1、化工儀表與自動(dòng)化1 張禎琳，內(nèi)工大化工學(xué)院、過(guò)程裝備與控制工程系教師，主要負(fù)責(zé)化工學(xué)院非過(guò)控專(zhuān)業(yè)學(xué)生的化工儀表課的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。 上課地點(diǎn)：科技樓0317 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：化工樓413 郵件地址：教 師 簡(jiǎn) 介2化工儀表與自動(dòng)化教材：化工儀表及自動(dòng)化（第四版）編者：厲玉鳴 主編 王建林 副主編 出版：化學(xué)工業(yè)出版社 2006年9月主講：張禎琳 康平原制作：張禎琳學(xué)時(shí)：30（含實(shí)驗(yàn)教學(xué)）3化工儀表與自動(dòng)化適用專(zhuān)業(yè)： 石油加工，石油儲(chǔ)運(yùn)，熱工，化工機(jī)械，化工工藝，制藥工程，應(yīng)用化學(xué)，食品工程，無(wú)機(jī)非金屬，石油開(kāi)采等專(zhuān)業(yè)。主要內(nèi)容：第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概念第三章 檢測(cè)儀表與傳感器第四章 顯示儀表

2、4什么是化工自動(dòng)化？ 在化工設(shè)備上，配備一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)的進(jìn)行，是一種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的辦法。緒 論5緒 論實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化目的何在？（1）加快生產(chǎn)速度，降低成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境。（3）保證生產(chǎn)安全。（4）根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平。6緒 論化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的綜合性 化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化是一門(mén)綜合性的技術(shù)學(xué)科。它應(yīng)用自動(dòng)控制學(xué)科、儀器儀表學(xué)科及計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論和技術(shù)服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科。而且，化學(xué)工程本身又是一門(mén)覆蓋面很廣的學(xué)科，化學(xué)過(guò)程有其自身的規(guī)律，而化工工藝更是類(lèi)型紛繁。

3、7第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念 第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容 第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖本章內(nèi)容：8 1自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) 利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱(chēng)為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容9第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容10第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容2自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程中由于一些偶然因素的影響，導(dǎo)致工藝參數(shù)超出允許的變化范圍而出現(xiàn)不正常情況時(shí)，就有引起事故的可能。3自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。1112第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容4自動(dòng)控制系統(tǒng)化工生產(chǎn)，大多數(shù)是連續(xù)性生產(chǎn)，各設(shè)

4、備相互關(guān)聯(lián)著，當(dāng)其中某一設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時(shí)，都可能引起其他設(shè)備中某些參數(shù)或多或少地波動(dòng)，偏離了正常的工藝條件。為此就需要用一些自動(dòng)控制裝置，對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制、使它們?cè)谑艿酵饨绺蓴_(擾動(dòng))的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。1314第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖人工操作（人工控制）(1) 檢測(cè) 用眼睛觀察液位的高低。(2) 運(yùn)算(思考)、命令 大腦根據(jù)液位高度、決策后發(fā)出命令。(3) 執(zhí)行 根據(jù)大腦發(fā)出的命令，手動(dòng)去閥門(mén)開(kāi)度,從而使液位保持在所需高度上。 15第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖16（2）測(cè)量元件與變送器 測(cè)量并將液位的高

5、低轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)；（3）自動(dòng)控制器 它接受變送器送來(lái)的信號(hào)，得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，用特定信號(hào)發(fā)送出去；（4）執(zhí)行器 通常指控制閥，只不過(guò)它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門(mén)的開(kāi)啟度。（1）被控對(duì)象 工藝設(shè)備（或其一部分）或管道。 第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖17第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖18第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖19第三章 檢測(cè)儀表與傳感器（重點(diǎn)） 第一節(jié)概述 第二節(jié)壓力檢測(cè)及儀表 第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表 第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表 第五節(jié)溫度檢測(cè)及儀表 第六節(jié). 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展 本章內(nèi)容：20第一節(jié) 概述檢測(cè)儀表

6、（一次儀表，測(cè)量元件）： 是指能將各種被測(cè)物理量（工業(yè)四大量）轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一儀表信號(hào)（如0.21.0kgf/cm2）的測(cè)量?jī)x表。 變 送 器 ： 將一次儀表感測(cè)到的信號(hào)“變換”成統(tǒng)一變化范圍的儀表信號(hào)（如420mA或05V） ，并且“送往”后續(xù)其它儀表，用于顯示、調(diào)節(jié)的“儀器”。21什么是測(cè)量過(guò)程 ： 將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。關(guān)于測(cè)量誤差 ：按照數(shù)值表示方法： 絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差按照出現(xiàn)的規(guī)律： 系統(tǒng)、隨機(jī)、疏忽誤差按照儀表使用條件： 基本、附加誤差按照被測(cè)量隨時(shí)間變化的關(guān)系： 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)誤差按照與被測(cè)變量的關(guān)系： 定值、累計(jì)誤差一、測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差221.精度等級(jí)

7、 ：S 最大絕對(duì)誤差： 理論值（真實(shí)）與實(shí)測(cè)值（顯示）的最大絕對(duì)差值。 相對(duì)百分誤差： 最大絕對(duì)誤差占儀表量程的百分之幾。去掉百分號(hào)后的 值，就是儀表的精度等級(jí)S，以圓圈、棱形符號(hào)圈于其中。S1.50.5二、儀表的性能指標(biāo)23二、儀表的性能指標(biāo)2.允許誤差 ：儀表示值落入“理論直線”上、下兩側(cè)的 范圍內(nèi)，均是該精度等級(jí)儀表所“允許”的。顯示實(shí)測(cè)滿(mǎn)量程24二、儀表的性能指標(biāo)3.變差 ： 也可以叫做顯示實(shí)測(cè)下上最大絕對(duì)差值即在儀表指針的上、下行曲線中尋求最大的差值點(diǎn)，此值小于兩倍的允許誤差。有時(shí)會(huì)遇到儀表上、下行實(shí)測(cè)曲線不重復(fù)的情況（如圖所示）。25二、儀表的性能指標(biāo)4.靈敏度 ： 表征儀表對(duì)被測(cè)

8、量的敏感程度。 單位被測(cè)參數(shù)的變化值引發(fā)的儀表指針偏轉(zhuǎn)角度愈大，靈敏度愈高！ 5.其他指標(biāo) ： a、反應(yīng)時(shí)間 （回應(yīng)、滯后時(shí)間） b、可靠性 綜合性指標(biāo)。（假冒偽劣產(chǎn)品不行） 26二、儀表的性能指標(biāo)例 ：一只滿(mǎn)量程為1斤的桿秤，其最小分度格為2兩；另一只滿(mǎn)量程為10斤的桿秤，其最小分度格為1斤，試計(jì)算哪一個(gè)桿秤的精度高？哪一個(gè)靈敏度高？01斤010斤分析 ：1斤的桿秤最小分度2兩，其最大稱(chēng)重誤差為1兩（四舍五入）；10斤的桿秤最小分度1斤，其最大稱(chēng)重誤差為。0.5斤（四舍五入）；答 ：滿(mǎn)量程10斤的桿秤精度高于1斤的桿秤；271.按照儀表使用的能源分類(lèi) ： 電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表2.按照信息的獲得

9、、傳遞、反應(yīng)和處理的過(guò)程分類(lèi) ： 檢測(cè)儀表、顯示儀表、集中控制裝置、控制儀表、 執(zhí)行器3.按照儀表的組成形式分類(lèi) ： 基地式儀表、單元組合式儀表（QDZ 、DDZ）集中控制裝置顯示儀表檢測(cè)儀表控制儀表生產(chǎn)過(guò)程執(zhí) 行 器三、工業(yè)儀表的分類(lèi)28第二節(jié)、壓力檢測(cè)及儀表一、壓力單位及測(cè)壓儀表 ：由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。壓力（壓強(qiáng)） PF/S F垂直作用力；S受力面積；單位：過(guò)去 1kgfcm210mH2O735.6mmHg1atm； 現(xiàn)在 1MPa10.197kgfcm2表壓 ：壓力表示值29壓力儀表的分類(lèi)壓力儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，可分為四大類(lèi) ：1.液柱式壓力計(jì)：連通器、 注

10、意由零點(diǎn)讀數(shù)要乘以2.2.彈性式壓力計(jì)：虎克定律、P 彈性系數(shù)； S位移量；3.電氣式壓力計(jì)： S（位移量）轉(zhuǎn)換為電量；4.活塞式壓力計(jì)： 用于校驗(yàn)其他壓力儀表； （精確度比較高）303132二、彈性式壓力計(jì)（一）彈性元件a.單圈彈簧管：一個(gè)具有橢圓形截面的彎成270o圓弧的，密封端可向外做拉直運(yùn)動(dòng)的空心薄壁金屬管（如鈹青銅） 。b.多圈彈簧管：多圈迭加，放大自由端的位移量（線性迭加） PK K圈數(shù)。c.膜片（膜盒）：置于密閉的受力容器內(nèi)的；增大了受力面積，同樣的受壓位移范圍，可測(cè)量微小壓力變化 。d.波紋管：將膜盒的位移量線性迭加，可測(cè)微壓。331、波登管、巴登管 2、壓力表膜片3、壓力表膜片（一）彈性元件34（二）單圈彈簧管壓力表1.工作原理： 彈