壓力溫度流量液位控制系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn).ppt

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儀表基礎(chǔ)知識(shí)艾默生過(guò)程控制有限公司 儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)議程 1 壓力知識(shí)培訓(xùn)2 溫度知識(shí)培訓(xùn)3 流量知識(shí)培訓(xùn)4 液位知識(shí)培訓(xùn)5 控制理論知識(shí)培訓(xùn) EmersonProcessManagementOverviewDate 20 Apr 01 Slide2 壓力公式 壓力是作用于一個(gè)確定面積上的力的大小 壓力 力與面積之間的關(guān)系可以下面公式表示 其中 P F A P 壓力 F 力 A 面積若力 由于物理接觸 作用于一個(gè)面積上 則壓力便產(chǎn)生作用 若力增加或力所作用的面積大小減小 則壓力增加 壓力單位 P95一體化體積流量計(jì) 壓力單位可分成兩類(lèi) 面積上的力的單位與以液柱為基準(zhǔn)的單位 面積上的力的單位下列是一個(gè)確定面積上的力的單位 每平方英寸面積上的磅數(shù) psi 每平方厘米面積上的公斤數(shù) kg cm 每平方厘米面積上的克數(shù) g cm 1g cm 1 1 000kg cm 帕 Pa或N m N代表牛頓 千帕 kPa 1kPa 1 000Pa 巴 1bar 100 000Pa 毫巴 mbar 1mbar 1 1 000bar 壓力單位 以液柱為基準(zhǔn)的單位下列是以液柱為基準(zhǔn)的壓力單位 英寸水柱 在68 F 20 C 下的inH2O 在美國(guó)最普遍使用的單位 英尺水柱 ftH2O 米水柱 mH2O 毫米水柱 mmH2O 英寸汞柱 inHg 毫米汞柱 mmHg 大氣壓 atm 在海平面處由地球大氣壓作用的壓力 基準(zhǔn)壓力 基準(zhǔn)壓力是同被測(cè)量的過(guò)程物料的壓力相比較的壓力測(cè)量 根據(jù)它們測(cè)量起始的基準(zhǔn)壓力 可將壓力測(cè)量?jī)x表分類(lèi) 這三個(gè)基準(zhǔn)壓力是 絕壓 表壓 差壓絕壓與表壓儀表測(cè)量過(guò)程流體的壓力與基準(zhǔn)壓力之間的壓差 差壓儀表測(cè)量過(guò)程流體在不同點(diǎn)處的兩個(gè)壓力 并測(cè)量它們之間的壓差 表壓絕壓示意圖 壓力單位換算 壓力測(cè)量?jī)x表的分類(lèi) 壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)來(lái)看可分為 液柱式 機(jī)械式及電氣式測(cè)量壓力的儀表 按信號(hào)原理不同 大致可分為四類(lèi) 液柱式 根據(jù)流體靜力學(xué)原理 把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度機(jī)械式 根據(jù)彈性元件受力變形的原理 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移電氣式 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量 如電感 電容 電阻 電位差等 依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測(cè)量活塞式 根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量 機(jī)械式壓力儀表 機(jī)械式壓力儀表有兩個(gè)基本部分 檢測(cè)器件 機(jī)械刻度盤(pán)或指示器 連接到檢測(cè)器件 給出壓力讀數(shù) 最普遍采用的壓力檢測(cè)器件是 布爾登管 波紋管與膜盒機(jī)械式壓力計(jì)仍然廣泛用于過(guò)程控制工業(yè) 彈性壓力儀表原理 利用彈性元件在被測(cè)介質(zhì)的壓力作用下 產(chǎn)生彈性形變而制成 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 牢固可靠 使用方便 價(jià)格低廉 精度很好 測(cè)量范圍寬 幾百帕 上千兆帕 可增加附加裝置 如電氣變換裝置 控制元件等等 實(shí)現(xiàn)壓力的遠(yuǎn)傳 報(bào)警 自動(dòng)控制等等 彈性式壓力計(jì) 彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形 變形大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系 彈簧管壓力表 1 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 使用方便 價(jià)格低廉 使用范圍廣 測(cè)量范圍寬可測(cè)負(fù)壓 微壓 低壓 中壓和高壓精度有0 5 1 0 1 5 2 5等 波紋管與膜盒 1999ARCUnitStudy 1 膜片按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片常用材料可與其他轉(zhuǎn)換元件合用電容式壓力傳感器光纖式壓力傳感器力矩平衡式壓力變送器2 波紋管優(yōu)點(diǎn) 靈敏高 可測(cè)較低壓力缺點(diǎn) 遲滯誤差較大 精度一般只有1 5級(jí) 電子壓力變送器 電子變送器將輸入壓力轉(zhuǎn)換成為數(shù)字的或電信號(hào) 電子變送器有兩個(gè)基本的部分 傳感器 電子線(xiàn)路 裝置 傳感器把實(shí)際的位移轉(zhuǎn)換成為電氣性質(zhì)的變化 例如 電容 電壓 電感或磁阻 變送器的電子線(xiàn)路部分把傳感器的輸出信號(hào)改變成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電子信號(hào) 在過(guò)程控制工業(yè)中最廣泛采用的電子信號(hào)是 4 20mA 信號(hào) 電子傳感器類(lèi)型 用于電子壓力變送器的若干類(lèi)型的傳感器列舉如下 可變電容 壓敏電阻 壓電晶體 可變電感 可變磁阻 振動(dòng)線(xiàn) 應(yīng)變計(jì) 可變電容原理 可變電容電容是一種物質(zhì)保持電荷的能力 電容器是由彼此對(duì)準(zhǔn)中心但不接觸的兩個(gè)導(dǎo)電板組成的器件 兩板之間的空間充滿(mǎn)稱(chēng)為電介質(zhì)的絕緣介質(zhì) 在大多數(shù)壓力變送器的可變電容傳感器中 其電介質(zhì)是油 有三個(gè)因素影響電容器的電容 電容器板的表面積 電介質(zhì)的絕緣性質(zhì) 板間的距離 可變電容結(jié)構(gòu)圖 壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件 它指在半導(dǎo)體材料的基片上用基成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻 當(dāng)它受外力作用時(shí) 其阻值由于電阻率的變化而改變 擴(kuò)散電阻正常工作需依附彈性元件 常用的是單晶體硅膜片 優(yōu)點(diǎn) 體積小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 能直接反映微小的壓力變化 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好缺點(diǎn) 敏感元件易受溫度的影響 從而影響壓阻系數(shù)的大小 壓電式壓力傳感器 壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)原理 壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷 其電荷量與所受的壓力成正比 壓電材料 單晶體 多晶體特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 緊湊 小巧輕便 工作可靠 線(xiàn)性度好 頻率響應(yīng)高 量程范圍廣 一 壓力檢測(cè)儀表的選擇1 儀表量程的選擇被測(cè)壓力較穩(wěn)定 最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)儀表滿(mǎn)量程的3 4被測(cè)壓力波動(dòng)較大或測(cè)脈動(dòng)壓力 最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)儀表滿(mǎn)量程的2 3為保證測(cè)量準(zhǔn)確度 最小工作壓力不應(yīng)低于滿(mǎn)量程的1 3優(yōu)先滿(mǎn)足最大工作壓力條件 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn) 2 儀表精度的選擇壓力檢測(cè)儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來(lái)確定 即要求實(shí)際被測(cè)壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差 3 儀表類(lèi)型的選擇從被測(cè)介質(zhì)壓力大小來(lái)考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)儀表輸出信號(hào)的要求使用的環(huán)境 壓力儀表的校驗(yàn) 校驗(yàn)就是將被校驗(yàn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力 比較它們的指示數(shù)值 如果被校表對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差 不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對(duì)誤差時(shí) 則認(rèn)為被校表合格 常用的校驗(yàn)儀器是活塞式壓力計(jì) 它由壓力發(fā)生部分和測(cè)量部分組成 它的精度等級(jí)有0 02 0 05和0 2級(jí) 可用來(lái)校準(zhǔn)0 25級(jí)精密壓力表 也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表 被校壓力的最高值為60MPa 壓力發(fā)生部分 測(cè)量部分 壓力表的安裝 1 取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力測(cè)量液體介質(zhì)的管道上取壓 2 導(dǎo)壓管的鋪設(shè)導(dǎo)壓管是傳遞壓力 壓差信號(hào)的 導(dǎo)壓管的鋪設(shè) 3 壓力 壓差計(jì)的安裝 壓力 壓差計(jì)的安裝 19691980199019962001 羅斯蒙特壓力變送器 四十年行業(yè)領(lǐng)袖 3051 經(jīng)典的電容傳感測(cè)量原理標(biāo)準(zhǔn)組件化結(jié)構(gòu)雙隔離室的外殼五百萬(wàn)臺(tái)以上銷(xiāo)售業(yè)績(jī) 1151 共平面法蘭平臺(tái) 游離式 的傳感器結(jié)構(gòu)ASIC表面安裝技術(shù)一體化的全面測(cè)量解決方案三百萬(wàn)臺(tái)以上銷(xiāo)售業(yè)績(jī) 3095 多變量DP P與T測(cè)量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量流量測(cè)量 工業(yè)首創(chuàng)技術(shù) 共平面 電容傳感器 多變量 差壓質(zhì)量流量 智能低功耗 一體化的閥組 5年穩(wěn)定性 總體性能 基于變送器的控制 雙隔離室標(biāo)準(zhǔn)組件化的組裝 3051S 規(guī)模可變?cè)O(shè)計(jì)平臺(tái)2倍的性能改善2倍的穩(wěn)定性提高一體化的全面測(cè)量解決方案 新型2051全系列產(chǎn)品 擴(kuò)展協(xié)議HART現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)低功率無(wú)線(xiàn) FY09第3季 技術(shù)要求精度 0 075 量程比 100 1穩(wěn)定性 2年選項(xiàng)P8 0 065 精度和5年穩(wěn)定性 所有壓力產(chǎn)品供應(yīng)拓寬產(chǎn)品供應(yīng)范圍差壓 DP 表壓 GP 絕壓 AP 通用系列產(chǎn)品單一型號(hào)共平面型 2051C直接安裝型 2051T液位測(cè)量型 2051L 提高易于使用性增強(qiáng)電子設(shè)備描述語(yǔ)言 EDDL 外部零點(diǎn) 量程調(diào)整 選項(xiàng)D4 2051C T L系列產(chǎn)品 3051系列共平面 直接安裝設(shè)計(jì) 0 065 精度 0 04 可選項(xiàng) 5年穩(wěn)定性100msec響應(yīng)時(shí)間100 1量程比 3051C T 今日全球最暢銷(xiāo)的壓力變送器 主要特征工業(yè)領(lǐng)先的性能總體性能長(zhǎng)期穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)響應(yīng)最好的可靠性提供FF和Profibus協(xié)議安裝靈活超過(guò)3百萬(wàn)的安裝量 SuperModuleTM 超級(jí)模塊設(shè)計(jì)平臺(tái) 3051S系列是以 SuperModuleTM 超級(jí)模塊設(shè)計(jì)平臺(tái) 差壓液位系統(tǒng)介紹 法蘭式過(guò)程連接螺紋式過(guò)程連接衛(wèi)生型過(guò)程連接 持續(xù)引領(lǐng)壓力測(cè)量技術(shù)發(fā)展的羅斯蒙特壓力變送器 模擬 智能 工廠(chǎng)管控網(wǎng) P I 性能 下一價(jià)值曲線(xiàn) Competition 技術(shù)引領(lǐng)者 1151 2051 3051 3051S三代壓力變送器產(chǎn)品整體性能的改善與提升鞏固了羅斯蒙特的全球技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位 客戶(hù)價(jià)值CAPEX OPEX Quality Uptime 沒(méi)有最好 只有更好 儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)議程 1 壓力知識(shí)培訓(xùn)2 溫度知識(shí)培訓(xùn)3 流量知識(shí)培訓(xùn)4 液位知識(shí)培訓(xùn)5 控制理論知識(shí)培訓(xùn) EmersonProcessManagementOverviewDate 20 Apr 01 Slide36 引言 溫度是材料內(nèi)部分子活動(dòng)的一種度量 當(dāng)分子活動(dòng)的程度上升時(shí) 物質(zhì)的溫度便上升 熱的與冷的是主觀(guān)定性地描述分子活動(dòng)方面上升的情況 對(duì)描述溫度要求有更一致與更精確的方法導(dǎo)致發(fā)明了溫度測(cè)量器件或傳感器 傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的 全世界承認(rèn)的溫標(biāo) 許多類(lèi)型的傳感器可用于家庭與工業(yè)兩者的應(yīng)用場(chǎng)合 現(xiàn)今在用的三種溫標(biāo)是 華氏 攝氏 也叫百分度 絕對(duì) 開(kāi)爾文溫標(biāo)與蘭金溫標(biāo) 溫度測(cè)量溫標(biāo) 要將溫度由攝氏轉(zhuǎn)換成華氏 則用以下公式 F 1 8 C 32 溫度傳感器 在工業(yè)環(huán)境中 高的過(guò)程溫度 壓力與振動(dòng)需要有強(qiáng)固的溫度傳感器 同時(shí)也需要有快速的響應(yīng)時(shí)間 精度與穩(wěn)定性 雖然可利用若干類(lèi)型的溫度傳感器 工業(yè)過(guò)程測(cè)量中最常用的兩種是 電阻式溫度檢測(cè)器 RTD 熱電偶 T Cs 共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 熱電阻 RTDs 與熱電偶 T Cs 有若干共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圖4 2 檢測(cè)元件 傳感器鎧裝 護(hù)套 引線(xiàn) 螺紋式轉(zhuǎn)換接頭 任選 圖4 2溫度傳感器共同的特點(diǎn) 什么是熱電阻傳感器 RTD 什么是RTD ResistanceTemperatureDetector工作特性由金屬的固有特性決定 通常為鉑電阻 當(dāng)金屬上溫度發(fā)生變化 與電流相對(duì)應(yīng)的電阻發(fā)生變化 如果能夠測(cè)量金屬的電阻 就可以知道溫度 鉑的電阻隨溫度而變化 兩種常用RTD測(cè)量元件類(lèi)型 線(xiàn)繞測(cè)量元件 薄膜測(cè)量元件 RTD常用材料 制造RTD最常用的三種金屬電阻是鉑 銅與鎳 鉑鉑熱電阻元件是用于過(guò)程工業(yè)最常見(jiàn)的熱電阻類(lèi)型的元件 鉑元件具有高的精度 高的重復(fù)性及溫度每變化一度時(shí)高的電阻變化率 銅銅熱電阻在其整個(gè)溫度范圍內(nèi)是高度線(xiàn)性的 但精度有限 而且溫度范圍比鉑電阻元件窄 鎳鎳熱電阻元件溫度每變化一度具有高的電阻變化值 但線(xiàn)性度差 精度有限 并且溫度范圍相對(duì)較窄 紅 紅 白 白 RTD熱電阻傳感器 2 3 和4 線(xiàn)RTD 4 線(xiàn)RTD 為什么使用2 3 或4 線(xiàn)RTD 2 線(xiàn) 成本最低 使用極少 因?yàn)橐€(xiàn)電阻的誤差很大3 線(xiàn) 成本 性能比適中 引線(xiàn)補(bǔ)償良好 4 線(xiàn) 理論上最好的引線(xiàn)補(bǔ)償方法 完全補(bǔ)償 精度最高 成本最高 一般從傳感器伸出的導(dǎo)線(xiàn)為銅導(dǎo)線(xiàn) 測(cè)量元件 如 線(xiàn)繞 薄膜 RTD分類(lèi)級(jí)別 A級(jí)和B級(jí) A級(jí)熱電阻A級(jí)熱電阻被定義為精確到IEC751標(biāo)準(zhǔn)理想值 0 15 C 0 002xT C 其中T是以 C為單位的工藝過(guò)程溫度 A級(jí)熱電阻要比B級(jí)熱電阻貴 B級(jí)熱電阻B級(jí)熱電阻被定義為精確到IEC751標(biāo)準(zhǔn)理想值 0 3 C 0 005xT C 其中T是以 C為單位的工藝過(guò)程溫度 雖然比A級(jí)熱電阻精度差些 但對(duì)大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用是足夠的 熱電阻傳感器如何轉(zhuǎn)換溫度 電阻轉(zhuǎn)換成溫度一旦確定了電阻的測(cè)量值 它就被轉(zhuǎn)換成溫度測(cè)量值 變送器用兩個(gè)轉(zhuǎn)換方法中的其中一個(gè) 電阻式溫度檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn) 例如IEC751標(biāo)準(zhǔn) Callendar VanDusen 卡倫德 公式 RTD熱電阻傳感器 電阻變化具有重復(fù)性 什么是RTD ResistanceTemperatureDetector鉑線(xiàn)電阻的變化近于理想曲線(xiàn) IEC751 電阻 歐姆 溫度 oC 電阻與溫度國(guó)際通用關(guān)系圖 IEC751 Page3 2 SensorsPDS V 1 IEC751 IEC751曲線(xiàn) IEC751標(biāo)準(zhǔn) 已編程在我們的所有變送器中 描述了Pt100a385熱電阻的理想的電阻與溫度的關(guān)系 溫度傳感器及附件 熱電阻校驗(yàn) 溫度 oC 電阻 B級(jí)的公差 目標(biāo)是找出實(shí)際熱電阻曲線(xiàn)是什么樣的 然后按照 實(shí)際 曲線(xiàn)重新對(duì)變送器編程 熱電阻標(biāo)定 找出傳感器實(shí)際曲線(xiàn) 通過(guò)在某個(gè)指定溫度范圍或溫度點(diǎn)對(duì)熱電阻進(jìn)行 特性化 可以找到熱電阻的實(shí)際曲線(xiàn) 用戶(hù)得到特定熱電阻的電阻與溫度關(guān)系圖 溫度槽 X9 一個(gè)溫度 X8 多個(gè)溫度 生成 的數(shù)據(jù) 標(biāo)定的熱電阻 X8選項(xiàng) 指定溫度范圍的特性化隨傳感器提供校驗(yàn)證書(shū)X9選項(xiàng) 溫度點(diǎn)的特性化隨傳感器提供校驗(yàn)證書(shū) X8 范圍X9 點(diǎn) 一點(diǎn)和兩點(diǎn)微調(diào)減少傳感器互換性誤差 一點(diǎn)微調(diào) 即以一個(gè)特性化點(diǎn)為基礎(chǔ) 將理想曲線(xiàn)向上或向下平移 溫度 oC 電阻 W 由電阻與溫度關(guān)系圖得到的數(shù)據(jù) 可用于減少傳感器互換性誤差利用一點(diǎn)或兩點(diǎn) 微調(diào)傳感器對(duì)變送器的關(guān)系 兩點(diǎn)微調(diào) 即以?xún)蓚€(gè)特性化點(diǎn)為基礎(chǔ) 將理想曲線(xiàn)向上或向下平移 并改變斜率 溫度 oC 電阻 W 0 50 100 150 200 250 300 350 400 200 0 200 400 600 800 用戶(hù)得到特定熱電阻的電阻與溫度關(guān)系圖 X8 范圍X9 點(diǎn) 一點(diǎn)微調(diào)與X9 或X8 一起使用 兩點(diǎn)微調(diào)與X8一起使用 C V D 溫度系數(shù) 確定真實(shí)的熱電阻曲線(xiàn) IEC751理想曲線(xiàn) 變送器中 被傳感器的真實(shí)曲線(xiàn)所代替 溫度 oC 電阻 W oC 0 099 9971 0100 382 0100 773 0101 16 用戶(hù)得到特定熱電阻的電阻與溫度關(guān)系圖 X8選項(xiàng)還為用戶(hù)提供C V D 溫度系數(shù)將這些系數(shù)輸入變送器 可生成熱電阻的真實(shí)曲線(xiàn) Roadb 99 9970 0038451 610270 172491 另外 選X8 用戶(hù)還可以得到C V D 溫度系數(shù) IEC751曲線(xiàn) 真實(shí)的熱電阻曲線(xiàn) 根據(jù)C V D 溫度系數(shù) 繪制熱電阻的真實(shí)曲線(xiàn) Rt Ro Roa t d 0 01t 1 0 01t b 0 01t 1 0 01t 3 Rt 在溫度t oC 時(shí)的電阻Ro 傳感器特性系數(shù) t 0oC時(shí)的電阻 a 傳感器特性系數(shù)d 傳感器特性系數(shù)b 傳感器特性系數(shù) 使用C V D 溫度系數(shù) 消除傳感器的互換性誤差 IEC751曲線(xiàn) 溫度 oC 電阻 W B級(jí)公差 變送器不使用IEC751標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) C V D 溫度系數(shù)用于下面的公式中 生成傳感器的真實(shí)曲線(xiàn) 熱電偶 引線(xiàn)接至一個(gè)儀表 電壓表 上 該表測(cè)量出由兩端的溫差所產(chǎn)生的電勢(shì) DT 什么是熱電偶 熱端的結(jié)構(gòu) 熱端的結(jié)構(gòu)熱端可與傳感器的鎧裝 護(hù)套 接地或不接地 對(duì)雙元件熱電偶 兩個(gè)熱電偶在一個(gè)鎧裝里 其元件可隔離或連接 不隔離 圖4 16 每一個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)與局限性 熱電偶分度號(hào)常用 TypeJIron ConstantanWhite Red0to760oC最經(jīng)濟(jì) TypeEChromel ConstantanPurple Red0to900oC敏感性最好 TypeKChromel AlumelYellow Red0to1150oC線(xiàn)性最好 TypeTCopper ConstantanBlue Red 180to371oC抗潮氣腐蝕能力好 JKET JKET JKET 特殊熱電偶 TypeBPt 6 Rh Pt 30 Rh38to1800oC TypeSPt 10 Rh Pt 50to1540oC TypeRPt 13 Rh Pt 50to1540oC 高溫工業(yè) 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)輸出低 不是很敏感 貴 電壓的測(cè)量與塞貝克 溫差電動(dòng)勢(shì) 效應(yīng) 電壓的測(cè)量與塞貝克 溫差電動(dòng)勢(shì) 效應(yīng)熱電偶利用稱(chēng)之為塞貝克 溫差電動(dòng)勢(shì) 效應(yīng)來(lái)確定過(guò)程溫度 根據(jù)塞貝克效應(yīng) 在熱電偶冷端測(cè)量的電壓與熱端和冷端之間的溫度差成正比 若熱端溫度保持恒定 則冷端溫度增加將減小電壓 因?yàn)樵跓岫伺c冷端之間的溫度差在減小 當(dāng)冷端與熱端達(dá)到相同溫度時(shí) 觀(guān)察到的電壓將為零伏 在冷端產(chǎn)生的電壓信號(hào)的大小也取決于形成熱電偶所用的金屬種類(lèi) 不同的金屬或不同類(lèi)型的熱電偶 在相同溫度下有不同的熱電電壓 熱電偶分度號(hào)曲線(xiàn) 熱電偶的類(lèi)型是 E型 鉻鎳合金與康銅 J型 鐵與康銅 K型 鉻鎳合金與鋁鎳合金 R型與S型 鉑 Pt 與銠 Rh 在鉑的百分?jǐn)?shù)含量方面不同 T型 銅與康銅 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)常用來(lái)將熱電偶連線(xiàn)到控制系統(tǒng)或至遠(yuǎn)程變送器 所有熱電偶的引線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)必須使用相同類(lèi)型的線(xiàn) 產(chǎn)生了另一個(gè)熱端不好 冷端補(bǔ)償和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn) 由于在冷端被測(cè)量的電壓與熱端和冷端之間的溫度差成正比 因此在電壓信號(hào)可轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)之前 必須知道冷端的溫度 更好的精度和重復(fù)性RTD信號(hào)對(duì)噪聲較不敏感更好的線(xiàn)性RTD可與變送器匹配 消除傳感器互換性誤差 冷端補(bǔ)償誤差是熱電偶固有的 熱電阻的引線(xiàn)電阻誤差可以消除更好的穩(wěn)定性熱電偶的漂移不穩(wěn)定 無(wú)法預(yù)計(jì) 熱電阻的漂移可預(yù)計(jì) 熱電偶不能重新標(biāo)定更大的靈活性無(wú)需特殊的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)無(wú)需關(guān)注冷端 溫度 為什么使用熱電阻 而不使用熱電偶 為什么使用熱電偶 而不使用熱電阻 高溫場(chǎng)合高于600oC測(cè)量元件成本更低當(dāng)考慮溫度點(diǎn)性能要求時(shí) 成本相同響應(yīng)快與熱套管和過(guò)程的響應(yīng)時(shí)間相比 響應(yīng)時(shí)間微乎其微比看到的更堅(jiān)固堅(jiān)固的結(jié)構(gòu) 抗震動(dòng)好 溫度產(chǎn)品 熱套管 什么是熱套管 一個(gè)保護(hù)傳感器的裝置 以抗過(guò)程流量 壓力 振動(dòng)和腐蝕無(wú)需停車(chē)即可取出傳感器響應(yīng)時(shí)間減慢 最多5倍 為什么有不同類(lèi)型材質(zhì) 為了用于不同的腐蝕性環(huán)境中為了滿(mǎn)足不同的溫度和壓力極限要求 溫度產(chǎn)品 熱套管 熱套管損壞在某些條件下熱套管會(huì)損壞流體在熱套管周?chē)鲃?dòng)形成渦流 即卡門(mén)旋渦渦流以某一特定頻率從一側(cè)變到另一側(cè) 該特定頻率與許多參數(shù)有關(guān)如果那個(gè)頻率恰巧與熱套管的固有頻率相同熱套管就會(huì)折斷 防止熱套管損壞了解下述要素 可確定條件是否適合 熱套管型式熱套管材料熱套管尺寸流體流速過(guò)程壓力流體比容過(guò)程溫度熱套管損壞計(jì)算 可在RCC用熱套管強(qiáng)度計(jì)算程序完成 溫度產(chǎn)品 熱套管 熱套管設(shè)計(jì)型式 比較表 Tapered錐型Stepped階梯型Straight直型 過(guò)程壓力 時(shí)間響應(yīng) 渦流頻率 價(jià)格 1 3 2 1 1 3 3 1 1 1 與流體 流體流速和熱套管長(zhǎng)度有關(guān) 阻力 2 1 2 級(jí)別 1 最好 Stepped階梯型 Straight直型 Tapered錐型 熱套管安裝型式 螺紋式最常用易于拔出和安裝焊接式不可拔出用于高流速 高溫和高壓流體用于要求無(wú)泄漏的場(chǎng)合法蘭式用于腐蝕性環(huán)境用于高流速 高溫場(chǎng)合 套管計(jì)算 減少過(guò)程背壓 Flow FDrag Velocity Density Diameter Area Length ThermowellCalculations1 Calculatedragforcefromprocessflow 2 Calculatestressesinducedinthermowell 3 Comparestresseswiththermowellstrengthproperties fWake fNatural 套管強(qiáng)度計(jì)算 fWake fNatural Vortices WakeFrequency fWake EnergyAbsorbedByThermowell SideView TopView ResonanceCondition ThermowellCalculationsEnsurethat fNatural fWake 0 8 溫度傳感器信號(hào)的傳輸 為了使溫度測(cè)量對(duì)控制 安全或監(jiān)視目的有用 溫度測(cè)量信號(hào)必須由測(cè)量點(diǎn)傳輸?shù)焦に囘^(guò)程的DCS 溫度信號(hào)以許多方法之一被傳輸?shù)紻CS 本章將要討論的兩個(gè)最通用的方法是 變送器 傳感器以短距離接線(xiàn)至變送器 在此其信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字的或4 20毫安的信號(hào) 該變送器向后連線(xiàn) 而轉(zhuǎn)換了的信號(hào)被傳輸至DCS 直接接線(xiàn) 傳感器的引線(xiàn)接至DCS的整個(gè)距離 在沿線(xiàn)路中沒(méi)有發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)換 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)常見(jiàn)的測(cè)量方式 1 方式1 傳感器直接接線(xiàn)式 很小的一個(gè)毫伏信號(hào) DCSorPLCI O 特殊的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn) 結(jié)點(diǎn) 專(zhuān)用熱電偶卡 J K 或熱電卡 接線(xiàn)盒 端子盤(pán) 柜 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)常見(jiàn)的測(cè)量方式 2 方式2 單一傳感器輸入的監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量溫度變送器 4 20mA or signal DCSorPLCI O 4 20mA HART orFOUNDATIONfieldbusCard 接線(xiàn)盒 端子盤(pán) 柜 銅導(dǎo)線(xiàn) 結(jié)點(diǎn) 抗電磁干擾能力測(cè)試 閃電 射頻干擾信號(hào) 電磁干擾信號(hào) DCSI O HART FF 4 20mA T C 熱電偶直接接線(xiàn)式 單一傳感器輸入變送器 4 20mA 單一傳感器輸入變送器 HART 多通道輸入變送器 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 4 20mA mV 電容耦合噪聲符合IEC標(biāo)準(zhǔn) 普通干擾環(huán)境 所有電纜均為屏蔽 雙絞線(xiàn)在DCS側(cè)接地 抗電磁干擾能力比較 C NoiseperIECStds LightIndustry Time 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)變送器 HART智能變送器 4 20mA變送器 熱電偶直接接線(xiàn)式 在溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)為什么使用溫度變送器 可實(shí)現(xiàn) 采用變送器比傳感器直接接線(xiàn)式具有更好的精度 總體性能變送器使用銅導(dǎo)線(xiàn) 更易于安裝DCS和PLC使用標(biāo)準(zhǔn)的輸入卡件 成本更低智能型溫度變送器的診斷能力令現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)更容易多參數(shù)溫度變送器令總體安裝成本更低實(shí)現(xiàn)更好的總體性能變送器的輸出信號(hào)比傳感器直接接線(xiàn)式的mV信號(hào)抗電磁干擾能力 EMI 更強(qiáng)4 20mAHARTFOUNDATIONfieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 1 50 C 1 0 C 0 50 C 總體系統(tǒng)誤差 644H 經(jīng)變送器 傳感器匹配后 標(biāo)準(zhǔn)精度 未匹配 1 06 C 0 23oC 在溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)為什么使用溫度變送器 實(shí)現(xiàn)更好的總體性能 續(xù) 當(dāng)使用熱電阻測(cè)量時(shí) 通過(guò)變送器 傳感器匹配功能 可消除傳感器的互換性誤差變送器按照傳感器微調(diào)后 可大大減少傳感器互換性誤差可較少誤差達(dá)75 羅斯蒙特溫度測(cè)量產(chǎn)品 最好的溫度測(cè)量傳感器技術(shù) 羅斯蒙特公司優(yōu)異的RTD熱電阻傳感器 防爆認(rèn)證標(biāo)定服務(wù)熱電阻技術(shù) 專(zhuān)有的密封方法 O型環(huán) 傳感器的與眾不同 4 線(xiàn) 理論上最好的引線(xiàn)補(bǔ)償方法 完全補(bǔ)償 精度最高 雙室外殼SuperiorEMI RFIHandlingElectronicIsolation Rosemount3144P 工業(yè)性能最高的變送器 工業(yè)的高性能AmbientTemperatureCompensation5yearstabilityratingTransmitter SensorMatching 高級(jí)硬件技術(shù)IntegralTransientProtectionFailureModeSwitch HART LCDDisplay SIS認(rèn)證MeetsIndustrialStandardsMoreRigorousTesting 雙傳感器MeasurementRedundancyIncreasedSafetyHotBackup 高級(jí)診斷StatisticalProcessMonitoringSensorDriftAlert Rosemount644 世界上最受歡迎的變送器 IncreasedAccuracyAmbientTemperatureCompensationTransmitter SensorMatching MultipleProtocolsHARTFieldbus MultipleFieldHousingsSensorMountRemoteMount FormFactorDINAHeadMountRailMount CustomAlarm SaturationLevelsIncreasedSafetyC1OptionCode LCDSnapOnM5Option 248型智能溫度變送器 利用開(kāi)放的4 20mA HART 協(xié)議采用HART手操器或設(shè)備管理系統(tǒng) AMS 接受多種輸入信號(hào)2 3 4 wireRTDs 熱電偶 mV Ohm為工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)提供優(yōu)異性能精度 0 2 C或0 1 的量程 1年穩(wěn)定性 0 2 Cor0 1 的量程 取最大者IndustrialEMI RFICompliance 滿(mǎn)足NAMURNE21建議標(biāo)準(zhǔn)Input OutputIsolation Testedto500VACrms 707VDC 50 60Hz工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DINFormB尺寸自定義報(bào)警和飽和值兩點(diǎn)調(diào)整取得ATEX FM CSA SAA CEPEL JIS認(rèn)證滿(mǎn)足NAMURNE43標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字溫變的故障信息 滿(mǎn)足NAMURNE89標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)字溫變測(cè)量溫度的規(guī)定 Rosemount648 無(wú)線(xiàn)溫度變送器 VarietyofSensorInputs萬(wàn)能傳感器輸入2 3 and4 wireRTD T C ohm andmillivolt Transmitter SensorMatching一體化匹配Provideshighestaccuracyandrepeatabilitybyeliminatingsensorinterchangeabilityerror BestAmbientTemperatureCompensation最好的環(huán)境溫度補(bǔ)償Reducesmeasurementerrorinharshapplications especiallywidefluctuationsofambient LCDDisplayLCD顯示Localprocessanddiagnosticindication Dual compartmentHousing雙室結(jié)構(gòu)外殼Improvesmeasurementreliabilityinhighhumidity corrosive andEMI RFIenvironments BestinClassSecurity最好安全性ProtectingyourData 99 DataReliability 99 的數(shù)據(jù)可靠性ProvidingaccesstoDatawhenyouneedit SmartPowerTMManagement特殊電源管理8yearpowermodulelifetime replaceableinI S environmenttosimplifymaintenance 儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)議程 1 壓力知識(shí)培訓(xùn)2 溫度知識(shí)培訓(xùn)3 流量知識(shí)培訓(xùn)4 液位知識(shí)培訓(xùn)5 控制理論知識(shí)培訓(xùn) EmersonProcessManagementOverviewDate 20 Apr 01 Slide82 貿(mào)易交接完善產(chǎn)品指示效率控制過(guò)程變量安全 為什么要測(cè)量流量 流量公式 流量公式是用來(lái)計(jì)算通過(guò)管道流體流量的數(shù)學(xué)關(guān)系式 流量公式由相互關(guān)系的三個(gè)變量組成 流體性質(zhì) 環(huán)境條件 管道幾何尺寸與條件下列流體性質(zhì)經(jīng)常用于過(guò)程工業(yè) 既是作為流量公式中的變量又分別用來(lái)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)過(guò)程效率與安全 密度 比重 粘度 流體類(lèi)型 流量分布 流量性質(zhì) 密度密度 一個(gè)最常用的度量之一 是每單位體積流體的質(zhì)量 一般來(lái)說(shuō) 密度與壓力成正比 而與溫度成反比 比重比重 G 是流體的密度對(duì)一種參考流體的密度之比值 液體與氣體比重的定義不同 液體的比重液體的比重是在流動(dòng)條件下過(guò)程液體的密度對(duì)在基礎(chǔ)條件 60 F 16 C 下水的密度之比值 氣體的比重氣體的比重是過(guò)程氣體的分子量對(duì)空氣分子量之比值 因?yàn)闅怏w的分子量并不隨壓力或溫度變化 故氣體的比重保持恒定 粘度粘度可被認(rèn)為是流體的厚度 粘度是流體傾向于抵抗剪切力或抵抗流動(dòng)的一個(gè)度量流體密度愈高 則剪切流體需要的力就愈大 流體流動(dòng)的速率也愈慢用來(lái)表示粘度的典型單位是泊 cm g sec 厘米 克 秒 與厘泊 cp 流體類(lèi)型可測(cè)量各種各樣過(guò)程流體類(lèi)型的流量 流體經(jīng)常包含可影響流量計(jì)功能或測(cè)量精度的懸浮固體或其它顆粒物質(zhì) 清潔流體 沒(méi)有固體顆粒的流體 如水 含雜質(zhì)的流體 含固體顆粒的流體 如泥沙水 漿料 含懸浮精細(xì)固體顆粒 能通過(guò)管道自由流動(dòng)的液體 如紙漿與紙料 流體類(lèi)型 流速分布圖 流速 或叫速度 分布圖說(shuō)明流體通過(guò)管道流動(dòng)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的特征 例如平穩(wěn)或湍流 對(duì)稱(chēng)或不對(duì)稱(chēng) 流體在它抵達(dá)其終點(diǎn)前 可能會(huì)改變其流速分布圖若干次 通常 在時(shí)間的給定點(diǎn)上 流體將有其中一個(gè)下列流速分布圖 層流 湍流 過(guò)渡狀態(tài) 流量性質(zhì) 雷諾數(shù)影響流體流動(dòng)最重要因素的作用效果可組合起來(lái) 并以無(wú)量綱數(shù)字值叫做雷諾數(shù) RD 來(lái)表示 雷諾數(shù)可被認(rèn)為是流量流束中的慣性力與粘性力之比值 雷諾數(shù)的基本公式為 其中 流體密度V 流體速度D 管道內(nèi)直徑 流體粘度由于雷諾數(shù)表示流量流束的特征 當(dāng)確定一個(gè)特定流量計(jì)是否適合于某個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合時(shí) 該數(shù)很有用 雷諾數(shù)在預(yù)測(cè)流速分布圖時(shí)尤其有用 層流 RD4 000 流量計(jì)技術(shù)規(guī)格 在選擇流量計(jì)時(shí) 必須考慮流量計(jì)的技術(shù)規(guī)格 精度精度是一個(gè)給定的測(cè)量符合被測(cè)數(shù)量真實(shí)值的程度 可調(diào)范圍 大小量程比 可調(diào)范圍或大小量程比是流量計(jì)能維持測(cè)量精度前提下最大與最小值流量大小之比 例如 若一個(gè)流量計(jì)將從100標(biāo)米立方 時(shí) Nm3 hr 測(cè)量10 1量程比的流量 則該流量計(jì)可精確地測(cè)量10 100Nm3 hr大小的流量重復(fù)性重復(fù)性是流量計(jì)每次測(cè)量某個(gè)流量時(shí)提供同一個(gè)測(cè)量值的能力 高度重復(fù)性并不確保精度 取決于應(yīng)用場(chǎng)合 流量計(jì)的重復(fù)性可能比精度更重要 例如 在一個(gè)流量控制回路中 若一個(gè)流量計(jì)給出一個(gè)穩(wěn)定的重復(fù)性的讀數(shù) 則該測(cè)量的真實(shí)精度未必重要 流量計(jì)的分類(lèi) 流量計(jì)分成四類(lèi) 差壓流量計(jì) 速度流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 排氣 液式流量計(jì) 也叫容積式流量計(jì) 當(dāng)要為一個(gè)具體應(yīng)用場(chǎng)合決定采用哪一種流量計(jì)時(shí) 流量計(jì)屬于哪一類(lèi)的問(wèn)題很重要 差壓流量計(jì)類(lèi)型 一些常用的流量計(jì)是 孔板 皮托管 流量噴嘴 文丘里管 楔形流量元件 V形錐體 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 孔板是一個(gè)放置在流體流量通路中具有銳邊開(kāi)孔 銳孔 的薄圓片 當(dāng)流體通過(guò)孔板時(shí) 流體的速度增加 而壓力減少 這就產(chǎn)生了壓力降 通過(guò)測(cè)量孔板前高壓取壓嘴的壓力及孔板后低壓取壓嘴的壓力 可確定該壓力降的數(shù)值 壓力降一般用差壓或多變量變送器測(cè)量 孔板流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 阿牛巴 Annubars 其設(shè)計(jì)型式是在整個(gè)管線(xiàn)的直徑范圍內(nèi)包含若干測(cè)量孔 阿牛巴孔的設(shè)計(jì)要比常規(guī)皮托管產(chǎn)生更為精確得多的流量測(cè)量值 1999ARCUnitStudy 楔形流量元件插入過(guò)程管道以便在管道內(nèi)壁上形成一個(gè)楔形障礙物 當(dāng)流體流過(guò)該障礙物時(shí) 便產(chǎn)生一個(gè)差壓 楔形元件流量計(jì)通常與遠(yuǎn)程密封件 膜盒 測(cè)量壓力差的儀表一起使用 圖1 楔形流量計(jì) 文丘里管由三個(gè)主要部分組成 漸縮入口錐形管 該漸縮入口錐形管逐漸減少其管直徑 并產(chǎn)生壓力降 一個(gè)高壓取壓嘴定位于該入口錐形管的起始點(diǎn) 喉部管段 入口錐形管在喉部結(jié)束 低壓取壓嘴定位于此處 在喉部流體速度既不增加也不減少 漸擴(kuò)出口錐形管 出口錐形管的橫截面積增加 這使流體能夠恢復(fù)到非?？拷脑瓉?lái)壓力 出口錐形管也消除氣穴 并使摩擦損失最小 文丘里管流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 也稱(chēng)為可變面積流量計(jì) 是個(gè)必須垂直安裝的錐形的玻璃 塑料或金屬管在管內(nèi)的浮子 轉(zhuǎn)子 為響應(yīng)流體流量大小而上升 因?yàn)榱髁坑?jì)的管子是成圓錐形的 故在管底部 或狹小端的壓力高于管頂部壓力 浮子停留在浮子上 下表面之間的差壓與浮子的重量相平衡的地方 流量可由刻在透明管子上的刻度直接讀取 或用電子技術(shù)檢測(cè) ROSEMOUNT差壓流量?jī)x表匯總 3095MV流量變送器 3051S變送器 3051C變送器 485 T阿牛巴 405 P一體化孔板 1195一體化孔板 1495孔板 差壓流量 完全的流量解決方案 305SFA一體化阿牛巴體積流量計(jì)3095MFA一體化阿牛巴質(zhì)量流量計(jì)3051SFC一體化孔板體積流量計(jì)3051MFC一體化孔板質(zhì)量流量計(jì)3051SFP一體化內(nèi)藏孔板體積流量計(jì)3095MFP一體化內(nèi)藏孔板質(zhì)量流量計(jì)149514961497工程組件解決方案 渦街流量計(jì) 基于馮卡門(mén)效應(yīng)流體交替地在旋渦發(fā)生體兩側(cè)分離產(chǎn)生旋渦后在旋渦發(fā)生體后端形成了一個(gè)交替的壓力差交替的旋渦頻率和流體的流速成線(xiàn)性關(guān)系 旋渦 流體 羅斯蒙特渦街流量計(jì)的工作原理交替的壓力差使發(fā)生體的一部分產(chǎn)生振動(dòng)振動(dòng)由位于外部的壓電傳感器檢測(cè)壓電傳感器把檢測(cè)到的交替壓力差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)電脈沖信號(hào)的頻率就是旋渦的頻率電脈沖信號(hào)被傳輸?shù)诫娮硬考M(jìn)行處理 8800渦街流量計(jì) 羅斯蒙特 由上式可見(jiàn) 體積流量V與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和測(cè)量管內(nèi)徑D成線(xiàn)性關(guān)系 與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比 與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān) 這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理 E kBDV 電磁流量計(jì) 8700電磁流量計(jì) F M A牛頓第二定律 質(zhì)量流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 高準(zhǔn)全系列質(zhì)量流量計(jì) 工作原理 恒功率 熱值流量計(jì) GF90 92插入和在線(xiàn)式 FCI熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì) ST98LEexd在線(xiàn)式 ST98Eexd插入式 ST98IP66型 超聲波流量計(jì) 超聲波流量計(jì)通過(guò)測(cè)量聲音穿過(guò)沿管道流動(dòng)的流體的速度來(lái)確定流量 來(lái)自壓電轉(zhuǎn)換器的脈沖聲波以聲速穿過(guò)流動(dòng)的流體傳播 并提供此流體有關(guān)速度的指示 目前采用兩個(gè)不同的方法測(cè)量此速度 傳播時(shí)間 多普勒效應(yīng) 超聲波流量計(jì)兩種原理 基于傳播時(shí)間的超聲波流量計(jì)基于傳播時(shí)間的超聲波流量計(jì)的工作原理是 當(dāng)把超聲波順著流量的方向發(fā)射時(shí) 超聲波的速度將增加 而當(dāng)頂著流量方向發(fā)射時(shí) 超聲波的速度將減少 其時(shí)間差與流量成正比 基于多普勒效應(yīng)的超聲波流量計(jì)多普勒效應(yīng)指的是聲波頻率的變化 根據(jù)流體的速度 該頻率增加或減少 超聲波流量計(jì)典型安裝示意圖 流量的測(cè)量 氣體場(chǎng)合 氣體流量 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 渦街流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 孔板流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 熱值流量計(jì) 克羅尼 羅斯蒙特E H橫河 羅斯蒙特國(guó)產(chǎn) 羅斯蒙特 羅斯蒙特E H FCI 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 孔板流量計(jì) 渦街流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 請(qǐng)根據(jù)用戶(hù)需求選擇合適流量計(jì)滿(mǎn)足技術(shù)要求 價(jià)值曲線(xiàn) 流量的測(cè)量 液體場(chǎng)合 液體流量 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 渦街流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 孔板流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 電磁流量計(jì) 克羅尼 羅斯蒙特E H橫河 羅斯蒙特國(guó)產(chǎn) 羅斯蒙特 羅斯蒙特E H 羅斯蒙特科隆橫河 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 孔板流量計(jì)渦街流量計(jì) 超聲波流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì)電磁流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 請(qǐng)根據(jù)用戶(hù)需求選擇合適流量計(jì)滿(mǎn)足技術(shù)要求 超聲波流量計(jì) GE 價(jià)值曲線(xiàn) 流量的測(cè)量 蒸汽場(chǎng)合 蒸汽流量 渦街流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 孔板噴嘴流量計(jì) 羅斯蒙特國(guó)產(chǎn) 羅斯蒙特 孔板流量計(jì) 阿牛巴流量計(jì) 請(qǐng)根據(jù)用戶(hù)需求選擇合適流量計(jì)滿(mǎn)足技術(shù)要求 渦街流量計(jì) 價(jià)值曲線(xiàn) 羅斯蒙特E H橫河 儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)議程 1 壓力知識(shí)培訓(xùn)2 溫度知識(shí)培訓(xùn)3 流量知識(shí)培訓(xùn)4 液位知識(shí)培訓(xùn)5 控制理論知識(shí)培訓(xùn) EmersonProcessManagementOverviewDate 20 Apr 01 Slide113 液位測(cè)量 液位測(cè)量是確定基準(zhǔn)點(diǎn) 通常是儲(chǔ)存容器的基準(zhǔn)面 與液體表面或固料頂部之間的線(xiàn)性垂直距離 準(zhǔn)確控制在罐里 反應(yīng)器或其它容器里的液位或干性物料料位在許多過(guò)程應(yīng)用場(chǎng)合中很重要 為達(dá)到優(yōu)良控制 精確測(cè)量是必不可少的環(huán)節(jié) 液位四個(gè)術(shù)語(yǔ) 液位測(cè)量一般以英尺或米來(lái)表示 液位也可以滿(mǎn)量程百分?jǐn)?shù)或被測(cè)量程間距的百分?jǐn)?shù)給出 有些時(shí)候測(cè)量液位是為了它自己的原因 例如 若該測(cè)量的目標(biāo)是要防止溢出 更為經(jīng)常的是 測(cè)量液位是要得到被儲(chǔ)存產(chǎn)品物料的其它某種性質(zhì) 可由液位測(cè)量確定的產(chǎn)品物料的性質(zhì) 或可確定液位測(cè)量的產(chǎn)品物料性質(zhì) 是 界面 位 密度 質(zhì)量 體積 界面 界面界面是具有不同密度 例如油與水 的兩種非互溶 不能混合 液體之間的界線(xiàn) 界面測(cè)量得到儲(chǔ)存在同一個(gè)罐里且各有不同密度的兩種液體之間的界線(xiàn) 例如 當(dāng)油與水占據(jù)同一個(gè)罐時(shí) 油就漂浮在水頂上 這兩種液體之間的界面是水的上部液位與油的下部液位 圖2 4界面 密度和比重 密度密度是每單位體積的物質(zhì)的質(zhì)量 密度經(jīng)常以每立方厘米的克數(shù) g cm 或每立方英尺的磅數(shù) lb ft 來(lái)表示 比重經(jīng)常用來(lái)描述一種物質(zhì)密度與水的密度之比 比重比重是一種物質(zhì)的密度與水的密度之比值 水在39 2 F 4 C 時(shí)的密度是1g cm 甘油 一種在肥皂里經(jīng)常見(jiàn)到的化合物 其密度是78 66lb ft 因此 甘油的比重是1 26 78 66 62 43 質(zhì)量 質(zhì)量 一個(gè)物體包含的物質(zhì)的量 經(jīng)常含糊其詞地表示為重量 質(zhì)量典型地以公斤 克 噸或磅來(lái)表示 質(zhì)量不受溫度的影響 因而在50 F 10 C 溫度下60磅的油在86 F 30 C 下仍然是60磅 然而 由于膨脹 油的總體積可能變化 若已知密度 則通過(guò)首先得到體積 見(jiàn)第10頁(yè)體積 而后用下列公式可從液位測(cè)量值得到質(zhì)量 質(zhì)量 密度 體積體積體積是由一定量的物質(zhì)所占據(jù)的空間 體積典型地以加侖 立升 立方厘米 立方英尺或桶表示 體積是最普遍地從液位推導(dǎo)得到的測(cè)量值 體積通常是由首先測(cè)量罐里的過(guò)程液位確定的 然后基于儲(chǔ)罐的幾何形狀計(jì)算出過(guò)程的體積 圖2 4界面 罐類(lèi)型 垂直圓柱形 水平圓柱形 球形 垂直彈頭形 垂直彈頭形 盤(pán)形端面儲(chǔ)罐 水平彈頭形 液位技術(shù)的分類(lèi) 為了將一般特性加以分類(lèi) 液位測(cè)量設(shè)備可組成為下列四類(lèi) 手動(dòng) 機(jī)械式 電動(dòng)機(jī)械式 電子接觸式 電子非接觸式 手動(dòng) 機(jī)械式在手動(dòng) 機(jī)械式這類(lèi)里的測(cè)量設(shè)備沒(méi)有電子輸出信號(hào) 操作員用此設(shè)備得到容器內(nèi)物料量的直觀(guān)指示 在此類(lèi)的液位測(cè)量設(shè)備的實(shí)例是觀(guān)察玻璃液位計(jì)或桿狀計(jì)量系統(tǒng) 這些測(cè)量設(shè)備是低成本的 但沒(méi)有自動(dòng)化 液位技術(shù)的分類(lèi) 電動(dòng)機(jī)械式在此電動(dòng)機(jī)械式類(lèi)里的測(cè)量設(shè)備是機(jī)械組合件 配備能產(chǎn)生用于控制的電子輸出信號(hào)的若干運(yùn)動(dòng)的零部件 與手動(dòng) 機(jī)械式測(cè)量設(shè)備不同 電動(dòng)機(jī)械式測(cè)量設(shè)備構(gòu)成可遠(yuǎn)程讀數(shù)的自動(dòng)化了的測(cè)量設(shè)備 具有運(yùn)動(dòng)零部件的測(cè)量設(shè)備往往有較高的維修要求 電動(dòng)機(jī)械式測(cè)量設(shè)備暴露于黏性的 粘稠的或腐蝕性液體 就產(chǎn)生了這樣一個(gè)工作環(huán)境 即測(cè)量設(shè)備的機(jī)械部分易發(fā)生結(jié)垢 運(yùn)動(dòng)零部件變臟 與腐蝕 這導(dǎo)致頻繁的清洗或修理 屬本類(lèi)液位測(cè)量設(shè)備的一個(gè)例子便是浮筒 標(biāo) 式液位計(jì) 液位技術(shù)的分類(lèi) 電子接觸式在電子接觸式類(lèi)里的測(cè)量設(shè)備沒(méi)有運(yùn)動(dòng)零部件 雖然它們不能免除被測(cè)物料涂敷其上或腐蝕問(wèn)題 但電子接觸式測(cè)量設(shè)備往往更為堅(jiān)固耐用 因而比電動(dòng)機(jī)械式測(cè)量設(shè)備需要較少的維修 屬本類(lèi)液位測(cè)量設(shè)備的例子便是電容探頭與基于壓力的液位變送器 電子非接觸式在電子非接觸式類(lèi)里的測(cè)量設(shè)備提供先進(jìn)的液位測(cè)量技術(shù)并在任何時(shí)候無(wú)需接觸產(chǎn)品物料 因?yàn)樗鼈儧](méi)有運(yùn)動(dòng)零部件及沒(méi)有與產(chǎn)品物料直接接觸 所以其維修量是最小的 電子非接觸式測(cè)量設(shè)備比其它液位測(cè)量設(shè)備更易于安裝 因?yàn)閮?chǔ)存容器一般不需要被排空或被填滿(mǎn) 屬此類(lèi)的液位測(cè)量設(shè)備的實(shí)例是雷達(dá)測(cè)量設(shè)備 顯示所選擇的液位測(cè)量設(shè)備的初始費(fèi)用與性能之間的關(guān)系 初始費(fèi)用與性能對(duì)比 費(fèi)用與性能對(duì)比 費(fèi)用對(duì)比維修 各種液位測(cè)量技術(shù)詳細(xì)分類(lèi) 電子接觸式 多種液位測(cè)量技術(shù) 冒泡法 典型案例1 常壓罐 選型產(chǎn)品 1 3051L單法蘭液位變送器2 3100超聲波液位計(jì)3 5400雷達(dá)液位計(jì)4 2100液位開(kāi)關(guān) 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 常溫常壓2介質(zhì) 水 提供全面的產(chǎn)品 各種應(yīng)用方案 最好的安裝 先進(jìn)的技術(shù) 羅斯蒙特3051差壓液位產(chǎn)品 非接液的測(cè)量方式適用于腐蝕性和粘稠的液體寬廣的操作范圍 非常容易安裝2 的螺紋安裝豐富的法蘭安裝附件 3100超聲波液位計(jì) 溫度回路傳感裝置準(zhǔn)確而且快速的溫度補(bǔ)償 經(jīng)濟(jì)的液位測(cè)量方案節(jié)省采購(gòu)費(fèi)用節(jié)省安裝費(fèi)用 通過(guò)LED顯示和按鈕實(shí)現(xiàn)輕松組態(tài)快速輕松組態(tài)在線(xiàn)線(xiàn)性計(jì)算 超聲波基本原理 0 00 0 00872 秒 轉(zhuǎn)換器內(nèi)的壓電晶體將電脈沖換換為聲能 以聲波的形式在轉(zhuǎn)換器與液體之間傳播 假設(shè)聲波的速度保持不變 回波到達(dá)目標(biāo)產(chǎn)品表面并返回所需的時(shí)間 傳播時(shí)間 與其行進(jìn)的距離成正比 雙室結(jié)構(gòu) 容易拆卸和安裝 全方位旋轉(zhuǎn) 直接微波發(fā)送和接受 Rosemount5401 6GHz Rosemount5402 26GHz 5400非接觸雷達(dá)液位計(jì) 測(cè)量量程 30mts30mts測(cè)量精度 10mm 0 4 3mm 1 8 重復(fù)性 1mm 0 04 1mm 0 04 刷新時(shí)間 atleast1persecatleast1persec輸出信號(hào) 4 20mA HARTorFF 過(guò)程溫度 40 Cto 150 C過(guò)程壓力 vacuumto10Barg安全認(rèn)證 E1 I1 E5 I5 E6 I6 5400雷達(dá)技術(shù)特性 5401 6GHz 5402 26GHz availableJune 典型案例2 臥式罐 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 帶壓容器2介質(zhì) 油水 選型產(chǎn)品 1 3051雙法蘭液位計(jì)2 3300或5300導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)3 浮筒液位計(jì)4 磁翻板液位計(jì)5 2120音叉開(kāi)關(guān) 3300導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì) 雙室結(jié)構(gòu) 無(wú)需開(kāi)罐更換雷達(dá)頭 全方位旋轉(zhuǎn) 可以任意切割合適長(zhǎng)度 各種類(lèi)型天線(xiàn) 回路供電 11 42VDC信號(hào)輸出 4 20mA和數(shù)字HART測(cè)量精度 0 2inch 5mm重復(fù)性 0 04inch 1mm刷新時(shí)間 1persec測(cè)量量程 0 23 5m 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì) 測(cè)量原理 TDR 時(shí)域反射 技術(shù)微波脈沖沿導(dǎo)波桿傳播脈沖在到達(dá)不同介電常數(shù)的介質(zhì)表面 液面 時(shí) 一部分能量將反射返回雷達(dá)頭空高 液面上方 脈沖傳播速度X消耗的時(shí)間 2 浮筒式液位變送器 MLT100 莫伯雷已將先進(jìn)的微處理器控制的電子元件與久經(jīng)驗(yàn)證的浮筒機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合 從而研制出MLT100浮筒式液位變送器 4 20mA輸出與液位 容量或界面成比例由二線(xiàn)制24Vdc回路供電從 60 C至 320 C的接液側(cè)提供穩(wěn)定輸出節(jié)省占用空間直接安裝或浮筒室安裝具有所有SMART HART數(shù)字通信功能 將一臺(tái)線(xiàn)性差動(dòng)變壓器 LVDT 安裝在變送器外殼內(nèi)壓力管的外部 在壓力管內(nèi)的鐵芯上升和下降時(shí) LVDT的輸出將按比例發(fā)生變動(dòng) 將這種電壓信號(hào)饋入微處理器控制的電子元件并轉(zhuǎn)換成4 20mA輸出信號(hào) 并疊加HART數(shù)字信號(hào) 液位沿整個(gè)浮筒長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí) 鐵芯移動(dòng)的最大距離為15mm 讀取系統(tǒng)可根據(jù)客戶(hù)要求提供兩種類(lèi)型的讀取系統(tǒng) 滑塊型或活板型 還可提供其它多種選項(xiàng) 浮筒室也可稱(chēng)為主管 它由不銹鋼或合成材料的管道組成 配備法蘭 按標(biāo)準(zhǔn) 用于外側(cè)安裝 管道還可配備底部法蘭裝配件 該裝配件配備排放旋塞用于排放和清洗 可提供多種其它連接類(lèi)型 旋塞與排氣 BSP或NPT 排氣可按照客戶(hù)的過(guò)程和應(yīng)用而定 可提供許多其它類(lèi)型的連接 銘牌制造商的銘牌 包括所有符合適用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和技術(shù)規(guī)格 報(bào)警開(kāi)關(guān)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 采用不銹鋼聯(lián)接螺旋夾安裝在浮筒室上 標(biāo)準(zhǔn)型或通過(guò)ATEX防燃認(rèn)證 EExd 過(guò)程連接件可為過(guò)程儲(chǔ)罐連接提供多種選項(xiàng) 4 20mA變送器Mc10004 20mA變送器 用于遠(yuǎn)程測(cè)量 可提供標(biāo)準(zhǔn)外殼或防燃型外殼 浮子配備360 磁體 隨浮筒室內(nèi)液體的變化而變動(dòng) 根據(jù)要求 可提供各種材料 磁體類(lèi)型和壓力等級(jí) 選項(xiàng)或標(biāo)準(zhǔn)取決于類(lèi)型和壓力等級(jí) 磁翻板液位計(jì) 2120音叉開(kāi)關(guān)技術(shù)和應(yīng)用 3 泵控制系統(tǒng) 2 食品工業(yè) 1 限位報(bào)警 4 高報(bào)警 對(duì)于2100 自然諧振是通過(guò)壓電晶體驅(qū)動(dòng)壓力彈性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的 因此 當(dāng)叉被液體覆蓋時(shí) 根據(jù)慣性定律 振動(dòng)頻率就發(fā)生變化 這個(gè)頻率變化由電子電路所檢測(cè)放大 從而進(jìn)一步觸發(fā)報(bào)警開(kāi)關(guān)量輸出 2100的自然諧振頻率大約為1300Hz 短叉技術(shù) 壓電晶體元件 臥式罐產(chǎn)品應(yīng)用案例 3300導(dǎo)波雷達(dá) 浮筒液位計(jì) 雙法蘭液位計(jì) 玻璃板液位計(jì) 磁翻板液位計(jì) 典型案例3 柱狀罐 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 帶壓容器2介質(zhì) 化工產(chǎn)品 選型產(chǎn)品 1 3051雙法蘭液位計(jì)2 3300或5300導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)3 5400雷達(dá)液位計(jì)4 2120音叉開(kāi)關(guān)5 磁翻板液位計(jì) 典型案例4 立式儲(chǔ)罐 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 常溫常壓容器2介質(zhì) 油 選型產(chǎn)品 1 33005300導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)2 5600RTG40雷達(dá)液位計(jì) FMCW方式 高精度的原理 FrequencyModulatedContinuousWave 調(diào)頻連續(xù)波 AlogicandfastmethodPULSE 脈沖 無(wú)法達(dá)到高精度 由于其測(cè)量的是微波脈沖從雷達(dá)發(fā)射出后達(dá)到液體表面并返回的時(shí)間 在1個(gè)10米高的罐內(nèi)該時(shí)間僅僅為0 000000033s d Timet f d 10 3 9 7 t0 f Frequencyf GHz 拋物面天線(xiàn) 導(dǎo)波管專(zhuān)用陣列天線(xiàn) 錐形天線(xiàn) 20 440mm 8 DN200 5 6 8 10 and12 pipe PRO40B存庫(kù)監(jiān)管級(jí)雷達(dá)產(chǎn)品系列 同一個(gè)PRO雷達(dá)頭可與不同天線(xiàn)類(lèi)型靈活互換 降低備件成本 RTG40雷達(dá)在油田的應(yīng)用 典型案例4 球罐 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 帶壓容器2介質(zhì) LPGLNGC2C3 選型產(chǎn)品 1 3051雙法蘭液位計(jì)2 5300導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)3 REX3960雷達(dá)液位計(jì) LPG LNG雷達(dá) RTG3960 適用于壓力容器4 or100mm導(dǎo)波管可選一體化的壓力傳感器可選配安全球閥可在正常操作條件下驗(yàn)證測(cè)量精度 利用參考鋼針 貿(mào)易交接計(jì)量級(jí)精度無(wú)需維護(hù)只有錐形天線(xiàn)部分伸入罐內(nèi) 典型案例5 固體料倉(cāng) 現(xiàn)場(chǎng)條件 1 常溫常壓2介質(zhì) 固體粉料 選型產(chǎn)品 1 5600雷達(dá)料位計(jì)2 5300導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)3 UWT重錘料位計(jì)4 阻旋或音叉開(kāi)關(guān) Rosemount5600系列雷達(dá)物位計(jì) 具有針對(duì)于過(guò)程控制而開(kāi)發(fā)運(yùn)用的最優(yōu)化信號(hào)處理軟件具有高度的靈敏度 適合廣泛的過(guò)程控制應(yīng)用測(cè)量范圍0 100米內(nèi)的測(cè)量精度 5mm擁有可選項(xiàng) FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或HART輸出信號(hào)多種材質(zhì)選擇多種天線(xiàn)形式選擇超寬的供電電源范圍 24to240VAC DC可選的壓力溫度寬適用范圍RadarMaster調(diào)試軟件包確保簡(jiǎn)潔的組態(tài) 堅(jiān)固的模塊化設(shè)計(jì) 允許不開(kāi)罐分離雷達(dá)頭 可任意旋轉(zhuǎn)的雷達(dá)頭外殼 全范圍可配的雷達(dá)天線(xiàn)類(lèi)型 超寬供電電源范圍 獨(dú)特的 薄板夾緊 固定安裝方式允許適合任意的法蘭 雙室結(jié)構(gòu)的接線(xiàn)盒 PowersPlantWeb帶有高級(jí)診斷信息擴(kuò)展FF總線(xiàn)能力 RosemountRadarMasterandEnhancedEDDLEDDL簡(jiǎn)單快速安裝調(diào)試和故障處理 ProbeEndProjection低介電常數(shù)大量程最好有效性 AdvancedTiming 3mm測(cè)量精度 DirectSwitchTechnology DST技術(shù)提高能力和可靠性 SmartGalvanicInterface智能電接口RobustEMC性能增機(jī)安全性 5300 主要技術(shù)特點(diǎn) Uniquefeature Uniquefeature UWT產(chǎn)品 重錘液位計(jì) SLS3000纜式測(cè)量范圍0 30米 SLS3000帶式測(cè)量范圍0 25米 SLB300帶式測(cè)量范圍0 70米 監(jiān)控各種物料 例如 谷物 奶粉 水泥 石灰 加工原料 洗滌劑 塑料顆粒等更多 在各類(lèi)工業(yè)中監(jiān)控測(cè)量固體粉料物位也能測(cè)量界面 纜式 UWT產(chǎn)品 阻旋開(kāi)關(guān) 監(jiān)控各種物料 例如 谷物 奶粉 水泥 石灰 加工原料 洗滌劑 塑料顆粒等更多 在各類(lèi)工業(yè)中監(jiān)控測(cè)量固體粉料物位也能測(cè)量界面 多種液位測(cè)量技術(shù) 關(guān)鍵在于你的選擇 冒泡法 RosemountRadarGauge VALUE 5400 3300 5300 Pro ProITG REX 5600 Pending 儀表基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)議程 1 壓力知識(shí)培訓(xùn)2 溫度知識(shí)培訓(xùn)3 流量知識(shí)培訓(xùn)4 液位知識(shí)培訓(xùn)5 控制理論知識(shí)培訓(xùn) EmersonProcessManagementOverviewDate 20 Apr 01 Slide155 過(guò)程過(guò)程正如在過(guò)程控制與過(guò)程工業(yè)術(shù)語(yǔ)中所用的 是指改變或精煉原料形成最終產(chǎn)品的方法 在這個(gè)過(guò)程期間通過(guò)或者仍處于液體 氣體或漿料 固體與液體的混合 狀態(tài)的原料被傳送 測(cè)量 混合 加熱或冷卻 過(guò)慮 儲(chǔ)存 或以某種其它方法加工以生產(chǎn)最終產(chǎn)品 過(guò)程工業(yè)包括化學(xué)工業(yè) 石油與天然氣工業(yè) 食品與飲料加工業(yè) 制藥業(yè) 水處理工業(yè)與電力工業(yè) 過(guò)程控制過(guò)程控制是指當(dāng)制造一種產(chǎn)品時(shí)用來(lái)控制過(guò)程變量的方法 例如 一些因素像一個(gè)成分對(duì)另外一個(gè)成分的比例 原料的溫度 成分混合的程度以及原料保持的壓力可對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有重大的影響 制造廠(chǎng)商控制生產(chǎn)過(guò)程有三個(gè)原因 減少偏離度 提高效率 確保安全 過(guò)程控制的重要性 控制回路 三個(gè)作業(yè)在過(guò)程控制工業(yè)中的控制回路都以同樣的方法運(yùn)作 要求發(fā)生三個(gè)作業(yè) 測(cè)量 比較 調(diào)整 過(guò)程控制術(shù)語(yǔ) 過(guò)程變量過(guò)程變量是以某種方式能改變制造過(guò)程的過(guò)程流體 液體或氣體 的一個(gè)條件 在你坐在火旁的例子里 過(guò)程變量是溫度 在圖7 1儲(chǔ)罐的例子中 過(guò)程變量是液位 常見(jiàn)的過(guò)程變量包括 壓力 流量 液位 溫度 密度