化工仪表及自动化第3章流量检测PPT课件

控制系统实施
选用适当的控制器和执行器，搭建液位控制系统，并进行调试和优 化。
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化工仪表及自动化
的未来发展趋势
化工仪表及自动化的技术发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展，化工仪表将实现更高程度的智 能化，包括自适应控制、智能故障诊断和预测性维护等功能。
高精度化
化工生产对仪表的测量精度要求越来越高，未来化工仪表将实现更高 精度的测量，以满足生产过程中的严苛要求。
化工仪表的选型与
安装
化工仪表的选型原则与方法
满足工艺要求
根据工艺流程、介质特性、测量范围等选择合适的仪表类型。
可靠性
选择经过长期实践验证、技术成熟、性能稳定的仪表。
化工仪表的选型原则与方法
化工仪表的选型原则与方法
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选型方法
02
了解工艺流程和介质特性，确定测量需求 和测量范围。
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收集各种类型仪表的性能参数、价格等信 息，进行对比分析。
压力传感器选择
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根据测量范围和精度要求，选择合适的压力传感器，如压电传
感器、应变片等。
控制策略设计
02
根据工艺要求，设计合理的控制策略，如PID控制、自适应控制
等。
控制系统实施
03
选用适当的控制器和执行器，搭建压力控制系统，并进行调试
和优化。
案例三：流量控制系统的设计与实施
流量计选择
根据测量介质和流量范围，选择合适的流量计， 如涡街流量计、电磁流量计等。
化工仪表在工业生产中的重要性
01
02
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保障生产安全
通过实时监测和报警，避免生 产过程中的危险情况。
提高生产效率

➢ 双法兰式
化工仪表及自动化第3章2
第四节 物位检测及仪表
❖ 三、电容式物位传感器
1.测量原理 通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同 液体的分界面。
两圆筒间的电容量C
当 D 和 d 一定时，电容量 C 的大小与极 板的长度 L 和介质的介电常数ε的乘积成 图3-45 电容器的组成 比例。
温差电势远小于接触电势，整个热电偶回路的热电势:
当A、B和t0一定时，EAB（t,t0）是温度t的单值函数， 这就是热电偶测温的基本依据。
化工仪表及自动化第3章2
2.热电偶基本定律
★ 热电回路的热电势仅取决于热电极的材料和两个接触点温 度，与温度沿热电极的分布及电极尺寸和形状无关；
★ 在热电偶回路中，接入第三种材料的导线，只要第三导线 的两端的温度相同，第三导线的引入不会影响热电偶的电 势；
400 ～2000 700 ～3200 900 ～1700
红 光电探测 0 ～3500 外 热电探测 200 ～2000 线
测量精度高，便于远距离、多点、 不能测高温，需注意环境温度
集中测量和自动控制
的影响
测温时，不破坏被测温度场
低温段测量不准，环境条件会 影响测温准确度
测温范围大，适于测温度分布，不 易受外界干扰，标定困难 破坏被测温度场，响应快
第五节 温度检测及仪表
注意
如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论 两接点温度如何，闭合回路的总热电势为零；如果热 电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合回 路的总热电势也为零；热电偶产生的热电势除了与两 接点处的温度有关外，还与热电极的材料有关。也就 是说不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生 的热电势是不同的。

➢ 节流装置经过长时间的使用，会因物理磨损或者化学腐蚀，造成几何形状和尺寸 的变化，从而引起测量误差，因此需要及时检查和维修，必要时更换新的节流装 置
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——节流式流量计误差产生的原因
—化工仪表及自动化—
➢ 实际工况与设计要求不符，如：温度、压力、湿度以及相应的流体重度、 粘度、雷诺数等参数数值发生变化，则会造成较大的误差。为了消除这 种误差，必须按新工艺重新设计计算，或加以必要的修正。
标准状态下的体积流量用qvn表示，单位为Nm3/s。
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—化工仪表及自动化— 3
—化工仪表及自动化— 4
—化工仪表及自动化— 5
—化工仪表及自动化— 6
—化工仪表及自动化பைடு நூலகம் 7
—化工仪表及自动化— 8
法兰取压和D－D/2取压
—化工仪表及自动化—
D－D/2取压装置是设有取压口的管段，上、下游取压口轴线 与孔板上游端面的距离分为D和D/2（D为管道的直径）
➢ 标准喷嘴和标准文丘里管的压力损失较孔板为小，但结构比较复杂，不易加工。 ➢ 标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104～105以上的流体； ➢ 流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变； ➢ 为保证流体在节流装置前后为稳定的流动状态，在节流装置的上、下游必须配置
一定长度的直管段（与管径、节流件的开孔面积以及管路上的弯头数都有关系）
➢ 节流装置安装不正确节流装置安装不正确，在安装时，特别要注意节流 装置的安装方向。
➢ 在使用中，要保持节流装置的清洁。如在节流装置处防止有沉淀、结焦、 堵塞等现象。
➢ 节流装置的磨损，应注意日常检查、维修，必要时应换用新的孔板。 ➢ 导压管安装不正确，或有诸塞、渗漏现象，
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绿色化
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
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自动化基础知识
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自动化概念及原理
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自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
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现场总线技术实践
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现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
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易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
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化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
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对于气体，密度受温度、压力变化影响较大， 如在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化 约为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。
因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的 温度和压力。为了便于比较，常将在工作状态下 测得的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃， 压力为101325Pa）的体积流量，用符号Qn表示， 单量(Qn)：折算到标准的压力和温度下的体 积流量。（标准状态下） 流量的国际单位是千克/秒（kg/s）、立方米/ 秒（m3/s）。此外，常用的还有吨/小时（t/h）、 千克/小时（kg/h）、立方米/小时（m3/h）等； 总量的国际单位是千克（kg）、立方米（m3）。 此外，常用的总量单位还有吨（t）。
2.压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的 自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件）， 改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。
3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒） 及（波纹管）等。 开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、 （微动开关）等。
第二章 压力测量仪表
第一节： 压力单位
国际单位制（SI）---帕（Pa）， 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
1Pa=1牛/米2（N/m2） 1Mpa=1×105Pa 1 公斤力/厘米2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa 1 巴(bar) = 0.1 MPa 1 毫米水柱(mmH2O) = 9.81×10-6 MPa 1 毫米水银柱(mmHg) = 1.333×10-3 MPa 1 标准大气压(atm) = 0.1013 MPa
而涡街流量计： 1、结构简单； 2、涡街变送器直接安装于管道上，克服了管路泄

注：“量的常用符号”是在运算方程式、公式、等式所用，符号可因人或因情 况而异。如长度可用 l, l, λ, 等。但单位符号却不能乱用。
第一节 概述
自动化学院 电气测控工程系
用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。
用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号 的仪表通常称为传感器。 当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准 信号时，通常称为变送器。
第一节 概述
自动化学院 电气测控工程系
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也 说明该仪表的精确度越高。 0.05 级以上的仪表，常用来作为 标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多在0.5以下。 仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表面板 上。 举例 如： 1.5
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第一节 概述
自动化学院 电气测控工程系
例2 某台测温仪表的测温范围为０～1000℃。根据工艺要求， 温度指示值的误差不允许超过±７℃，试问应如何选择仪表 的精度等级才能满足以上要求？ 解 根据工艺上的要求，仪表的允许误差为
7 允 100 % 0.7% 1000 0
如果将仪表的允许误差去掉“±” 号与“％”号，其 数值介于0.5～1.0之间，如果选择精度等级为 1.0级的仪表， 其允许的误差为±1.0％，超过了工艺上允许的数值，故应 选择0.5级仪表才能满足工艺要求。 11
自动化学院 电气测控工程系
温度检测及仪表
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内容提要
一体化温度变送器 智能式温度变送器 测温元件的安装
自动化学院 电气测控工程系
现代检测技术与传感器的发展(自学)
软测量技术的发展 现代传感器技术的发展
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通过采用DCS控制系统和先进的控制策略，实现聚丙烯生 产过程中的温度、压力、流量等参数的自动控制，提高生 产效率和产品质量。
合成氨生产自动控制系统
通过采用PLC控制技术和智能传感器，实现合成氨生产过程 中的氢气、氮气等原料的自动配比和流量控制，提高合成 效率和产品质量。
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化工仪表及自动化的未来发展
定义
化工仪表是用于化工生产过程中测量 、显示、记录和控制各种工艺参数的 仪表设备。
分类
根据测量原理、使用场合和功能特点 ，化工仪表可分为温度仪表、压力仪 表、流量仪表、物位仪表、分析仪表 等。
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化工仪表的发展历程
早期阶段
以机械式仪表为主，如压力表、温度计等，功能单一，精度有限。
中期阶段
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化工仪表的安装要求与步骤
安装要求
确保安装位置符合工艺要求，避免干扰和振动，便于观察和操作。
安装步骤
准备工具和材料，检查仪表和附件是否完好，按照安装图纸进行安装，调试并投入使用。
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化工仪表的维护与保养
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日常维护
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保持仪表清洁，定期检查和紧固接线端子，及时处理异常情况
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自动化技术的发展趋势与展望
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工业互联网
自动化技术将与工业互联网深度融合，实现设备、生产线和工厂之间的互联互通，构建数字化、网络化和智能化的生 产体系。
先进控制技术
随着控制理论的不断发展和计算机技术的不断进步，未来化工自动化将实现更加先进的控制技术，如模型预测控制、 自适应控制等，提高生产过程的稳定性和优化程度。
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流量检测精方选P法PT 及仪表
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➢差压式流量计的主要特点
历史悠久、技术成熟、应用最广泛。
孔板
引压 管
测量对象：流体方面，单相、混相、洁净、脏污； 工作状态：常压、高压、真空、常温、高温、低温； 管径方面：从几毫米到几米； 流动条件：亚音速流、临界流、脉动流
差压 计
节流式特点： 结构简单、使用寿命长，适应能力强， 几乎能测量各种工况下的流量。
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流量计量－对在一定通道内流动流体的流量进行测量。
流量计与计量表的区别： 测量流体流量的仪表一般叫流量计； 测量流体总量的仪表称为计量表。
流量检测精方选P法PT 及仪表
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按测量途径分类：
• 容积式流量计
– 采用单位时间内所排出固定容积空间的数目作为测 量依据来衡量过流容积。
• 速度式流量计
– 以测量流体在管道内的流速作为依据来计算流体的 流量。如：差压式、转子式流量计等。
§3-3 流量检测及仪表
工业生产过程中，能源计量： 一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气） 二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、蒸汽）
环保工程中：空气污染(烟废气排放 )、水污染 交通运输中：管道输送 生物技术等方面
在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。 例如，在石油化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、 控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计 量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生 产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。
1-节流元件 2-引压管路 3-三阀组 4-差压计
节流式流量计组成与实物图
流量检测精方选P法PT 及仪表
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检测原理: 应用动压能和静压能转换的原理检测流量