化工儀表及自動化

1、化工儀表及自動p皿池涵月嘯善豊*>31觀出軸觸禪豊*$藏屮軸四郡>莎®衣空 M打晦 1? 歹#吏TH測量4基本知識第一節(jié)：化工自動化儀表的發(fā)展化工儀表及自動化，最早出現在四十年代,那時的儀表體積大, 精度低。六十年后半期，隨著半導體和集成電路的進一步發(fā)展,自動化 儀表便向著小體積、高性能的方向迅速發(fā)展，并實現了用計 算機作數據處理的各種自動化方案。七十年代以來，儀表和自動化技術又有了迅猛的發(fā)展，新技術、 新產品層出不窮，多功能組裝式儀表也投入運行，特別是微型計算機的發(fā)展，在化工自動化技術工具中發(fā)揮了巨大作用。1= 1975年出現了以微處理器為基礎的過程控制儀表：集中分 散

2、型控制系統，把自動化技術推到了一個更高的水平。電子 技術、計算機技術的發(fā)展，也促進了常規(guī)儀表的發(fā)展，新型的 數字儀表，自動化儀表，程序控制器，調節(jié)器等也不斷投入使用o第二節(jié)：化工自動化儀表的分類化工自動化儀表的分類方法很多，根據不同原 則可以進行相應的分類。按儀表所使用的能源分類：可以分為氣動儀表、電動儀表和液動儀表（很少 見）；按儀表組合形式：可以分為基地式儀表:將測量、顯丞、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，從而形成 一個整體，并且可就地安裝的的一類儀表。單元組合儀表:以統一的標準信號，將對參數的測量、變送、顯示及控制等各種能夠 獨立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單

3、元等）相互聯系 而組合起來的一種儀表綜合控制裝置：按儀表安裝形式:可以分為現場儀表、盤裝儀表和架裝儀表（架裝儀表是針對 常規(guī)儀表的盤裝表而言，不需要操作的儀表就裝成架裝儀表，需要操作的安 裝成盤裝儀表）；根據儀表信號的形式：可分為模擬儀表和數字儀表等等。第三節(jié)：化工自動化控制儀表優(yōu)勢功能化工自動化控制儀表，主要特點是采用先進的微電腦芯片及技術，減小了體積,并提高了可靠性及抗干擾性能。實現真正的以逸待勞的目的。儀表有了可編稈功能計算機的軟件進入儀表,可以代替大量的硬件邏輯電 路，這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應用一些接口芯 片的位控特性進行一個復雜功能的控制，其軟件編程很簡 單（即可以用存儲控

4、制程序代替以往的順序控制）O而如果 帶之以硬件，就需要一大套控制和定時電路。所以軟件移 植入儀器儀表可以大大簡化硬件的結構，代替常規(guī)的邏輯 電路。儀表有了記憶功能以往的儀表采用組合邏輯電路和時序電路，只能在某 一時刻記憶一些簡單狀態(tài)，當下一狀態(tài)到來時，前一狀態(tài)的 信息就消失了。但微機引入儀表后,由于它的隨機存儲器 可以記憶前一狀態(tài)信息，只要通電，就可以一直保存記憶，并 且可以同時記憶許多狀態(tài)信息，然后進行重現或處理。儀表有了計算功能由于自動化儀表內含微型計算機，因此可以進行許多 復雜的計算，并且具有很高的精度。在自動化儀表中可經常進行諸如乘除一個常數、確定極大和極小值、被測量的 給定極限檢測等

5、多方面的運算和比較。儀表有了數據處理的功能在測量中常常會遇到線性化處理、自檢自校、測量值與工程值的轉換以及抗干擾問題。由于有了微處理器和 軟件，這些都可以很方便的用軟件來處理，一方面大大減輕 了硬件的負擔，又增加了豐富的處理功能。自動化儀表也 完全可以進行檢索、優(yōu)化等工作。第二壓力測量儀表第一節(jié)：壓力單位國際單位制(SI)帕(Pa) 工程大氣壓一at 標準大氣壓atm毫米汞柱mmHg 毫米水柱mmHzO1Pa=1 牛/米2 (N/m2) 1Mpa=1 X105Pa1 公斤力 / 厘米 2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa1 巴(bar) = 0.1 MPa1 毫米水柱(mmH2O)

6、= 9.81 X10 6 MPa1 毫米水銀柱(mmHg) = 1.333X103 MPa1 標準大氣壓(atm) = 0.1013 MPa第二節(jié)：彈性式壓力計測壓原理：各種彈性元件在被測介質壓力作用下會產生彈 性變形。特點及適用場合:結構簡單，價格便宜、測壓范圍寬，測量精度也比較高，在生產過程中獲得了最廣泛的應用。第三節(jié)：電氣式壓力計測壓原理:把壓力轉換為電阻、電容、電感或電勢等電量，從而實現壓力的間接測量。特點及適用場合:反應較快，測量范圍較廣、精度可達0.2%,便于遠距離傳送。所以在生產過程中可以實現壓力自動檢測、自動控制和報警，適用于測量壓力 變化快、脈動壓力、高真空和超高壓的場合。第

7、四節(jié)：智能型壓力變送器高可靠性的微控制器及高精度溫度補償;將被測介質的壓力信號轉換成420mADC標準 信號疊加HART數字信號；支持現場總線基于現場控制;具有完整的自診斷功能和通訊功能;零點自動遷移，零點量程外部可調;通過手持器和PC機可實現遠程管理。第五節(jié)：壓力計的選用壓力檢測儀表的選擇主要包括儀表的型式、量程 范圍、精度與靈敏度、外形尺寸以及是否需要遠 傳和其他功能，如指示、記錄、報警控制等；必須滿足工藝生產過程的要求，包括量程與精度;必須考慮被測介質的性質，如溫度高低、工作壓 力大小、粘度、易燃易爆程度等；必須注意儀表安裝使用的現場環(huán)境條化，如環(huán)境 溫度、電磁場、振動等。第三流量測量儀

8、表第一節(jié)：概述流量概念指單位時間內流過管道某一截面的流體的體積，即瞬時流量。流量的兩種表示方法：II體積流量Q-單位時間內通過管道某一截面 的物料體積(m3/h)質量流量M-一單位時間內通過管道某一截 面物料的質量(kg/h)第二節(jié)：差壓式流量計測量原理：在氣體的流動管道上裝有一個節(jié)流裝置， 其內裝有一個孔板，中心開有一個圓孔，其孔徑比管 道內徑小，氣體流過孔板時由于孔徑變小，截面積收 縮，使穩(wěn)定流動狀態(tài)被打亂，因而流速將發(fā)生變化， 速度加快，氣體的靜壓隨之降低，于是在孔板前后產 生壓力降落，即差壓（孔板前截面大的地方壓力大， 通過孔板截面小的地方壓力?。?。差壓的大小和氣體 流量有確定的數值關

9、系，即流量大時，差壓就大，流 量小菇，差壓就小。流量烏差壓的平方根成正比。1 節(jié)流元件2 引壓管路3 三閥組 牛差壓計優(yōu)點:鬍畀鷲式流量計結構牢固，性能穩(wěn)定應用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計可與 之相比擬；檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生 產，便于規(guī)模經濟生產。缺點:測量精度普遍偏低;范圍度窄,一般僅3: 1"4:1;現場安裝條件要求高； 壓損大（指孔板、噴嘴等）。流量孔板一體化差壓式流量計第三節(jié):轉子流量計浮子流量計，又稱轉子流量計，是變面積式流量 計的一種,在一根由下向上擴大的垂直錐管中， 圓形橫截面的浮子的重力是由液體動力承受的, 浮子可以在錐管內自由地上升和下降。在

10、流速 和浮力作用下上下運動，與浮子重量平衡后， 通過磁耦合傳到與刻度盤指示流量。一般分為玻璃和金屬轉子流量計。金屬轉子流量計是工 業(yè)上最常用的，對于小管徑腐蝕性介質通常用 玻璃材質，由于玻璃材慶的本身易碎性，關鍵 的控制點也有用全鈦材等貴重金屬為材質的轉 子流量計。 w轉子流量計的特點：轉子流量計是工業(yè)上和實驗室最常用的一 種流量計。它具有結構簡單、直觀、壓力損失 小、維修方便等特點。轉子流量計適用于測量 通過管道直徑D<150mm的小流量，也可以測量 腐蝕性介質的流量。使用時流量計必須安裝在 垂直走向的管段上，流體介質自下而上地通過 轉子流量計。r *金屬管轉子流量計玻璃管轉子流量計應

11、用范圍:第四節(jié):渦街流量計渦街流量計用于測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量。并可作為流量變送器應用于自動化控制系統中。測量原理：渦街流量計應用是根據卡門（Karman） 渦街原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街 流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交 替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率 與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體 特征寬度有關。亠渦街流量計與差壓流量計測量飽和蒸汽流量對比: 飽和蒸汽流量測量在80年代，人們普遍采用 標準孔板流量計，但從流量儀爰發(fā)展狀況來看， 孔板流量計盡管其歷史悠久、應用范圍廣；人們 對它的研究也最充分，試驗數據最完善，但用標 準孔板

12、流量計柬測量飽和蒸汽流量，它仍存在一 些不足之處：其一，壓力損失較大；其二，導壓 管、三組間及連接接頭容易泄漏；其三，量程范 藺小，一鞭為3龍1,對流量波動較關易造成測量 值扁彳氐。而漏看流量井真有結病簡單，渦街交送 器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現象。另 4,渦街流量計的壓力損失較小，量程范圍寬， 對飽和蒸汽測量量程比可達30比1。因此，隨著渦 會流量訐痂量技術藥成義，渦街流量計的茯用M 來越受到人們的青睞。渦街流量計插入式渦街流量計第五節(jié)：電磁流量計電磁流量計的工作原理電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感 應定律。在電磁流量計中，測量管內的導電介質 相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上

13、下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過 時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測 量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯 （橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電極的電磁隔離。電磁流量計特點：Ml 測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力 和電導率變化的影響，傳感器感應電壓信號與 平均流注呈線性關系，因此測量精度高。測量管道內無阻流件，因此沒有附加的壓力損 失；測量管道內無可動部件，因此傳感器壽命 極長。所需的直管段較短，長度為5倍的管道直徑。傳感器部分只有內襯和電極與被測液體接觸， 只要合理選擇電極和內襯即可耐腐蝕和 耐磨損。雙向測量系統，可測正向流量.反向流量。采 竝黯倉蘇義量

14、質材料'確保產剛性電磁流量計分體式電磁流量計第六節(jié)：阿里巴流量計阿里巴流量計具有根據空氣動力學設計，可大大降低傳感器處流體分離產生的誤差，在同類產品中可達到更高精度，性能更加優(yōu)于傳統的流量儀表。阿里巴流量傳感器是檢測桿、取壓口和導桿組成，它橫穿管道內部與管軸垂直，在檢測桿迎流面上設有多個總壓檢測孔,分別由總壓導壓管和靜壓導壓管引出，扌艮據總壓與靜壓的差 壓值，計算流經管道流量。、）22mm 或 30mrri 或 5Ckmn標準型截血圖1精度：讀數的±1% （未 標定），±0.5% （標定）， 同類產品最高；2重復性:讀數的0.1%;3量程比：30 ： 1 ;4.橢圓

15、形設計大幅度降低了 壓損，減少了噪音；5.單臺傳感器配備參數變送 器可實現質量流量測量，真正 靜壓測量，溫度測量；6安裝簡易，維護方便、自清洗;7傳感器不產生流體分離點,無渦流擾動;第七節(jié)：楔形流量計楔形流量計是八十年代開始開始逐步走向實用的一種新型 流量計，其檢測件是一個V字形楔塊（又稱楔形節(jié)流件）， 它的圓滑頂角朝下，這樣有利于含懸浮顆粒的液體或粘稠 液體順利通過，不會在節(jié)流件上游側產生滯流。因此特別 適合在石油、化工等行業(yè)中用于體積流量和質量流量的測 量。主要特點：1 重復性好、精確度高，經標定的楔形流量計, 精度達0.5級。2具有自清潔能力，無滯流區(qū)。3.耐磨損、壽命長、可靠性高。4

16、永久壓損比孔板小。5 體型結構，現場安裝無需安裝導壓管路，直接與管道進行螺紋或法蘭連接。施工省時省力,維護方便。多相流高粘度液體氣體蒸汽漿液第八節(jié)：質量流量計流體在旋轉的管內流動時會對管壁產生一個力，它是科里奧利在1832年研究水輪機時發(fā)現的，簡稱科氏力。 質量流量計以科氏力為基礎，在傳感器內部有兩根平 行的T型振管，中部裝有驅動線圈，兩端裝有拾振線圈, 變送器提供的激勵電壓加到驅動線圈上時，振動管作 往復周期振動，工業(yè)過程的流體介質流經傳感器的振 動管，就會在振管上產生科氏力效應，使兩根振管扭 轉振動，安裝在振管兩端的拾振線圈將產生相位不同 的兩組信號，這兩個信號差與流經傳感器的流體質量流量

17、成比例關系。計算機解算出流經振管的質量流量。 不同的介質流經傳感器時，振管的主振頻率不同，據 此解算出介質密度。安裝在傳感器器振管上的縮電阻 可間接測量介質的溫度。 0 w質量流量計可分為兩類：一類是直接式，即直接輸出質量流量；另一類為間接式或推導式，如應用超聲流量計和密度計組合，對它們的輸出再進行乘法運算以得出質量流量。應用實例:1 氣化界區(qū)：氣化爐煤漿流量：電磁流量計共36臺；氣化爐氧氣流量：孔板+差壓變送器共36臺；氣化爐氧氣分管流量：文丘里+3臺差壓變送器；灰水、黑水流量：楔形流量計+雙法蘭差壓變送器9臺;2 凈化界區(qū)：變換廢鍋蒸汽流量：靶式流量計7臺；變換廢鍋給水流量：電磁流量計6臺

18、；低溫甲醇洗:阿里巴流量計12臺;3甲醇界區(qū)：粗甲醇、精甲醇等：質量流量計5臺；4 尿素界區(qū)：尿液.甲胺液流量：孔板+差壓變送器 共2臺？物位測量儀表第一節(jié):概述13物位測量儀表是測量液態(tài)和粉粒狀材料的液面和裝載 高度的工業(yè)自動化儀表。測量塊狀、顆粒狀和粉料等 固體物料堆積高度，或表面位置的儀表稱為料位計； 測量罐、塔和槽等容器內液體高度，或液面位置的儀 表稱為液位計，又稱液面計；測量容器中兩種互不溶 解液體或固體與液體相界面位置的儀表稱為相界面計。物位測量儀表的種類很多，常用的有直讀式液位計、 差壓式物位儀表、浮力式液位計、電容式物位儀表、 聲波式物位儀表和核輻射物位儀表。此外，還有電觸 點

19、式、翻板式和機械葉輪探測式等物位測量儀表。第二節(jié)差壓式液位變送器差壓式物位儀表是假定物料的重度為恒定值，容器中液體或固體物料堆積的高度與它在某測試點所產生的壓力成正比，因而可用測壓的方法來測量物位。測量壓力可用 壓力表、壓力傳感器和壓力變送器等。差壓式液位變送器的選型原則對于腐蝕性液體，粘稠性液體，熔融性液體，沉淀性液體等，當 采取灌隔離液，吹氣或沖液等措施時，可選用差壓變送器對于腐蝕性液體，粘稠性液體，易氣化液體，含懸浮物液體等, 宜選用平法蘭式差壓變送器IE對于易結晶液體，高粘度液體，結膠性液體，沉淀性液體等，宜 選用插入式法蘭差壓變送器對于被測對象有大量冷凝物或沉淀物析出時，宜選用雙法

20、蘭式差壓液位變送器測液位的差壓液位變送器宜帶有正負遷移機構，其遷移量 應在選擇儀表量程時確定對于正常工況下液體密度發(fā)生明顯變化介質，不宜選用差 壓式液位變送器第四節(jié)：聲波式物位儀表第三節(jié)：電容式物位傳感器III電容式物位儀表的工作原理是把物位的變化，變 換成相應電容量的變化，然后測量此電容量的變 化從而得到物位變化的。電容式物位儀表用于測 量導電、非導電液體或固體物料的液位、料位或 相界面位置，可供連續(xù)測量和定點監(jiān)控之用。第四節(jié)：聲波式物位儀表第四節(jié)：聲波式物位儀表聲波式物位儀表一般分為利用聲波阻斷原理和利 用聲波反射原理兩類。聲波阻斷式物位儀表在物 位升高而阻斷從發(fā)射換能器到接收換能器的聲束

21、 時，接受換能器接受到的聲能會產生突變，并發(fā) 出突變的開關信號；聲波反射物位儀表是根據聲 波從發(fā)射換能器到液面或料面，再從這一表面反 射回到接收換能器的時間間隔，來測出物位的。第五節(jié)：核輻射物位計核輻射液位計是通過放射源發(fā)出射線，穿過被測物料后由 探測器接收。當物位改變時，由于被測物料的吸收劑量改 變，而使探測器接受到的輻射強度改變，再轉換為電信號 的變化，經放大后送給顯示儀表連續(xù)顯示物位。放射形物位計是利用物位的高低對放射形同位素的射線吸 收程度不同來測量物位高低的，它的測量范圍寬，可用于 低溫、高溫.高壓容器中的高粘度、高腐蝕、易燃易爆介 質物位的測量。核輻射物位儀表的特點是：射線能穿透很

22、厚的壁以實現不 接觸測量，因而可用于高壓、高溫和有毒的密封容器的液 位或料位測量，且不受周圍電磁場、煙氣和灰塵等影響， 但使用時須注意保護。應用實例:1 氣化界區(qū):氣化爐液位：雙法蘭差壓變送器 煤漿槽液位：單法蘭差壓變送器 .石灰石倉、煤倉料位、渣池液位：共9臺；共3臺；雷達液位計共9臺;2 凈化界區(qū)：低溫甲醇洗：射頻液位開關17臺;3甲醇界區(qū)：粗甲醇、精甲醇等儲槽：雷達液位計5臺；4. 氨合成界區(qū)：廢熱鍋爐液位：雙法蘭差壓變送器+射頻導納液位開關;5. 尿素界區(qū)：合成塔、汽提塔液位：核射線液位計 俺137第五章溫度檢測儀表lh第一節(jié) 溫度檢測方法接觸式測量：即通過測量體與被測介質的接觸來測量

23、物體的溫度;特點：簡單、可靠、測量精度較高。但由于要達 到熱平衡，因而產生了滯后。而且可能與被測介 質產生化學反應。不能應用于很高溫度的測量。非接觸式測量：即通過接收被測物體發(fā)出的輻射 熱來判斷溫度。特點：其測溫范圍很廣，其測溫上限原則上不受 限制；測溫速度比較快，而且可以對運動體進行 測量，但一般測溫誤差較大。第二節(jié)熱電偶溫度計熱電偶的測溫原理：是利用熱電偶的熱電效應來 測量溫度的。熱電效應將任意兩種不同的導體A、B組成一 個閉合回路，只要其連接點I、2溫度不同，在回 路中就產生熱電動勢的現象。第三節(jié)熱電阻溫度計測溫原理：是基于金屬導體或半導體的電阻會隨 溫度的變化而變化的特性。因此只要測出

24、感溫元 件熱電阻的阻值變化，就可測得被測溫度。特點：測量精度高，在測量500以下溫度時，它的 輸出信號比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高。 另外熱電阻溫度計的輸出是電信號，便于遠傳， 同時又不需要冷端溫度補償。所以在中低溫(一 200-650)測量中得到了廣泛的應用。第四節(jié)_體化溫度變送器 一體化溫度變送器是溫度傳感器與變送器 的完美結合，以十分簡捷的方式把200+1600 °C范圍內的溫度信號轉換為二線制420mA DC的電信號傳輸給顯示儀、 調節(jié)器、記錄儀、DCS等，實現對溫度 的精確測量和控制。一體化溫度變送器是 現代工業(yè)現場、科研院所溫度測控的更新 換代產品，是集散系統、數字

25、總線系統的 必備產品。13III 一體化溫度變送器一般由測溫探頭（熱電 偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單 元組成。釆用固體模塊形式將測溫探頭直 接安裝在接線盒內，從而形成一體化的變 送器。一體化溫度變送器一般分為熱電阻 和熱電偶型兩種類型。應用實例:1 氣化界區(qū):氣化爐爐膛溫度：高溫熱偶.氣化爐爐壁溫度：表面熱偶共12只； A B C,廠35點;第六自動成份分析儀表第一節(jié):自動成份分析儀表分類 按原理分類：1.熱導式；2.熱磁式；3磁壓我；4.磁機械式；5.蠢化錯我;6.電化學式;7.紅外線；8.工業(yè)酸度計；9 工業(yè)電導儀；10 溶解氧；11 密度計;12.有毒氣體報警器；13.色譜儀;1

26、4.質 譜儀。按測量介質分類：1氣體分析；2液體 分嶄。第二節(jié)：自動成份分析儀表組成被測介質采樣處理單元 組分的解析與分離單元 檢測器和傳感器信號處理單元 信號顯示單元 數據處理及數據庫第三節(jié)：自動成份分析儀表特點 在線分析儀器與實驗室分析儀器相比較, 有三個顯著的特點：第一，過程分析儀器必須有自動取樣和 試樣預處理系統；第二，過程分析儀器必須是完全自動化 的，即完全實現自動檢測和自動控制；第三，過程分析儀器的精度可以低些， 但是必須保證能實現長期運行的穩(wěn)定性。第四節(jié)：取樣和預處理系統 過程分析儀器出現的同時，就出現了取樣預 處理系統。取暮預處理系統是聯系生產過程和儀器主機的 橋梁。它不但要適

27、應儀器較為苛刻的要求，而且要 受生產過程惡劣條件的嚴格制約。預處理系統制造難度不高，但設計難度很高。、預處理系統的作用和組成:預處理系統作用是將取樣氣加以處理，以滿足儀 器對樣氣的要求。預處理系統包括過濾（除塵、除機械雜質）、壓力 調節(jié)（減壓或抽引）、溫度調節(jié)（降溫或升溫）、 有害或干擾成分處理（除油霧、水分、腐蝕性介質 等）、流量調節(jié)等。輔助環(huán)節(jié)包括需多點切換、旁路系統、管線吹掃、 氣體混合、化學反應或轉化、管線伴熱、排氣、排 液等。:、取樣點選擇:潔凈有代表性樣氣，不能選擇層流、渦流或空氣 漏人； 盡可能滿足儀器對樣氣要求（溫度、濕度、含塵量、 壓力、流量、非腐蝕性、非干擾性、取樣管盡量

28、短）； 易燃易爆劇毒介質采樣時，應考慮安全取樣和環(huán)境 保護措施；便于保養(yǎng)維護； 取樣點流速應接近平均流速，圓形截面管道應靠近 圓心1/3半徑范圍內，不能靠近管壁。1、預處理系統的設計原則和依據:保證一定的反應速度要求。（反應滯后不超過60秒） 合理的保存信息。樣氣要有代表性，組分濃度不致發(fā)生變 化。達到儀器對樣氣清潔度的要求。弄清粉塵含量變化規(guī)律后 選擇合理凈化方式。III樣氣要有一定的溫度、壓力、流量，特別是對堵塞使樣氣 中斷應采取措施，絕不能讓分析器降低要求去適應粗糙的 取樣預處理系統。盡可能排除各種可能發(fā)生的干擾因素。選擇與該流程相適應的部件和結構材料。（是否有腐蝕性）第五節(jié)、紅外線氣體

29、分析儀紅外光是一種比可見光線波長長，比微波的波 長短的電磁波，紅外分析儀通常使用的紅外線波長范圍為210|jm（紫外線分析波長180-330nm）,紅 外線分析儀只能對各組分氣體中的某一種成分進行分析。工作原理是根據某些氣體對特定波長的紅外輻射有選擇吸收，且吸收 程度與被測氣體濃度有關，用于連續(xù)測定氣體的相對濃度。被測氣體經一定波長紅外線照射后，會吸收掉一部分紅外線能量 只有通過物質的紅外光線的頻率與物質分子本身的特定頻率相同，這 種分子才能吸收紅外光線的輻射能。特點：1 能測量多種氣體：可分析CO、C02、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、 S02、NH3等近三十種氣體。紅外線分析儀不能

30、分析單原子（惰性氣 體）和雙原子氣體（氫、氧、氮等）。2測量范圍寬：上限可到100%下限可到幾個ppm3 靈敏度高5反應快：一般在10秒內 6 有良好的選著性第六節(jié)熱導式氣體分析儀是出現最早，種類較多，應用較廣的一類 在線分析儀器，常用于分析混合氣體中的H2、 Ar、CO?、NH3、SO2等多種氣體的百分含工作原理：基于不同氣體具有不同的導熱 系數，混合氣體的導熱系數隨其組分的百分 含量而變化這一物理特性來分析某一組分的百分含量。熱導分析儀檢測室.f 43-35觴瓷浙儷噩L I-埶卑皿17 -IW； #：暹飜護電幽 江-魏潸F竜 矚；B -二殿表采用鉗絲做工作橋臂和參比橋臂的不平衡電橋檢 測氣

31、麻熱導華。UJ參比臂I、II內充參比氣體，被測氣體流過工作臂 皿、IV,電橋各臂通穩(wěn)定電流加熱至一定溫度，當 被測氣體濃廃與參比氣體濃度一樣時，各橋臂溫度 一樣，電阻值相等，電橋平衡。當被測氣體濃度變化，氣體熱導率改變，工作臂的 溫度和阻值隨之改變，電橋失去平衡產生電信號輸 出。 亠1 oo°c部分氣體的相對熱導率Air:1H2: 7.130N2:0.998CO2： 0.614 Ar:0.658O2： 1.015 NH3: 0.897CO: 0.964CH4: 1.318SO2:0.344第七節(jié)、氧含量分析儀在化學工業(yè)中，氧氣是直接參與反應的物質, 其含量必須控制在特定界限內。在很多

32、情況下，氧含量是很難檢測的，低氧量更難準確確定。工業(yè)生產中應用氧分析儀越來越廣泛。各種 原理的氧分析儀都有其應用的局限性。按工作原理分類:1 磁力機械式氧分析2 磁性壓力式氧分析儀3 熱磁式氧分析儀4 氧化錯式氧分析儀5 電化學原電池式氧分析儀新型燃料電池傳感器氧分析儀磁力機械式氧分析儀1 磁力機械式氧分析儀又稱啞鈴式氧分析儀，是 利用氧的順磁性原理（法拉第原理）。2氧分子在磁場中有很強的順磁性，是區(qū)分氧氣與 樣氣中其他氣體成分的有效手段。3 氧分析儀的傳感器由一對充滿氮氣的石英玻璃啞 鈴球組成，啞鈴球周圍環(huán)繞有一根鉗絲，形成電反 饋回路，啞鈴球懸垂在磁場中，正中裝有一個小反 射鏡。4當啞鈴周

33、圍有氧分子時，在磁場作用下，氧分子被磁場吸引而形成一定的壓力差，推動啞鈴球體發(fā) 生偏轉。5氧濃度越高，偏轉角度越大。6由光源、反射鏡及光敏元件組成的精密光學系統 測出這一偏轉并轉換成電信號。7該信號由放大器放大后，經反饋電路形成電流回 路，在磁場作用下，迫使啞鈴回復原平衡位置。此回路中電流值與氧濃度成正比。熱磁式氧分析儀1 工作原理：利用具有極高磁化率的氧氣，在非均勻磁場作 用下形成“熱磁對流”（磁風），對敏感元件產生冷卻作 用而工作的。2不含氧的混合氣體進入測量環(huán)室，則氣體分兩路經過環(huán)型氣路兩旁通道流出環(huán)室。處于環(huán)室氣路中間的水平管道, 因其兩端氣壓相同，故不形成氣流。3當有氧的混合氣體進入

34、環(huán)室時，氧被吸入水平管道的磁場 內。由于水平管道上繞有被加熱的鉗絲電橋臂I、II,進 入的氧將受熱而溫度升高。4由于氧的磁化率隨溫度升高而降低，這樣就減弱了磁場對 它們的吸引力，受熱的氧分子將不斷被冷的氧分子所補充 而排出磁場。5因此，在水平管道中形成了氧的對流,般稱之為“熱磁對流”或稱“磁風”。應用實例：1. 氣化界區(qū)：氣化爐燒嘴冷卻水CO分析：紅外線分析儀 共12臺；出洗滌塔合成氣H2、CO、C02、CH4分析：紅外線分析儀 共9臺，氫分析儀3臺；2. 凈化界區(qū)：變換氣CO/H2含量分析：1臺；甲醇洗滌塔出口 C02分析 紅外線分析儀 共2臺；3. 尿素界區(qū)：C02壓縮氣氧分析：熱磁式氧分

35、析儀3臺；4. 氨合成界區(qū)：合成氣H2分析：氫分析儀1臺；第七自動控制儀表第一節(jié)：集散控制系統集散控制系統也叫分布式控制系統，即Distributed Control System,縮寫為DCS，是集計算機技術 (Computer ).控制技術(Control ) 通訊技術(Communication )和顯示技術(CRT)為一體的綜合性高技術產品O DCS通過操作站對整個工藝過程進行集中監(jiān)視.操作.管 理，通過控制站對工藝過程各部分進行分散控制，既不 同于常規(guī)的儀表控制系統，也不同于集中式的計算機控 制系統，而是集中了兩者的優(yōu)點，克服了它們各自的不 足。DCS以其可靠性.靈活性，人機界面的友

36、好性以及通 訊的方便性等特點日益被廣泛應用。最早是美國霍尼威 爾(HONEYWELL)公司推出的TDC- 2000。 DCS的特點控制功能多樣化。一般都有幾十種運算控制算法或其 他數學和邏輯功能，如四則運算.邏輯運算.前饋、 PID控制.順序控制，以及各種聯鎖報警功能并可根 據控制對象的不同要求，將這些功能有機地組合運用, 能方便地滿足系統的要求。操作簡便。配備了靈活而功能強大的人機接口，如 CRT.鍵盤（系統也提供專用的功能鍵八打印機（打印需要的信息及報表）等。系統便于擴展。DCS的部件設計采用積木式的結構,可模板.模塊.卡件.控制柜和站為單位逐步增加， 形成更大規(guī)模的控制系統。24維護方便

37、。DCS配有智能的自動故障診斷功能，內 部設計是按照標準化、積木化.系列化進行的，便 于裝配和更換?？煽啃愿摺CS是監(jiān)視集中，而控制分散，并且在設計中已經考慮到有聯鎖保護功能.診斷功能.冗 余措施等，茯系統的可靠性大大提高。便于與其他計算機聯網。DCS配有高.中.低不同 速率和不同模式的通訊接口，可方便地與個人計算 機或其他大型計算機聯網，組成工廠自動化綜合控 制和管理系統。 DCS控制原理：DCS控制系統是將控制回路集中在控制 機柜內，在操作站上進行集中的控制和管理。測量信號 通過信號電纜接至DCS輸入卡件，經過DCS卡件轉換為 數字信號送至控制器，在控制器中與給定值進行比較 （如果是僅顯

38、示，在控制器中進行量程轉換、與報警值 比較等運算后直接顯示在操作站上），根據設定的正反 作用、PID參數計算出輸出信號，然后此輸出信號送給輸 出卡件，經過輸出卡件轉換為模擬信號四420mA標準 信號，通過信號電纜送至調節(jié)閥進行調節(jié)。也可以輸出 開關量信號，用于控制兩位式閥門或其他工藝設備。24第二節(jié)：ESD緊急停車系統 ESD是英文Emergency Shutdown Device緊急停車系統的 縮寫。這種專用的安全保護系統是90年代發(fā)展起來的， 以它的高可靠性和靈活性而受到一致好評O ESD緊急停車系統按照安全獨立原則要求，獨立于DCS集 散控制系統，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ES

39、D 系統是處于靜態(tài)的，不需要人為干預。作為安全保護系 統，凌駕于生產過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安 全性。只有當生產裝置出現緊急情況時，不需要經過DCS 系統，而直接由ESD發(fā)出保護聯鎖信號，對現場設備進行安全保護，避免危險擴散造成巨大損失。為何要獨立設置ESD系統呢？當然一般安全聯鎖保護功1=1能也可由DCS來實現。但是對于較大規(guī)模的緊急停車系 統應按照安全獨立原則與DCS分開設置，這樣做主要有以下幾方面原因:(1) 降低控制功能和安全功能同時失效的概率，當 維護DCS部分故障時也不會危及安全保護系統；llh(2) 對于大型裝置或旋轉機械設備而言，緊急停車 系統響應速度越快越好。這有利于

40、保護設備，避 免事故擴大；并有利于分辨事故原因記錄。而 DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應速度難 以作得很快；(3) DCS系統是過程控制系統，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干預，這有可能引起人為誤動作；而 ESD是靜態(tài)的，不需要人為干預，這樣設置ESD可 以避免人為誤動作。亠作為一個安全保護系統通常應具備如下特征獨立于其他控制系統是一套硬件冗余的系統，單點故障不會導致停車能夠帶電熱插拔卡件具有全面的在線自診斷并帶有故障報警指示系統是故障安全型具有相當快的掃描時間在線修改下裝功能在線對點的強制功能下裝前的離線仿真及比較功能 具有SOE事件順序紀錄功能24第八章執(zhí)行器第一節(jié)：調節(jié)閥的組成及分類舉夏

41、 縣箕蠶 曼壹：魯精欝靂兼必霜盔欝盍 行機構起推動作用，而閥起調節(jié)流量的作用。調節(jié)閥的產品類型很多，按其能源方式不同主要分為氣 動調節(jié)閥、電動調節(jié)閥.液動調節(jié)閥.智能調節(jié)閥四大 類，莪廠現在使用的基本上是氣動調節(jié)閥，即以壓縮空 氣為動力源的調節(jié)閥。玉此僅介紹氣動調節(jié)閥的組成與 分類。按調節(jié)型式：調節(jié)型.切斷型.調節(jié)切斷型三種按移動型式：直行程和角行程兩種按流量特性：直線、等百分比.拋物線.快開四種按上閥蓋型式：普通型、散熱型.長頸型.波紋管密封 塑四種按閥芯形狀：平板形.柱塞形.窗口形.套筒形、多級 形.偏旋形.蝶形.球形等第二節(jié)：氣動執(zhí)行機構執(zhí)行機構是將控制信號轉換成相應的動作來控制 閥內截

42、流件的位置或其它調節(jié)機構的裝置。它按 信粵莊力的大小產生相應的推另，使捷桿產生箱 應的位移，而帶動調節(jié)閥芯動作，達到調節(jié)的目的。氣動活塞式執(zhí)行機構它是最常用的機構，其結構簡單、動作可靠、維修 方便、價格低廉。氣動薄膜執(zhí)行機構分正作用和 反作用兩種型式，國產型號為ZMA （正作用）和 ZMB （反作用）。信號壓力一般是20100kPa, 膜片使用信號壓力不應大于250kPa,氣源壓力的 最大值為500kPa。信號壓力增加時推桿向下動作 的叫正作用執(zhí)行機構；信號壓力增加時推桿向上 動作的叫反作用執(zhí)行機構。其均由上、下膜蓋、 波紋薄膜片、推桿、托盤、支架、壓縮彈簧、彈 簧座、調節(jié)件、標尺等組成。在正

43、作用執(zhí)行機構 上加一個裝有O形密封圈的填塊，只要更換個別零 件，即可變?yōu)榉醋饔脠?zhí)行機構。氣動活塞式執(zhí)行機構主要是由氣缸、活塞、氣缸蓋、 密封圈、支架、推桿、調節(jié)件、限位螺栓、標尺等組成。它有帶彈簧和不帶彈簧兩種結構形式。 負氣牡允許璨祚莊力可迭700kPa,故軸出力夫,側扌向低壓側適用于高壓差、高靜壓及緊急切斷等場合。按輸 出特性它分比例式和兩位式兩種。所謂比例式是 指輸入信號壓力與推桿的行程成比例關系，這時 它必須帶閥門定位器。兩位式是根據輸入執(zhí)行機 構活塞兩側的操作壓力差來完成的?；钊筛邏阂粋€極端位置，故其只控制閥的開關動作（二位 式一般為無彈簧結構）?；钊麍?zhí)行機構的行程一 般為 10100mm 或（F 902第三節(jié)：閥閥是調節(jié)閥的調節(jié)部分，它直接與介質接觸，由 執(zhí)行機構推桿的位移，改變調節(jié)閥內的節(jié)流面積, 達到調節(jié)的作用。閥是由閥體、上閥蓋組件、下 閥蓋、閥內件等組成。上閥蓋組件包括上閥蓋和 填料函及填料。閥內件是指與流體接觸并可拆卸 的，起到改變節(jié)流面積和截流件導向等作用的零 件總稱，