化工人必需知道的自動化知識-常用儀表的測量工作原理及操作！
1.什么是測量誤差? 答：測量值與真實值之間的差值，叫測量誤差。
2.什么是直接測量和間接測量?答：直接測量是指被測參數(shù)直接以一定的標準量比較出來。間接測量是將直接測量到的數(shù)據(jù)代人一定的公式，計算出所要求的被測參數(shù)值。
3.什么是測量?答：是將被測參數(shù)信號形式進行轉(zhuǎn)換和傳送，并將其與相應(yīng)測量單位進行比較的過程，叫測量。
1.什么是儀表的允許誤差，儀表的精度及精度等級?答：允許誤差指儀表在規(guī)定的正常情況下允許的百分比誤差的最大值。儀表的精度指允許誤差去掉百分號(%)后的值。精度等級是國家統(tǒng)一規(guī)定，劃分的一系列標準百分比的值。
2.什么是儀表的變差?答：指在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對某一參數(shù)進行正反行程測量時，二者之間的差值。
3.什么是儀表的靈敏度和靈敏限?答：靈敏度是用來表達測量儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。靈敏度由儀表測量指示值的變化量和引起此變化的被測參數(shù)的變化量之比表示。靈敏限是指引起儀表指示值發(fā)生可見變化的被測參數(shù)的最小變化量。
4.什么是測量系統(tǒng)的動態(tài)誤差?答：是指測量系統(tǒng)中被測參數(shù)信息處于變動狀態(tài)下儀表指示值與被測參數(shù)實際值之間的差異。
1、什么是壓力?答：壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力。
2、什么是工程大氣壓?答：工程大氣壓是工業(yè)上常用的單位，即1KG垂直而均勻地作用在1平方厘米的面積上所產(chǎn)生的壓力，以kgf/cm2 表示。
3、什么是物理大氣壓?答：物理大氣壓等于水銀密度為13.5951克/米3，和重力加速度為980.665厘米/秒2時，高度為760mm的汞柱作用在底面上所產(chǎn)生的力。
1、什么是壓電效應(yīng)?當某些晶體受壓發(fā)生機械變形時，在其相對的兩個面上產(chǎn)異性電荷，這種沒有外電場存在，由于變形而引起的電現(xiàn)象叫壓電效應(yīng)。
2、什么是壓磁效應(yīng)?當鐵磁物質(zhì)受壓后，不僅材料內(nèi)部的機械應(yīng)力隨壓力變化，而且材料的導(dǎo)磁系數(shù)也隨之發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓磁效應(yīng)。
3、什么是壓電阻效應(yīng)?當半導(dǎo)體晶體受壓時，會暫時改變晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，從而改變了半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)，表現(xiàn)為其電阻率的變化，這一效應(yīng)稱壓電阻效應(yīng)。
1、模擬顯示儀表：是以指針(記錄筆)的偏轉(zhuǎn)角或位移量來模擬顯示被測參數(shù)的連續(xù)變化，他的缺點是傳到機構(gòu)多，精度低，速度慢。模擬顯示儀表有：動圈顯示儀表、自協(xié)平衡式顯示儀表、自動平衡式顯示儀表。
2、數(shù)字顯示儀表：直接從數(shù)字形式顯示出被測參數(shù)值，精度高，速度快。
3、圖象顯示儀表：用屏幕的方法直接用圖形、字符、曲線以及數(shù)字等方式進行顯示。
原理：利用熱敏電阻在一定溫度范圍內(nèi)，電阻值與溫度值存在線性關(guān)系的測溫原理。
常見的熱電阻有：鉑電阻、銅電阻、錳電阻、碳電阻。
操作：熱電阻在測量傳送電阻信號時，采用的三線制，這是為了在傳送時，減少因?qū)Ь�的阻值而引起的測量誤差。在檢查其阻值時，要注意哪兩根線為公用線。
原理：兩塊不同的金屬一頭連接在一起，另兩頭之間就有電勢差并且在一定的范圍內(nèi)其電勢差與溫度存在線性關(guān)系。
操作：采用兩線制，檢查時，檢測其阻值應(yīng)很小。
原理：薄膜金屬應(yīng)變測量元件。
操作：在連線時，注意接線的正負極。在使用時應(yīng)緩慢的打開手閥，避免對膜盒的瞬間沖擊，檢查儀表接口有無泄露，以免引起測量誤差。在拆下時，應(yīng)先關(guān)閉手閥，在確定手閥以關(guān)閉的情況下，緩慢的卸表，邊卸邊晃動變送器，以便放出剩余氣體。
原理：充硅油的測量盒的膜片經(jīng)兩個偶合管腳聯(lián)合，差壓經(jīng)操作棒造成一種引起扭曲桿變形的力，扭曲桿被放在薄膜式應(yīng)變電阻被排列成為一惠斯登電橋以將壓差轉(zhuǎn)換為一均衡的電壓信號。電子放大器將測量室的信號轉(zhuǎn)換為二線制4--20mA DC輸出信號并且可提供惠斯登電橋。
操作：在連線時，注意接線的正負極。在使用時，應(yīng)先打開變送器的平衡閥，關(guān)閉高低壓室的手閥，打開高低壓室引壓管線上的手閥，緩慢的打開高低壓室的手閥，然后關(guān)閉平衡手閥即可。
1.什么是調(diào)節(jié)對象? 在生產(chǎn)過程中被控制的設(shè)備或機器。
2.什么是被調(diào)參數(shù)? 指調(diào)節(jié)對象中的應(yīng)保持在預(yù)定化幅度內(nèi)并把它進行調(diào)節(jié)的參數(shù)。
3.什么是調(diào)節(jié)參數(shù)? 指作用于調(diào)節(jié)對象并使被調(diào)參數(shù)趨于穩(wěn)定的參數(shù)。
4.什么是干擾? 是指破壞系統(tǒng)平衡狀態(tài)而引起被調(diào)參數(shù)變化的外界因素。
5.什么是干擾通道?
是由干擾產(chǎn)生點到被調(diào)參數(shù)之間的所有環(huán)節(jié)稱干擾通道。
1. 什么是調(diào)節(jié)規(guī)律?
就是指調(diào)節(jié)器的輸出信號與輸入信號之間隨時間變化的規(guī)律。
在研究調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律時，將調(diào)節(jié)器從系統(tǒng)中斷開，單獨研究調(diào)節(jié)器的輸出信號與輸入信號的關(guān)系。在分析調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律時，通常在調(diào)節(jié)器的輸入端加入一個階躍信號，即突然出現(xiàn)某一偏偏差時，輸出信號隨階躍輸入信號的變化規(guī)律。
調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律實際上表征調(diào)節(jié)器的動態(tài)特性，可以用傳遞函數(shù)的形式來描述。調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)規(guī)律是比例(P)、積分(I)、微分(D)及其組合。
2. 什么是變送器?
變送器在自動檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用，是將各種工藝參數(shù)，如壓力、差壓、溫度、流量、液位、成分等物理量變換成相應(yīng)的統(tǒng)一標準信號，再傳送到指示記錄儀、運算器和調(diào)節(jié)器，供指示、記錄、調(diào)節(jié)。
按照被測參數(shù)分類，變送器主要有：差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。
構(gòu)成：通常由輸入轉(zhuǎn)換部分、放大器和反饋部分組成。輸入轉(zhuǎn)換部分包括敏感元件，他的作用是感測被測參數(shù)，并把被測參數(shù)轉(zhuǎn)換成某一中間模擬量。中間量可以是電壓、電流、位移和作用力等物理量。反饋部分把變送器的輸出信號轉(zhuǎn)換成反饋信號。放大器把中間模擬量和反饋量的差值放大，并轉(zhuǎn)換成標準輸出信號。
3. 什么是調(diào)節(jié)器?
調(diào)節(jié)器通常是對輸入信號與給定信號之偏差進行PID運算，并把運算結(jié)果以統(tǒng)一信號送到執(zhí)行器，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)器必須有檢測偏差和進行PID運算的兩個關(guān)鍵部分。偏差檢測電路一般稱為輸入電路。偏差信號通常采用電壓形式，所以輸入信號和給定信號在輸入電路內(nèi)都以電壓形式進行比較。如果輸入信號是電流，必須通過一個精密電阻轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓。輸入電路同時還必須具備內(nèi)外給定電路的切換開關(guān)，正-反作用切換開關(guān)和偏差指示等部分。PID運算電路是調(diào)節(jié)器產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵部分，他包括放大器和PID反饋電路兩部分。
4. 什么是執(zhí)行器?
執(zhí)行器在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用是接受來自調(diào)節(jié)單元的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)的變化。從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。
1. 反饋：指把系統(tǒng)的輸出信號以一定的方式又引回到輸入端。
2. 正反饋：指加入的反饋信號使系統(tǒng)的輸入信號增加的反饋。
3. 負反饋：指加入的反饋信號使系統(tǒng)的輸入信號減少的反饋。
自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由調(diào)節(jié)對象，調(diào)節(jié)閥，測量變送，調(diào)節(jié)器四部分組成。
1. 比例調(diào)節(jié)規(guī)律(P)：是指其輸出信號與偏差量之間成比例關(guān)系。比例調(diào)節(jié)特性的優(yōu)點是反應(yīng)速度塊，調(diào)節(jié)作用能立即見效，既當有偏差信號輸入時，調(diào)節(jié)器的輸出立即與偏差成比例的變化。輸入的偏差信號越大，輸出的調(diào)節(jié)作用也越強，這就是比例調(diào)節(jié)器的一個顯著特點。
2. 積分調(diào)節(jié)規(guī)律(I)：其輸出信號與偏差信號的積分成正比。當偏差存在時，積分調(diào)節(jié)器的輸出信號將隨時間不斷增長或減小，只有當輸入偏差等于零時，輸出信號才停止變化，而穩(wěn)定在某一數(shù)值上。調(diào)節(jié)器的輸出信號變化的快慢與輸入偏差的大小和積分速度成正比，調(diào)節(jié)器的輸出變化方向由偏差的正負決定。
3. 微分調(diào)節(jié)規(guī)律(D)：是指其輸出信號與偏差信號的變化速度成正比。這種調(diào)節(jié)器使用在系統(tǒng)中，即使偏差很小，但只要出現(xiàn)變化趨勢，既可馬上進行調(diào)節(jié)。故有“超前”調(diào)節(jié)之稱。但他的輸出只能反映偏差信號的變化速度，不能反映偏差的大小，調(diào)節(jié)結(jié)果也不能消除偏差，所以不能單獨使用這種調(diào)節(jié)器。他必須常與比例或積分調(diào)節(jié)規(guī)律組合構(gòu)成PD或PID調(diào)節(jié)器。
1. 電動執(zhí)行器的工作原理：執(zhí)行器由伺服電機、機械減速和位置發(fā)送器三部分組成。執(zhí)行器接受伺服放大器或電動操作器的輸出信號，控制伺服電機的正反轉(zhuǎn)，經(jīng)機械減速器后變成輸出力矩去推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。與此同時，位置發(fā)送器將調(diào)節(jié)機構(gòu)的角位移轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的4-20mADC信號，作為閥位指示，并反饋到前置磁放大器的輸入端作為位置反饋信號以平衡輸入信號。
2. 氣動執(zhí)行器的工作原理：氣動執(zhí)行機構(gòu)接受氣動調(diào)節(jié)器或閥門定位器輸出的氣壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的推桿直線位移，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。
執(zhí)行器按其使用的能源形式可以分為氣動、電動和液動三大類。
⑴以氣動執(zhí)行機構(gòu)操作的執(zhí)行器稱為氣動執(zhí)行器或氣動調(diào)節(jié)閥;
⑵以電動執(zhí)行機構(gòu)操作的執(zhí)行器稱為電動執(zhí)行器或電動調(diào)節(jié)閥;
⑶以液動執(zhí)行機構(gòu)操作的執(zhí)行器稱為液動執(zhí)行器或液動調(diào)節(jié)閥;
特點：
1.氣動執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜和防火防爆等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力等部門。缺點是滯后大，不適合遠傳，(傳輸距離限制在150米以內(nèi))。為了克服此缺點可采用電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動。
2.電動執(zhí)行器具有動作快、特別適用于遠距離的信號傳送、便于和電子計算機配合使用等優(yōu)點。一般來說，電動執(zhí)行器不適用于防火防爆的場合。但如果采用防爆結(jié)構(gòu)，也可以達到防火防爆的目的。
選擇原則：壓力信號中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。
作用：
1、提高氣動執(zhí)行機構(gòu)的靈敏度和精度，改善氣動執(zhí)行器的靜特性。
下列影響氣動執(zhí)行機構(gòu)的靈敏度和精度的因素均可減小。
a. 執(zhí)行機構(gòu)部分的薄膜和彈簧的不穩(wěn)定性和各可動部分的摩擦力。
b. 當調(diào)節(jié)閥閥前閥后壓差過大時所產(chǎn)生的不平衡力。
c. 由于調(diào)節(jié)介質(zhì)的黏度大或帶有懸浮物、固體顆粒等對閥桿移動所產(chǎn)生的阻力。
2、 加快閥桿的移動速度，減小系統(tǒng)的傳遞滯后。
是指儀表殼體能承受內(nèi)部發(fā)生爆炸時的壓力，內(nèi)部發(fā)生爆炸不能引起外界爆炸的儀表，標志為d。
是指儀表的電路系統(tǒng)在正常工作或故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物的儀表，標志為：ia。
安全柵：它安裝在控制室內(nèi)，作為控制室儀表與現(xiàn)場儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，一方面?zhèn)鬏斝盘�，另一方面控制流如危險場所的能量在爆炸性氣體或混合物的點火能量以下，以確保系統(tǒng)的安全火花性能。
安全柵的種類：
a.電阻式安全柵：電阻式安全柵是利用電阻的限流作用，把流如場所的能量限制在臨界值以下，從而達到防爆的目的。
b.齊納安全柵:是基于齊納二極管反向擊穿性能而工作.
c.中繼放大式安全柵:它是由電阻式安全柵發(fā)展而來,利用放大器的高輸入阻抗來增大串聯(lián)在輸入回路里的限流電阻阻抗,以實現(xiàn)安全火花防
d.隔離式安全柵:它是通過隔離、限壓和限流等措施，限制流入危險場所的能量，來保證安全火花性能的。主要措施有：絕緣、限能。
1. 檢查儀表殼體有無EX標志，防爆標志與現(xiàn)場危險物質(zhì)的規(guī)定是否相符。
2. 本安型變送器必須配安全柵，才能在危險場合使用。
3. 儀表外殼必須有良好的接地。
4. 在危險場合，必須先斷電，才能開蓋。
5. 本安型變送器的進線電纜的規(guī)格由聯(lián)合取證的安全柵規(guī)定。
1. 歐姆定律：流過電阻R的電流I與兩端的電壓U成正比。其數(shù)學(xué)表達式：U=R*I
2. 全電路歐姆定律：全電路是指單回路，若單回路中電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，負載電阻為R，則電流等于電動勢被回路的全部電阻所除。其數(shù)學(xué)表達式為：I=E/(R+r)。
3. 基爾霍夫定律：
⑴電流定律：在任何一瞬間，流進節(jié)點的所有電流之和等于從它流出的所有電流之和。
⑵電壓定律：沿任何一回路循環(huán)一周，各段電壓的代數(shù)和為零。
4. 電阻的串、并聯(lián)：
串聯(lián)：電阻一個接一個連成一串時，稱為串聯(lián)。其特點是各電阻流過的電流相同。串聯(lián)電阻的等效電阻R為各電阻之和。R=R1+R2+R3+。。。+Rn
并聯(lián)：各電阻的一端連在一起，另一端也連在一起，稱為并聯(lián)。其特點是各電阻受到同一電壓。并聯(lián)的等效電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和。1/R=1/R1+1/R2+1/R3+。。+1/Rn
三相異步電動機由定子繞組所產(chǎn)生的同步旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：n0=60f/p轉(zhuǎn)/分。其中f為交流電的頻率，p為繞組的極對數(shù)。實際上電機以比n0略有差異的轉(zhuǎn)速n(n<n0)旋轉(zhuǎn)，n=(1-s)60f/p，故稱為異步電動機。由此公式我們看出，只要適當?shù)母淖冸姍C電源的頻率f，電機的轉(zhuǎn)速就會相應(yīng)成比例的改變。這就是變頻調(diào)速的基本原理。
1、符號及意義
TCV--溫度調(diào)節(jié)閥 TW--帶測溫套管測試頭 LI--液位指示
TI/T--溫度指示 TR--溫度記錄 TS--溫度手動多點切換指示
TJI--溫度多點巡回指示 TIC--帶手動切換的溫度指示調(diào)節(jié)系統(tǒng)
PCV--壓力調(diào)節(jié)閥 PI/P--壓力或真空指示 PIS/PA-壓力或真空指示報警 PISA--壓力聯(lián)鎖報警 PIT/PRA--壓力指示集中記錄報警
PFI--壓縮比指示 TRC/PIC--溫度壓力串級調(diào)節(jié)系統(tǒng) FO--限流孔板
FR--流量記錄 FRQ--流量記錄積算 FI--就地流量指示 FIQ--流量指示積算 TE/FRQ--帶溫度補償?shù)牧髁坑涗洝⒎e算 LCV--液位調(diào)節(jié)閥 FQ--流量積算 LI/LX/TVR--電視監(jiān)視液位計
2、搞清楚各個點之間的關(guān)系：如LV液位調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)量是受LT液位變送器測量結(jié)果控制。
1、報警故障：DCS控制系統(tǒng)一些點設(shè)有報警信號，處理報警信號時要分清楚報警類別，如：罐里沒有液位，造成液位低報，現(xiàn)在要分析低報的原因，進液閥沒動作，調(diào)節(jié)關(guān)系值設(shè)定不好，液位變送器測量不準，還是液量太小等因素，按檢查的結(jié)果具體處理。
2、操作站死機：激活操作站就行了。
3、接線端松動：定期緊固螺絲。
1. 數(shù)字萬用表的位數(shù)確定：常見數(shù)字萬用表有31/2位、32/3位、33/4位、41/2位等等，一般31/2位至41/2位數(shù)字萬用表是便攜式，51/2位以上為臺式。31/2位顯示值從0000至1999，32/3位顯示值從0000至2999，33/4位顯示值從0000至3999。
2. 數(shù)字萬用表的分辨率：分辨率式數(shù)字萬用表末位一個數(shù)字所代表的物理量值;分辨率隨量程的增大而成比例增大。例如：DT-930-F直流電壓200mV檔的分辨率為10μV，而2V檔的分辨率為100μV。
3. 自動量程轉(zhuǎn)換的特點：一些中高檔的數(shù)字萬用表在測量時能夠自動轉(zhuǎn)換量程，使測量誤差減小，使用很方便。但每次測量都從最大量程開始，逐漸減少到合適量程，當所測量值較小時，讀數(shù)等待時間較長。
4. 數(shù)字萬用表與指針式萬用表比較的特點：準確度高;讀數(shù)方便;靈敏度高;使用方便;測量范圍廣;過載保護;測量電壓或電流時，對電路狀態(tài)影響小。
5. 怎樣測電壓：
⑴將黑表筆插入“COM”孔中，紅表筆插入“V/Ω”孔中；
⑵把量程開關(guān)撥到合適量程位置，表筆與電源或負載并聯(lián)進行測量。
6. 怎樣測電流：
⑴將黑表筆插入“COM”孔中，紅表筆插入“A”孔中(被測電流200mA以下)或插到“10A”插孔中(被測電流在200mA至10A之間)；
⑵先把量程開關(guān)撥到合適量程位置，表筆與負載串聯(lián)進行測量。
7. 怎樣測電阻：
⑴將黑表筆插入“COM”孔中，紅表筆插入“V/Ω”孔中。
⑵把量程開關(guān)撥到合適量程位置，表筆與負載并聯(lián)進行測量;
⑶在測量電阻時，確保切斷電路電源。
以XD-2型信號發(fā)生器說明使用方法：
⑴將儀器面板上“輸出細調(diào)”旋扭逆時針旋到底，接通電源，預(yù)熱3-5分鐘;
⑵頻率選擇：根據(jù)所需的頻率，將面板上的“頻率范圍”開關(guān)撥至相應(yīng)的一檔，然后用三個“頻率調(diào)節(jié)”旋扭“*1”，“*0。1”，“*0。01”按照十進制原則調(diào)到所需的頻率。
⑶電壓輸出：正弦電壓由面板上“輸出”接線柱上輸出。調(diào)節(jié)“輸出細調(diào)”旋扭，可使電壓表指示某一數(shù)值，同時將“輸出衰減”開關(guān)置于某檔位置上(轉(zhuǎn)換“輸出衰減”開關(guān)時電壓表指示不變)，此時輸出電壓幅度為電壓指示值在縮小所選“輸出衰減”dB值對應(yīng)的倍數(shù)。
