2019年自动化仪表讲义.ppt

自动化仪表讲义 第一章?? 自动化仪表在生产过程中的作用 1.1自动化仪表及其应用 1.2自动化仪表的分类 1.3自动化控制系统 第一章?? 自动化仪表在生产过程中的作用 1.1 自动化仪表及其应用 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。 自动化仪表大体可分为检测仪表、显示仪表、控制仪表和执行器四大类。 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。 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—机联系的任务。有的仪表则集检测与显示一体。 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，操纵执行器动作，使被控变量达到预期值。 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，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，为了正确地指导生产操作，保证人员和生产安全，都广泛应用自动化仪表和控制系统。 1.2 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，因而分类的方法也不同，下面介绍几种常见的分类方法。 按使用能源不同，可分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。 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。 按所使用系统不同，可分为生产系统检测仪表和安全系统检测仪表。 1.3 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较高，平台上都设有一套自动化控制系统，即中央控制系统。 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。 中央控制系统是由生产过程控制系统（PCS）和安全控制系统(SCS)组成。其中安全控制系统又分为紧急关断系统（ESD）和火气探测系统（FG）两个相对独立的子系统。 如下图所示： 第二章??压力检测仪表 2.1 压力的定义及单位 2.2 压力的分类 2.3 压力检测方法 2.4 压力表 2.5 压力变送器 2.6 压力开关 2.7 压力检测仪表选择、校验和安装 压力（包含差压和真空度）是工业生产中最重要的参数之一。它决定着生产过程能否正常进行，关系到设备和人身的安全等。 2.1 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。它的数值由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力的大小。 在国际单位制中其单位为牛顿/米2，即：帕斯卡，其表示的符号为：Pa ，简称“帕”，帕这个单位很小，约为0.1mm水柱所产生的压力。Pa、kPa 、MPa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（kgf/cm2）、物理大气压（atm）、毫米汞柱（mmHg）、毫米水柱（mmH2O）、磅/英寸2（psi）、巴（bar）等，工程大气压（kgf/cm2）、物理大气压（atm）和巴（bar）压力等级基本相同。 1巴≈1公斤力≈100KPa≈14.5psi，相当于10米水柱的压力。它们之间的常用换算见表2-1 各压力单位间的换算。 2.2 压力的分类 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。 它们之间的关系如图2-1各种压力间的关系。 2.3 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。 常用的弹性元件有三类：薄膜式、波纹管式和弹簧管式。弹簧管又分为单管式和多管式两种，平台的压力表一般都采用单管式。 2.4 压力表 从图2-2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。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。 图2-2单簧管压力 表内部结构