現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)儀表基礎知識（最終版）

8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject第一部分現(xiàn)場儀表知識Part2中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject第一章自動控制系統(tǒng)概述第二章儀表信號類型目錄中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject第一章自動控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的基本結構二、常見幾種控制系統(tǒng)中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject一、控制系統(tǒng)基本結構1、什么是自動控制系統(tǒng)？利用各種檢測儀表及自動控制裝置對主要工藝參數(shù)進行自動控制，使其在受到外界干擾后仍能回到規(guī)定數(shù)值范圍內的系統(tǒng)稱為自動控制系統(tǒng)。2、控制系統(tǒng)概述

圖中，每一個方框表示系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，方框之間用帶箭頭的連接線相連，組成一個自動控制系統(tǒng)。方框圖中帶箭頭的連接線僅表示方框之間信號作用的方向，并不代表生產工藝中介質的流向。

典型過程控制系統(tǒng)框圖二、常見控制系統(tǒng)1、串級控制系統(tǒng)2、前饋控制系統(tǒng)3、反饋控制系統(tǒng)4、選擇控制系統(tǒng)5、分程控制系統(tǒng)6、比值控制系統(tǒng)7、均勻控制系統(tǒng)8、復合控制系統(tǒng)1、串級控制系統(tǒng)初餾塔塔頂溫度控制串級控制系統(tǒng)典型方塊圖初餾塔塔頂溫度控制系統(tǒng)方塊圖干擾1：物料的流量或溫度干擾2：燃料的壓力或熱值主副回路如何投用串級控制系統(tǒng)投運步驟大致如下：①主、副控制器都置于手動位置，先用副控制器進行手動操作；②副回路比較平穩(wěn)后，把副控制器投入自動；③副回路比較平穩(wěn)后，手動操作把主控制器的輸出調整在與副控制器給定值相適應的數(shù)值上，把副控制器切入串級；④手動操作主控制器，使主變量接近于其設定值并待其比較平穩(wěn)后，把主控制器切入自動。2、前饋控制系統(tǒng)中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject換熱器溫度反饋控制系統(tǒng)與前饋控制系統(tǒng)8/27/20243、反饋控制反饋控制系統(tǒng)由控制器、受控對象和反饋通路組成。反饋控制系統(tǒng)圖中帶叉號的圓圈為比較環(huán)節(jié)，用來將輸入與輸出相減，給出偏差信號。這一環(huán)節(jié)在具體系統(tǒng)中可能與控制器一起統(tǒng)稱為調節(jié)器。以爐溫控制為例，受控對象為爐子；輸出變量為實際的爐子溫度;輸入變量為給定常值溫度,一般用電壓表示。爐溫用熱電偶測量，代表爐溫的熱電動勢與給定電壓相比較，兩者的差值電壓經過功率放大后用來驅動相應的執(zhí)行機構進行控制。8/27/2024閥門定位器反饋控制原理操作人員給電信號執(zhí)行機構動作閥開始動作4~20mA信號回操作室閥開度回訊電流信號對應閥門的開度8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject4、選擇控制

(1)選擇控制的概念控制系統(tǒng)中含有選擇單元的系統(tǒng)，都稱為選擇控制系統(tǒng)。選擇單元把邏輯算法引入控制系統(tǒng)，并根據(jù)邏輯計算的結果，從兩個或多個控制輸入中選擇其中一個作為輸出，從而適應不同的生產工況。一般的控制系統(tǒng)在遇到不正常工況或特大干擾時，很可能無法適應，只能從自動控制改為手動控制。如果采用選擇性控制系統(tǒng)，當生產操作條件即將但尚未達到危險極限時，可以用一個能控制不安全狀況的控制器取代在正常工況下使用的控制器，使工藝生產回到安全狀態(tài)，然后再由正常工況下使用的控制器對生產過程進行正?？刂?。

8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject如右圖，化學反應器內裝有固定催化劑層，為防止反應溫度過高，燒壞催化劑，因此在催化劑層的不同位置裝設溫度檢測元件和變送器，其測量信號一起送往高選器，選出最高的溫度進行控制。這樣，系統(tǒng)將一直按反應器的最高溫度進行控制，從而保證催化劑層的安全。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject(2)選擇控制在實際生產中的應用8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject分程控制系統(tǒng)典型方塊圖5、分程控制（1）分程控制的概念8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject分程控制是由一臺控制器輸出控制信號，分段控制兩臺或者兩臺以上的調節(jié)閥，以滿足某些工藝要求。如上圖，控制器輸出到調節(jié)閥上的信號范圍為4-20mADC（對于電動儀表）或20-100kPa，將這個輸出信號范圍分成多個區(qū)間，即信號區(qū)間的兩端分別對應于調節(jié)閥的全開和全關。在圖中，要求A閥的信號區(qū)間為20-60kPa，B閥的信號區(qū)間為60-100kPa，通過調整兩臺調節(jié)閥上的閥門定位器，使A閥在20-60kPa的輸入信號下走完全行程，使B閥在60-100kPa的輸入信號下走完全行程。當控制器輸出信號小于60kPa時，只有A閥隨信號的變化改變開度，B閥開度不變；當控制器輸出信號超過60kPa時，A閥的開度不變，B閥的開度隨信號的變化而變化。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（2）分程控制在實際生產中的應用8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject6、比值控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩個或兩個以上參數(shù)之間保持一定比例關系的自動控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。以q1表示主動量，以q2表示從動量，二者之間的關系如下q2=Rq1R為從動量與主動量的比值8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（1）開環(huán)比值控制系統(tǒng)當干擾q1發(fā)生變化時，流量控制器FY根據(jù)q1的測量與給定值的偏差，及安裝在從物料管道上的執(zhí)行器，來控制q2，以滿足q2=Rq1的要求。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（2）單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)當q1變化時，變送器將其變化送至主控制器FY。FY按預設好的比值成比例改變從動量控制器FC的給定值，使q2跟隨q1變化。當q2受干擾變化時，副流量閉環(huán)系統(tǒng)自動克服干擾。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（3）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能比較準確地控制主、從動量，另外可以提降負荷比較方便。只要緩慢地改變主動量控制器的給定值，就可以提降主動量，同時從動量也跟蹤提降，并保持兩者比值不變。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖8/27/20248/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject7、均勻控制系統(tǒng)在連續(xù)生產中，前一設備的出料，往往是后一設備的進料，各設備的操作情況也是相互關聯(lián)、相互影響的。如右圖所示的連續(xù)精餾過程中，處于上游的塔T1的出料為下游的塔T2的進料。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject為了保證T1的穩(wěn)定操作，必須保持其塔釜液位穩(wěn)定，為此設有塔釜液位控制系統(tǒng)，T1的出料由此變得不穩(wěn)定。而對T2來說，從穩(wěn)定操作要求出發(fā)，希望進料量盡量穩(wěn)定，因而設有進料流量控制系統(tǒng)，因而導致T1的液位變得不穩(wěn)定。因此兩塔之間供求產生矛盾。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject均勻控制可以解決上述矛盾。均勻控制的目的是使液位和流量兩個被控變量盡可能地平穩(wěn)。下圖（c）符合均勻控制的要求。1—液位變化曲線2—流量變化曲線第二章儀表的信號類型AI（analoginput)：模擬量輸入（電流、電壓信號）AO(analogoutput)：模擬量輸出（電流、電壓信號）DI(digitalinput)：數(shù)字量輸入（開關量）DO(digitaloutput)

：數(shù)字量輸出（開關量）PI(pulseinput)

：脈沖量輸入（頻率信號）一、AI信號（模擬量輸入）

現(xiàn)場傳輸信號用DC4mA～20mA，控制室內各儀表間的聯(lián)絡信號用DC1V～5V。①4-20mA電流信號適宜于現(xiàn)場和控制室之間的遠距離傳輸，可以避免傳輸導線上壓降損失引起的誤差。②1-5V電壓信號適宜于控制室內部短距離聯(lián)絡，儀表之間可以并聯(lián)連接，便于設計安裝和維修。

這兩種標準都以直流電流、電壓作為聯(lián)絡信號。采用直流信號的優(yōu)點是傳輸過程中易于和交流感應干擾相區(qū)別，且不存在相移問題，可不受傳輸線中電感、電容和負載性質的限制AI模擬量輸入與物理值對應，茂石化大蒸餾AI輸入主要有以下幾種類型：1、流量2、壓力3、溫度4、液位5、可燃有毒報警器1、差壓式流量計現(xiàn)場孔板流量計示意圖

差壓式流量計主要由三部分組成（見圖所示）：第一部分為節(jié)流裝置，它將被測流量值轉換成差壓值；第二部分為信號的傳輸管線；第三部分差壓變送器，用來檢測差壓并轉換成標準電流信號，用于量值顯示或控制之用。膜盒組件：硅諧振式傳感器上的兩個H形諧振梁分別將差壓（壓力）信號轉換成頻率信號，然后用頻率差分技術將兩頻差信號輸出到脈沖計數(shù)器計數(shù)，經特性修正后送微處理器。智能轉換部分：將傳感器的信號經微處理器處理后，由D/A轉換器轉換成4-20

mA模擬信號，或由I/O接口部件轉換成數(shù)字信號，此信號疊加在4-20mA模擬信號上。

1.1智能變送器原理

連續(xù)流動的流體遇到安插在管道內的節(jié)流裝置時(節(jié)流裝置中間有個圓孔，孔徑比管道內徑小)，流體流通面積突然縮小，在壓頭的作用下，流體的流速增大，擠過節(jié)流孔，形成流束收縮，從而產生壓差。流過的流量愈大，在節(jié)流裝置前后所產生的壓差也就愈大，因此可通過測量壓差來計量流體流量的大小。

流體流經孔板時的節(jié)流現(xiàn)象

常用的節(jié)流件有孔板、噴嘴、文丘里管以及楔形節(jié)流件、V形錐節(jié)流件等1.2差壓式流量計導壓管的安裝－+－+－+11223311445516655777(a)(b)(c)1－取壓口2－放空閥3－貯氣罐4－貯液罐5－排放閥6－凝液罐7－差壓變送器現(xiàn)場冷凝器示意圖在測量液體介質時，變送器只能安裝在取樣口之上時，在引壓管的管路中應有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會對測量精度造成影響。在測量氣體介質時，如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時，必須加裝如圖(b)所致的貯液罐和排放閥，克服因滯留液對測量精度產生影響。測量蒸汽時的引壓管管路則如圖(c)所示。2、壓力現(xiàn)場壓力變送器圖2.1壓力的分類：絕對壓力、表壓力、負壓力、真空度

大氣壓絕對壓力零P絕P表P負P絕化工測量儀表2.2壓力的單位：壓力的法定計量單位是帕斯卡（簡稱帕），符號為Pa。1Pa就是1牛頓的力作用在1平方米面積上所產生的壓力。5種非法定壓力單位與法定壓力單位之間的換算關系：1毫米水柱（mmH2O）＝9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa1工程大氣壓（kgf/cm2）＝9.81×104Pa(絕壓）10公斤（表壓）=0.98MPa1物理大氣壓（atm）=101325Pa8/27/20242.3壓力變送器取壓口的選擇

被測介質為液體時，取壓口應位于管道下半部與管道水平線成0～45°角內，目的是保證引壓管內沒有氣泡，兩根引壓管內液柱產生的附加壓力可以相互抵消；45°45°(a)液體

被測介質為氣體時，取壓口應位于管道上半部與管道垂直中心線成0～45°角內，其目的時為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。

45°45°(b)氣體

被測介質為蒸汽時，取壓口應位于管道上半部與管道水平線成0～45°角內。最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。

45°45°(c)蒸汽3、溫度測量儀表

溫度儀表的分類表：

固體的膨脹:雙金屬溫度計

熱膨脹

液體的膨脹:玻璃溫度計

氣體的膨脹:壓力式溫度計

電阻式金屬熱電阻:鉑熱電阻等

接觸式：半導體熱敏電阻:鍺電阻等

廉金屬熱電偶：銅一康銅等

熱電偶

貴金屬熱電偶：鉑銠30鉑銠6

難熔金屬熱電偶：鎢鋅系等

非金屬熱電偶：石墨、硒等

輻射法：輻射溫度計、部分輻射溫度計亮度法：光學高溫計熱輻射:比色法：比色溫度計非接觸式溫度計:3.1熱電偶熱電偶示意圖兩種不同成分的導體兩端接合成回路時，當兩接合點溫度不同時，則會在其回路內產生mV信號（熱電動勢）。與熱電阻比較，熱電偶測量范圍寬，但線性差，需冷端補償。冷端補償方法：電路補償，軟件補償。線性化：線性化電路，通過查分度表軟件線性化。TCVi4~20mAV→VV→I8/27/2024熱電偶測溫指示偏低故障分析現(xiàn)場接線端子銹蝕或不牢固打磨并重新接好線現(xiàn)場接線盒（或熱電偶套管）內有液體介質（如雨水等）

清除掉液體并做好防滲漏措施補償導線接線松動或接反重新接好線熱電極或補償導線線間短路

更換熱電偶或補償導線插入深度不夠

更換長度適宜的熱電偶8/27/2024熱電偶測溫指示偏高故障分析熱電極變質更換熱電偶補償導線與熱電偶型號不符合更換同類型的絕緣破壞造成外電源進入熱電偶回路修復或更換絕緣材料補償導線與熱電極連接處兩點溫度不同處理補償導線，使兩接點溫度相同熱電偶安裝方法、位置或插入深度不當

按規(guī)定要求重新安裝3.2熱電阻

熱電阻是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻的接線方式有三種，二線制，三線制，四線制。

熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅。轉換原理R→VV→I4~20mARTD電阻→電壓轉換電壓→電流轉換熱電阻的常見故障1、故障現(xiàn)象：顯示儀表指示值比實際值低或示值不穩(wěn)故障原因：保護管內有金屬屑、灰塵；接線柱間積灰；熱電阻短路；2、故障現(xiàn)象：顯示儀表顯示無窮大故障原因：熱電阻斷路；引出線斷路；3、故障現(xiàn)象：阻值與溫度變化有關系故障原因：電阻絲受腐蝕變質8/27/20244、液位計現(xiàn)場差壓式液位計實物圖4.1差壓式液位計8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

差壓式液位計是利用容器內的液位改變時，液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的。

?P=p1-p2?P=ρgh則h=?p/ρg差壓變送器液位高度H8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

差壓式液位計量程遷移的問題：

作用在負壓室的使儀表零點向負方向遷移的固定壓力，稱為負遷移。

作用在正壓室的使儀表零點向正方向遷移的固定壓力，稱為正遷移。

8/27/20244.2浮筒液位計現(xiàn)場浮筒液位計實物圖8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

浮筒液位變送器由浮筒室、浮筒和扭管系統(tǒng)組成的傳感部分、變送器的轉換部分組成。測量原理:

當浮筒室內液體的液位升降變化時，引起由沉浸在液體中的浮筒受到浮力變化。在浮力的作用下，扭管扭轉一定角度，因液位不同，浮力也隨之變化，扭管轉角也隨之變化，從而使液體與扭轉角成比例關系。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject5、可燃氣體檢測器可燃氣體檢測器主要有三個部分組成，一是檢測器，采集空氣中的可燃氣體，安裝在可燃氣體釋放源附近；二是控制器，顯示油氣濃度，當達到設定值時，發(fā)出警報或其他信號，一般安裝在有人值守的值班室；三是，連接部分，是指防電磁干擾的鎧裝電纜或加金屬套管的電纜，將檢測器的信號傳遞至控制器，當檢測器檢測到空氣中的油氣時，將油氣濃度的大小轉化為相應的電信號，由連接電纜傳送至控制器，控制器在將電信號轉化為數(shù)字信號，在液晶顯示器上顯示出油氣的濃度值，但值大于設定值時，現(xiàn)場蜂鳴器亮且發(fā)出報警信號。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject硫化氫及可燃氣體探測器8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject浮筒液位計常見故障原因測量介質的比重發(fā)生變化。比重變化則浮力就發(fā)生變化，導致測量不準。在測量粘稠介質時造成掛料使浮子重量增加，指示偏低。儀表扭力系統(tǒng)不靈活。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

用于信號輸出、驅動、PID調節(jié)等裝置常見有：控制閥，變頻調節(jié)泵等。①電流信號4-20mADC（直流信號）

二、A0信號（模擬量輸出）8/27/20241、控制閥（執(zhí)行器）8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.1控制閥的構成調節(jié)閥=執(zhí)行機構+閥體部件

執(zhí)行機構是調節(jié)閥的推動裝置，它按信號壓力的大小產生相應推力，使推桿產生相應的位移，從而帶動調節(jié)閥的閥芯動作。閥體部件是調節(jié)閥的調節(jié)部分，它直接與介質接觸，由閥芯的動作，改變調節(jié)閥節(jié)流面積，達到調節(jié)目的。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.2控制閥體圖形符號8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.3控制閥工作過程講解8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.4控制機構的分類

①直通單座閥：只有一個閥芯和閥座，結構簡單、泄漏量小，易于關閉，一般應用于小口徑、低壓差的場合。

②直通雙座閥：有兩個閥芯和閥座。當閥體直立，閥桿下移時，閥芯與閥座間的流通面積減小為正裝；當閥體直立，閥桿下移時，閥芯與閥座間的流通面積增加為反裝；

③角型閥：這種閥的流路簡單、阻力較小，適用于介質為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

④三通閥：合流型和分流型。

⑤隔膜閥：無填料、無泄露，用于抗腐蝕型。

⑥蝶閥：翻板閥，結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻小，泄漏量大，適用于大口徑、大流量、低壓差的場合。

⑦球閥：轉動閥芯使之與閥體處于不同的相對位置，從而具有不同的流通面積，以控制流量。

⑧偏心旋轉閥：用于高粘度或帶有懸浮物的介質流量。

⑨套筒閥：閥內有一個圓柱形套筒，套筒壁上有一個或多個孔，閥芯在套筒內上下移動，改變節(jié)流孔面積。適用于要求低噪聲及壓差大的場合。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.5控制閥的選擇

①結構與特性的選擇。

②氣開與氣關的選擇：執(zhí)行機構控制閥氣動執(zhí)行器執(zhí)行機構控制閥氣動執(zhí)行器正正氣關反正氣開正反氣開反反氣關

氣動薄膜式執(zhí)行機構有正作用和反作用兩種形式。當信號壓力增大時，閥桿向下動作的叫正作用執(zhí)行機構當信號壓力增大時，閥桿向上動作的叫反作用執(zhí)行機構8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject三、DI/DO信號（數(shù)字量輸入/輸出）

與物理狀態(tài)及控制狀態(tài)對應。DI：如啟停狀態(tài)、開關狀態(tài)、三通狀態(tài)等。DO：如開關信號、報警信號、指示信號等。

①觸點信號繼電器②電平信號+24V、+12V、+5V等

觸點信號電平信號電平信號模塊+VCC（24V）繼電器DODI8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1、DI，DO信號UV12201聯(lián)鎖圖8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.18/27/2024聯(lián)鎖切斷閥示意圖8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1.2實施聯(lián)鎖動作的部件

①電磁閥②調節(jié)閥8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject四、PI（脈沖量輸入）

與物理量的瞬時值或累積值對應，信號類型與DI/DO類似。脈沖信號---與累積值對應。頻率信號---與瞬時值對應。脈沖信號脈沖當量---單位脈沖對應的累積值。如流量：/脈沖、m3/8000脈沖累積值=脈沖數(shù)×脈沖當量（m3）瞬時值=脈沖數(shù)×脈沖當量/測量時間（s）×3600（m3/h）此類信號測量累積值方便，測量瞬時值困難。若脈沖頻率較小時，應通過測量脈沖周期測量瞬時值。若脈沖頻率較大時，可通過測量單位時間脈沖數(shù)測量瞬時值。頻率信號瞬時值與頻率值成正比，如：0~30m3/h對應0~5000Hz

此類信號測量瞬時值方便，測量累積值困難。測量累積值要有精確定時。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1、質量流量計質量流量計實物圖8/27/2024科氏力質量流量計

測量原理:

科氏力質量流量計的整個測量系統(tǒng),一般由傳感器和變送器組成。傳感器是由根據(jù)科里奧利效應制成的，由傳感元件、電磁驅動器和電磁檢測器三部分組成。傳感元件的結構種類很多，有的是兩根U型管，有的是兩根Ω型管，有的是兩根直管等等。電磁驅動器使傳感器以其固有頻率振動，而流量的導入使傳感器在科氏力的作用下產生一種扭曲，在它的左右兩側產生一個相位差，根據(jù)科里奧利效應，該相位差與質量流量成正比。根據(jù)其測量原理,質量流量計還可以測量流體的密度。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject科氏力質量流量計8/27/2024第二部分計算機控制系統(tǒng)基本知識中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject利用數(shù)字計算機進行控制的計算機系統(tǒng)，在幾十年發(fā)展過程中，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器（PLC）集散控制系統(tǒng)（DCS）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）安全儀表系統(tǒng)（SIS）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）

中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject1、DCS系統(tǒng)DCS定義DCS組成DCS結構DCS控制原理2、報警聯(lián)鎖系統(tǒng)信號報警系統(tǒng)信號聯(lián)鎖系統(tǒng)機組中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject什么是集散控制系統(tǒng)？集散控制系統(tǒng)，是利用微處理機技術對生產過程進行集中管理和分散控制的系統(tǒng)。DCS有什么優(yōu)點呢？DCS使控制功能得以分散，從而實現(xiàn)了危險分散，較好地解決了危險性集中的問題。同時，DCS改進操作界面，將操作、管理與生產過程密切地結合了起來。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProjectDCS的組成DCS包括三個大的組成部分：現(xiàn)場控制站、人機接口（工程師站、操作站）和通信系統(tǒng)。（1）現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站的硬件一般都采用專門的工業(yè)級計算機系統(tǒng)，其中除了計算機系統(tǒng)所必需的運算器（即CPU）、存儲器外，還包括了現(xiàn)場測量單元、執(zhí)行單元的輸入輸出設備。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject計算機系統(tǒng)（機柜）中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（2）人機接口包括操作員接口和工程師接口兩部分。人機接口主要是實現(xiàn)對整個工藝過程、整個工廠的系統(tǒng)組態(tài)、運行狀態(tài)的監(jiān)視及操作等人機交互功能。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject（3）通訊網(wǎng)絡對于不同DCS產品，通訊網(wǎng)絡部分差別較大，對于TDC3000/TPS，用LCN和UCN實現(xiàn)系統(tǒng)內的基本通信；對于CENTUM系統(tǒng)，用V-net將各操作站和控制站連接。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject從現(xiàn)場檢測儀表，到中心控制室DCS畫面顯示，信號都穿越了哪些設備？4~20mA中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject從現(xiàn)場檢測儀表，到中心控制室DCS畫面顯示，信號都穿越了哪些設備？

詳細過程：以熱電偶測量溫度為例，熱電偶測量溫度，把溫度轉換成mV信號，通過補償導線把信號傳給和熱電偶一體安裝的溫度變送器，溫度變送器根據(jù)其內部組態(tài)的數(shù)據(jù)轉換為4-20mA信號（在此僅以模擬信號為例，總線信號有所不同），再經過2芯電纜信號傳送到現(xiàn)場接線箱，從現(xiàn)場接線箱通過多芯電纜信號傳送到現(xiàn)場機柜室內部的端子上，再通過電線傳到安全柵，中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject再經過安全柵到DCS的接線端子板，通過連接接線端子板和DCSI/O卡的電纜傳到I/O卡內部，經過250歐電阻轉換成1-5V,再經過卡件上的D/A模數(shù)轉換器，轉換為0-32000（或其它值）之間的數(shù)字，DCS主控卡上的CPU在下一個控制周期會把這個數(shù)字讀取到DCS主控卡上的2字節(jié)內存中，在掃描輸入完成后，會按照DCS組態(tài)中的量程轉換為工程單位的值（就是實際溫度），存儲到另外一個4字節(jié)的內存地址，等到DCS控制站和操作站通訊時控制站會把這個值發(fā)到操作站，操作站會根據(jù)組態(tài)內容，把這個值顯示為實際數(shù)字或者bar圖，你在DCS畫面上就看到了現(xiàn)場測量的溫度。8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject安全柵防雷柵中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProjectCPU中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProjectI/O卡件電源開關模塊中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject自動信號報警聯(lián)鎖系統(tǒng)信號報警裝置自動監(jiān)測被監(jiān)控對象的重要信號，并據(jù)此判斷對象的工作狀態(tài)。當對象的工作狀態(tài)偏離規(guī)定范圍時，向操作人員發(fā)出聲、光報警信息，并可接受操作人員的消音、確認、復位等操作。聯(lián)鎖保護裝置實質上是一種自動操作保護系統(tǒng)。當某工藝變量發(fā)生越限或設備出現(xiàn)異常等極端情況時，聯(lián)鎖保護裝置將受聯(lián)鎖信號的觸發(fā)而引起聯(lián)鎖動作。聯(lián)鎖的結果通常是生產裝置全流程或局部流程或單臺設備停車，還包括聯(lián)鎖啟動一些保護設備，如風機、泵等。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject二取二，即兩個條件中，同時滿足就會跳聯(lián)鎖。（紅色部分）三取二，顧名思義就是三個取兩個，如A、B、C有三個測量點，當這三個點中任意有兩個或兩個以上的測量值達到某一聯(lián)鎖值時，則這一聯(lián)鎖條件滿足。聯(lián)鎖系統(tǒng)中的二取二、三取二是什么意思？中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject用二取二、三取二聯(lián)鎖的好處由于聯(lián)鎖系統(tǒng)多是應用于一些比較復雜重要的設備的保護，但往往該設備局部測量點的測量值容易受到外界干擾而頻繁發(fā)生變化，假如因為一個測量點就引發(fā)跳聯(lián)鎖，這將使裝置較為頻繁停汽，不符合生產利益。所以采取多取多這種方式更為合理。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject2#加裂新氫壓縮機自動聯(lián)鎖保護邏輯8/27/2024中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject蒸餾加熱爐余熱回收部分聯(lián)鎖邏輯中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

在加熱爐余熱回收聯(lián)鎖邏輯中，手動開快風門與鼓風機信號都正常的情況下，點擊復位按鈕，啟動打開快開風門聯(lián)鎖邏輯，在手動打開快開風門不滿足或鼓風機停機信號都不滿足的情況，聯(lián)鎖打開快開風門；鼓風機停機信號不正常的情況下，故障報警指示燈變成紅色，正常情況下沒有顏色。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject

關閉燃料氣總管閥門聯(lián)鎖邏輯中，聯(lián)鎖邏輯條件都滿足的情況下，可以按復位按鈕，啟動聯(lián)鎖邏輯，在有條件不滿足的情況下，關閉燃料總管閥門；在加熱爐出口溫度聯(lián)鎖中，在加熱爐出口溫度條件不滿足的情況下，需要人工二次確定才能聯(lián)鎖關閉燃料氣總閥門。8/27/2024

目前機組系統(tǒng)需要實時測量和監(jiān)控的各種參數(shù)中，尤為重要的是機組軸承的位移、振動和轉速的監(jiān)測；針對這些數(shù)據(jù)的測量過程，現(xiàn)在我們給大家介紹下這些數(shù)據(jù)的獲取、傳感器系統(tǒng)的組成及工作原理。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject機組8/27/20243500機組監(jiān)測系統(tǒng)中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/2024一、傳感器系統(tǒng)的組成傳感器系統(tǒng)是由：探頭、延伸電纜、前置放大器組成（如下圖）中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/20241、探頭

探頭對正被測體表面，它能精確地探測出被測體表面相對于探頭端面間隙的變化。通常探頭由線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成，其典型結構見下圖中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/20242、延伸電纜

作為系統(tǒng)的一個組成部分，延伸電纜(如圖所示)用來聯(lián)接和延長探頭與前置器之間的距離，選擇延伸電纜的長度應該使延伸電纜長度加探頭電纜長度與配套前置器所要求的長度一致(5m或9m)，鎧裝選擇的情況同探頭電纜。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/2024采用延伸電纜的目的是為了減短探頭所帶電纜長度，對于用螺紋安裝探頭時，需轉動探頭，過長的電纜不便使電纜隨探頭轉動，容易扭斷電纜。延伸電纜的兩端接頭不同，帶陽螺紋的接頭(轉接頭)與探頭聯(lián)接，帶陰螺紋的接頭與前置器聯(lián)接。

注意：探頭電纜和延伸電纜長度一經選定，使用時不能隨意加長或縮短。如有必要，則須重新校準，否則可能引起傳感器超差。中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/20243、前置器前置器是一個電子信號處理器。一方面前置器為探頭線圈提供高頻交流電流；另一方面，前置器感受探頭前面由于金屬導體靠近引起探頭參數(shù)的變化，經過前置器的處理，產生隨探頭端面與被測金屬導體間隙線性變化的輸出電壓U。

中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/2024二、系統(tǒng)的工作原理我們常用的傳感器系統(tǒng)的工作機理是電渦流效應。當接通傳感器系統(tǒng)電源時，在前置器內會產生一個高頻電流信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產生交變磁場H1。如果在磁場H1的范圍內沒有金屬導體材料接近，則發(fā)射到這一范圍內的能量都會全部釋放；反之，如果有金屬導體材料接近探頭頭部，則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場，該電渦流場也會產生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用，就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化既與電渦流效應有關，又與靜磁學效應有關，即與金屬導體的電導率、磁導率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離等參數(shù)有關。（工作原理如下圖）中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/2024探頭電渦流作用原理圖中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject8/27/20241、位移數(shù)據(jù)的測量計算

位移變化量=前置器輸出電壓變化量÷傳感器靈敏度例如：靈敏度=7.87V/mm，前置器測得電壓值10.574VDC（安裝電壓為9V），對應的位移變化量：（10.574-9）V÷

7.87V/mm=0.2mm2、振動數(shù)據(jù)的測量計算

振動值=前置器輸出電壓值×2.828÷傳感器靈敏度例如：靈敏度=7.87V/mm，前置器測得電壓值0.348VDC，系統(tǒng)顯示值應為：0.348V

×2.828÷7.87V/mm

=0.125mm中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refinery&ChemicalProject中科(廣東)煉化一體化項目Sino-Kuwait(Guangdong)Refiner