化工仪表知识讲解

化工仪表知识讲解造气车间1、绪论仪表是实现工业生产过程自动化的重要工具，它应用广泛。在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气信号，去进行显示、记录、调节等单元，从而实现生产过程的自动化，使之达到我们预期的要求。仪表是操作人员的眼睛和手臂，操作人员通过检测仪表获得设备、工艺的特定信号，观察、分析、判断设备内的运行状况，并通过控制和执行机构来调整工艺参数，调控设备运行到最佳状况。从而对生产过程进行监测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目标的综合性技术。本课件将简要介绍各种仪表的原理、构造、使用方法，使大家能对常用仪表有一个大致的了解。2、仪表的分类一、自动仪表的分类：自动化仪表可简单地分为检测仪表、显示仪表、控制仪表、执行器四大类。检测仪表：用来感受生产过程中压力、流量、物位、温度等参数变化的元件。变送器的作用是将测量元件得到的信号转换为一定的标准信号，送往显示仪表或调节仪表进行显示、记录或调节。显示仪表：能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累计的仪表。可分模拟式、数字式、图像显示三种。控制仪表：即调节器，主要是将被调参数测量值与给定值之间的差值，按一定的数学关系，转换为调节作用，施加于对象，以校正由于扰动而引起的偏差。2、仪表的分类执行器：执行器接受调节器送来的控制信号，改变被调介质的流量，从而把被调参数维持在所要求的范围内，是自动调节系统中一个重要的组成部分。LC2、仪表的分类检测仪表显示仪表控制仪表执行器流量压力物位可燃火灾工业电视温度成分气动单元组合仪表电动单元组合仪表基地式调节器可编程调节器可编程控制器PLC分散控制系统DCS安全控制系统FSC气动调节阀电动调节阀液动调节阀指示仪记录仪累计器信号报警器屏幕显示器3、仪表基础知识绝对误差：测量值与真实值之差，称为绝对误差相对误差：绝对误差与被测量真实值比值的百分数为相对误差。引用误差：所谓引用误差就是测量仪表在量程范围内某一点的绝对误差与其量程的比值的百分数，就称为仪表在该点示值的引用误差。精确度：测量值与实际值的差异程度，表示测量误差的大小。精确度＝测量值－实际值量程X100％3、仪表基础知识除以上的性能指标外，还用以下的质量指标来衡量测量仪表的好坏。允许误差：依据仪表使用要求，在一个正常情况下允许的最大误差，精度等级：按国家统一规定的允许误差划分成若干等级，仪表的精度等级与仪表允许误差有关。仪表的精度等级越高，仪表的精确度也越高。灵敏度：数值上等于能引起仪表指针发生动作的被测参数最小变化量。数值仪表用最低量程上最末一位改变一个数表示的量。反应时间：测量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标，反应时间大，说明仪表需要较长时间才能得出准确的指示。另外还有可靠性、生产需求、经济合理性。4、检测仪表一、温度检测仪表温度测量仪表按测量方式可以分为接触式和非接触式两大类：通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。接触式测温仪表包括(1)膨胀式温度计 (2)热电效应测温（热电偶）(3)热电阻温度计等。4、检测仪表非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。非接触式仪表包括(1)辐射式温度计(2)光电温度计(3)比色温度计(4)红外温度计。下面我们主要讲解膨胀式液位计、热电偶、热电阻。4.1温度检测仪表常见的温度测量仪表有：1、膨胀式温度计测量原理物体受热时产生膨胀液体膨胀式温度计固体膨胀式温度计玻璃管温度计双金属温度计4.1.1膨胀式温度计双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属薄片叠焊在一起制成的测温元件，结构简单、牢固，可取代部分水银温度计，用于气体、液体及蒸汽的温度测量。其中双金属片的一端为固定端，另一端为自由端。当t=t0时，两金属片都处于水平位置；当t>t0时，双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而使自由端产生弯曲变形，弯曲的程度与温度的高低成正比。4.1.1膨胀式温度计电熨斗双位调节原理4.1.1膨胀式温度计4.1.2热电偶2、热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一，其特点如下：A、测量精度高：因为热电偶偶体直接与被测对象接触，不受中间介质影响。B、测量范围广：常有的热电偶从－50—1600℃均可连续测量，特殊的最低可测到－269℃（如：金铁—镍鉻）最高可达2800℃（如：钨铼）。C、构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同金属丝组成，而且不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来非常方便。4.1.2热电偶A、热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图：当导体A和B的两个接点t和t0之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。如图所示:4.1.2热电偶热电偶的一端将A、B两种导体连接在一起，置于温度为t的被测介质中，称为工作端：另一端为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入变送、显示、记录仪表和现在的DCS等卡件中进行处理，即可获得温度值。当组成热电偶的热电极的材料均匀时，其热电势的大小与热电极本身的长度和直径、大小无关，只与材料的成分及两端的温度有关。所以只要测出热电势的大小，就能判断测点温度的高低。4.1.2热电偶所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系，允许误差并有统一的标准分度表的热电偶，它有配套的仪表供选用。4.1.2热电偶普通型装配式结构通常由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒等主要部分构成。绝缘材料通常采用带孔的耐高温陶瓷管，热电极从陶瓷管的孔中穿过。保护套管的材料应具有耐高温、耐腐蚀、气密性好、机械强度高、热导率高等性能，目前有金属、非金属、金属陶瓷3类，其中不锈钢是常用的一种，可用于温度在900℃以下的场合。4.1.2热电偶铠装热电偶是由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的组合体，可做的很细很长，可任意弯曲。套管材料一般为铜、不锈钢或镍基高温合金等，热电极与套管间填满绝缘材料粉末，常用绝缘材料为氧化镁、氧化铝等。铠装热电偶特点：测量端热容小，动态响应快，机械强度高，扰性好。铠装热电偶广泛应用于工业部门。4.1.3热电阻3、热电阻热电偶温度计，其感受温度的一次元件是热电偶，一班适用于测量500°C以上的较高温度，对于在500°以下的中低温，由于输出的热电势很小，利用热电偶进行测量就不一定适当，一般用热电阻温度计来进行温度的测量。热点阻的特点：在低温端测量精度高、性能稳定，便于远距离传输和集中控制。缺点：感温元件存在传感滞后，连接导线线路电阻受环境温度影响。工作原理：热电阻测量是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的，要求阻丝在整个测量范围内具有稳定的理化性质，而且电阻和温度之间的关系复现性要好。4.1.3热电阻一、金属热电阻（大多数具有正的热阻温度系数，温度升高电阻值增大，一般温度每升高1℃，电阻值约增加4%~6%）二、半导体热敏电阻（大多具有负温度系数，温度每升高1℃，电阻约减少2%~6%）工业上常用的为铂电阻和铜电阻。铂电阻适用于0~650°C的范围。铜电阻适用于-50~+150°C容易加工和提纯，线性较好，价格便宜。4.1.3热电阻热电阻＝电阻体（最主要部分）＋绝缘套管＋保护套管＋接线盒一般是将电阻丝绕在云母或石英、陶瓷、塑料等绝缘骨架上固定后套上保护套管，在热电阻丝与套管间填上导热材料即成。热电阻结构形式：普通型、铠装型、专用型。铠装型热电阻与铠装热电偶相似。铠装型热电阻4.1.4测温元件的安装要求插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线一定距离，热电偶5~10mm。铂电阻50~70mm，插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90°也可，但切勿与被测介质形成顺流。4.1.4测温元件的安装要求若工艺管道过小（直径小于80mm），安装测温元件应安装扩大管，如图所示。热电偶或热电阻的接线盒的出线孔应朝下，以免积水及灰尘等造成接触不良，防止引入干扰信号。检测元件应避开热辐射强烈影响处。要密封安装孔，避免被测介质溢出或冷空气吸入而引入误差。按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，注意热电偶的正、负极与补偿导线的正、负相连接，不要接错。导线应尽量避免有接头，应有良好的绝缘。4.1.4温度仪表的选择①就地温度仪表在满足测温范围、工作压力、精度要求下，首选双金属温度计。②温度检测元件的选择热电偶适合一般场合、工况温度比较高的场合。热电阻适合要求测量精度高，中低温段，无振动场合。③根据环境条件选择温度计接线盒普通式－条件较好的场所。防溅式－条件较好的场所，主要是放水。防暴式－易燃、易爆的场所。④特殊的场合的温度计如：轴承、电机绕组、炼钢时钢水温度等。⑤保护管的选择。根据使用的环境选择不同的保护管。4.2、压力检测仪表一、压力测量基础绝对压力：指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力。P绝＝P气＋P表表压：绝对压力与大气压力之差，称为表压。P表＝P绝－P气负压：当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值。P负真空度：负压力的绝对值，称为真空度。P真P真＝P大气压力－P绝对压力P绝P表P真P绝大气压力线4.2、压力检测仪表测压仪表大致分为四大类：⑴液柱式压力计，它是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的。⑵弹性式压力计，它是将被测压力转换成弹性元件变形位移进行测量的。⑶电气式压力计，它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的仪表。⑷活塞式压力计，它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加砝码的质量来进行测量的。下面我们主要讲解弹簧管压力表、液柱式压力表和电容压力变送器。4.2.1、弹簧管压力表弹簧管压力表的测量范围极广，品种规格繁多。其外形与结构基本相同，只是所用材质有所不同。结构及原理如图所示，弹簧管1是压力表的测量元件，图中为单圈弹簧管，它是一根弯成270°圆弧的椭圆界面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，管子的另一端固定在结头9上。当通入被测的压力P后，圆弧形的弹簧管也随之产生向外挺直的扩张变形。由于变形，使弹簧管的自由端产生位移。输入压力P越大，产生的变形也越大。也就是说测得自由端的位移，就能反映压力P的大小。这就是弹簧管压力表的基本测量原理。4.2.1、弹簧管压力表弹簧管压力表动作原理4.2.1、弹簧管压力表电远传弹性压力表4.2.1、弹簧管压力表电接点压力表4.2.2液柱式压力计在没有被测压力作用时，两管中自由液面同处于标尺的中央，0刻度处，当被测压力P大于大气压时，右面液体下降，左面上升直到液面差的高度所产生的压力与被测压力向平衡为止。就可以直接读出压力的大小了。0压力P4.2.3电容式压力变送器电容式变送器是根据变电容原理工作的压力检测仪表，是利用弹性元件受压变形来改变电容器的电容量，从而实现压力－电容的转换的。然后在变送单元将电容变化量转换成标准的4～20mA电流信号。特点是：结构简单、体积小、动态性能好、灵敏度高。原理（检测元件）电容式变送器通常采用改变变极板间的距离，或改变两极间电介质来改变电容，经变换电路拾取其电容变化量，并转换成标准的4～20mA电流信号输出。4.2.3电容式压力变送器在检测极板（隔离膜片）左右p1、p2通过硅油推动极板，改变动极板与定极间的距离，定、动极板组成的电容C1、C2发生改变。当两侧压力相等时，使定极板左右两个电容的电容量完全相等，电容量的差值△c＝0，在有差压作用时，检测膜片发生变形，动极板向低压侧定级靠近，同时远离高压侧定级，使电容c1≠c2(c1＞c2)测出电容量的差值，△c＝c1－c2，其值大小与被测差压值成正比。然后将采集到的电容的变化量转换成电流信号输出。DD初始间距位移C1固定电极可动电极固定电极DC2检测元件工作原理图4.2.4压力检测仪表的使用1、仪表测量范围的确定：在使用中，为延长压力表使用寿命，避免受压元件因受力过大而损坏，在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5；一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜。2、仪表精度是根据工艺生产上允许的最大测量误差来确定的，选用的仪表越精密，测量结果就越精确、可靠，但价格也越贵，操作和维护越费事。4.2.4压力检测仪表的使用压力测量仪表的安装取压点的选择（1）取压点要选在被测介质作直线流动的直管段上，不能选在拐弯、分岔、死角或其他能形成旋涡的地方。（2）测量液体介质的压力时，传压管应与介质流动方向垂直。传压管口应与工艺设备管臂平齐，不得有毛刺。（3）测量液体的压力时，取压点应在管道的下部，以免传压管内存有气体，测量气体压力时，测点应在水平管道的上部。（4）测量低于0.1MPa的压力时，所选取样点尽量减少液柱重力所引起的误差。4.3流量检测仪表在过程仪表与装置中，流量仪表主要有两大功用，即作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。流体流量参数检测与控制是最常见的参数之一，它关系到生产过程的质量与安全。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。单位有m3/h、L/h（体积流量）和Kg/h、T/h（质量流量）等。工业上常用的流量仪表可以分为两大类（1）速度式流量计以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表：如差压式、变面积式、电磁、旋涡流量计等。（2）容积式流量计以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据：如椭圆齿轮、腰轮、刮板式等流量计。下面我们主要学习压差式流量计、转子流量计和超声波流量计。4.3.1压差式流量计当流体在有孔板的管道中流动时，在远离孔板之前的A处就开始收缩、流速加快，流体内部的静压力逐渐下降。流体对管道壁的压力却在上升直到孔板处达到最大值，在孔板两边形成一个压力差。当流体通过孔板之后，由于惯性关系流束不仅没有立即扩散，而且还是继续收缩，压力继续下降，直至B处流束最小，这时流体的平均流速最大，而后开始扩散到C处时，流体又充满管道。所有条件又回到初时状态。ABCPOX压力分布曲线OX速度分布曲线4.3.1压差式流量计充满管道的流体，当流经管道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大，静压降低，在节流件前后产生差压。也就是流量愈大，差压愈大。因而可依据差压来衡量流量的大小，理论证明，这个压力之差和流过节流装置的流体体积流量的平方成正比。因此，我们只要测出节流元件前后的压力差，就可以知道流体流过管道的流量。ABCPOX压力分布曲线OX速度分布曲线4.3.1压差式流量计压差式流量计的特点：1、结构简单、性能稳定可靠，使用期限长、价格低廉。2、应用广泛，全部单相、部分混相流体均可应用，公称压力0.25－32MPa、公称直径50-1600mm。3、检测件与变送器配合灵活方便。4.3.1压差式流量计的测量误差差压式流量计在实际应用时，往往具有比较大的测量误差，有时甚至高达10~20%，造成测量误差的原因有以下几种。1、被测流体工作状态的变动：实际使用时被测流体的工作状态（温度、压力、湿度）及相应的流体重度、粘度、雷诺数等参数数值，与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算时有所不符，故使测量的流量数值与实际流量不符。需要加以修正。2、节流装置安装不正确：安装时应注意节流装置的安装方向。一般，节流装置露出部分所标注的“+”号一侧，应当是流体的入口方向。节流装置处有沉淀、结焦、堵塞等现象，会引起较大的测量误差。应及时清洗。4.3.1压差式流量计的测量误差3、孔板入口边缘的磨损：节流装置使用日久，它的入口边缘的尖锐度会由于冲击、磨损和腐蚀而变钝，引起仪表指示数值偏低。应注意检查、维修，必要时更换新孔板。4、导压管安装不正确，有堵塞、渗透的现象，引起较大的测量误差。4.3.2转子流量计转子流量计转子流量计又称浮子流量计特点：可测多种介质的流量（液体、气体、蒸汽等），适用于中、小孔径流量测量。压力损失小，反映灵敏，量程宽，结构简单，价格便宜，使用维护方便。安装方式必须垂直。转子流量计是利用改变流通面积的方法来实现测量的，所以也称为面积式流量计。转子流量计由一段扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质且能随介质流量大小上下浮动的转子组成。4.3.2转子流量计当流体自下而上流动时，流过锥管，转子因受到流体的冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥管间的环形流通面积增大，流体流速减低，冲击作用减弱，直到流体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力相互平衡。此时，转子停留在锥形管中的某一高度。如流量在增大，平衡被打破转子继续升高，到新的平衡点为止。反之下降。因此，根据转子悬浮的高低就可以测知流体的流量的大小。4.3.2转子流量计转子流量计种类及结构转子流量计一般按锥形管材料的不同可分为玻璃转子和金属管转子流量计两大类。玻璃一般为就地指示。金属管转子流量计为远传指示等。按结果和用途可分为，基本型、夹套保护型、耐腐蚀、高温、高压等。转子流量计使用安装①工作环境温度低于60℃、防震、防晒、便于操作。②锥管垂直安装，倾斜小于30度。③仪表前后应有五倍直径的直管段。且在仪表之前要安装过滤器，以免脏污介质粘附在转子上影响精度。4.3.2转子流量计转子流量计的指示值修正：转子流量计是一种非标准化仪表，仪表厂家是在工业标准状态（20°C，0.10133MPa大气压）下用水或空气进行刻度的。所以在实际使用时，如果被测介质的密度和工作状态不同，需要根据具体情况进行修正。玻璃转子流量计4.3.3超声波流量计超声波流量计超声波流量计是近代发展起来的一种新型测量流量的仪表，只要能传播声音的流体均可以用超声波流量计测量；超声波流量计可以测量高粘度液体、非导电性液体或气体的流量，其测量流速的原理是：超声波在流体中的传播速度会随被测流体流速而变化。超声波流量计一般不作结算计量仪表使用，对于现场计量点损坏生产不能停机更换，又需要检测参数指导生产的情况也往往用到超声波流量计。超声波流量计最大优势是用于大口径流量测量（管径大于2米），即使有些结算用计量点，经过使用双方认可，选用精度高的超声波流量计，可以节约成本，并减少维护量。4.3.3超声波流量计1超声波流量计的分类超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。多谱勒式超声波流量计换能器发射频率为的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以的频率反射到换能器，这就是多谱勒效应，两者之差即为多谱勒频差。当管道条件、换能器安装位置、发射频率、声速确定以后，c、f1、θ即为常数，流体流速和多谱勒频移成正比，通过测量频移就可得到流体流速，进而求得流体流量。时差式超声波流量计时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。4.3.3超声波流量计插入式超声波流量计4.3.4冲量式流量计4.3.5电磁式流量计4.3.6容积式流量计4.4物位检测仪表物位测量的主要目的有两个：一是通过物位测量来确定容器内的原料、产品或半成品的数量，以保证连续供应生产中各个环节所需的物料或进行经济核算,对物料测量的绝对值要求非常精确：另一个是通过物位测量了解物料是否在规定的范围内，能正确迅速反映出某一特定水准面上的物料相对变化。以使生产过程正常进行，保证产品质量、产量和生产安全。对物料测量的相对值要求非常精确。物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位和界面来分可分为：测量液位的仪表：玻璃管（板）、称重、浮力、静压、电容、电感、电阻、超声波、放射性、激光式及微波式等。测量界面的仪表：浮力、差压、电极式及超声波式等。测量料位的仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。4.4.1物位仪表的性能比较表4.4.1物位仪表的性能比较表4.4.2直读式物位仪表直读式：利用仪表与被测容器的气相、液相的直接连接来直接读取容器中的液位高低。原理如图：利用液相压力平衡原理当时H1=H2H1H2气相切断阀液相切断阀玻璃管液位计4.4.3、差压式液位计用差压变送器测量液位的原理如图：差压变送器与液体导压管水平安装，液体导压管到液面距离为H、液体密度为、气相压力为P气正压室压力P1＝P气＋Hg负压室压力P1＝P气故正、负压室的差压为△P＝P1－P2＝Hg由此可见，由于密度一定，差压与液位高度一一对应关系。气相不易冷凝的情况下的差压液位测量原理图知道了差压值就知道液位的高度。这样就把测量液位的问题归结为测量差压的问题。用差压变送器就很方便地把差压测得，并转换成统一标准信号，这就是差压测量液位的原理。4.4.3、差压式液位计DDZ-II差压变送器4.4.3、差压式液位计DDZ-III差压变送器4.4.4浮力式液位计浮力式液位计分为恒浮力式和变浮力式两大类。恒浮力式液位计的传感部件有浮球和浮标，变浮力式液位计的传感部件为沉筒（浮筒）。浮筒工作原理：检测部分由浮筒、杠杆、扭力管、芯轴、外壳、轴承等部件组成。浮筒由一定重量的不锈钢材质制成，它垂直悬挂在杠杆的一端，杠杆的另一端与扭力管和芯轴的一端固定连接在一起，端为自由端，由轴承支撑，芯轴的自由端上固芯轴套在扭力管中心，并由外壳上的支点所支撑，扭力管的另一端固定在外壳上，芯轴的另一定一指针，对应于一圆形刻度盘，用于指示液位。4.4.4浮力式液位计浮筒杠杆扭力管外壳芯轴轴承4.4.4浮力式液位计随着液位的上升，浮筒浸没入液体的体积增大，浮筒所受的浮力增大，浮筒作用于杠杆的作用力随之减小，扭力管所受到的扭力矩也逐渐减小，芯轴所产生的角位移也相应减小，指针向液位高度相应的刻度指示。扭力管和芯轴角位移通过电动附加装置转换为电信号，用于远传。4.4.4浮力式液位计4.4.5放射性物位计（射线）在自然界中某些元素能放射出某种看不见的粒子线，即射线（如、同位素钴60、铀铯137等）。当这些射线穿过一定厚度的物体时，因粒子的碰撞和克服阻力而消耗了粒子的动能，以至最后动能耗尽，粒子便留在物体中，被吸收了。不同的物体对射线的穿透与吸收能力是不同的，一般来说固体大于液体。液体大于气体。故测得因被吸收而衰减的射线强度，就测得了相应的液位。放射性物位计由；放射源、一次仪表（监测器、计数管）、二次仪表组成。4.4.5放射性物位计（射线）当料位低于射源的位置时，射线粒子大部分通过气体介质到达探测器；若料位上升到超过射源的高度时，因固体吸收能力强，大部分射线粒子被容器中的物料所吸收，而探测器测得的粒子数很少。所以，从探测器测得的粒子数的多少，便知道容器中的料位有多高。指示仪表把测到的粒子数进行转换、功率放大成标准的电信号，远传进行指示。物料铅罐射源探测器容器4.4.5放射性物位计（射线）放射性物位计的特点：①、可以实现完全不接触式的测量。②、容器上不用开孔，因而可以用在高/低温、高压、高粘度、强腐蚀、易燃、易爆等的工况。③、可以测量液位、粉状、块状介质的物料。5、显示仪表凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或积累的仪表统称为显示仪表。一般装在控制室的仪表盘上，和各种变送器配套使用，连续地显示或记录生产过程中各种参数的变化。5、显示仪表模拟式显示仪表：是以仪表的指针（或记录笔）的线性位移或角位移来模拟显示被调参数连续变化的仪表。数字式显示仪表：是直接以数字的形式显示被调参数数值大小的仪表。图像显示：就是将图形、曲线、字符和数字直接在屏幕上进行显示。它是随着电子计算机的推广应用而发展起来的一种新型显示设备。智能光柱数显仪表智能系列双数字显示调节仪6、控制仪表现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司间的激烈竞争，人工操作和一般的控制远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，它是保证现代企业安全、优化、低耗和高效生产的主要技术手段。6、控制仪表这是一个单元组合仪表构成的简单控制系统。图中控制对象代表生产过程中的某个环节，控制对象输出的被控变量（TPLF等），经变送、转换成相应的信号，送显示、记录、调节与给定单元来的给定值进行比较，将偏差值进行一定运算后，发出信号控制执行单元的动作，将阀门开大或关小，改变控制量，直到被控变量与给定值相等。单元组合仪表的构成6.5简单控制系统简单控制系统由下列基本单元组成。简单的自控系统由被控对象、检测元件、控制器和调节阀四部分组成。组成方框图如下：变送器测量值偏差e－zx＋控制器调节阀操纵变量给水、蒸汽、等对象扰动f被控变量水位、温度等6.5简单控制系统简单控制系统又称单回路反馈控制系统。其指由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器和一只调节阀所组成的单回路闭合控制系统，是复杂控制系统的基础。简单控制系统结构简单、投资少、易于调整和投用。能满足一般生产过程的控制要求，因而应用广泛，尤其适用于被控对象滞后小，时间常数小，负荷和干扰变化比较平缓或者对被控变量要求不太高的场合。常见的有温度、压力、流量、液位和成分等物种控制系统。6.1、液位控制系统图中，检测变送器检测到水位高低，当水为高度与正常给定水位之间出现偏差时，调节器就会立刻根据偏差的大小去控制给水阀，使水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。液位自动控制系统6.2、温度控制系统它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时，通过温度仪表测得的变化，并将其信号送至调节器与给定值进行比较，调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至调节阀，改变蒸汽量维持出口温度。进料蒸汽TTTC给定值蒸汽加热器温度控制系统6.3、流量控制系统它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时，流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件，把孔板上、下游的差压接至差压变送器，将流量信号标准信号；该信号送至调节器与给定值进行比较，流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀，改变阀门开度，就调整了管道中流体的阻力，从而影响了流量，使流量维持在设定值。FC流量控制系统6.4、其他控制系统PTPC压力控制系统TTTC成分控制系统精馏塔6.5.1控制系统中常用名词术语①、被控对象：需要实现控制的生产设备或生产过程装置，称为被控对象。②、被控变量：对象需要控制的变量，也就是说对象要求保持设定值的物理量，称为被控变量。③、操纵变量：受控制器操纵，用以使被控变量保持给定值的物料量或能量，称为操纵变量。④、干扰：除操纵变量以外作用于对象并能引起被控变量变化的因素，称为干扰。⑤、设定值：被控变量的目标值，称为设定值。⑥、偏差：偏差理论上应该是指被控变量的设定值与实际值之差，但是能够直接获取的是被控变量的测量值，而不是实际值，因此也称为给定值与测量值之差，称为偏差。6.6控制系统的分类由于控制技术的广泛应用以及控制理论的发展，使得控制系统具有各种各样的形式，但总的来说分为两大类，即开环和闭环控制系统。①、开环控制又分两种、一种是按设定值进行控制。其操纵变量与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随之变化。如下图：控制装置给定值按设定值控制的开环系统6.6.1开环控制另一种是按扰动量进行控制，即所谓前馈控制，如图：在蒸汽加热器中，若负荷为主要干扰，如果使蒸汽流量与冷流体流量保持一定关系，当扰动出现时，操纵变量随之变化。控制装置按扰动而控制的开环系统6.6.2闭环控制系统系统的输出（被控变量）通过测量、变送环节，又返回到系统的输入端，与给定信号比较，以偏差的形式进入控制器，对系统起控制作用，整个系统构成一个封闭的反馈回路，这种控制系统统称为闭环控制系统或反馈控制系统。闭环控制系统TTTC给定值7、执行器（调节阀）执行器接受调节器送来的控制信号，改变被调介质的流量，从而把被调参数控制在要求的范围内。它是自动调节系统中一个重要的组成部分。生产现场，调节阀直接控制工艺介质，尤其是高温、高压、低温、腐蚀、易燃、易爆、有毒、结晶的介质情况下，若选择或使用不当，往往给生产过程自动化带来困难，导致调解品质下降，甚至会造成事故。因此，对阀的正确选用、安装和维修等环节都是很重要的。按其能源形式可分为气动、电动和液动三大类。7.1调节阀对比表规格公称压力Mpa1.6、4.0、6.4、16.0、32.0、175.0、350.01.6、4.0、6.0、10.0工作温度℃－60－－450－40－－450口径mm20－40020－400项目气动调节阀电动调节阀动力源压缩空气公称压力0.3－1.0Mpa工作温度；常温露点；在常压下，低于最低气温10度电源交流单相200V50HZ交流三相380V50HZ辅助装置1、电/气阀门定位器2、气动阀门定位器3、电磁阀4、保位阀5、阀位开关6、手轮1、伺服放大器2、限位开关7.2、气动调节阀气动调节阀，以压缩空气为能源，具有结构简单、动作可靠、平稳、输出推力大、本安防爆、价格便宜、维修方便等优点。其与气动、电动仪表方便的配套使用。当采用电动仪表或计算机控制时，只要用电/气阀门定位器或电/气转化器，将4－20mA电信号转成20－100KPa的气信号即可。气动调节阀按其结构形式分为薄膜式、活塞式、长行程和近年新研制的增力型薄膜调节阀。7.2调节阀的结构调节阀是由执行机构和阀体部件两部分组成，即调节阀＝执行机构＋阀体部件其中，执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀节流面积，达到调节的目的。0.02－0.1Mpa7.3执行机构的正、反作用当信号压力增加时推动阀杆向下移动的叫正作用；信号压力增加时阀杆向上移动的叫反作用式执行机构；较大口径的调节阀都采用正作用式执行机构。信号压力通过波纹膜片的上方（正作用式）或下方（反作用式）进人气室．在波纹膜片上产生一个作用力，使推杆移动并压缩或拉伸弹簧，当弹簧的反作用力与膜片上的作用力相平衡时，推杆就稳定在一个新的位置。信号压力越大，作用在波纹膜片的作用力越大，弹簧的反作用力也越大，即推杆的位移越大．国产正作用式执行机构型号为ZMA，反作用式执行机构型号为ZMB型。7.3执行机构的正、反作用p正作用p反作用7.4、调节阀调节机构又简称阀．阀的种类很多，根据阀的结构、用途来分，其基本形式是直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀等．在此基础上根据特殊用途要求，派生出波纹管密封阀、低温阀、保温夹套阀、隔膜阀、角形阀以及阀体分离阀等．近年来，随着工业自动化装置向大型化、高性能发展，研制出许多新型调节阀，如高温蝶阀、高压蝶阀和超高压调节阀。在阀的结构方面发展也很快，出现了偏心旋转阀、套筒阀、O形球阀，V形球周。在特殊要求下使用的有卫生阀、低噪声阀、低压降比阀以及单座塑料阀和全钛钢调节阀等品种．7.5、上阀盖形式为适合不同工作温度和密封要求，上阀盖有4种常见的结构形式，上阀盖内具有填料室，内装聚四报乙烯或石墨石棉或柔性石墨填料，起密封作用。见下图；（l）普通型〔图a)适用于常温一20～200℃。（2）散（吸）热型（图b)适用于高温或低温，工作沮度为一60～450℃。散（吸）热片的作用是散掉高温流体传给阀体的热量，或吸收外界传给阀体的热量，以保证填料在允许温度范围内工作。7.5、上阀盖形式（3）长颈型（图c）适合于深度冷冻场合，工作温度为一60～一250℃。它的上阀盖增加了一段直径，可以保护填料在允许的低温范围内而不致冻结，从而保证阀的正常工作。颈的长短取决于温度的高低和阀的口径。（4）波纹管密封型〔图d〕它适用于有毒性、易挥发或贵重的流体，可避免介质外漏损耗，以及有毒易爆介质外漏而发生危险。7.5、上阀盖形式7.6、膜头侧装的强力型调节阀7.6、气动执行器的安装气动执行器应该安装在便于调整、检查、和拆卸的地方。调节阀最好垂直安装在水平管道上，在特殊情况下需要倾斜安装时，除小口径调节阀外一般要加支撑。争取在其前后有十倍管道直径长的直管段，以免工作特性过于畸变，阀的公称直径与管径不同时，应加一段异径管连接。为防止执行机构的薄膜老化，应尽量远离高温、震动场所。为方便维修，应安装在靠近地面和楼板的地方。应装有手轮机构和阀门定位器，便于观察和操作。在开停车或事故时，可用手轮机构来人工操作。对于重要的调节系统，需采用旁路，以便在调节阀故障或维修时，通过旁路继续生产。流体流动方向应与调节阀的箭头方向相同。造气车间以上就是仪表方面的基础知识，时间仓促、难免白玉微瑕，望各位造气工友指正。再见