表格模板-仪表培训讲义 精品.ppt

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1、自动化仪表讲义自动化仪表讲义 第一章第一章 自动化仪表在生产过程中的作用自动化仪表在生产过程中的作用 1.11.1自动化仪表及其应用自动化仪表及其应用 1.21.2自动化仪表的分类自动化仪表的分类 1.31.3自动化控制系统自动化控制系统 第一章第一章 自动化仪表在生产过程中的作用自动化仪表在生产过程中的作用 1.1 1.1 自动化仪表及其应用自动化仪表及其应用l自动化仪表，是指在工业生产过程中对工艺参数进自动化仪表，是指在工业生产过程中对工艺参数进行检测、显示、控制的仪表。行检测、显示、控制的仪表。l自动化仪表大体可分为检测仪表、显示仪表、控制自动化仪表大体可分为检测仪表、显示仪表、控制仪表

2、和执行器四大类。仪表和执行器四大类。l检测仪表是利用各种物理、化学效应，实现各种信检测仪表是利用各种物理、化学效应，实现各种信息参数测量的仪表。息参数测量的仪表。l显示仪表则用于对各种变量检测、控制及操作状态显示仪表则用于对各种变量检测、控制及操作状态参数的数据显示和记录，承担人参数的数据显示和记录，承担人机联系的任务。机联系的任务。有的仪表则集检测与显示一体。有的仪表则集检测与显示一体。l控制仪表把来自检测仪表的信号值与所要求的信号控制仪表把来自检测仪表的信号值与所要求的信号值进行比较、综合，按预定控制规律发出控制信号，值进行比较、综合，按预定控制规律发出控制信号，操纵执行器动作，使被控变量

3、达到预期值。操纵执行器动作，使被控变量达到预期值。l执行器则是实现这种控制作用的终端控制装置。执行器则是实现这种控制作用的终端控制装置。工业自动化仪表是实现工业生产过程自动化的一工业自动化仪表是实现工业生产过程自动化的一种重要装置。应用自动化仪表和设备，构成各种种重要装置。应用自动化仪表和设备，构成各种类型的自动化系统，可以代替人的重复性劳动，类型的自动化系统，可以代替人的重复性劳动，实现工艺过程的自动检测、调节和控制。实现工艺过程的自动检测、调节和控制。在海洋石油的油气田生产中，为了正确地指导生在海洋石油的油气田生产中，为了正确地指导生产操作，保证人员和生产安全，都广泛应用自动产操作，保证人

4、员和生产安全，都广泛应用自动化仪表和控制系统。化仪表和控制系统。 1.2 1.2 自动化仪表的分类自动化仪表的分类海洋石油平台使用的自动化仪表类型繁多，因而海洋石油平台使用的自动化仪表类型繁多，因而分类的方法也不同，下面介绍几种常见的分类方分类的方法也不同，下面介绍几种常见的分类方法。法。按使用能源不同，可分为气动仪表、电动仪表和按使用能源不同，可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。液动仪表。按所测量参数不同，可分为压力仪表、温度仪表、按所测量参数不同，可分为压力仪表、温度仪表、液位仪表、流量仪表。液位仪表、流量仪表。按所使用系统不同，可分为生产系统检测仪表和按所使用系统不同，可分为生产系统检测

5、仪表和安全系统检测仪表。安全系统检测仪表。1.3 1.3 自动化控制系统自动化控制系统海洋石油平台要求生产和安全管理的自动化程度海洋石油平台要求生产和安全管理的自动化程度较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即中较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即中央控制系统。央控制系统。这套系统是整个平台的控制中心，它能对整个平这套系统是整个平台的控制中心，它能对整个平台的生产和安全进行监控，确保平台及人身安全，台的生产和安全进行监控，确保平台及人身安全，保证生产的持续性，保护原油生产系统及其设施。保证生产的持续性，保护原油生产系统及其设施。中央控制系统是由生产过程控制系统（中央控制系统是由生产过程控制

6、系统（PCSPCS）和安）和安全控制系统全控制系统(SCS)(SCS)组成。其中安全控制系统又分为组成。其中安全控制系统又分为紧急关断系统（紧急关断系统（ESDESD）和火气探测系统（）和火气探测系统（F&GF&G）两）两个相对独立的子系统。个相对独立的子系统。如下图所示：如下图所示： 现场仪表 PT TT LT FT 中央控制系统 过程控制系统 PCS 逻辑关断系统 ESD 火气系统 F&G 安全控制系统 SCS 阀位状态 泵状态及故障信号 开关报警信号 PSL TSL LSL 控制阀 启停泵 声光 报警 开关报警高高低低信号 其它关断信号 状态灯及PA广播 关断相应设备 关断相应系统 现场

7、仪表 PT TT LT FT 中央控制系统 过程控制系统 PCS 逻辑关断系统 ESD 火气系统 F&G 安全控制系统 SCS 阀位状态 泵状态及故障信号 开关报警信号 PSL TSL LSL 控制阀 启停泵 声光 报警 开关报警高高低低信号 火气探头及火灾手动站 其它关断信号 其它检测信号 状态灯及PA广播 消防泵及喷淋阀和CO2系统 关断相应设备 关断相应系统 第二章第二章 压力检测仪表压力检测仪表 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.6 2.6 压力开关压力开关 压力（包含差压和真空度）是工业生产中最重要压力（包含差压和真空度）是工业生产中最重要的参数之一。它决定着生产过

8、程能否正常进行，的参数之一。它决定着生产过程能否正常进行，关系到设备和人身的安全等。关系到设备和人身的安全等。2.1 2.1 压力的定义及单位压力的定义及单位垂直作用在物体单位面积上的力称为压力。它的垂直作用在物体单位面积上的力称为压力。它的数值由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力数值由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力的大小。的大小。在国际单位制中其单位为牛顿在国际单位制中其单位为牛顿/ /米米2 2，即：帕斯卡，即：帕斯卡，其表示的符号为：其表示的符号为：Pa Pa ，简称，简称“帕帕”，帕这个单位，帕这个单位很小，约为很小，约为0.1mm0.1mm水柱所产生的压力水柱所产生的压力。P

9、aPa、kPa kPa 、MPaMPa是法定的压力计量单位。在工程中常用单位还是法定的压力计量单位。在工程中常用单位还有工程大气压（有工程大气压（kgf/cmkgf/cm2 2）、物理大气压（）、物理大气压（atmatm）、）、毫米汞柱（毫米汞柱（mmHgmmHg）、毫米水柱（）、毫米水柱（mmHmmH2 2O O）、磅）、磅/ /英英寸寸2 2（ p s ip s i ） 、 巴 （） 、 巴 （ b a rb a r ） 等 ， 工 程 大 气 压） 等 ， 工 程 大 气 压（kgf/cmkgf/cm2 2）、物理大气压（）、物理大气压（atmatm）和巴（）和巴（barbar）压）压力

10、等级基本相同。力等级基本相同。1 1巴巴11公斤力公斤力100KPa14.5psi100KPa14.5psi，相当于，相当于1010米水米水柱的压力。它们之间的常用换算见表柱的压力。它们之间的常用换算见表2-1 2-1 各压力各压力单位间的换算。单位间的换算。表表 2 2- -1 1 各压力单位间的换算各压力单位间的换算 帕帕 PaPa 千帕千帕 K KPaPa 大气压大气压 (kgf/cm(kgf/cm2 2) ) 毫米水柱毫米水柱 mmHmmH2 20 0 磅磅/ /英寸英寸2 2 Ib/inIb/in2 2 (psi) (psi) 巴巴 barbar 1 1 1 11010- -3 3

11、1.021.021010- -5 5 1.021.021010- -1 1 1.451.451010- -4 4 1 11010- -5 5 1 110103 3 1 1 1.01.02 21010- -2 2 1.01.02 210102 2 1.451.451010- -1 1 1 11010- -2 2 9.89.810104 4 9.89.81010 1 1 1 110104 4 14.2214.22 0.980.98 9.89.8 9.89.81010- -3 3 1 11010- -4 4 1 1 1.41.41010- -3 3 9.89.81010- -5 5 6.96.910

12、103 3 6.96.9 0.070.07 0.70.710103 3 1 1 0.0690.069 1 110105 5 100100 1.021.02 10.210.210103 3 14.514.5 1 1 2.2 2.2 压力的分类压力的分类在压力检测中，压力常分为表压、绝压、负压或在压力检测中，压力常分为表压、绝压、负压或真空度、差压或压差。绝对压力是液体、气体或真空度、差压或压差。绝对压力是液体、气体或蒸汽所处空间的全部压力和。表压和真空度是相蒸汽所处空间的全部压力和。表压和真空度是相对大气压力而言的，大气压力即地球表面空气柱对大气压力而言的，大气压力即地球表面空气柱重量所产生的压

13、力。重量所产生的压力。工业上所用的压力指示值常为表压，表压是当绝工业上所用的压力指示值常为表压，表压是当绝对压力高于大气压力时，绝对压力和大气压力之对压力高于大气压力时，绝对压力和大气压力之差；真空度是当绝对压力小于大气压力时，大气差；真空度是当绝对压力小于大气压力时，大气压力和绝对压力之差。差压力是任意两个压力相压力和绝对压力之差。差压力是任意两个压力相比较时的差值。比较时的差值。它们之间的关系如图它们之间的关系如图2-12-1各种压力间的关系。各种压力间的关系。 图图 2 2- -1 1 各种压力间的关系各种压力间的关系 绝对压力的零线绝对压力的零线 P 表压表压 大气压力线大气压力线 P

14、 绝压绝压 P 绝压绝压 1 1 0 0 P 负压真空负压真空 2.3 2.3 压力检测方法压力检测方法压力的检测方法多种多样，在海洋采油工艺主要压力的检测方法多种多样，在海洋采油工艺主要采用弹性变形测压力和电测法测量压力。采用弹性变形测压力和电测法测量压力。用弹性变形测压法测量压力时，当被测压力作用用弹性变形测压法测量压力时，当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的形变，根于弹性元件时，弹性元件便产生相应的形变，根据形变的大小便可测出压力的大小。据形变的大小便可测出压力的大小。常用的弹性元件有三类：薄膜式、波纹管式和弹常用的弹性元件有三类：薄膜式、波纹管式和弹簧管式。弹簧管又分为单管

15、式和多管式两种，平簧管式。弹簧管又分为单管式和多管式两种，平台的压力表一般都采用单管式台的压力表一般都采用单管式。 2.4 2.4 压力表压力表l从图从图2-22-2中可以看出，弹簧管受压后其形变位移和中可以看出，弹簧管受压后其形变位移和受力的大小具有比例关系。因此，生产中，我们受力的大小具有比例关系。因此，生产中，我们大多采用弹簧管作为弹性元件来测压，经常使用大多采用弹簧管作为弹性元件来测压，经常使用单弹簧管和多弹簧管，以单弹簧管应用为最多。单弹簧管和多弹簧管，以单弹簧管应用为最多。弹簧管压力表是工业生产上应用最为广泛的一种弹簧管压力表是工业生产上应用最为广泛的一种测压仪表。测压仪表。l图图

16、2-22-2单簧管压力单簧管压力 表内部结构表内部结构 2.4.12.4.1弹簧管的测压原理弹簧管的测压原理 单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积呈扁圆形或椭圆形，如图呈扁圆形或椭圆形，如图2-2单簧管压力表内部结单簧管压力表内部结构。被测压力由弹簧管的固定端引入，由于椭圆构。被测压力由弹簧管的固定端引入，由于椭圆形截面积在压力作用下会趋向圆形，因此弹簧管形截面积在压力作用下会趋向圆形，因此弹簧管的自由端就产生一定的位移。弹簧管就这样把压的自由端就产生一定的位移。弹簧管就这样把压力转变为位移。但是，弹簧管输出位移很小，因力转变为位移。但是，弹簧管输出位移很小，因此一般都选用各种杠杆式或齿轮式的传动放大机此一般都选用各种杠杆式或齿轮式的传动放大机构，把微小位移放大并转换成角位移传送给显示构，把微小位移放大并转换成角位移传送给显示部分的指针。部分的指针。 如图如图2-3压力表测压原理。由于弹簧管自由端的压力表测压原理。由于弹簧管自由端的位移与被测压力的大小具有比例关系，因此弹簧位移与被测压力的大小具有比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是线性的。