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仪外安设研习手册

日期:2019-10-06 02:58 来源: 仪表

  仪表安装工学习手册 目录 第一部分 第一章 第一节 第二节 第二章 第一节 第二节 第三节 第三章 第一节 第二节 第四章 第二部分 第一章 第一节 第二节 第二章 第一节 第二节 第三章 第一节 第二节 第三节 第四章 第五章 第一节 第二节 第六章 第七章 第二章 基础知识 仪表基础知识 仪表分类 仪表主要性能指标 常用仪表和管道标记 仪表符号 管道标记 带控制点的流程图图例 电工与电子基础知识 电工基础知识 应用举例 全面质量管理基础知识 仪表检测与仪表控制部分 温度检测仪表 温度检测仪表分类 常用温度仪表工作原理 流量仪表 流量仪表分类 常用流量计的工作原理 液位仪表 物位仪表的分类 液位测量仪表的基本特性 石化系统常用液位仪表的测量原理 显示仪表 控制阀 控制阀分类 执行机构 变送器 化工自动化控制系统 复杂控制系统 3 3 3 4 4 4 10 10 14 14 15 16 18 18 18 18 19 19 19 25 25 25 26 37 38 38 39 46 48 48 49 1 第一节 简单控制系统 仪表安装工学习手册 第三部分 第一章 第二章 第三章 第三章 第一节 第二节 第三节 第四章 第五章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第四部分 第一章 第二章 第一节 第二节 第三节 附录一 附录二 附录三 仪表安装部分 仪表安装基本操作工艺 仪表安装专业用语 仪表流程图 仪表常用安装材料 仪表管材 仪表电缆 仪表常用钢材和阀门 仪表加工件 常用仪表安装 温度仪表安装 压力仪表安装 常用流量仪表安装 液位仪表安装 分析仪表安装 仪表管路敷设 仪表伴热 仪表电缆槽安装 仪表电缆的敷设和接线 可编程控制器和集散控制系统部分 可编程调节器 集散控制系统 简述 TDC3000 系统 DCS 系统接地 50 50 58 58 60 61 63 63 65 66 66 68 72 76 80 82 89 92 95 103 103 104 104 106 109 112 十套仪表安装工测试题(附有答案) 施工过程中常用记录表格 队部对班组施工技术管理规章制度 第一部分:基础知识篇 2 仪表安装工学习手册 第一章 仪表基础知识 仪表分类 第一节 1、自动化仪表按照功能可分为:检测仪表、显示仪表、控制仪表、执行器四大类。 2、检测仪表按照被测变量可分为:流量仪表、压力仪表、物位仪表、温度仪表、分析 仪表五大类。 3、显示仪表分为:指示仪、记录仪、累计器、信号报警器、屏幕显示仪五类。 4、仪表按照安装形式可分为:现场仪表、盘装仪表和架装仪表。 5、根据仪表信号形式可分为模拟仪表和数字仪表。 6、按照是否使用微处理器可分为智能仪表和非智能仪表。 7、按照能源可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。 8、自动化仪表系统按其功能可分为三大类:即检测系统、自动调节系统、信号联锁系 统。 9、自动化仪表分类方框图(图 1-1-1-1) 检测仪表 流 压 物 温 成分 量 力 位 度 分析 显示仪表 指 示 仪 记 录 仪 累 计 器 信 号 报 警 仪 屏 幕 显 示 仪 基 地 式 调 节 器 气 动 单 元 组 合 仪 电 动 单 元 组 合 仪 分 散 型 控 制 系 统 控制仪表 可 编 程 控 制 器 集 中 分 散 控 制 仪 表 工 业 控 制 机 组 装 式 仪 表 计 算 机 控 制 系 统 安 全 控 制 系 统 执行器 气 动 调 节 阀 电 动 调 节 阀 10、化工仪表的发展过程:模拟控制仪表和数字控制仪表。 10.1 模拟控制仪表:单元组合仪表、组装式仪表、基地式仪表。 10.2 数字式控制仪表:集散型控制系统(DCS) 、可编程控制器(PLC) 、工业 PC 机。 第二节 仪表主要性能指标 1、 仪表的性能通常用精确度、变差、灵敏度来描述。 2、精确度:又称精度,是仪表测量值接近真实值的准确程度,通常用相对百分误差表 示。δ=[△x/(标尺上限值—标尺下限值)]X100% △X 为绝对误差,是被测参数测量值与被测参数标准值之差。 3 仪表安装工学习手册 仪表精确度通常用精确度等级来表示。国家统一规定划分的等级有:0.005,0.02, 0.05,0.1,0.2,0.35,0.5,1.0,1.5,2.5 等数字越小精确度越高。 3、变差:是指仪表被测变量多次从不同方向达到同一数值时,被测参数由小到大变化 或被测参数由大到小变化不一致的程度,两者之差。 4、灵敏度:是指仪表对被测参数变化的灵敏程度,在稳态下,输出变化增量对输入变 化增量的比值,即:S=△L/△x。 第二章 常用仪表符号和管道标记 第一节 仪表符号 1、测量点:包括检测元件是由过程设备或管道符号引到仪表圆圈的连接引线、连接线图形符号:仪表圆圈与过程测量点的连接引线 仪表连接线 通用的仪表信号线 连接线 仪表图形符号: 是直径为 12mm 的细实线圆圈。 分散控制系统仪表图形符号是直径为 12mm 的细实线圆圈,外加与圆圈相切的细实方框,如图 1-2-1-1-a。作为分散控制系统 一个部件的计算机功能图形符号, 是对角线-b。 分散控制系统内部连接的可编程序逻辑控制器功能图形符号是边长为 12mm 外四方形, 如图 1-2-1-1-c。其它仪表或功能图形符号见表 1-2-1-1 4 仪表安装工学习手册 (a) (b) (c) 图 1-2-1-1 分散控制系统仪表图形符号 表 1-2-1-1 仪表功能图形符号 表 1-2-1-1 仪表功能图形符号(续) 5 仪表安装工学习手册 3.2 表示仪表安装位臵的图形符号见(表 1-2-1-2) 表 1-2-1-2 仪表安装位臵图形符号 3.3 表示控制阀体图形符号见(表 1-2-1-3) 表 1-2-1-3 仪表控制阀体图形符号 3.4 表示执行机构图形符号见(表 1-2-1-4) 表 1-2-1-4 仪表控制阀体图形符号 6 仪表安装工学习手册 3.5 表 示执行机构能源中断时,控制阀位臵的图形符号,见(表 1-2-1-5) 表 1-2-1-5 仪表执行机构能源中断时控制阀位臵图形符号 3.6 仪表配管管线 被测变量和仪表功能的字母代号 7 仪表安装工学习手册 3.8 被测变量及仪表功能字母组合代号,见表 1-2-1-8 表 1-2-1-8 被测变量和仪表功能的字母组合代号 8 仪表安装工学习手册 第二节 管道标记 9 1、石化装臵常用 PI 图工艺代码,见(表 1-2-2-1) 仪表安装工学习手册 表 1-2-2-1 工艺流程图代码 代码 名称/英文 AIR SYSTEMS IA PA BB CB INSTRUMENT AIR PLANT AIR BLOWDON AND PUMPOUT SYSTEMS INTERMITTENT BLOWDOWN CONTINUOUS BLOWDOWN STEAM AND CONDENSATE SYSTEMS HC MC LC SC DS HS MS LS PS SS CD LD ND OD QD HIGH PRESSUSE CONDENSATE MEDIUM PRESSUSE CONDENSATE LOW PRESSUSE CONDENSATE SURFACE CONDENSATE DILUTION STEM HIGH PRESSUSE STEM MEDIUM PRESSUSE STEM SUPERHEATED LOW PRESSUSE STEM SATURATED LOW PRESSUSE STEM SUPER HIGH PRESSUSE STEM DRAIN SYSTMS CHEMICAL DRAIN LIQUID DRAIN NON-CONTAMINATED DRAIN OILY DRAIN QUENCH OIL DRAIN EXHAUST AND VENT SYSTEMS AV SV VE DF HF WF FG HG NG CL ATMOSPHERIC VENT (NOT FROM PSV) SAFTEY VALVE TO ATMOSPHERE VACUUM EXHAUST FLARE SYSTEMS DRY FLARE HOT FLARE WET FLARE GAS SYSTEMS FUEL GAS HYDROGEN NITROGEN SPECIAL LIQUID SYSTEMS CAUSTIC 中文 空气系统 仪表风 工业风 排放与放空系统 间歇排放 连续排放 蒸汽与冷凝系统 高压冷凝水 中压冷凝水 低压冷凝水 表面冷凝水 稀释蒸汽 高压蒸汽 中压蒸汽 过热低压蒸汽 饱和低压蒸汽 超高压蒸汽 排凝系统 工艺排凝 液化排凝 无污染排凝 含油线排凝 急冷油排凝 排气与放空系统 大气排放 安全阀排大气 真空排放 火炬系统 干火炬气 热火炬气 湿火炬气 油汽系统 燃料气 氢气 氮气 特殊液体系统 腐蚀性流体 BW FW IW RW SW PW QW TW UW YW XW BR ER PR P FO LO PO QO SO WO XO IL ML NL PL 代码 FF HD 名称/英文 CHEMICAL FIRE SOLUTION (FOM) HYDRAZINE SPECIAL LIQUID SYSTEMS CHEMICAL INJECTION METHANOL AMMONIA SOLUTION PHOSPATE SOLUTION OIL UTILITY SYSTEMS FUEL OIL LUBRICATING OIL PURGE OIL QUENCH OIL SEAL OIL WASHING OIL FLUX OIL PROCESS SERVICE(NORMAL) PROCESS REFRIGERANT SYSTEMS BINARY REFRIGERANT ETMYLENE REFRIGERANT PROPYLENE REFRIGERANT WATER SYSTEMS BOILER FEED WATER FIRE WATER INTERMEDIATE COOLING WATER COOLING WATER RETURN COOLING WATER SUPPLY POLISHED WATER QUENCH WATER FILTERED WATER(TREATED) UTILITY WATER WASTE WATER WASH WATER 中文 泡沫消防 联氨 特殊液体系统 压注化学溶液 甲醇 氨水 磷酸溶液 公共油系统 燃料油 润滑油 净化油 急冷油 密封油 洗涤油 稀释油 主工艺 工艺物料 冷却系统 二元冷剂 乙烯冷剂 丙烯冷剂 水系统 锅炉给水 高压消防水 中间冷却水 冷却回水 冷却给水 补充水 急冷水 转化水 公用水 废水 洗涤水 BA 加热器,BH 过热降温器,DA 塔,DC 反应器,EA 换热器 FA 包/罐,FD 过滤器,FG 消声器,GA 泵,GB 压缩机,/鼓风机 GT 透平,GD/EE 混合器,JE 起重机,HA 特殊管道材料 第三节 带控制点的流程图图例 1、仪表位号的组成 在检测、控制系统中,构成一个回路的每台仪表(或元件)都应有自己的仪表位号。 仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。仪表位号中,第一位字母表示被测变 量,后继字母表示仪表的功能;回路编号可以按装臵或工段(区域)进行编制。一般用 三位至五位数字表示。如下例所示: T RC-2 02 序号(用两位或三位) 工序或车间、 工段号 (用两位或三位) 功能字母代号(记录、调节、指示、报警) 被测变量字母代号 10 仪表安装工学习手册 2、带控制点的流程图和仪表系统图上表示方法(文字叙述见下页) 表 1-2-3-1 带控制点的流程图图例 11 仪表安装工学习手册 2.1 仪表位号表示方法:字母代号填写在圆圈的上半圈中,回路编写填写在圆圈下半圈 中。集中仪表盘面安装的仪表,圆圈中有实线一横,集中仪表盘后安装的仪表圆圈中间 有一虚线横;就地仪表盘面安装的仪表圆圈中有两实线横,集中仪表盘后安装的仪表圆 圈中有两虚线 仪表安装工学习手册 13 仪表安装工学习手册 第三章 电工与电子基础知识 第一节 电工基础 1、名词解释 1.1 电压:在静电场或电路中,单位正电荷在电场力的作用下,从一点移到另一点,电 场力所做的功称为两点间的电压。用符号 U(或 V)表示,单位为伏(V) 。 1.2 电阻: 电荷在导体内移动时,导体阻碍电荷移动的能力称为电阻。用符号 R、r 表示。 单位为欧姆(Ω) 。电阻的大小与导体长度成正比,与导体横截面积成反比,此外还与 导体的材料有关。 1.3 电容:在电路中,电容器是一种储能元件,它能把电能转换为电场能。电容是表征 电容器储能能力的一个物理量。电荷与电压的比值称为电容。用符号 C 表示。单位为 法拉(F) 。 1.4 电感:在电路中,电感器是一种储能元件,它能把电能转换为磁场能。电感是表征 电感器储能能力的一个物理量,用符号 L 表示,单位为亨利(H) 。电感包括自感和互 感。 1.5 直流:大小和方向不随时间变化的电流称为直流。 1.6 交流: 大小和方向随时间作周期性变化的电流称为交流。 通常指的是正弦交流电流。 1.7 正弦交流电:大小和方向随时间按正弦函数规律变化的电流称为正弦交流电。 1.8 周期:交流电的瞬时值是不断重复变化的,每重复一次所需的时间称为周期,其符 14 仪表安装工学习手册 号为 T,单位秒(S) 。 1.9 频率:交流电流的瞬时值每秒内重复的次数称为频率,其符号为 f,单位赫兹(Hz) 。 电力供应的频率称为工频。我国的工频标准为 50 Hz,有的国家为 60 Hz。 1.10 有效值: 在相同电阻中分别通以直流电流和交流电流, 如果经过一个交流周期时间, 他们在电阻上所消耗的电能,则把该直流电流的大小称为该交流电流的有效值。 2.常用基本定律 2.1 欧姆定律:当电路中的参数为线性时,通过异端无源支路的电流强度(I)与支路两 端的电压(U)成正比,与支路两端的阻抗(R)成反比。 I=U/R 2.2 焦耳-楞次定律:电流流过导体时,会使导体发热,其发热量(Q)与电流(I)的平 方、电阻(R) 、及导电时间(t)成正比。 Q=I2Rt. 3.常用电路计算公式 3.1 导体电阻:R=рL/S R 为导体电阻Ω、ρ导体电阻系数、L 为导体长度 m、S 为导体截面积。 3.2 电阻串联的总阻值:R=R1+R2+R3 3.3 电阻并联的总值: 1/R=1/(R1+R2+R3) R1、R2、R3 为分电阻Ω、R 为总电阻Ω。 3.4 电功:W=QU 或 W=UIt=(U2/R)t W--电功 J、Q--通过导体的电量 C、U-电压 V、I--电流 A、R--电阻Ω、t—电流流过的时间 s.。 3.5 电功率:P=W/t 或 P=UI=I2R=U2/R。 W--电功 J、P—电功率、C、U--电压 V、 I--电流 A、R--电阻Ω、t—电流流过的时间 s.。 第二节 模拟电路和数字电路 1、对时间为连续函数的信号被称为模拟信号,用于产生和处理模拟信号的电路称为模 拟电子电路。 2、数字电路的特点是:基本工作信号是二进制数字信号,即 0 和 1,对应在电路上就是 低电平和高电平两种状态,所以数字信号是一种在时间上和数值上都不连续(即离散) 的信号。数字电子电路研究的重点是电路自身输入信号的状态(0 或 1)与输出信号的 状态(0 或 1)的关系,即所谓逻辑关系。数字电子电路大致可分为组合逻辑电路、时 序逻辑电路两种。 3、放大电路:放大电路的作用是在允许的失真范围内将微弱的电信号放大到所需要的 信号数值。根据工作频率不同,放大电路分为高频放大电路和低频放大电路。我们自控 专业主要用到的是低频放大电路。 4、放大电路是利用晶体三极管的电流放大作用来放大信号的,晶体管是放大电路的核 心器件。 5、集成运算放大器的基本原理 5.1 半导体集成电路:它是以半导体单晶为基本材料,以制造硅平面晶体管的平面工艺 为基本工艺。晶体管都是硅平面三极管;电阻是利用掺入一定杂质的半导体电阻;电容 是利用 PN 结的结电容或利用二氧化硅层为电介质做成;元器件连线是用硅片表面的金 属铝薄膜做成。 5.2 半导体集成电路按一个集成电路芯片所含的元器件总数 (即集成度) 的高低可分为: ①小规模集成电路 SSI:每个半导体芯片上集成的元器件数小于 100 的集成电路。 ②中规模集成电路 MSI: 集成元器件数在 100-1000 范围内的集成电路。 所占硅片面积约 为 10mm2。 ③大规模集成电路 LSI 集成元器件数在 1000-10000 范围内的集成电路。它可将一个系 统或分系统全部集成在一块硅片上。 15 仪表安装工学习手册 ④超大规模集成电路 VLSI:若在单块半导体芯片上集成的元器件数达 10000 以上则可 称为超大规模集成电路。 6、数字电路常用的逻辑关系 6.1 数字电路是由很多基本逻辑电路按照一定的逻辑关系组合而成。指的是输入输出变 量之间的逻辑关系,而非数量关系,它的变量是用字母来表示的。如 A、B、C 等,但 这些变量只能是 1 或 0 两种状态。在数字电路中均以电平高、低来反应这两种状态。若 1 代表高电平、0 代表低电平,称为正逻辑关系。反之为负逻辑关系。如果没有说明, 一般指正逻辑关系。 6.2 逻辑关系分为与逻辑、或逻辑、非逻辑三种基本逻辑关系。 6.3 三种基本逻辑关系图例 与逻辑和与门 或逻辑和或门 非逻辑和非门 逻辑 关系 决定某种事物的各个条 件完全具备时,这件事 才会发生。 A E B P 决定某事物的各个条件中,只要 具备一个或一个以上的条件,这 件事就会发生。 A B E P E A P 输出与输入的状态总 是相反的,即为非逻 辑关系。 R 逻 辑 关 系 图 逻 辑 P=A*B 表达 逻辑与、逻辑乘 国 标 A & 符号 P B P=A+B 逻辑或、逻辑加 A B ≥1 P=A 逻辑非、逻辑反 P A P 第四章 全面质量管理基础知识 1、全面质量管理的工作步骤和方法:概括起来就是“一个过程、四个阶段、八个步骤 和七种工具” 。 2、PDCA 循环的含义是:P:计划阶段、D:实施阶段、C:检查阶段、A:处理阶段,即 为质量管理的四个阶段。 2.1 计划阶段:也叫 P 阶段。这个阶段的工作内容是制定计划、研究问题、找出原因、 拟定对策和措施。 2.2 实施阶段:也叫 D 阶段。这个阶段的工作内容是按计划不走样的去实施执行。 2.3 检查阶段: 也叫 C 阶段。 就是对执行结果进行必要的检查和测试, 找出存在的问题, 肯定成功的经验。 2.4 处理阶段:也叫 A 阶段。就是把经验实施检查之后的各种问题进行处理,正确的加 以肯定,总结成文,编制标准。把不能解决的问题也加以总结,移到下一个循环,以便 进一步研究。 3、PDCA 循环的八个步骤:①分析现状,找出存在问题;②分析产生问题的原因;③找 出主要原因;④制定措施计划;⑤执行计划;⑥检查执行效果;⑦实行标准化;⑧提出 遗留问题。 4、一个过程就是指企业生产全过程的质量管理。衡量一个企业全部管理好坏的标准, 主要有三条:一看企业管理是否有科学根据;二看是不是实现了标准化;三看是不是有 秩序。 5、企业质量管理工作的基本职能:①计划职能;②组织职能;③用人职能;④指挥和 16 仪表安装工学习手册 领导职能;⑤控制职能。 6、质量小组管理成员的四种意识:①质量意识;②参与意识;③问题意识;④改进意 识。 7、质量管理小组选题的步骤:①发现问题;②集中问题;③确定问题。 8、排列图:用柱状图形高低次序排列而成的图,它是寻找主要问题的或影响质量的主 要原因所使用的图。 9、PDCA 循环的特点:PDCA 每一次循环都把质量管理活动推向一个高度。所以说,它也 是一个不断推进,不断提高工程质量的促进环。具有三个特点。 9.1 它是一个大环套小环,一环扣一环,环环相约的制约环。 9.2 PDCA 循环过程是一个不断前进、不断提高的运动过程。 9.3 PDCA 循环是一个形象的比喻。 在四个阶段中, 关键是处理阶段, 重点在于制定标准, 其中包括制定技术标准和管理标准。 10、QC 小组活动的特点 10.1 广泛发动群众,依靠群众,走群众路线 自愿结合,坚持不懈。 10.3 结合实际工作, 选择课题, 争取每 2—3 个月的时间内通过一、 二次 P-D-C-A 循环, 解决一个质量问题。 10.4 小组活动订出计划,纳入工段或施工班组 QC 小组计划。 10.5 定期举行 QC 小组成果交流会,以利相互促进,广泛开展全面质量管理活动。 11、质量管理中的统计方法:排列图法和因果分析图法。 12、排列图法的作图步骤:作排列图一般要经过八个步骤。 12.1 首先按影响质量因素确定排列图的分类项目。 12.2 其次要明确所取数据的时间范围。 12.3 作好各种影响质量因素的频数统计和频率计算工作。 12.4 按着排列图的表现形式先划出左右两条坐标。 12.5 排列横坐标上的各种影响因素。 12.6 按纵坐标的刻度,将各种影响因素的发生频数一一标记清楚,并划出相应的矩形 图。 12.7 根据各种影响因素发生的频率和累计频率,逐个标注在相应的坐标点上,并将各 点连成一条曲线 在图面的适当位臵,标注以下几个内容:排列图的标题;排列图数据搜集的起止 时间和搜集方法,以及背景情况(包括检查方法、检查人员、总检查个数、出现质量问 题的个数等) 。 第二部分 第一章 第一节 仪表检测与控制部分 温度检测仪表 温度检测仪表分类 1、温度是表示被测物体冷热程度的物理量。常用的有热力学温度(绝对温度)和国际 实用温度。 2、双金属温度计按照连接方式分为轴向型、径向型、万向型。按照用途可分为普通型、防爆型、电 接点型和防护型。 3、热电阻和热电偶按照结构和制造工艺可分为装配式和铠装式两类。 装配式热电阻 (热 17 仪表安装工学习手册 电偶)主要由接线盒、保护管、感温元件组成。铠装式热电阻(热电偶)则是将电 阻(电偶)元件封焊在由金属套管、绝缘材料和金属导线、测量温度的检测仪表有:玻璃液体温度计、压力式温度计、双金属温度计、热电阻、 热电偶、辐射式高温计六大类。 5、常用专用热电阻有:端面热电阻、轴承热电阻、锅炉炉壁热电阻、电机绕组热电阻。 第二节 常用温度仪表工作原理 1、压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体和饱和蒸汽受热后产生体积膨胀或压 力变化作为检测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示仪表三部分组成。 2、 双金属温度计是利用固体受热产生几何位移作为测温信号的一种固体膨胀式温度计。 其机构如图 2-1-2-1 所示。 图 2-1-2-1 双金属温度计结构图 3、热电偶是利用两种不同材料相接触而产生的热电势随温度变化的特性来测量 温度的。见下表 2-1-2-1 热电偶使用特性表(表 2-1-2-1) 序 分 可测量温 补偿 补偿导线 补偿导线 号 热电偶名 度 度 导线 正极 负极 备注 称 号 范围 型号 材质 颜色 材质 颜色 1 铂铑 10-铂 S 0---1600 SC 铜 红 铜镍 绿 2 镍铬-镍硅 K -200-1200 KX 镍铬 红 镍硅 黑 3 铁-康铜 J -200-750 JX 铁 红 铜镍 紫 4 铜-康铜 T -200-350 TX 铜 红 铜镍 白 5 镍铬-康铜 E -200-900 EX 镍铬 红 铜镍 棕 4、热电阻是基于金属导体的电阻值随温度的增加这一特性来进行温度测量的。适用范 围:中低温区。特点:测量精度高、性能稳定。常用的安装形式有法兰连接和螺纹连接 两种。热电阻一般采用三线制连接,并与电桥或动圈仪表连接进行温度测量。 第二章 流量仪表 第一节 流量仪表的分类 18 仪表安装工学习手册 1、流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表 示,常用单位有 m3/h、L/h、和 kg/h。 2、流量计是指测量流体流量的仪表,它能指示和记录某瞬时流体的流量值;计量表是 指测量流体总量的仪表, 它能累计某段时间间隔内流体的总量, 即各瞬时流量的累加和, 如水表、煤气表等。 3、石化系统常用的流量计可分为速度式流量计和容积式流量计。 4、速度式流量计包括质量流量计、超声波流量计、电磁流量计、浮子流量计、窝轮流 量计、差压式流量计等、激光流量计、靶式流量计等。 5、容积式流量计包括椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、活塞式流量计等。 第二节 常用流量计的工作原理 1、差压式流量计 1.1 差压式流量计是用节流装臵与差压变送器配套测量流体流量的仪表。 1.2 标准节流装臵包括孔板、喷嘴、文丘利管、文丘利管喷嘴等。 1.3 特殊节流装臵包括双重孔板、圆缺孔板等。 1.4 节流装臵的取压方式包括角接取压、法兰取压、径距取压、理论取压法、管接取压。 如图 2-2-2-1 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 图 2-2-2-1 节流装臵取压方式图 1-1 角接取压法;2-2 法兰取压法;3-3 径距取压法;4-4 理论取压法;5-5 管接取压法 1.4.1 角接取压:上、下游侧取压孔轴心线与孔板(喷嘴)前后端面的间距各等于取压 孔直径的一半或等于取压环隙宽度的一半,因而取压孔穿透处与孔板端面正好相平。角 接取压包括环室取压和单独钻孔取压。 1.4.2 法兰取压:上、下游侧取压孔中心至孔板前后端面的距离为(25.4±0.8)mm。 1.4.3 径距取压:上游侧取压孔中心与孔板(喷嘴)前端面的距离为 1D,下游侧取压孔 中心与孔板(喷嘴)后端面的距离为 1/2D。 1.4.4 理论取压: 上游侧取压孔中心与孔板前端面的距离为 1D±0.1D; 下游侧取压孔中 心线与孔板后端面的距离随β=d/D 的值大小而异。 1.4.5 管接取压: 上游侧取压孔的中心线D; 下游侧取压孔中心线 常接触的标准孔板、文丘利管、楔形孔板的测量原理都是利用流体通过节流件使部 分压力能转换成为动能以产生差压来测量流量。下面介绍其结构。 1.5.1 标准孔板是常用来测量流量的元件,又称同心孔板,其轴向截面积如图 2-2-2-2 所示。孔板是一个加工成圆形同心的具有锐利直角边缘开孔的薄板。 斜角 φ 节 流 孔 厚 度 轴向中心线 流动方向 孔 板 厚 度 φd 19 φ D 仪表安装工学习手册 图 2-2-2-2 标准孔板 1.5.2 文丘利管由入口圆筒段、圆锥收缩段、圆筒形喉部和圆锥扩散段组成,如图 2-2-2-3 所示,它有三种结构形式:具有粗铸收缩段的文丘利管;具有机械加工收缩段 的文丘利管; 具有粗焊铁板收缩段的文丘利管。 其取压方式为上游取压距收缩段前 0.5D, 下游取压口在圆筒形喉部的中心(距收缩段 0.5d) 。 连接面 流动方向 7?~16? 21?~1? φD φd 圆筒喉部 圆锥扩散段 圆锥收缩段 1/2D d 入口圆筒段 图 2-2-2-3 文丘利管原理图 1.5.3 楔形孔板结构如图 2-2-2-4 所示,其检测件为 V 形。设计合适时节流件下游处无 滞流区,不会使管道堵塞。V 形检测件顶部为圆弧形,有较好的耐磨性。 1 2 流向 3 5 4 图 2-2-2-4 楔形孔板流量计 1、正压取压口; 2、负压取压口; 3、法兰; 4、楔; 5、测量管 2、 转子流量计 2.1 转子流量计又称面积式流量计,它的检测件是一根由下向上扩大的垂直锥管和一只 随着流体流量变化沿着锥管上下浮动的浮子,流体自下而上流过浮子时,在浮子上作用 有压差、流体动压和磨擦力等,它与浮子向下的重量相平衡,流量增大,向上的力加大, 浮子上升,浮子与锥管环隙面积增大流速降低,因而向上的力减少,与浮子重量再次平 衡为止。 浮子在锥管中的不同位臵代表着不同流量大小。 流量与浮子的位移成线 仪表安装工学习手册 如图 2-2-2-5、2-2-2-6 所示。 1、圆锥型管 2、转子 1.2 磁钢 3.4.5 第二套四连杆机构 6.铁芯 7.差动变压器 8.电转换 器 9..10.11—第一套四连杆机构 12.指针 图 2-2-2-5 转子流量计原理示意图 图 2-2-2-6 电远传转子流量计原理图 3、 电磁流量计 3.1 电磁流量计是利用电磁感应原理制成的流量测量仪表,可用来测量导电液体体积流 量(流速) 。当导电的被测介质垂直与磁力线方向流动时,在与介质流动和磁力线都垂 直的方向上产生一个感应电动势 Ex, 感应电动势和体积流量 Q 之间成正比。 感应电动势 通过转换器转换成 4-20mADC 的统一信号,以供显示、调节和控制,也可送到计算机进 行处理。见图 2-2-2-7、2-2-2-8 所示。 1、电极 2、激磁线 电磁流量计原理图 图 2-2-2-8 电磁流量传感器 3.2 电磁流量计如果安装在垂直管道上,介质流向应自下而上;流量计直管段长度应大 于 5 倍工艺管道内径;电磁流量计、被测介质及工艺管道三者之间应连成等电位,并应 有良好的接地;转换器应安装在不受震动、常温、干燥的环境中,凡就地安装应装盘或 保护箱。 4、椭圆齿轮流量计 流量计测量部分是由两个互相咬合的椭圆型齿轮、轴合壳体等组成。测量原理如图 2-2-2-9 所示,两个具有相互滚动进行接触(或不接触)旋转的特殊形状测量元件—椭 圆齿轮,在入口压力与出口压力压差的作用下,下面转子产生 时针方向旋转,它为主 动轮,而上面转子因两侧压差相等,不产生旋转力矩,是从动轮,它在下面转子带动下, 顺时针方向旋转。由(b)至(C)位臵时,上面齿轮变为主动轮,而下面齿轮变为从动 轮,仍按箭头方向旋转。椭圆每旋转一周,就有一定数量的流体流过仪表,只要用传动 的累计机构记录下椭圆齿轮的转数,就能知道被测流体流过仪表的总量。 21 仪表安装工学习手册 图 2-2-2-9 椭圆齿轮流量计原理图 4、质量流量计 5.1 在工业生产过程中,有时需要测量流体的质量流量,如化学反应的物料平衡、热量 平衡、配料等,都需要测量流体的质量流量。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。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计。 5.2 质量流量计分为直接式质量流量计和间接式质量流量计两种。 6、涡街流量计 6.1 工作原理: 在流体中设臵旋涡发生体, 从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡, 这种旋涡称为卡曼涡街。旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。 6.2 涡街流量计传感器(如图 2-2-2-10)结构由四部分组成:1.旋涡发生体;2.旋涡检 出器;3.仪表表体 4.转换器。 1.转换器 2.旋涡检出器 3.仪表壳体 4.旋涡发生体 图 2-2-2-10 涡街流量传感器 6.2.1 旋涡发生体 可分为单旋涡发生体和多旋涡发生体两大类, 单旋涡发生体是最常用 的结构,它由圆形、矩形和三角形等组成,亦可由这些基本型组成复合型。多旋涡发生 体则由单旋涡发生体再进行组合,它对提高涡街强度、稳定性及降低下限雷诺数有一定 作用。 6.2.2 旋涡检出器,检测旋涡的方式有 5 种。 a.用设臵在旋涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧的差压。 b.在旋涡发生体上开设导压孔,在导压孔中装检测元件,检测发生体两侧的差压。 c.检测旋涡发生体周围的交变环境。 d.检测旋涡发生体背面交变的差压。 e.检测尾流中的旋涡列。 目前已采用热敏、应力、应变、电容、电磁、超声、光电、光纤等检测技术。依据 5 种检测方式,采用各种检测技术,可构成众多类型的涡街流量计。 6.2.3 转换器:检测元件把涡街信号转换成电信号,信号需经放大、滤波、整形等处理 得到与流量成比例的脉冲信号,同时还转换成 4~20mADC 标准模拟信号,其电路框图如 图 2-2-2-11 所示。 22 仪表安装工学习手册 图 2-2-2-11 涡街流量计信号转换器方框图 6.2.4 仪表表体:仪表表体的结构及材料依据使用的压力、温度及流体性质(腐蚀性) 而定,它对测量准确度有重要的影响,它与前后测量管组成一个测量系统。 7、插入式流量计 7.1 插入式流量计是一类以结构形式划分的流量计,它包括工作原理各异的各种流量 计。下面介绍均速管流量计(阿牛巴)和点流速流量计。它们与管道之间以法兰连接, 只有在管道内流体断流时允许拆卸仪表。 7.1.1 点流速流量计:如图 2-2-2-12 所示。它的工作原理是根据插入管道中的测量头 所测流速,依据管道内的流速分布与传感器的几何尺寸等推算管道中的流量。 7.1.2 均速管流量计:如图 2-2-2-13 所示。它的工作原理是根据插入管道直径的检测 件测得的信号推算管道中的流量。传感器由一根横贯管道直径的中空金属杆及引压管件 组成。中空金属杆迎流面有多个测压孔测量总压,背流面有一个或多个测压孔测静压, 由总压和静压的差值(差压)反映流量。 1.转换器 2.插入机构 3.测量管道 4.插入杆 5.测量头 1.填料盖 2.笼行接头 3.螺纹接头 4.检测件 5.阀 6.插入机构 7.引压管阀 图 2-2-2-12 点流速计型插入式 图 2-2-2-13 插入式均速管流量传感器 流量传感器 8.旋涡流量计 8.1 图 2-2-2-14 所示为旋进漩涡流量计的测量原理图。 流经旋进漩涡流量计的流体, 流 过一组螺旋叶片后被强制旋转,便形成了漩涡。漩涡的中心是速度很高的区域,称为涡 核,它的外围是环流。在文丘利收缩段,涡核与流量计的轴线相一致。当进入扩大段后, 涡核就围绕着流量计的轴作螺旋状进动。该进动是贴近扩大段的壁面进行的,进动频率 和流体的体积流量成比例。涡核的频率通过热敏电阻来检测。热敏电阻由检测放大器供 给电流加热,使热敏电阻的温度始终高于流体的温度,每当涡核经过热敏电阻一次,热 敏电阻就被冷却一次。这样,热敏电阻的温度随着涡核的进动频率而作周期性变化,该 变化又促使热敏电阻的阻值也作周期性的变化。这一阻值变化经检测放大器处理后转换 成电压信号,既可获得与体积流量成比例的电脉冲信号传送到显示仪表,以实现瞬时流 量的指示和总量的积算。 23 仪表安装工学习手册 1.螺旋叶片 2.文丘利收缩管 3.旋涡 4.热敏电阻 5 扩大管 6.导直叶片 1.带法兰客体 2.起漩螺旋叶片 3.敏感元件 4.消漩叶片 图 2-2-2-14 旋涡流量计原理图 图 2-2-2-15 旋进漩涡流量计结构图 8.2 旋进漩涡流量计由变送器、检测放大器和数字式显示仪表组成。变送器由壳体、螺 旋叶片、消漩叶片、敏感元件、放大器、紧固环等构成,如图 2-2-2-15 所示。 第三章 第一节 液位仪表 液位仪表的分类 1、按照测量方法分类 1.1 直接式液位测量仪表:①玻璃管式液位计。②玻璃板式液位计。这两种液位计各此 又分为反射式和透射式两种。 1.2 差压式液位测量仪表:①压力式液位仪表。②吹气法压力式液位仪表。③差压式液 位(或界面)计。 1.3 浮力式液位测量仪表:①浮球式(包括浮球和浮标)液位计;②浮筒式液位计。③ 磁性翻板式液位计。 1.4 电气式液位测量仪表: ①电接点式液位计。 ②磁致伸缩式液位计。 ③电容式液位计。 1.5 超声波式液位测量仪表。 1.6 雷达液位仪表。 1.7 放射性液位仪表。 第二节 液位测量仪表的基本特性 1 直接式液位测量仪表 1.1 直接测量,现场观察,多用于就地指示液位,或用来核准自动液位的零位和最高液 位之用。 1.2 由于液位计各部分与被测介质直接接触, 其材质要适用介质要求 及能承受操作状态 的温度、压力。 2 差压式液位测量仪表 2.1 借助于压力和差压变送器来测量液面。 ① 用吹气法测量液面,需要气源和吹气稳压装臵,适宜于常压或开口容器,可测量有 腐蚀介质,但测量范围有限,精度取决于变送器精度和稳压装臵的性能。 ② 差压变送器测液位(界面)在石化行业是使用较广的方法。对有腐蚀、粘稠介质可 采用法兰式(带毛细管)差压变送器来测量。 由于密度变化直接影响到测量结果,所以适用于密度比较稳定的过程。 3 浮力式液位测量仪表 3.1 浮标钢带(丝)式液位计 不论是机械传动带 4~20mA 输出的变送器,或是钢带密码 光导转换器的,还是伺服型的液位计可进行多参数的测量,如界面(油水界面) ,与多 24 仪表安装工学习手册 点温度元件相连接时,可测多点温度或平均温度,如选用多点密度浮标,可测多到 10 点的密度,精度也较高。 3.2 浮筒式液位计 测量范围有限,一般为 300~2000mm,适用于液面波动较小,密度稳 定,洁净介质的液面和界面测量。对高温、高粘度介质,密度变化较大不宜采用。 3.3 磁性翻板式液位计 测量精度不高,适宜于有腐蚀、有毒介质的就地指示,维护工作 量较小。 4 电气式液位测量仪表 4.1 电接点式液位计 它结构简单,价格便宜,可用于高温、高压的工况。适用于小型锅 炉汽包及除氧槽的液位测量。 4.2 磁致伸缩式液位计 这是一种新开发的液位计(变送器) 。它由磁性浮子驱动,变送 器精度高,分辨率高。4~20mA 标准信号,24V 直流二线制供电,适宜于洁净的介质精 确测量。变送器也可做成耐腐蚀型的。 从结构上讲有两种,其中一种是杆式,浮球顺着杆上下移动,测量范围在 0~3m。 当测量范围在 3~10m 时,采用缆式结构,这样运输安装均为方便。 4.3 电容式液位计 电容式液位计适宜于有腐蚀、有毒、导电或非导电介质的液位测量。 对粘稠及易结垢的介质, 可选用带保护极的测量电极和带有主动补偿放大电路的电容液 位计来测量,射频导纳式液位计也是基于这种应用发展起来的。 液位计探头对介质的介电常数非常敏感,操作温度、压力变化对介电常数干扰较大的介 质是不宜用电容液位计的。另外,不同形状的设备,选用不同结构的探头。如设备为圆 柱型,可选用杆式测量电极;如设备为卧槽,应选用双层同轴式测量电极,其目的是尽 量使电极电容值与液位的变化成线 超声波液位测量仪表 超声波液位计是用声波反射来测量液位的,是一种无接触式测量。但声波必须在空 气中传播,所以真空设备是不能使用的。在测量中要求声速稳定,液面反射良好,如液 面上有较多的泡沫,声阻大,反射弱,仪表就不能正常测量。如果有杂散的反射波(非 液位) ,如容器内支架、入口物料反射回来的波段等假信号,对测量也有极大影响。这 可采用杂波抑制技术,来辨别真正的液位信号。另外,探头使用一段时间后,弄脏或积 灰影响到共振频率变化,目前采用脉冲频率自适应技术,在使用过程中间隔地测出探头 的共振频率,不断修正主振荡器振荡频率,使探头能始终工作在共振状态,保证仪表正 常工作。超声波液位计适用于液体和固体料位的测量。 6 雷达液位计 雷达液位计利用高频脉冲电磁波反射原理进行测量。可用于真空设备的测量,适用 于恶劣的操作条件,几乎不受介质蒸汽和粉尘的影响。在有杂散反射波的情况下,可采 用杂波分析处理系统来识别和处理杂散、虚假反射波,以获得正确的测量信息。可用于 液体、固体和液位(料位)的测量。 7 放射性液位计 7.1 放射性液位计是真正的不接触测量各种容器中的液位和料位,能用于各种高温、高 压、强腐蚀及粘度较高的工况测量。 7.2 用好这种仪表的关键是完全搞清其操作工况、介质、设备材质、壁厚及其他射线穿 过的部件,绘出设备的剖面图供制造厂进行计算。 7.3 放射性液位计的特点是使用可靠,极少维护,在其他仪表测量比较困难时,可用它 来测量。但必须对管理和操作进行专门的培训。仪表有专人负责,保证操作和使用的安 全性。 第三节 石化系统常用液位仪表测量原理 25 1、直读式液位仪表测量原理 仪表安装工学习手册 1.1 它是利用仪表与被测容器气相、液相的直接连接来直接读取容器中的液位高低。 , 直接测量液位原理见图 2-3-3-1。 1.2 利用液相压力平衡原理: H1ρ1g= H2ρ2g 当ρ1=ρ2 时;H1= H2 这种液位计适宜于就地直读液位的测量。 2、差压式液位测量仪表 2.1 压力式液位测量的基本原理见图 2-3-3-2 所示。 H1 ρ1 2 3 1 图 2-3-3-1 直读式液位计原理图 基本原理是:H=P/ρg 1、气相切断阀 P 是压力,H 是液位,ρ是介质重度。 这种方法简单实用,只适用于常压容器。 4 3 H 2 1 2、液相切断阀 3、玻璃管 1 输出信 号 5 2 3 H ρ H2 气 源 ρ2 ρ 图 2-3-3-2 基本测量原理 1.指示仪表 2.引压阀组 3.被测对象 6 图 2-3-3-3 吹气法液位测量原理 1.压力变送器 2.过滤器件压阀 3.稳压和流量调整器 4.切断阀 5.吹气管 6.被测对象 2.2 吹气法压力式液位测量 基本原理:空气经过过滤、减压后经过针形阀节流,通过转子流量计到达吹气切断 阀入口,同时经三通进入压力变送器,而稳压器稳住转子流量计两端的压力,使空气压 力稍微高于被测液柱的压力,而缓慢均匀地冒出气泡,这时测得的压力几乎接近液位的 压力。如图 2-3-3-3 2.3 差压法液位测量 2.3.1 基本测量原理:见图 2-3-3-4,测得差压Δp=p1-p2=Hρg; 式中Δp 为测得差压 ρo 为罐的操作压力 ρ为介质重度 H 液位高度 只要保证气相管内无冷凝 最大液位 H=Δp/ρg 气相管 ρo 1 2 H ρ 取压口 中心线 仪表安装工学习手册 液,ρ1=ρo,在密度稳定时,测 得的差压完全代表了液位的高度。 1.切断阀 2.差压仪表 3.气相管排液阀 图 2-3-3-4 差压法液位测量原理 2.3.2 带有正负迁移的差压法液位测量原理 这种方法适用于气相易于冷凝的场合,见图 2-3-3-5 所示。图中ρ1 气相冷凝液的密 度,h1 为冷凝液的高度,当气相不断冷凝时,冷凝液自动会从气相口溢出,回流到被测 容器而保持 h1 高度不变。当液位在零时,变送器负端已经受到 h1ρ1g 的压力,这个压 力必须加以抵消。这称为负迁移。 a. 负迁移量 SR1=h1ρg 带有正负迁移的差压变送器输出特性曲线 所示。 当测量液位的起始点从 H0 开始, 变送器的正端有 H0ρg 压力要加以抵消, 这称为正迁移。 b. 正迁移量 SR0=H0ρg 这时变送器总迁移量为 SR=SR1-SR0= h1ρg- H0ρg 在有正负迁移的情况下仪表的量程为: ΔP= H1ρg 当被测介质为有腐蚀、易结晶时,可选用带有腐蚀膜片的双法兰式差压变送器,迁移量 及仪表的量程的计算仍然可用上面公式来计算,只ρ1 为毛细管中所充的硅油的密度, h1 为两个法兰中心高度之差。 3 2 1 ρ1 h1 最大液位 ρo H H1 H1ρ SR1 h1ρ1 SR1 H0ρ H2 ρ ρ 2 P2 ρ 1 P1 SR0 零位 1. 切断阀 2.差压仪表 3.平衡容器 图 2-3-3-5 带有正负迁移的差压法液位测量原理图和特性曲线、浮子式液位测量仪表 3.1 浮子式液位计的测量原理见图 2-3-3-6 所示,当液位升高时,浮子上浮,钢丝绳靠指 示表的中预紧发条的拉力收入表体,以保持浮子重量、浮力与发条拉力相平衡,指示表 指示出液位值、变送器发出正比与液位的信号。 1.浮子 2.钢带 3.导向滑轮装臵 4.指示仪表 1.浮子 2.钢丝 3.线 仪表安装工学习手册 5.浮子导向钢索 6.导向索牵引螺栓 7.钢带引出法兰 6.变送器 7.伺服马达 8.控制器 9.显示器 10.微处理器 图 2-3-3-6 浮子液位测量原理图 图 2-3-3-7 伺服型浮子液位计测量原理图 3.2 伺服型浮子液位计测量基本原理见图 2-3-3-7 所示。 3.2.1 液位计由浮子、 钢丝和伺服变送器组成; 伺服变送器包括线轴、 磁联合器、 变速器、 伺服马达、控制器、力矩传感器、转角(信号)变换器、微处理器和显示器,它们和接 线端子一起密封在一个机盒内。 3.2.2 浮子在介质中的位臵是由伺服机构的平衡来确定的。 伺服机构在微处理器控制下进 行测量。力矩传感器判断浮子的浮力信号(浮子重量和浮力综合信号)和微处理器预制 的测量要求, 发出控制信号到控制器, 决定伺服马达的方向和转角, 平衡后浮子位移 (线 轴转角)由转角变换器变成脉冲信号送入处微理器,微处理器输出至显示器进行显示。 3.2.3 测量范围:0—50m;通讯协议:HART 协议进行通讯,连接在 PC 机上进行监控 和管理。 3.3 浮筒液位计 3.3.1 浮筒液位计是基于浮力原理工作的, 其测量原理见图 2-3-3-8 所示,当液位在零 位时,扭力管受到浮筒重量所产生的扭力矩 (这时扭力矩最大) ,扭力管转角处于“零” 度,当液位逐渐上升到最高时,扭力管受到 最大浮力所产生的扭力矩的作用(这时扭力 矩最小) , 转过一个角度φ, 变送器将这转角 φ转换为 4-20mA 的直流信号, 这个信号正比 于被测量液位。 1.截止阀 2.浮筒体带排污阀 3.变送器 4.扭力管组件 5.浮筒 6.排放阀 图 2-3-3-8 浮筒液位计测量原理图 3.3.2 输出信号:电动 4-20mADC,气动 20-100kPa;电源 24VDC。测量范围 300-2000mm。 4、电气型液位测量仪表 电气型液位测量仪表是利用被测介质不同的电气性能来实现对液位的测量。如:利 用介质气相和液相电导率差异特大的特性,组成电接点式液位计。利用被测介质的介电 常数,在金属容器和电极之间形成电容的原理做成电容式液位计。 4.1 电接点式液位计. 4.1.1 基本原理 液位计由测量电极室与液位显示仪表组成。其电接点式液位计原理如图 2-3-3-8 所 示。液位到达电极 1 位臵时,指示电路使发光二极管 A 通电,当液位达到电极 2 时,指 示输出电路,使发光二极管 B 通电,同时继电器输出一个接点信号给报警或联锁装臵。 1.测量电极室 2.指示输出电路 3.液位指示灯 1、切断阀 2.焊缝 3.电极室 28 仪表安装工学习手册 4.液位显示仪表 5.排污阀 图 2-3-3-8 电接点液位计原理图 图 2-3-3-9 电极室安装示意图 4.1.2 电极室安装见图 2-3-3-9 所示,不在赘述。 4.2 磁致伸缩式液位计 4.2.1 基本原理 液位计基本原理和结构如图 2-3-3-10 所示,其结构分为三部分:浮球(内装有磁 钢) 、变送器(由脉冲发送器和接收器组成)和装有磁致伸缩线的不锈钢测量管。 图 2-3-3-10 磁致伸缩式液位计原理和结构图 当变送器接通电源后,脉冲发送器和接收器开始工作,发送器定时向下端发送低电 流询问脉冲信号,脉冲信号及其磁场顺着磁致伸缩线向下,当脉冲信号的磁场与浮球内 的磁场相遇时,两磁场在相遇处产生扭应力脉冲,这个扭应力脉冲向磁致线两端传送, 向下的扭应力脉冲被阻尼端吸收。向上的扭应力脉冲被接收器接收并检测出来,根据从 发出询问脉冲到接收到返回的扭应力的脉冲的时间差就可计算出液位的高度并转换成 4~20mA 的输出信号。 4.2.2 测量范围:300-30000mm;输出信号:4-20mADC(两线 磁致伸缩式液位计的安装见图 2-3-3-11 所示。 1.液位计 2.法兰盖 3.浮球 4.当环 图 2-3-3-11 磁致伸缩式液位计安装图 图 2-3-3-12 等效电容回路图 4.3 电容式液位计 4.3.1 基本原理 4.3.1.1 基本组成 电容式液位计由测量电极、前臵放大单元及指示仪表组成。 29 仪表安装工学习手册 图 2-3-3-12 所示,电极与被测容器之间所形成的等效电容,C0 为电极安装后空罐时的 电容值,ΔC 为最高液位时的电容值。只要测得由液位升高而增加的电容值,就可测得 罐中的液位。 4.3.1.2 测量原理 电容式液位计原理图见图 2-3-3-13 所示。 限幅放 振荡器 C1 测量桥 大 直流 放大器 报警回 路 C0 +△CL 路 报 警 输 出 调整 电源 C S 接收单元 ~220V,50HZ 图 2-3-3-13 电容式液位计原理图 测量电极的电容为 C0+ΔCL。前臵放大单元包括测量桥路、振荡器和限幅放大器。 该单元装在电极接线盒里。接收单元由指示仪表、直流放大器、调整电路、报警回路及 电源组成。 振荡器产生高频震荡,经限幅放大后,成为幅值稳定的信号,经耦合电容送到测量 桥路。测量电极的电容是桥路的一个臂,Cs 是桥路的初始平衡电容。当液位上升时,Δ CL 随之增大, 桥路失去平衡, 接收单元中直流放大器将不平衡电流放大送指示仪表指示。 在振荡源的频率和幅值稳定的情况下,指示的电流Ι正比与ΔCL。 另外报警回路可设定高低液位的报警值。调整电路调节仪表零位。 电极式安装示意图振荡器停止振荡,继电器励磁,输出翻转为“0” ,可发出高液位报警 信号。 为了提高报警的敏感度,电极最好是横向安插在设备上,既要报警的位臵上,这样 可一下达到振荡器停振荡的值,使动作更为可靠。 电容式液位开关通常为一体化的结构,也就是振荡器、电源和继电器都组装在电极 的接线盒里,这样安装、使用很方便。 4.4 射频导纳液位计 4.4.1 测量基本原理:由于电容电极在粘稠介质中使用容易结垢挂料,在使用一段时间 后就出现一个附加的电容 Cc0 和电阻 Rc0,它们是由许多 Cc01~ Rc0n 和 Rc01~ Rc0n 组成。其 挂料的附加电容和电阻的等效回路见图 4.4.2 由于 Cc0 和 Rc0 的存在,出现了两个问题: ① 由于挂料后介质导电性,振荡器输出到探头电压降低,导致测量回路误差; ②由于 Cc0 的存在,直接产生测量误差。 4.4.3 为了解决上面问题,对电路设计作了修改: ①在震荡器与测量电容桥路之间增加缓冲放大器,以保证震荡器输出电压稳定。 ②根据挂料 Cc0 和 Rc0,增加一个交流驱动电路,该电路与交流变换器(或同步检测器) 一起可以分别测得测量电容 CM 和电阻 Rc0 的阻抗, 在挂料足够长的情况下, 物位电容为 测量电容减去相当于 Rc0 值的挂料电容值。 4.4.4 射频导纳液位计就是在电容液位计基础上采用上述两项补偿电路的技术,克服了 挂料所引起的测量误差,而重新得名的液位计。 5、超声波液位测量仪表 30 仪表安装工学习手册 超声波液位计是利用超声的各种特性来测量液位,如利用声波碰到液面(或料面) 产生反射波的原理,测出发射波和反射波的时间差,从而计算出液面高度。另外,利用 声波在不同介质中声阻抗的差异,有液位时,声阻抗较小;无液位时,声阻抗最大,放 大器使继电器励磁或释放,来进行液位报警。 5.1 反射式超声波液位计 5.1.1 液位计的组成见图 2-3-3-14 所示。 1.探头 2.发送器 3.接收器 1 探头 2.发送器 3.接收器 图 2-3-3-14 超声波液位计原理图 图 2-3-3-15 超声波液位开关原理图 5.1.2 液位计探头由发送换能器和接收器组成,并用高频电缆与电子部件相连接。探头 的换能器通常采用压电陶瓷,工作时处于谐振状态,它可将电能转换为声能。也能将声 能转换为电能。 5.1.3 二次仪表由超声振荡器、输出电路、时钟、时标震荡器、计时运算电路、整形放 大电路、指示仪表和电源组成。 5.1.4 测量原理:时钟电路定时触发振荡输出电路,向发送器输出超声电脉冲,同时又 触发计时电路开始计时。当发送器发出的声波经液面反射回来,被接收器收到并变成电 信后,通过整形放大,去控制计时电路计时。计时电路测得的时差,经运算后得出探头 与液面之间距离即液面信号,并在指示器上显示。 5.2 超声波液位开关 5.2.1 液位开关的组成见图 2-3-3-15 所示。 5.2.2 探头由发送压电陶瓷、接收压电陶瓷及不锈钢密封壳组成。 5.2.3 电子部件包括放大器、R 继电器及电源,这些部件可装在探头上部的密封接线盒 中,成为一起化的液位开关。 5.2.4 测量原理:当放大器与接收器之间有液体时,声阻抗较小。在放大器的放大倍数 足够大时,其输入与输出就形成一个正反馈的振荡回路,继电器释放,输出一个信号。 当液位下降时,空气声阻较大,放大器的正反馈就不存在,放大器输出继电器 R 吸合, 发出一个低位信号,以实现液位的高低报警。 6、雷达液位计 6.1 雷达液位计是利用高频电磁波经天线向被测容器的液面发射,当电磁波碰到液面后 反射回来,仪表检测出发射波及回波的时差,从而计算出液面的高度。雷达液位计原理 如图 2-3-3-16 所示。 31 仪表安装工学习手册 T/R+ T/RS+ SS+ S- RS-485 PC 计算机 1# BL-30 2# BL-30 图 2-3-3-16 雷达液位计原理图 图 2-3-3-17 一次仪表与计算机连接图 6.2 雷达液位计由一次仪表和二次仪表组成(以 BL-30 为例) 。 6.2.1 一次仪表 一次仪表装在设备顶部,由电子部件、波导连接器、安装法兰及喇叭 型天线组成。电子部件由振荡器、调制器、混频电路、差频放大器、A/D 转换器及接线 二次仪表 二次仪表为盘装型,由 A/D 转换、计算单元、显示单元及电源部分组 成。 6.2.3 一次仪表与二次仪表之间用一根多芯屏蔽专用电缆连接,其作用是向一次仪表供 电,并将 A/D 转换信号送至二次仪表。 6.3 其工作原理是是:它的震荡器产生 10GHZ 的高频振荡,经 Vm 线性调制电压调制后, 以等幅振荡的形式,通过耦合器及定向通路器,由喇叭形天线向被测液面发射,波经液 面反射回来又被天线接收,回波通过定向通路器送入混频电路,混频器接收到发送波和 回波信号后产生差频信号, 这个差频信号经差频放大器放大后, 经 A/D 转换后送到计算 装臵进行频谱分析,既通过频差和时差,计算出液位高度,并通过显示单元显示。 6.4 电源:二次仪表为 220VAC,50Hz,为一次仪表提供 24VDC 。 6.5 通讯:通讯协议 MODBUS。通过计算机 RS-485 接口与一次仪表相连。 6.6 仪表接线 一次仪表与二次仪表相连,一次仪表的 24VDC 由二次仪表提供,同时也可与数字 式现场指示器相连。 6.6.2 一次仪表可输出 4-20mADC 信号,连接方式为三线V 公用, 一线 一台或多台一次表与 PC 机相连接,一次仪表必须分别供给 24VDC 电源,其连接 图见 2-3-3-17 所示。 6.6.4 安装方式:一次仪表在拱顶罐上的安装见图 2-3-3-18 所示。用导波管的一次仪表 在拱顶罐上的安装见图 2-3-3-20 所示。带导波管的一次仪表在在内浮顶罐上安装图见 2-3-3-21 所示,带切断球阀的一次仪表在球罐上安装示图见 2-3-3-19 所示。 32 仪表安装工学习手册 图 2-3-3-18 一次仪表安装示意图 图 2-3-3-19 带切断阀的安装示意图 图 2-3-3-20 常导液管安装示意图 图 2-3-3-21 带导波管的一次仪表在在内浮顶罐上安装 图 7、放射性液位计 7.1 放射性液位计是利用放射源产生γ射线,穿过被测容器及容器中的介质时,射线被 不同高度液体所吸收,故测得因被吸收而衰减的射线强度。就测得了相应的液位。 7.2 测量系统的构成:它由放射源、检测器、二次表三部分组成。 7.3 放射性液位计是利用放射源产生的γ射线,穿过被测容器及容器中的介质时,放射 线不同高度液体所吸收,故测得因被吸收而衰减的射线强度,就测得了相应的液位。 7.4 系统的构成:放射性液位计由以下几个部件组成:放射源,一次仪表既检测器和二 次仪表。放射性液位计原理图见图 2-3-3-22 所示。 图 2-3-3-22 放射性液位计原理图 33 仪表安装工学习手册 1、碘化纳闪射晶体 2.光电配增管 3.高压发生器 4.前臵放大器 图 2-3-3-24 液位计布臵图 图 2-3-3-23 检测器原理图 7.4.1 放射源 放射源通常有钴-60,半衰期为 5.3 年;铯-137,半衰期为 30 年。放射 源可以根据测量要求做成点源、多点源或棒源,并有不同的规格及必备的防护容器。 7.4.2 检测器 检测器通常有电离室型、盖革计数管型和闪烁晶体加光电备增管型三 种。 电离室由于制造上的原因用的较少, 盖革计数管γ射线%左右, 而 闪烁晶体的效率在 20%~40%,计数率也较高。 检测器通常由碘化钠晶体、光电倍增管、前臵放大电路、高压发生器组成。碘化钠 闪烁晶体和光电倍增管要求放在避光的金属密封暗盒中,只有γ射线能射到晶体上。检 测器的原理图见 2-3-3-23 所示。 γ射线打在碘化钠晶体上,使其发出微弱的光线,光线强度正比于γ射线的剂量。 光电倍增管将光信号放大并转换成电脉冲信号送到二次仪表的脉冲放大器去。 直流高压电压约 1Kv,供给光电倍增管的打拿极和阳极上的加速电压。根据电气上 这个结构,检测器只能做成隔爆型的。 7.4.3 二次仪表 二次仪表由脉冲放大器、补偿电路、转换显示单元和电源部分组成。 脉冲放大器起脉冲放大和整形作用。补偿电路分两个部分,一部分补偿测量线性, 另一部分补偿放射源随时间的强度衰减。显示单元中包含输出报警继电器回路,可设定 上下限报警。 7.5 测量原理 7.5.1 放射强度 R 由检测器转换成脉冲信号,该信号经脉冲放大、整形经转换器转换和 线mA 信号到显示器显示。当转换器输出开关信号时,仪表可作 为液位报警开关。 7.5.2 在实际应用中,根据测量液位的高度,容器的形状、壁厚等情况,可选用棒状源, 点检测器;也可选用点源,棒状检测器等不同搭配。如果容器壁较厚可将放射源放在容 器内,用来降低放射源的剂量,实现安全、合理的测量。 7.5.3 另外,为实现输出信号与液位变化成线性关系,通常可通过线性补偿元件来实现 线性化,或者将棒状源做成非线性结构来实现输出信号的线 液位计的布臵图如图 2-3-3-24 所示。放射源是棒状的,检测器是点状的源的强度较 低从几是十毫居到一百多毫居。 8、物性检测仪表 8.1 物性检测仪表是指检测某些与物质组成有关的物理特性的仪表,如粘度计、湿度计、 密度计、水分计等。它比间接检测的控制温度、压力、流量要好。这里介绍粘度计。 8.2 差压式粘度计 8.2.1 粘度是流体内部层与层之间相对滑动的摩擦力,这种滑动称为剪切。滑动时有剪 切应力和剪切率。差压式粘度结构图如图 2-3-3-25 所示。流体流过质量流量计时测出流 体的质量流量, 质量流量计两端的差压由差压变送器测出并送入质量流量计的微处理器 计算,在质量流量计上可以显示质量流量、体积流量、温度、差压、密度和粘度。 34 仪表安装工学习手册 1.差压变送器 2.质量流量计传感器 3.信号处理器 图 2-3-3-25 差压式粘度计 8.3 扭矩式粘度计 8.3.1 圆筒状的测量头在被测介质中转动时, 由 于粘度的阻力作用在轴上产生扭矩力这个扭矩 力经过差动齿轮组、测量弹簧及电感传送器等 测量机构和电子线路的处理得到粘度测量值。 它的结构如图 2-3-3-26 所示。 图 2-3-3-26- 扭矩式粘度 1.保护罩 2.筒形敏感元件 3 圆锥套筒 4.金属波纹管 5.驱动轴 6.差动齿轮 7 测量弹簧 8 电感传感器 9 两速同步电机 10.可拆卸的外壳 第四章 显示仪表 1、显示仪表直接接收检测元件、变送器、或传感器的输出信号,然后经测量线路和显 示装臵,把被测参数进行显示,以便提供生产所必须的数据,让操作者了解生产过程进 行情况,更好的进行控制和生产管理。 2、显示仪表按显示方式可分为模拟显示、数字显示、图象显示等三大类。 2.1 模拟显示仪表是以仪表的指针(或记录笔)的线位移或角位移来模拟显示被测参数 连续变化的仪表。这类仪表使用了磁电偏转机构或电机式伺服机构,因此,测量速度较 慢,读数容易造成多值性。但它可靠,又能反映出被测参数的变化趋势,因此,目前工 业生产中仍大量地被应用。 2.1.1 模拟显示仪表又可分为动圈式显示仪表和电子自动平衡显示仪表。 2.2 数字显示仪表是直接以数字形式显示被测参数量枝值大小的仪表。它具有测量速度 快,精度高,读数直观,并且对所检测的参数便于进行数值控制和数字打印记录,也便 35 仪表安装工学习手册 于和计算机连用等特点,为此,这类仪表得到了迅速的发展。 2.2.1 数字式显示仪表是把被测变量(如温度、流量、物位及成分等等)成一函数关系 的连续变化的每年量(如电信号) ,变换成断续的数字量来显示的仪表。 2.2.2 数字式显示仪表的功能: ①输入信号:一般为电压、电流、频率、脉冲及开关信号等。 ②测量值显示:0~9 数码和被测变量参数的单位符号等。 ③ 基本功能:A、对被测参数自动测量;B、数字式显示测量值;C、对被测参数设定 报警;D、可输出模拟量信号和数字量信号; E、当被测参数达到预定值时给出控制信 号;F、数字打印;G、可多点测量、显示、报警、输出控制信号。 2.2.3 数字式显示仪表的构成原理: ①数字式显示仪表由前臵放大器、模/数(A/D)转换器、非线性补偿、标度变换和 显示装臵等组成。 ②由检测单元送来的信号首先经变送器转换成电信号,由于信号较弱,通常需进行 前臵放大后才能进行 A/D 转换, 把连续变化的模拟电信号转换成断续变化的数字量; 然 后经非线性补偿,再通过标度变换,最后送入计数器计数并显示;同时还可送往报警系 统和打印机构去打印,需要时也可把数字量输出,供其他计算单元使用,它还可以与单 回路数字调节器或计算机配套作设定值控制等。 ③数字式显示仪表的核心环节是模-数转换器,它将仪表分成模拟和数字两大组成部 分,非线性补偿和系数的标度变换也是不可缺少的,这是数字式显示仪表应具备的三大 部分。这三大部分各有很多种类,通过三者相互巧妙的结合,可以组成适用于各种不同 要求场合的数字式显示仪表。 被测 参数 变送 器 前置 放大 非线性 补偿 标度 变换 A/D 显示 (a)模拟非线性补偿方案 被测 参数 变送 器 前置 放大 非线性 标度 变换 显示 A/D (b)非线性 A/D 变换补偿方案 被测 参数 变送 器 前置 放大 A/D 非线性 补偿 标度 变换 显示 偿 (c)数字式非线性补偿方案 A/D 图 2-4-1 数字式显示仪表组成方案 2.3 图象显示仪表是直接把工艺参数的变化量,以文字、数字、符号和图象的形式在屏 幕上进行显示的仪器。 它是随着电子计算机的推广应用相继发展起来的一种新型显示设 备。图象显示的实质是属于数字式,它具有模拟式与数字显示仪表两种功能,并具有计 算机大存储量的记忆能力与快速性功能,是现代计算机不可缺少的终端设备,常与计算 机联用,作为计算机综合集中控制不可缺少的显示装臵。 第五章 控制阀 第一节 控制阀分类 36 1、 控制阀同空板一样,是一个局部阻力元件。控制阀由于节流面积可以由阀芯的移动 P1V1 P2 V2 仪表安装工学习手册 来改变,因此是一个可变的节流元件。可以把控制阀模拟成孔板节流形式,见图 2-5-1-1 所示。 图 2-2-1-1 控制阀节流模拟图 2、控制阀由执行机构和阀门两部分组成。图 2-5-1-2 所示是气动薄膜控制阀的结构原理 图。按照动力源可分为:气动控制阀、电动控制阀、液动控制阀和混合型控制阀四大类。 2.1 气动控制阀按其执行机构形式又分为薄膜式控制阀、活塞式控制阀和长行程 和角行程控制阀。 图 2-5-1-2 气动薄膜控制阀的结构原理图 2.2 电动控制阀的执行机构可分为直行程和角行程两类。 2.3 按照阀体结构形式可分为单座阀、双座阀、角阀、三通阀偏心旋转阀、蝶阀、球阀、 快速切断阀、隔膜阀、阀体分离型阀、低噪音阀、波纹管密封阀、低温控制阀和旋塞阀。 第二节 执行机构 1、薄膜执行机构 1.1 它是一种最常用的执行机构,通常接受 0.02~0.1Mpa 的标准信号压力,具有结构简 单,动作可靠、维修方便和价格便宜等特点。 1.2 薄膜执行机构按动作方式分为正作用式和反作用式两种。 1.3 正作用式薄膜执行机构:当信号压力增大时,执行机构推杆向下,动作的叫做正作 用执行机构,其位移特性如图 2-5-2-1 所示。当信号压力从 20kPa 增加到 100kPa 时,推 杆就从零走到全行程的位臵。 pAe L/ (%) 100 20 100 KL 图 2-5-2-1 正作用式薄膜执行机构 信号压力与推杆位移特性 图 2-5-2-2 正作用式薄膜执行机构 动作原理图 37 仪表安装工学习手册 1.3.1 正作用式薄膜执行机构的动作原理如图 2-5-2-2 所示,当信号压力通入到薄膜气 室时,在膜片上产生一个推力,并使推杆部件移动,将弹簧压缩,直到弹簧的反作用力 与信号压力在膜片上产生的推力相平衡。薄膜执行机构的平衡方程式可用下式表示: pAe=KL 式中:p 通入薄膜室的信号压力;Ae 薄纹膜片有效面积; K 弹簧钢度; L 执行机构的推杆位移;L=(Ae/K)P 1.3.2 正作用式薄膜执行机构的结构如图 2-5-2-3 所示,它由上膜盖、波纹膜片、下膜盖、 推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件和行程标尺等零部件组成。 1.上膜盖 2.波纹膜片 3.下膜盖 4.推杆 5.支架 6.压缩弹簧 7.弹簧座 8.调节件 9 行程标尺. 图 2-5-2-3 正作用式薄膜执行机构的结构 1.3.3 图 2-5-2-3 所示为气动薄膜控制阀的外型结构图。 1.4 反作用式薄膜执行机构 1.4.1 当信号压力增大时,执行机构的推杆向上动做的叫反作用式执行机构,如图所示。 当信号压力从 20kPa 增加到 100kPa 时,推杆就从全行程走到零的位臵。 1.4.2 反作用式薄膜执行机构的动作原理与正作用式薄膜执行机构一样, 所不同的是反作 用执行机构的信号压力通入到波纹膜片的下方, 当信号压力增加时, 波纹膜片向上移动, 如图 2-5-2-4 所示。 1.4.3 反作用式薄膜执行机构的结构有两种形式:一种是采用 O 形密封环的方法:另一 种是采用深波纹膜片方法,如图 2-5-2-5 所示。从图中可知,正、反作用执行机构的结 构基本相同,均由上下膜盖、波纹膜片、推杆、支架、压缩弹簧、调节件等部件组成。 在正作用式执行机构上, 增加一个 O 形密封环或深波纹膜片, 并更换个别零部件后就能 方便地组成反作用式执行机构。 100 L/(%) p.Ae KL 0 20 p/KPa 100 图 2-5-2-4 反作用式薄膜执行机构 信号压力与推力位移特性 2、气动长行程执行机构 图 2-5-2-5 反作用式薄膜执行机构 动作原理图 38 仪表安装工学习手册 2.1 动作原理:气动薄膜执行机构和气动活塞执行机构均是直行程位移,只适用于直行 程控制阀,而对角行程控制阀,像蝶阀、风门等,就必须要使执行机构输出一个力矩和 转角。由于长行程执行机构具有行程长和输出力矩大的特点,它将 20~100kPa 信号压 力或 0~10mADC, 4~20mADC 信号电流转变成相应的转角 (0°~90°) 或位移 (200~ 400mm) ,因此,适合于角行程控制阀的需要。 2.2 气动长行程执行机构配气动阀门定位器和电/气阀门定位器, 可接受 20~100kPa 的气 动信号和 0~10mADC、4~20mADC 电信号,实现比例控制。 2.3 气动长行程执行机构是根据力矩平衡原理工作的,见图 2-5-2-6(a)所示。当输入信号 p(气或电)时带动杠杆转动,使滑阀向上移动,p1 减小,p2 上升,活塞向上移动,反 馈弹簧使反馈拉力与波纹管推力相平衡,达到新的平衡。 (a)正作用 (b)反作用 1.阀门定位器 2.器缸 3.支架 图 2-5-2-6 长行程执行机构动作方式示意图 图 2-5-2-7 气动长行程执行机构 2.4 气动长行程执行机构具有正作用式和反作用式两种动作方式。正作用式就是信号压 力增加,活塞向上 移动,摇臂由水平面下 45°开始转至水平面上 45°终止;反作用式 就是信号压力增加,活塞向下移动,摇臂由水平面上 45°开始转至水平面下 45°终止。 只要把凸轮反转使用, 上下缸的气管反接, 正作用式就可以变成反作用式。 见图 2-5-2-6(b) 所示。 2.5 结构 气动长行程执行机构的外形如图 2-5-2-7 所示,它主要由阀门定位器、气缸、 支架三部分组成。此外,还有一些附件,如手轮机构、平衡阀、气源自锁阀、阀位传送 器等组成。 3、活塞执行机构 3.1 气动活塞执行机构气缸允许操作压力较大,可达 0.5Mpa,具有较强的输出力,适用 与高静压、高压差的工艺场合,是一种强力的气动执行机构。 3.2 活塞执行机构按动作方式可分为二位动作和比例动作两种。活塞执行机构从结构上 又分为有弹簧式活塞执行机构和无弹簧式活塞执行机构两类。弹簧式活塞执行机构作用 形式只有正作用,没有反作用。无弹簧活塞执行机构,为了实现控制阀的气关、气开作 用,除配用阀门定位器外还要加上储气罐等附件。 3.2.1 二位动作活塞执行机构 所谓二位动作就是根据通入到活塞两侧的操作压力大 小,由高压侧推向底压侧,使推杆由一个极端位臵走至另一个极端位臵。此种执行机构 适用于二位动作的调节系统中。二位动作时,气缸内活塞的两侧中的一侧可通入固定的 操作压力p0,另一侧通入变化的操作压力p1,如图 2-5-2-7 所示;亦可两侧都通入变化 的操作压力,如图 2-5-2-8 所示。 39 仪表安装工学习手册 L/(%) p P1 P1 P0 0 ti 100 P0 t 0 ti (c)推杆位移特性 t (a)活塞执行机构 (b)操作压力与时间关系 图 2-5-2-7 活塞一侧通入变化压力的二位动作 p P1 P0 100 0 (a)活塞执行机构 (b)操作压力与时间的关系 t L/(%) 0 ti t (c)推杆位移特性 图 2-5-2-8 活塞两侧通入变化压力的二位动作 根据所需推力的大小, 当小推力时, 可直接用调节器 20~100kPa输出压力去操作气 缸;当大推力时,可用调节器输出来控制气动元件或电磁阀,操作接通或切断接入气缸 0.5MPa的高压气源,如图 2-5-2-9 所示。 20kPa 500kPa 60kPa (a)小推力 20~100kPa P1 500kPa P0 (b)大推力 图 2-5-2-9 活塞执行机构的二位动作 3.2.2 比例动作活塞执行机构 所谓比例动作就是执行机构的信号压力与推杆位移成 比例关系,信号压力由 20kPa 成比例地增加到 100kPa 时,推杆也想应成比例地由零走 至全行程。此种执行机构用于调节质量要求较高的自动调节系统中。 ①比例动作又分正、反两种作用。正作用式就是信号压力增加时,活塞带动推杆向 下移动;反作用式就是信号压力增加时,活塞带动推杆向上移动。 ②活塞执行机构要实现比例动作,必须安装一个阀门定位器,把定位器作为执行机 构不可分的一部分与气缸连成一体, 通过阀门位臵反馈, 使气缸二位动作变成比例动作, 其方框图如图 2-5-2-10 所示。 P 活塞执行机构 阀门定位器 L 图 2-5-2-10 比例动作方框图 4、阀门定位器 4.1 阀门定位器 分气动阀门定位器、电-气阀门定位器和数字式阀门定位器。 4.1.1 气动阀门定位器 ①气动阀门定位器有两种,带或不带电磁阀和阀门行程开关。 40 仪表安装工学习手册 ②气动阀门定位器把调节器来的气动信号 20~100kPa 经定位器变成 20~100kPa 或 40~200kPa 气动压力来推动气动执行器。 ③带有电磁阀(和阀门行程开关)的气动阀门定位器原理图如图 2-5-2-11 所示。 图 2-5-2-11 带电磁阀定位器原理图 1.平衡阀 2.活动线-12 HART 定位器 3780 型原理图 1.电感式位移采集器 2.5 微处理器 3.4 电磁阀 FSK 通讯器 ④电磁阀是一个电动/气动(e/p)变送单元和一个 3/2 通薄膜阀组成的。如果输入端 有一个等于“0” (断开)的二进制信号存在,那么 e/p 变送器的喷嘴就打开,调节压力 就被闭锁,驱动器排气。通过安装在调节驱动器中弹簧的力的作。

仪表

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