自动化仪表基础知识.共47页
自动化仪表的基本知识
冶金
用于监测和控制在冶金生产过 程中的各种参数，如温度、压
力、流量等。
环保
用于监测和控制在环境监测和 治理过程中的各种参数，如气
体成分、水质等。
自动化仪表的发展历程
初期阶段
20世纪初，自动化仪表开始出现， 主要用于工业生产过程中的温度、 压力、流量等参数的测量和记录。
发展阶段
20世纪中叶，随着电子技术和计 算机技术的发展，自动化仪表逐 渐实现了数字化、智能化和网络 化，应用领域也得到了进一步拓
自动化仪表的可靠性提升还体现在对 环境的适应性上，能够在更为恶劣的 条件下稳定工作。
自动化仪表采用了更为先进的材料和 制造工艺，提高了设备的耐用性和稳 定性。
多功能化
多功能化是自动化仪表的一个重要发展趋势，一台仪表可以实现多种测量 和控制功能。
多功能化提高了自动化仪表的使用范围和经济性，减少了设备数量和安装 成本。
根据用途、原理和应用领域，自 动化仪表可分为多种类型，如压 力仪表、温度仪表、流量仪表、 物位仪表等。
自动化仪表的应用领域
01
02
03
04
石油化工
用于监测和控制在石油、化工 生产过程中的各种参数，如温
度、压力、流量等。
电力能源
用于监测和控制在发电、输电 、配电等过程中的各种参数，
如电压、电流、功率等。
备件管理
建立备件管理制度，储备必要的备件，确保 维护保养工作的顺利进行。
05
自动化仪表的发展趋势与 未来展望
智能化
智能化仪表能够通过内置的微 处理器和算法，实现更为复杂 和精确的数据处理、控制和调 节功能。
智能化仪表能够自动校准、诊 断和修复故障，减少了人工干 预的需求，提高了工作效率。
5-2 自动化仪表基本知识
P0 Pi (1 e
可调整T，T↑→P0变化越慢。 在实际应用中，常将节流
t
T
)
变化速度取决于时间常数T=RC，其中C为常数，故改变气阻R即
盲室置于调节器的正反馈回路中，
得到积分作用，此时改变气阻值
就可调整积分时间。
（3）比例惯性环节
组成：弹性气室（波纹管E与壳体之间的腔室）、波纹管E/、
例：求量程为5.9KPa（600mmH2O）的一级精度气动 差压变送器的最大指示误差。
max 0 A 1% 600 6mmH 2O
/
5．仪表的灵敏度：仪表达到稳定工作状态时，输出变 化量Δy与引起变化的输入变化量Δx之比 S=Δy/Δx 可见，S↑→越能测出微小的输入变化，灵敏度↑。 一般小量程仪表的S>大量程仪表的S 具有均匀刻度的仪表：S=常数 具有不均匀刻度的仪表：S≠常数
仪表结构不完善程度
自学教材P91：2、3、4、5、6、9、10、12、13、15、16、18
二、气动仪表的基本元件 包括：弹性元件、节流元件、气室、喷咀档板机构和功率放大器 1．弹性元件 分两类： ★弹性敏感元件 ——将所受的压力或轴向推力转变成位移信号。 包括波纹管、金属膜片和膜盒、弹簧管、橡胶膜片等
dP 1 dm G 由： dt C dt C
G dm dt 质量流量
所以： P 1 则传递函数为：
C
t
0
Gdt
P( S ) 1 W (S ) G ( S ) CS
4、喷咀档板机构 组成——恒气阻(恒节流孔1）+背压室2+喷咀档板（喷嘴
3+挡板4）串联而成
作用 ——将档板相对于喷咀的微小位移转换成相应的气 压信号，相当于变气阻单元。 是气动仪表最基本最精密的元件 是一放大系数很大的放大环节。
自动化仪表基础知识
孔板流量计
质量流量计
流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里 奥利在1832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流 量计以科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的T型振 管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供 的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周在振管周 期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会 上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两 端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差 与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出 流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的 主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振 管上的铂电阻可间接测量介质的温度。
控制系统。
常见的仪表字母含义
F—代表流量 P—代表压力 T—代表温度 L—代表液位
压力仪表
现场压力表 电接点压力表 压力变送器/差压变送器 压力开关
现场压力表
现场压力表，从表盘直径看最常见的有60mm,100mm,150mm 三种规格。 从接口看最常见的有M20X1.5, 1/2NPT, 法兰连接（有法兰尺寸和耐压 等级要求）
过程控制系统的组成
（以控制锅炉水位为例）
眼 检测元件（变送器） 要想实现对汽包水位的控制，首先应随时掌握水位的
变化情况
脑 控制器
控制器将接收到的测量信号与预先规定的水位高度进 行比较。如果两个信号不相等，表明实际水位与规定水位 有偏差，此时控制器将根据偏差的大小向执行器输出一个 控制信号
手 执行器
按系统功能---温度控制系统、压力控制系统、位置控制
系统、流量控制系统等；
按系统性能--线性系统和非线性系统、连续系统和离散
系统、定常系统和时变系统；
自动化仪表的基本知识
信号是0～10mA或4～20mA。使用时可按不同要求，方便地 将各单元组合成简单的或复杂的反馈控制系统。 基地式 仪表是指，把测量仪表、显示仪表和调节器组装在一个壳 体内，成为不可分的整体，它们之间也不用统一信号联系。 在实际应用中，电动控制系统很少用电动单元组合仪表组 成，故电动单元组合仪表本章不加介绍。关于电动基地式 仪表的结构和工作特性，将在第四章结合实际操作系统予 以说明。在船上所采用的气动仪表中，基地式仪表和单元 组合式仪表两种形式都有，而气动单元组合仪表应用得更 多一些。本章主要介绍自动化仪表的基本知识、组成气动 仪表的基本元部件和气动单元组合仪表的结构、工作特性 及在管理中应注意的问题。 一、自动化仪表的主要品质指标
二、气动仪表的元部件及组成原理 1．气动仪表的基本元部件 气动仪表的类型很繁多，即使是功能相同的仪表，但在 结构上也可能有又很大差。但是，构成这些仪表的基本元 部件为数并不多，常用的基本元部件有弹性元件、节流元 件、气体容室、喷嘴档板机构和功率放大器等。 1）弹性元件 根据弹性元件在仪表中所起的作用，可分为弹性敏感元 件和弹性支承元件。
第一节 自动化仪表的基本知识
自动化仪表在船舶机舱中的应用很广泛。自动化仪表不 仅能组成反馈控制系统，对动力装置的运行参数进行自动 控制，而且还可以对运行参数进行测量和显示。因此，自 动化仪表是实现机能分类：有测量仪表、 显示仪表、调节器和执行机构；按使用能源分类：有气动 仪表和电动仪表；按结构形式分类：有单元组合仪表和基 地式仪表。所谓单元组合仪表是指，控制系统的各种功能 都分别用一台独立的仪表来实现，包括测量仪表、显示仪 表、调节器等，各仪表之间用统一的标准信号联系起来。 气动仪表的统一信号是0.02～0.1 MPa；电动仪表的统一
3．相对误差 相对误差δ是指，仪表的绝对误差与指示值之比的百分数， 即：
自动化仪表基础知识(高端培训)
误差来源与减小措施
误差来源
自动化仪表的测量误差主要来源 于传感器误差、信号处理误差、 环境干扰误差等。
减小措施
为减小误差，可以采取以下措施 ：选用高精度传感器、优化信号 处理算法、提高抗干扰能力、进 行定期校准和维护等。
03
常见自动化仪表类型及特 点
温度测量仪表
热电偶
利用热电效应测量温度，具有测 量精度高、响应速度快、耐高温
钢水液位进行精确控制，确保连铸生产的顺利进行。
轧机自动化控制系统
03
利用自动化仪表和计算机技术，构建轧机自动化控制系统，实
现轧制过程的自动化控制和优化。
06
自动化仪表技术发展趋势 及挑战
智能化技术发展趋势
传感器技术
高精度、高稳定性的传感器是实现自动化仪表智能化的关键，包 括压力、温度、流量等各类传感器。
安装调试要点
安装前准备
检查仪表外观是否完好，附件是否齐 全；仔细阅读产品说明书，了解安装 要求和注意事项。
安装位置选择
根据测量需求和现场环境，选择合适 的安装位置，确保仪表能够准确感知 被测参数。
安装过程规范
遵循产品说明书中的安装步骤和要求 ，正确连接线路和管路，确保安装牢 固、无泄漏。
调试与校验
在安装完成后，进行仪表的调试和校 验工作，确保其正常运行和测量准确 。
维护保养策略
定期检查
清洗保养
定期对自动化仪表进行检查，包括外观、 接线、显示等方面，确保其处于良好状态 。
根据仪表类型和使用环境，定期进行清洗 保养工作，如清除灰尘、油污等杂质。
故障处理
预防性维护
发现仪表故障时，及时进行处理，包括更 换损坏部件、调整参数等，确保仪表恢复 正常运行。
自动化仪表的基础知识
浮筒型液位计
浮筒型液位计主要使 用在量程跨度在2米 以内,高温、高压、负 压等环境下的液位或
界位的测量上。该液
位计使用也是比较广 泛的一种液位计。
调节阀的种类比较多,不同的工况对调节阀 的需求也是不一样的,调节阀的选用是由工 艺条件决定的。
热电偶一般E型、K型、S型使用比较广，E型是镍铬-铜镍（康铜）K型是镍铬镍硅 S型是铂铑-铂
有电容式、可控硅式等，不管采用什么样的
原理结构是一样的都是通过膜片将压力传导 进膜合里进行压力转换的。
孔板的测量原理与直管段
一般情况下要
求孔板安装直 管段为前10D 后5D用的最广 的流量仪表
金属管转子流量计
自动化仪表的基础知识
石油化工生产过程中的四大参数
• 温度 • 压力 • 流量
• 液位
使用热电阻或热电偶测量。 采用压力便送器。 采用孔板、文丘里管、转子流量计、靶式流量计、 电磁流量计、涡街流量计等。 采用双阀兰、浮筒、磁致伸缩、浮球等。
台装热电阻或热电偶
铠装热电阻或热电偶
热电阻一般使用Pt100的型号 在零度的时候电阻值是100欧姆,随着温度上升 电阻值呈线性增加.
精小型调节阀
双座调节阀
两位式球阀
阀门定位器
自立式调节阀
三通阀
笼式调节阀
电子式蝶阀
隔膜式调节阀
电动阀
PID 控制原理
PID算式
调整的曲线
该表要求必须垂直安转， 由于该表的浮子是带磁 性的所以在使用的时候 最容易出的故障就是浮 子沾满铁屑使浮子失效， 测量小流量的时候使用 的最多。
自动化仪表基础知识(高端培训)
自动化仪表基础知识(高端培训)一、教学内容本节课主要讲授自动化仪表的基础知识，包括自动化仪表的定义、分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
具体内容包括：1. 自动化仪表的定义及作用2. 自动化仪表的分类：压力仪表、流量仪表、温度仪表、物位仪表等3. 自动化仪表的基本原理：传感器、变送器、显示器、执行器等4. 自动化仪表在工业生产中的应用：石油、化工、电力、冶金等二、教学目标1. 了解自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 掌握自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
3. 能够分析并解决实际工程中的自动化仪表问题。
三、教学难点与重点重点：自动化仪表的分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
难点：自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、自动化仪表模型、实物仪表等。
2. 学具：笔记本、笔、教材等。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍工业生产中自动化仪表的应用实例，如炼油厂、化工厂等，让学生了解自动化仪表在实际生产中的重要性。
2. 理论知识讲解：详细讲解自动化仪表的定义、分类、基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
3. 例题讲解：分析实际工程中的自动化仪表问题，如压力仪表的选用、流量仪表的校准等，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4. 随堂练习：布置一些与本节课内容相关的练习题，让学生现场解答，检验学习效果。
5. 互动环节：鼓励学生提问，解答学生疑问，加强师生之间的互动。
六、板书设计1. 自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
七、作业设计1. 请简述自动化仪表的定义及其作用。
2. 列举至少三种自动化仪表的分类，并简要说明其原理。
3. 分析实际工程中自动化仪表的应用，以压力仪表和流量仪表为例，说明其在工程中的具体应用。
自动化仪表电气基本知识
石化企业自动化仪表基本知识1. 催化装置的主要测量参数有哪些？主要测量参数有：温度、压力、流量、液位、密度、藏量。
2. 催化装置有哪些自动化系统？生产自动化过程是由调节对象和自动化装置组成。
自动化装置是实现自动化检测、控制的基本工具。
自动化装置包括如下几个系统：⑴自动检测系统它的作用是利用各种检测仪表，对主要工艺参数进行连续测量、指示或记录的系统，这些仪表称一次表。
它们是组成自动控制过程的必要条件。
⑵自动信号联锁保护系统在生产过程中，由于某些偶然的原因，导致工艺参数越出允许变化范围，可能发生事故。
为此，常对某些重要参数设置自动信号联锁装置，在事故发生前，信号系统发出声、光信号，并采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，保护生产设备和人身安全。
⑶自动调节系统生产过程中各种操作条件随时可能发生变化，并导致其他参数随之波动，偏离正常工艺条件，为此需要一些自动调节装置系统，对生产中某些关键参数进行自动调节，使偏离给定值的参数自动回到规定的范围内，它们是自动化生产的核心部分。
它们多装在控制室内，控制室内的调节、显示、记录仪表统称为二次仪表。
⑷自动操纵系统利用自动操纵装置可以自动地使设备启动、停运或进行交替动作，也可根据预先规定的程序自动地对生产设备进行某种周期性的程序操作。
3. 什么叫测量误差？在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者主观性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。
由仪表读得的测量值与真实值之间总是存在一定的差距，这种差距称为测量误差。
4．测量误差分哪几类？按产生的原因不同，可将测量误差分为三大类。
（1）系统误差这种误差是由于仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的一种测量误差。
它是一种有规律的误差。
当找出产生误差的原因后，便可通过对测量结果引入适当的修正值而加以消除。
（2）疏忽误差由于测量者在测量过程中疏忽大意所造成的测量误差称为疏忽误差。
这类误差的数值是很难估计的，带有这种误差的测量结果是毫无意义的。