度

P压力

Q数量累积

R记录

S位移、速度开关、安全

T温度传送

V振动、机械监视阀门

Y输出

Z位移按钮

对于FIC10301中字母按以上衣格阐明应:表达为仪表测量为流量，带指示、控制功

能;LIHH10301表达为液位指示且带有低低限联锁控制、报警。

2.4.4仪表分类

自动化仪表分类措施诸多，根据不一样原则可进行对应分类，例如按所使用能源可分:

气动仪表、电动仪表、液动仪表；按仪表信号分：模拟仪表和数字仪表;安化工生产中五大

参数分：温度仪表、流量仪表、压力仪表、物位仪表和分析仪表等等，我们针对炼化部实际

管理现实状况对仪表分为：现场仪表、控制仪表和分析发表三部分。现场仪表重要指温度、

压力、流量、液（物）位检测仪表及阀门、风门、机组等安装在现场的控制设备;控制仪表

重要指安装在控制室的对现场仪表进行调整的仪表及DCS、PLC、ESD等控制系统;

分析仪表重要分安全仪表和质量仪表，其中安全仪表包括可燃气测爆仪、硫化氢检测仪等,

质量仪表重要指在线质量分析仪，如电导率、浊度仪、色谱仪等。

（1）现场仪表

①压力仪表

压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为

Pa,IP就是I牛顿（N）的力作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力.我们平常俗称I

公斤。我们平常所用压力单位较多，他们之间关系如下：

lMpa=1000Kpa=10.1972Kgf/cm2=10bar=145.0381b/in2=7500.62mmHg=10.1972*

104mmII20=9.86927atm

在压力测量中，常有绝对压力、表压、负压力或真空度之分。

所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面枳上的所有压力，用来测量绝对压力的仪

表称绝对压力表.

地面上的空气所产生的平均压力称大气压，用来测量大气压的仪表称气压表.绝对压力

与大气压之差称表压力，当绝对压力不不小于大气压时，表压力为负值（即负压力），此负压

力的绝对值称为真空度，用来测量真空度的仪表称真空表。

压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等.压力表品

种繁多，我们企业重要分为就地压力指示和远距离压力显示等。就地压力指示可根据不一样

的测量压力等级和介质选用膜片式、波纹管等压力表.如需远距离显示、传送一般选用气动

或电动压力变送器。

压力表需由压力传感器检测压力,它由多种压力敏感元件将被测压力信号转换成轻易测

量的电信号，来显示压力、或用于控制、报警.压力传感器重要有应变式压力传感器、压电

式传感器、电容式传感器、光导纤维压力传感器。

我们炼化部所常用压力变送器重要有罗斯蒙特的1151和3051、横河的EJA、HONEYWELL

的ST3000及富士的FCX等型号。伴随电子技术的发展,智能变送器已广泛应用于各家产品

上，其在性能上优于初期模拟表，大大减少维护工作量，具有良好的性价比。

②流量仪表

流最是指单位时间内流经某一截面的流体数最，流黄可用体枳流最和质最流最来表达，

其单位分别用m3/h,L/h,Kg/h等。

测量流量的仪表称流量计，能指示和记录某•瞬时流体的流量值.我们炼化部所用流量

计有：速度式一以测量流体在管道中流速作为测量根据.如差压式流量计、变面积流量计、

电磁流量计、漩涡流量计等；容枳式一以单位时间内所排出的流体固定容积数目作为测量根

据.如椭圆齿轮番量计、腰轮番量计、刮板流量计等.质量流量计一检测单位时间内流经管道

的流体质量。如科氏力质量流量计.

下面简朴简介儿种我们常用的流量计。

a节流装置

节流装置是目前炼油化工企业中应用最广的流量仪表，重要有孔板、喷嘴、文丘利管等。

其原理是：在管道中流动的流体具有动能和位能,在一定条件下这两种能力是可以互相转换，

但参与转换的能量总和是不变的.使流体流经节流装置时由了节流装置的前后截面、构造不

一致,产生前后压力变化,而压力变化的平方与流量成正比，这样通过一定流量系数的计算可

得出所需流量值。

节流装置在用于测量流量的同步，使流体产生压力损失，对装置生产来说是一种能量的

损失。

b转子流量计

转子流量计有金属和玻璃两种。玻璃管的一般为就地显示，金属管的则制成流量变送器。

转子流量计又称面积式流最计或是恒压降式流最计，可测多种介质的流量，尤其合用于

测量中小管径雷诺数较低的中小流量，压力损失小且稳定，反应敏捷，量程较宽，构造简朴，

维护以便，但其精度受介质的温度、密度和粘度的影响，必须垂直安装.

工作原理:转子流量计是一段向上扩大的圆椎形管子和密度不小于被测介质并能伴随被

测介质流量大小上下移动的转子构成。当流体自下而上的流过椎管时，位于锥管中转子受流

体的冲击而向上运动，伴随转子的上下移动，转子与锥形管间的环形流通面积由小增大,当流

体的推力与转子的重力相平衡时，转子停留在某一位置高度，根据转子悬浮的高度就可测知

流量的大小。在转子受到推力和重力平衡时，其上下压降是固定的，故转子流量计又称恒压

降式流量计。在转子流量计中当被测流体的雷诺数低于一定的界线时，流量系数便不等于常

数，流量计的测量精度便受到影响，为了适合不一样流体的雷诺数，转子被做成多种形状。

c容积式流量计

容积式流量计重要用来测量不含固体杂质的液体，如油类、冷凝液、树脂等粘稠流体的

流量,合用于高粘度介质，且容积式流量计精度高,可达正负0.2%,常用容积流量计有椭圆齿

轮番量计、腰轮番量计、刮板流量计等。

I椭圆齿轮番量计测量部件由两个互相齿合的椭圆齿轮、轴和壳体构成，其原理如下

图所示：

当流体流过齿轮番量计是，流体带动齿轮绕轴转动，椭圆齿轮每旋转一周，就有一定数

审的流体流过，只要用传动及累积机构将椭圆齿轮转动数豉记录下来,就能懂得被测流体的

流量数.

II腰轮番量计测量流量的基本原理与椭圆齿轮番量计相似，只是轮子的形状不一样，

腰轮番量计除能测液体流量外，还能测大流量的气体流量，由于两腰轮上无齿，因此对流体

中杂质没有椭圆齿轮番量计那样敏感。

d漩涡流量计

漩涡流量计又称涡街流量计或卡门漩涡流量计，是六十年代末期发展起来的,它运用流

体振荡原理进行测量。当流体以足够大的流速流过垂直于流体方向的物体时,若该物体的儿

何尺寸合适，则在物体的背面,沿两条平行直线上产生整洁排列、转向相反的涡列。枳列的

个数，即为涡街的频率,和流体的速度成正比。通过测量漩涡的频率就可懂得流体速度，从而

测出流体的流量。它分流体强迫振荡的漩涡进动型和自然振荡的卡门漩涡型。

漩涡流量计特点是：测量精度高，可达正负1%量程比宽，达10()：1,仪表内无活动部

件，使用寿命长，几分不受温度、压力、密度、粘度等影响维护以便，更换检测元件时不需

重新标定，但如检测元件被污物粘附后，将影响测量敏捷度.它如用于测量150nlm1如下管道

时.压力损失较大，并且对仪表前后均有直管段的安装规定，同步安装点应防止传感器产生

振动，尤其是管道的横向振动会导致流体随之振动,而使仪表产生误差。

e电磁流量计

电磁流晟计是运用电磁感应的原理制成的流最测最仪表，可用来测最导电的液体体积流

量。变送器几乎无压力损失，内部无活动部件，在检测过程中不受被测介质的温度、压力、

密度等影响，且没有滞后现象。电磁流量计是电磁感应定律的详细应用，当导电的被测介质

垂直于磁力线方向上流动时，在于介质与磁力线都垂直的方向产生一种感应电动势，当管道

直径和磁感应强度不变时,电动势与体积流量成正比。电磁流量计无压损,无机械惯性，量程

比宽，可测含固体颗粒、悬浮物等介质，但其使用温度、压力不能太高，不可测非导电流体，

同步规定被测介质流速--般不低于0.3m/s,为了保证精度，电磁流量计必须留有直管段。电

磁流量计信号较小，满量程时仅为2.5—8时,流量小时，只有几微伏，对外界干扰敏感，故

需对它进行单独的接地、避开磁源可保证测量值精确.其安装时最佳能垂直安装，并留有5

-10D的直管段。

f质量流量计

质量流量是指在单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。我们所用质量流量计一

般为科氏力质量流量计，它是根据科里奥利加速度理论制成的。按照里奥利效应，假圻在一

种旋转体系中，具有质量01和速度的物体，以角速度3从里往外（反之亦然）运动，贝!物体

会受到一种切线方向的力，此力称为科氏力。这种质量沆量计的测量管形状较多，不一样厂

家有不一样形状,如Rcsemcunl企业的［【形管，F+H企业的直形管，尚有S形、。形。科

氏力流最计重要由传感器、变送器、显示仪三部分构成，传感器也就是测晟管,虽形状不一致，

但其原理基本一致:通过鼓励线圈使管子产生振动（替代旋转），流动的流体在振动管中产生

科氏力，由于测最管进出侧所受方向相反，因此管子会产生扭曲，再通过电磁检测器或光电

检测器，将测量管的扭曲程度转变为电信号,进入变送器即可懂得测量值。

质量流量计能直接测量质量流量，不受温度、压力、粘度和密度的影响，测量精度高，

正负0。2%,可测气体、液体和含颗粒的介质，并易于清洗，它对流体的流速分布不敏感，

故安装是无需直管段，在测量同步可获得密度信号。但由于测量管在生产、焊接时存在差异，

以及测量管的刚度、材料的内衰减等原因，导致测量管的机械振动不对称性，因此当流体的

流量和粘度发生变化是，由于内部构造不平衡会导致零位漂移，故质量流量计需阶段性地进

行零位检杳和校正.

③温度仪表

温度是表征物体冷热程度的物理量，它只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,

用来度量物体温度数值的标尺称温标，现国际上常用温标有华氏（）、摄氏（℃）、凯氏（10。它

们关系如下:°C=5/9(°7—32)=K—273.15.

温度测量仪表按测温方式分接触式和非接触式两大类。一般来说接触式测温仪表比较简

朴、可靠，精度高；但因测温元件与被测介质需进行充足的热较换，故需•定期间才能到达

热平衡，因此存在测温迟后的现象，同步受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。

非接触式仪表是通过热辐射原理了进行温度测量的.测温元件不需与被测介质接触.测温范

围广，响应速度快；但易受物体的发射率、测量距离、烟尘、雾汽等外界原因的影响，测量

误差较大。

接触式温度仪表有膨张式、压力式、热电偶和热电H1；非接触式有辐射式、红外式光学

温度计。

a热电偶

热电偶是化工企业上最常用的温度检测元件之一，它是直接式测温，测量精度高;测量

范围可从一50到+1600°C,某些特殊热电欧最低可测一269°C,最高可测+2800°C；构造简

朴，使用以便。其测温基本原理：将两种不一样材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成

一种闭合回路，如图所示，当导体A、B的两个接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生

电动势，因而在回路中形成一定大小的电流,热电偶就是根据这种热电效应来进行测温的。

自由端，安放在恒

工作端，安放

定温度环境中，用

热电动势El=eAB(l)—eAB(tO)

当自由端温度恒定期，热电势只与工作端温度有关。当构成热电偶的热电极材料均匀时,

其热电势的大小只与热电极材料的成分和两端温度有关,因此用不•样的导体或半导体材料

可做成多种用途的热电偶，以满足不一样温度对象测量的需要。下表为我们常用的热电偶：

序号分度号热电偶名称（材料）测量范围（℃）

1S钳德0~~1600

2B钳镂90-钳错60-~1600

3K银格-锲技-200〜〜1300

4J铁-康铜-210-1200

5R你错13—粕0-----1300

6E锲铭一康铜-200-900

7F铜一康铜0〜〜350

由于热电偶的材料•般都比较宝贵，而测温点到仪表距离都很远，为了节省热电偶的材

料，减少成本，一般采用赔偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室

内，连接到仪表端子匕在这里赔偿导线仅起延长热电极的作用，它对冷端温度变化而也许

引起测温误差是无法消除的，因此需另用其他措施来消除冷端温度不保持0时对测温的影

响.

在热电偶的赔偿导线使用中，需记住不一样热电偶需不一样赔偿导线，且极性不能接错,

赔偿导线与热电偶的连接端温度不能超过loot.

热电偶按用途不一样，常制成形式有:一般型、铠装型（又称缆式）、表面式、溥膜式、

迅速消耗型.

b热电阻

热电阻是中低温区最常用的一种温度仪表，它重要特点是精度高，性能稳定。

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增长而增长这一特性来进行温度测量的。

热电阻大多由纯金属材料做成，目前应用最多的是钳和铜。下表为我们常用热电阻:

序号分度号热电阻名称(材料)测量范围(℃)重要特点

1PtlO伯电阻-203^850测量精度高，稳定性好，

2Pt50粕电阻一20（广〜850可作基准仪器。

3PtlOO伯电阻-200-"850

4Cu50铜电阻—50^*〜150稳定性好，价格低，但

5Cui00铜电阻-50〜〜150体积大,机械强度低。

6NilOO银电阻—60^^180敏捷度高,体积小：但稳

7Ni300银电阻-60-180定性和复制性差。

8Ni500■电阻-60~〜180

热电阻按用途不一样，常用的形式有：一般型、铠装式、端面型、隔爆型。热电阻测温

仪表一般由热电阻、连接导线和显示仪构成,最常见的故障是热电阻短路和断路。

C辐射温度计

物体受热后，会发出多种波长的辐射能，辐射能的大小和受热体温度的四次方成正比,

辐射温度计就是基于此原理工作的.

同步物体在高.温状态下会发光、发亮。温度越高，亮度越大，光学温度计就是通过测物

体的亮度来测温度的。

④物位仪表

物位是对液位、料位和相界面的总称，对物位进行测量的仪表称物位检测仪表。

物位检测的重要目的：通过物位测量来确定容器中物料的数量，以确定正常生产所需的

物料供应量；通过物位测量理解物料与否在正常生产规定范围内，以保证生产安全、产品质

物位仪表按液位、料位、界面分：

测量液位仪表:玻璃管（板又称重式、浮力式、静压式（压力、差压）、电容式、电感

式、电阻式、超声波式、放射式等.

测量界面仪表:浮力式、差压式、电极式和超声波式等。

测最料位仪表:重锤挨测式、音叉式、超声波式、激光式、辐射式等。

浮力式液位计

浮力式液位计可分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计。前者是根据浮子的位置直跟

随液位的变化而变化来进行液位测量的；后者则根据浮筒所受的浮力随液位的变化而变化来

进行液位测量的。

常见恒浮力式液位计有：

浮球液位计一一这种仪表构造是一种机械杠杆系统。一端连空心浮球,放于被测介质中，

另一端装平衡锤，因此是力矩平衡式仪表。此类仪表变叱敏捷，易适应介质的温度、压力、

粘度等条件,但受机械杠杆长度的限制，测量范围较小.

浮子钢带液位计一一此类液位计的浮子系在钢带上,钢带的另一端系平衡锤或钢带收放

轮.当液位发生变化是浮子、钢带也伴随上下移动，此仪表测量范围较大，但易受温度等条

件影响，精度不高.

磁耦合浮子式液位计一一此类液位计的浮子内带有永久磁铁,然后通过磁耦合传出液位

的高下，如磁翻板液位计，量程较大，工作压力高,但磁性物质对温度有•定限制，在吹气

高温下，易退磁。

常见的变浮力式液位计有：

浮筒液位计一一它的检测元件是沉浸在液体中浮筒（又称沉筒），它随液位的变化产生

上下直线位移，通过扭力管转换为角位移,再运用转换元件,将角位移变为对应电或气信号。

浮筒液位计除位移式的外，尚有力平衡式沉筒液位计、带差动变送器的沉筒液位计。

恒力式液位计与变浮力式液位计重要区别：恒力式液位计的浮子一直浮在介质上面,并

随液位1:1变化,沉筒液位计的沉筒则大部分沉在介质中，当液位发生变化时,其位移极小。

差压式液位计

差压是液位计是运用容器内的液位变化时，液柱产生的静压也对应变化的原理工作的。

如下图所示

在一般状况下，被测介质的密度和重力加速度是已知的，因此差压计测得的差压与液位

的高度是成止比的,这样测液位就可以变成测量差压。

差压式液位计特点:

检测元件在容器内几乎不占空间；检测元件只有一、二根导压管，构造简朴，便于安装

维护;如采使用方法兰式变送器可处理高粘度、易凝固、易结晶、腐蚀性等液位测量中常见

的问题；差压液位计通用性强，可以用来测最液位外，也可测压力和流量等参数。

电容式物位计

运用两电极间电容最随被测介质物位的高下变化而变化的原理构成的物位测审仪表为

电容式物位计。

雷达液位计

雷达液位计是采用高频振动器作为微波发生器，发生器产生的微波用波导管将它引到辐

射天线，通过天线向被测介质物位发射微波。当微波碰到障碍物，如介质时，部分被吸取,

部分被反射I可来，通过测量发射波与反射波间的某种参数关系来实现液位测量.

目前重要有两大类雷达液位计：一类是发射频率固定不变,通过测量发射波与反射波的

运行时间，并经智能化信号处理器，测出液位高度。另一类是测量发射波与发射波之间的频

率差并将这频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。这种液位计发射频率不是种固

定的频率，而是一等幅可调频率。

雷达液位计特点：

无位移、无传动部件、非接触式测量，不受温度、E力、蒸汽、气雾和粉尘的限制，合

用于粘度大的介质、有毒、有腐蚀行介质.

雷达液位计没有测量盲区,简朴可达很高,正负In叫故可用于贸易。

超声波物位计

超声波物位计是应用回声测距的原理制成的，声波从发射到接受反射波的时间间隔与物

位高度成正比.

超声波物位计特点：

无可动部件，超声波探头虽有振动，但振幅很小，仪表构造简朴.

不受光线、粉尘、湿度、粘度的影响，并无介质的介电常数、电导率、热导率等参数无

关。可测对象多，液体、粉末、固体颗粒等均可。

因超声波物位计不接触介质，可合用于腐蚀性、有毒、高粘度的液位测量。但超声波物

位计的检测元件不耐高温，声速受介质的温度和压力影响，此外超声波物位计的电路梵杂,

价格较高。

放射性物位计

在自然界中某些元素能放射出某种看不见的粒子流，即射线，当这些射线穿过一定厚度

的物体时，因粒子的碰撞和克服阻力而消耗粒子的动能，以致最终动能耗尽，粒子被物体吸

取。不一样的物体对射线的穿透和吸取能力不一样。运用物体对放射性同位素射线的吸取作

用来检测物位的仪表就称放射性物位计。

我们常用的放射性物位计有钻和的作放射源的物位计.

放射性物位计特点：

可以实现完全不接触式的测量;可用于高温高压的工况;可测量容器中高粘度、强腐蚀、

易燃易爆、有毒介质的物位测量；但射线对人体危害较大，在选用上必须谨慎.

以上简介的仪表测量值均为模拟量，在我们实际运用中，还大量使用数字量的测量信号,

如压力开关、流量开关、温度开关及液位开关和振动开关等等。

⑤执行器

执行器接受调整器发出的控制信号，变化调整参数，把被调参数控制在所规定的范围。

在生产现场,执行器直接挖制工艺介质，尤其在化工生产中，介质多为高温高压、强腐蚀、

易燃易爆、有毒、高粘度、易结晶等性质，执行器的选择、安装、使用和维护必须非常重视。

按能源来分，执行器可分气动、液动、电动三类。在我们化工企业中以气动执行器较多，

我们习惯上称气动阀。它以压缩空气为能源，具有构造简朴、动作可靠、平稳、输出推进力

大、本质安全、维护以便等特点.

阀门在构造上可分执行机构和调整机构构成。

执行机构就是阀门的推进部分,它按控制信号的大小产生对应的推力，通过阀杆使阀门

阀芯产生对应的位移。重要有：气动薄膜执行机构、气动活塞执行机构、长行程执行机构等.

调整机构是阀门的调整部分，它与调整介质直接接触，在执行机构的推进下，变化阀芯

与阀座间的流通面积，从而到达调整流量的目的。重要有：单座阀、双座阀、蝶阀、偏心旋

转阀、球阀等。下表是我们化工企业常用阀门的阐明。

序号名称构造特点性能

1直通单座阀阀体内有一种阀芯和阀座.泄漏量小，阀前后压差小。

2直通双座阀阀体内有二个阀芯和阀座。流量系数及容许使用压差比同口径单

座阀大，但耐压较低.

除阀体为直角形外，其他构造于直通阀合用于高粘度或含悬浮颗粒的流体，但

3角形阀

相似。输入输出管道需呈角形安装。

用耐腐蚀村里和耐腐蚀隔阂替代阀座和合用于强腐蚀、高粘度或含悬浮颗粒及

4隔阂阀

阀芯组件。纤维的流体，但耐压耐温较低.

由球面阀芯、阀座、转轴、推杆等部件构流路阻力小，流量系数很好，密封好，

5偏心旋转阀成。球面阀芯的中心线与转轴中心线偏合用于压差大、粘度大及有颗粒的介

离,动作时转轴带动阀芯作偏心旋转。质，一般耐压不不小于6。4MPao

合用于大口径、大流量和浓稠浆液及悬

又称翻板阀，由阀体、阀板、阀板轴等部

6蝶阀浮颗粒的场所，但流体对阀体产生不平

件构成。

衡力矩大，一般蝶阀容许压差小。

乂称笼时阀，他的阀体与一般直通隼座阀合用J•液体产生闪蒸、空化和气体在缩

7套筒阀相似，阀内有以圆柱形套筒，阀芯在套筒流面处流速超过音速的场所；不合用于

内移动.含颗粒介质.

流路阻力小，流量系数很好，密封好，

可调范围大，合用于粘度大、含纤维及

8球阀阀芯为球形，开有圆柱形通孔。

有颗粒的介质，价格贵，3形球阀一般

作二位控制，V形作持续调整。

有关调整阀的特性几种概念

阀门气开作用：当控制信号中断时阀门处在关断状态，用FC表达。

阀门气关作用：当控制信号中断时阀门处在启动状态，用F0表达。

流最特性：指介质流过阀门的相对流最与相对位移（阀门相对开度）间的关系。

流量特性重要有四种：

直线性一一阀门相对流最与相而位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是

一常数，用K表达。

等比例一一也称对数特性，指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流

量成正比关系。即调整阀的放大系数是变化的，它随相本流量的增大而增大。

抛物线一一指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量的平方根成

正比关系。

快开一一此种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度增大，流晟很快就到达最大,

此后再增大开度，流量变化较小。

卜图为阀门四种流最特性的示意：

一—彳

———

Q/QMAX%

（流量）

\///

1///

///

///

4

1/L%（位移）

1—快开；2一直线;3—抛物线；4一等匕例

2o4.5分析仪表

分析仪器是用以测量物质成分和含量及某些物理特性的仪器总称，用于试验室的称为试

验室分析仪器，用于工业生产过程的称过程在线分析仪，也称流程分析仪.

一般的分析仪表重要由四部分构成，其原理框图如下图所示.各部分功能如下.

(1)采样、预处理及进样系统

这部分的作用是从流程中取出具有代表性的样品，并使其成分符合分析检查对样品的状

态条件的规定，送入分析器。为了保证生产过程能持续刍动地供应分析器合格的样品，对的

地取样并进行预处理是非常重要的。

(2)分析器

分析器的功能是将被分析样品的成分量(或物性量)转换成可以测量的量。伴随科学技

术的进步，分析器可以采用多种非电晨电测法中所使用的多种敏感元件,如光敏电阻、热敏

电阻以及多种化学传感器等。

(3)显示及数据处理系统

用来指示、记录分析成果的数据，并将其转换成对应的电信号送入自动控制系统，以实

现生产过程自动化.目前诸多分析仪器都配有微机，用来对数据进行处理或自动赔偿，并对

整个仪器的分析过程进行控制，构成智能分析仪器仪表.

(4)电源

对整个仪器提供稳定、可靠的电源。

过程分析仪表按工作原理可分磁导式分析仪、红外线分析仪、工业色谱仪、电化学式分

析仪、热化学式分析仪等,在我们企业中按照分析仪表功能及在实际应用作用可分质量分析

仪表和安全分析仪表.安全仪表重要是指可燃气分析仪、硫化氢分析仪、氨气分析仪等测量

有毒有害和易燃易爆物质的分析仪。

分析仪表的特点是专用性强，每种分析仪的合用范围都很有限，同一类分析仪，虽然有

相似的测量范围，但由于待测的试样的背景构成不一样,并不一定都合用。分析仪表的重要性

能指标：精度、敏捷度、响应时间。

下面针对我们常用分析仪进行简朴简介。

①色谱仪

色谱分析是一种物理化学的分析措施,特点是使被分析的混合物通过色谱柱将各组分进

行分离，并通过检测器后输出与组分的量成比例的信号.

下图为气相色谱工作原理。

1一二切.9一却二.2—Ut士华网.4—蜴班贝R—小；蛇灶.Q汨结.

由气瓶提供的载气通过流量调整阀和转子流量计后进入进样阀，被测试样从进样周注入,

并随载气一起进入色谱柱,色谱柱内的固定相是某些吸附剂或吸取剂，吸附剂对不一样物质

有不一样的吸附能力，因此当样品流过固定相表面时.，样品中各个组分自流动相和固定相中

的分派比例不一样，使得各组分在色谱柱中的流动速度不一样,进而使各组分离开色谱柱进

入检查器的时间不一样样，检测器根据样品抵达的先后次序测定各组分及浓度信号，各组分

的含量确定最简朴措施是按色谱图中各峰波面积的相对大小来计算。如下图。

r»-w-

②氯含量分析仪

氧含最分析仪重要用来分析混合气中含氧的最.它大体可分两类：一类根据电化学法制

成，如原电池、固体电介质法（如氧化镐）等，另一类是艰据物理法制成,如热磁式等。电化

学法敏捷度高，选择性好，但响应速度慢，维护工作量大，目前常用于微氧分析。物位法响

应较快，不消耗被分析气体，使用维护以便，广泛用于常量分析。

③热导式气体分析仪

热导式气体分析仪是一种物理式气体分析仪，它构造简朴，性能稳定，价格廉价，常用

来分析混合气体中某一组分的含量。它是根据混合气体口待测组分含量的变化，引起混合气

体总的导热系数变化这一物理特性来进行测最的.由于气体的导热率很小,直接测最困难，因

此在工业上常常把导热率的变化转化成热敏元件的阻值变化，从而可由测点的电阻值佗变化,

确定待测组分的含量。

在理论上讲,热导式分析仪只能对的测定二元混合气体的组分含量，在分析三元以上混

合气体必须满足如卜条件：

a三元混合气体中某一组分含量保持恒定后变动很小。

b被测组分的导热率与其他组分相差较大，且其他组分的导热率基本相近。

c在背景其他的导热率保持恒定期，才能对的测量。

④红外级分析仪

红外线分析仪是根据气体（或液体、固体）对红外线吸取的原理制成的一种物理式分析

仪。

多种多原子气体（C&、CO,、Clh等）对红外线均有一定吸取能力，不一样的气体吸取的红外

线的波长也不一样。红外线分析仪就是基于某些气体对不一样波长的红外辐射能具有选择性

吸取的特性，当红外线通过混合气体时，气体中的被测组分吸取红外线的辐射能，使整个混

合气体因受热而引起五大压力的增长，而这种温度与压力的变化与被测气体的组分浓度有关,

把这种变化转换成其他形式的能量变化，就能确定被测组分的浓度了。

红外线气体分析仪一般构成

⑤工业PH计

PH计又称酸度计，能持续测量工业流程中水溶液的氢离子浓度的仪器。工'也PH计一般

由发送器和测量器构成，发送器由玻璃电极和甘汞电极构成，它的作用把PH值转换成直流

信号。测量仪器大多采用电位差计进行测量。

电位测量法基本原理是在被测溶液中插入两个不一样的电极，其中一种电极的电位随溶

液氢离子浓度的变化而变化，称工作电极；另一种电极具有固定的电位，称参比电极，这两

电极形成•种原电池，测得两电极间的电势即可得到被测溶液的PH值.

2.4.6控制仪表

本处控制仪表重要指DCS、PLC、ESD等系统。

基本概念

被控对象一一自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量一一被控对象内规定保持设定数值的工艺参数。

操纵变量一一受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定的物理量或

能量。

扰动量一一除操纵变量，作用于被控对象并引起被控变量变化的原因。

设定值一一被控变最的预定值。

偏差一一被控变量的设定值与实际值之差。

闭环控制一一指控制器与被控对象之间即有顺向控制又有反向联络的自动控制。

开环控制一一指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联络的自动控制。即操

纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量，

从信号传递关系上看,未构成闭合回路。

开环控制分两种：一种按设定值进行控制，操纵变量与设定值保持一定的函数关系，当

设定值变化时，操纵变量随其变化而变化被控变量。另一种是按扰动进行控制的，即所谓的

前馈控制，是通过对扰动信号的测量,根据其变化状况产生对应控制作用,进而变化被控变量,

它不能自动察觉被控变量的变化,也不能判断操纵变量的校正作用与否合用实际需要.

反馈一一把系统的输出信号直接或通过某些环节重新引回到输入端的做法。反馈信号的

作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差,这种反馈叫负反馈：反之为正反馈。

简朴控制系统：一般是指由一种被控对象、一种检测元件及传感器（变送器）、一种调

整器和i种执行器构成的单闭环控制系统，有时也称单回路控制系统。其经典方块图：

①串级控制系统

串级控制系统是由其构造上的特性而得名的，它是主、副两个调整器串级工作的，主调

整器的输出作为副调整器给定值，副调整器的输出去操纵调整阀，以实现对主变量的定值控

制。串级控制系统重:要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化

大、对控制质量规定较高的场所。

事级控制系统特点：

在系统构造上由两个串级工作的调整器构成的双闭环控制系统。

系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变软的控制质晟.

a由于副I可路的存在，对进入副问路的干扰有超前控制的作用，因而减少了对主变量

的干扰影响.

b系统对负荷变化有一定的自适应能力。

串级控制系统经典方块图：

串级控制系统中主、副调整器的控制规律选择

串级控制的目的是为了提高主变量的稳定性,对主变量的规定较高，一般不但愿出现余

差，因此主调整器一般选择比例积