【正文】 儀控部 儀控部 講課主要內(nèi)容 一、四大參數(shù)的測(cè)量原理及儀表 二、自動(dòng)控制基礎(chǔ)知識(shí) 三、調(diào)節(jié)閥 四、軸系儀表 五、聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成 儀控部 一、四大參數(shù)的測(cè)量原理及儀表 現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量參數(shù)的分類： 現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量參數(shù)一般分為溫度、壓力、流量、液位四大參數(shù)。 下面就著重介紹一下這四大參數(shù)的測(cè)量原理，以及測(cè)量這四大參數(shù)所運(yùn)用的儀表。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 溫度是石油化工生產(chǎn)中既普遍而又十分重要的參數(shù)之一。任何一個(gè)石油化工生產(chǎn)過程，都伴隨著物質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的改變，都必然有能量的轉(zhuǎn)化和交換，而熱交換則是這些能量轉(zhuǎn)換中最普遍的交換形式。因此，在很多石油化工反應(yīng)的過程中，溫度的測(cè)量和控制，常常是保證這些反應(yīng)過程正常進(jìn)行與安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)；它對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的提高都有很大的影響。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 溫度測(cè)量?jī)x麥種類繁多，若按測(cè)量方式的不同，測(cè)溫儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸，后者的感溫元件卻不與被測(cè)介質(zhì)相接觸。接觸式測(cè)溫元件簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高；但是，由于測(cè)溫元件要與被測(cè)介質(zhì)接觸進(jìn)行充分的熱交換才能達(dá)到熱平衡，因而產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象，而且可能與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；另外高溫材料的限制，接觸式測(cè)溫儀表不能應(yīng)用于很高溫度的測(cè)量。而非接觸式測(cè)溫儀表不與被測(cè)介質(zhì)接觸，因而其測(cè)溫范圍很廣，其測(cè)溫上限原則上不受限限制；由于它是通過熱輻射來測(cè)量溫度的，所以不會(huì)破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)，測(cè)溫速度也較快，但是這種方法受到被測(cè)介質(zhì)至儀表之間的距離以及幅射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其它介質(zhì)的影響，因此測(cè)量量精度較低。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 下表列出了常用測(cè)溫儀麥的測(cè)溫原理 、 測(cè)溫范圍和主要特點(diǎn) 。 表中所列的各種溫度計(jì) ， 機(jī)械式的大多只能就地指示 ，幅射式的精度較差 ， 只有電的測(cè)溫儀表精度高 ， 且測(cè)溫元件很容易與溫度變送器配用 ， 轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)傳 ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)記錄和調(diào)節(jié) 。 因此 ， 在生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用最多的是熱電偶和熱電阻溫度計(jì) 。 本節(jié)僅介紹這兩種溫度計(jì) 。 儀控部 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 熱電偶溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì)由熱電偶、電測(cè)部份 (動(dòng)圈儀表、電位差計(jì)或DCS)及連接導(dǎo)線組成如圖所示。由于熱電偶的性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量范圍廣、有較高的準(zhǔn)確度，且能方便地將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電勢(shì)信號(hào)，便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和多點(diǎn)集中測(cè)量，因而在石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為普遍。 2 3 1 熱電偶溫度計(jì)測(cè)量線路 熱電偶 連接導(dǎo)線 電測(cè)儀表 t0 t0 t A B 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 熱電偶是由兩根不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料 (如上圖中的 A和 B)焊接或絞接而成 。 焊接的一端稱為熱電偶的熱端 (測(cè)量端或工作端 )， 和導(dǎo)線連接的一端稱為熱電偶的冷端 (自由端 )。 組成熱電偶的兩根導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱作熱電極 。 把熱電偶的熱端插入需要測(cè)溫的生產(chǎn)設(shè)備中 ， 冷端置于生產(chǎn)設(shè)備的外面 ， 如果兩端所處的溫度不同 (譬如 ， 熱端溫度為 t， 冷瑞溫度為 to)，則在熱電偶回路中便會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì) E。 該熱電勢(shì) E與熱電偶兩端的溫度 t和 to均 E有關(guān) 。 如果保持 t。 不變 ， 則熱電勢(shì) E只是被測(cè)溫度 t的函數(shù) 。 用電測(cè)儀表測(cè)得 E的數(shù)值后 ， 便知道被測(cè)溫度 t的大小 。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 由于熱電極的材料不同，所產(chǎn)生的接觸電勢(shì)亦不同，因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的，這在各種熱電偶的分度表中可以查到。根據(jù)熱電測(cè)溫的基本原理，理論上似乎任意兩種導(dǎo)體都可以組成熱電偶。但實(shí)際情況它們還必須進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，熱電極材料應(yīng)滿足如下要求。 1．在測(cè)溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定，不隨時(shí)間變化。 2．穩(wěn)定性要高，即在高溫下不被氧化和腐蝕。 3．電阻溫度系數(shù)要小，導(dǎo)電率要高，組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，熱電勢(shì)與溫度間要成線性關(guān)系，這樣有利于提高儀表的測(cè)量精度。 4．復(fù)現(xiàn)性要好 (同種成分的材料制成的熱電偶，其熱電特性相一致的性質(zhì)稱復(fù)現(xiàn)性 )，這樣便于成批生產(chǎn)，而且在使用上也可保證良好的互換性。 材料組織要均勻，要有良好的韌性，便于加工成絲。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì)其中已被國(guó)際公認(rèn)，性能優(yōu)良和產(chǎn)量最大的七種制定了標(biāo)準(zhǔn)，即 IEC5841和IEC5842中所規(guī)定的： S分度 (鉑銠 10鉑 )； B分度號(hào) (鉑銠 30鉑銠 6)； K分度號(hào) (鎳鉻 鎳硅 )； E分度號(hào) (鎳鉻 康銅 )； T分度號(hào) (銅 康銅 )； J分度號(hào)（鐵 康銅）； R分度號(hào) (鉑銠 13鉑 )等熱電偶。 熱電偶根據(jù)測(cè)溫條件和安裝位置的不同，具有多種結(jié)構(gòu)型式。雖然它們的結(jié)構(gòu)和外形不盡相同，但其基本結(jié)構(gòu)通常均由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 熱電阻溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì)由熱電阻、電測(cè)儀表 (動(dòng)圈儀表或平衡電橋 )和連按導(dǎo)線所組成，其中熱電阻是感溫元件，有導(dǎo)體的和半導(dǎo)體兩種。 熱電阻溫度計(jì)廣泛用來測(cè)量中、低溫 (一般為 500℃ 以下 )。它的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，在測(cè)量中、低溫時(shí)，它的輸出信號(hào)比熱電偶要大得多，靈敏度高，同樣可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和多點(diǎn)測(cè)量。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 熱電阻的測(cè)溫原理 金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變比而變化的。一般說來，他們之間的關(guān)系為 : Rt=R0[1+α(tt0)] ΔRt=RtR0=αR0Δt 式中 Rt 溫度為 t℃ 時(shí)的電阻值 。 R。 溫度為 t0℃ (通常為 0℃ )時(shí)的電阻值 。 α 電阻溫度系數(shù)即溫度變化 1℃ 時(shí)電阻值的相對(duì)變化量，單位是 ℃ 1， 。 Δt 溫度的變化量，即 tt。 =Δt ΔRt 溫度改變 Δt時(shí)的電阻變化量。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 由上可知，溫度的變化，導(dǎo)致了導(dǎo)體電阻的變化。實(shí)驗(yàn)證明，大多數(shù)金屬導(dǎo)體在溫度每升高 1℃ 時(shí)，其電阻值要增加 %，熱電阻溫度計(jì)就是把溫度變化所引起熱電阻的變化值，通過測(cè)量電路 (電橋 )轉(zhuǎn)換成電壓 (毫伏 )信號(hào)，然后由顯示儀表指示或記錄被測(cè)溫度。 熱電阻溫度計(jì)與熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理是不相同的。熱電偶溫度計(jì)把溫度的變化通過感溫元件 —— 熱電偶轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)的變化值來測(cè)量溫度的；而熱電阻溫度計(jì)則是把溫度的變化通過感溫元件 —— 熱電阻轉(zhuǎn)換為電阻的變化來測(cè)量溫度的。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 對(duì)于制作熱電阻絲的材料是有一定技術(shù)要求的，一般應(yīng)具有下列特性；電阻溫度系數(shù)要大，則測(cè)量靈敏度就高；熱容量要小，則對(duì)溫度變化的響應(yīng)就快，即動(dòng)態(tài)特性較好；電阻率要大，則相同的電阻值下電阻體體積就小，因而熱容量也?。辉谡麄€(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)；要容易加工，有良好的復(fù)制性，電阻與溫度的關(guān)系最好近于線性或?yàn)槠交那€，以便于分度和讀數(shù)；價(jià)格便宜等 。 根據(jù)具體情況，目前應(yīng)用最廣泛的是鉑和銅，分度號(hào) Pt50鉑電阻、分度號(hào) Pt100鉑電阻和分度號(hào) Cu50銅電阻、分度號(hào) Cu100銅電阻。相應(yīng)的分度表 (電 阻值與溫度對(duì)照表 )可在相關(guān)資料中查到。熱電阻是由電阻體、保護(hù)套管以及接線盒等主要部件所組成。除電阻體外，其余部分的結(jié)構(gòu)形狀一般與熱電偶的相應(yīng)部分相同 。 儀控部 溫度的測(cè)量與變送 在選用測(cè)溫儀表解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫問題時(shí)，首先要分析被測(cè)對(duì)象特點(diǎn)及狀態(tài)，然后根據(jù)現(xiàn)有溫度計(jì)的特點(diǎn)及其技術(shù)指標(biāo)確定選用的類型。一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面 : 1．儀表的可能測(cè)溫范圍及常用測(cè)溫范圍，是否符合被測(cè)對(duì)象的溫度變化范圍的要求 。 2．儀表的精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)時(shí)間是否適應(yīng)測(cè)溫要求 。 3．根據(jù)測(cè)量場(chǎng)所有無沖擊、振動(dòng)及電磁場(chǎng)，來考慮儀表的防震、防沖擊、抗干擾性能是否良好 。 4．儀表輸出信號(hào)能否自動(dòng)記錄和遠(yuǎn)傳 。 5．儀表的防腐性、防爆性和連續(xù)使用期限，是否滿足被測(cè)對(duì)象的要求 。 6．電源電壓、頻率變化及環(huán)境溫度變化對(duì)儀表示值的影響程度 。 7．測(cè)溫元件的體積大小是否適當(dāng) 。 8．儀表使用是否方便、安裝維護(hù)是否容易。 儀控部 壓力的測(cè)量與變送 在壓力測(cè)量中，通常有絕對(duì)壓力，表壓力、負(fù)壓、或真空度等名詞。絕對(duì)壓力是指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓之差，即： P表 =P絕 P大 負(fù)壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差，即： P真 =P大 P絕 絕對(duì)壓力、表壓力