仪表与自动控制系统培训课件

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仪表与自控系统相关知识 仪表种类测量仪表控制仪表分析测量仪表温度测量仪表流量测量仪表压力测量仪表物位测量仪表集散控制系统可编程序控制器单元组合控制仪表基地控制仪表 流量测量仪表1、涡街流量计功能：用于水流量测量。原理：在管道中装入一阻挡物，在其后产生卡门涡街，其频率与介质的流速成正比。通过检测此频率值，经过电子转换器转换显示并输出标准电流信号，从而得到管道流量。流向 流量测量仪表1、涡街流量计故障现象及处理方法：（1）现象：管道中无流量时，流量显示不为0。解决方法：首先检查接地是否良好；其次检查管道震动是否严重，必要时在流量计附近垂直于管道和旋涡发生体轴线方向支撑管道。（2）现象：管道中有流量，但显示为0。解决方法：首先确认流量值是否在下限以下或靠近下限附近，流量低于下限在阻挡物两侧不能产生卡门涡街。（3）现象：流量显示不稳定。解决方法：首先确认是否流量本身不稳定，适当调高时间常数，调节此值可以兼顾稳定的输出和响应速度，数值越大，则稳定型提高，但灵敏度下降。 流量测量仪表2、旋翼式水表功能：用于水流量测量。原理：水通过管道经水表下端进入旋翼式水表下叶轮盒，冲击装在下叶轮盒内的叶轮转动，叶轮转动后带动叶轮轴转动，通过磁钢将叶轮的转动传给传动机构及数字显示机构。故障现象及处理方法：现象：管道中有流量，但显示为0。主要原因：叶轮被杂物堵塞或者是叶轮轴被水冲断。解决方法：将水表中堵塞的杂物清除或更换叶轮轴。 流量测量仪表3、电磁流量计功能：用于导电液体流量测量。原理：在传感器内部有磁线圈，通电后产生磁场，导电液体在磁场中做切割磁力线运动，在垂直于磁场及流速的方向上产生电动势，其大小与流速成正比。经放大转换成开关信号和标准电信号输出。故障现象及处理方法：（1）现象：管道中无流量，但显示不为0。主要原因：管道空管造成。解决方法：将管道充满液体。（2）现象：流量计显示的瞬时流量与工控机显示的数据不同。主要原因：流量计的量程与工控机量程设置不同。解决方法：更改流量计或工控机的量程使其数值一致。（3）现象：管道中有流量，但显示为0。主要原因：传感器电极附着层过厚。解决方法：将传感器电极上的附着物清除。 流量测量仪表4、金属刮板流量计功能：用于原油流量测量。原理：当被测流体由流量计入口流入时，在流体差压作用下，刮板和转子旋转，刮板循着凸轮轨迹成放射状的伸出和缩回，由转子、圆形腔体内壁和一对刮板的外轮廓线所构成的计量室内充满被测流体，随着刮板的旋转，把流体不断地排出，只要测得转子的转数就可以求出被测流体的总量。故障现象及处理方法：（1）现象：一次表不转动，介质停止流动。主要原因：①过滤器堵塞；②较长时间没用没灌柴油存放内部锈蚀；③刮板结垢。解决方法：①过滤器滤网进行清洗；②流量计停用时将内部腔体灌注柴油；③将刮板上的垢用细砂纸擦除。（2）现象：二次表无显示。主要原因：该表采用的供电电池没电。解决方法：将供电电池进行更换。 流量计标校装置 物位测量仪表物位测量仪表在配制站、注入站、中转站、联合站中具有非常重要的作用。应用物位测量仪表能够准确的监测液位、油水界面，为正常生产提供可靠依据，减轻工人的劳动强度，因此物位测量仪表一直受到人们的普遍重视。物位测量分为位式测量和连续测量位式测量是物位达到某一高度时，仪表发出信号，这个物位高度被确定为一个固定的检测点，并被转换为开关信号。连续测量用于指示在某一范围内的任意检测点。 物位测量仪表位式测量1、浮球液位控制器功能：用于储罐液体介质的测量，可以实现液位报警和控制。原理：当被测液位升高或降低时，浮球随之升降，使其另一端的动触头上下摆动，便使静触头改变原来的状态，随即在电路中发出声光报警。故障现象及处理方法：熟化罐低液位易发生误报警，主要原因是由于浮球与连杆通过丝扣连接在搅拌器搅拌高粘流体的带动下，使浮球脱落。处理方法是将脱落的浮球重新安装在浮球连杆上。 物位测量仪表位式测量2、音叉液位开关功能：用于液体介质高低液位的测量，可以实现液位报警和控制。原理：通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定的共振频率下振动，当音叉与被测介质接触时，音叉的频率和振幅改变，经电路检测、处理并将之转换为一个开关信号。故障现象及处理方法：发生误报警，主要原因是由于该音叉液位开关采用220伏供电电源失电造成。处理方法是检查音叉液位开关供电电源。 物位测量仪表位式测量3、振动式物位开关功能：用于固体罐中高低料位的显示和检测。原理：振动棒是一个机械共振系统，它由一个电子线路进行激励并保持共振，被测介质达到并部分覆盖住探头时，物位开关的共振阻尼突然增加，这种振动参数的改变将通过检测回路触发继电器，从而为物位控制提供开关信号。故障现象及处理方法（1）发生误报警，主要原因是由于该振动式物位开关采用220伏供电电源失电造成。处理方法是检查振动式物位开关供电电源。（2）分散装置中物位开关参与到控制中，如物位开关故障如何保证分散装置正常工作。处理方法是将物位开关的两根控制线短接，消除低料位报警分散装置可以正常运行。 物位测量仪表位式测量4、液位浮动开关功能：用于给水、排水的液位自动控制，与各种泵配套使用。原理：利用重力与浮力的原理，设置在浮漂体内的大容量微型开关和能将开关处于通、断的驱动机构使其开关接通或断开。应用及注意事项：在排污液位控制系统中用2只液位浮动开关，一个控制液位上限用于启动排污泵，另有一个控制液位下限用于停止排污泵。注意事项是在浮动开关所波及到的位置不能有障碍物防止限制浮动开关上下浮动。 物位测量仪表连续测量1、超声波液位计功能：用于储罐、料仓内液体、固体介质物位的测量。原理：根据超声波回波原理进行物位测量，它直接安装在罐顶，由传感器的激励源向被测物体表面发射一定频率的超声波脉冲串，并接受反射回来的信号进行处理计算出脉冲串的飞行时间得出物位高度。故障现象及处理方法（1）冬季液位固定在某一值不变化，主要原因是由于超声波传感器结霜造成回波损失。处理方法是检查传感器并除霜，投运传感器加热功能。（2）屏幕闪烁不能显示正常值，主要原因温度补偿电路损坏。处理方法是更换PT100温度变送器或将100欧姆的电阻连接到补偿电路中。（3）液位波动，主要原因是外界因素干扰引起。处理方法是传感器、变送器、传输线路可靠接地。 物位测量仪表连续测量2、磁翻板液位计功能：用于罐、槽等设备的液位检测。原理：根据浮力原理和磁性耦合作用研制的，当被测溶液的液位升降时，液位计主导管中的浮子随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红白翻板翻转180度，当液位上升时，翻板转为红色，当液位下降时翻板转为白色，指示器的红白界限为容器内液为的高度。故障现象及处理方法：在调剖装置分散应用中易发生假液位。主要原因是由于高粘聚合物吸附在磁性浮子周围，使磁性浮子体积变大而卡在护管内。处理方法桶状护管改为四根钢筋固定的护管，避免磁性浮子卡阻造成假液位的发生。 物位测量仪表连续测量3、静压法测液位功能：用于测量开口容器的液位。原理：装在靠近容器底部的压力变送器用来测量取压口处液体压力，这个压力等于取压口上方的液面高乘以液体比重，即P=бgH从而求出液位的高度H=P/бg。故障现象及处理方法（1）液位值固定不变，主要原因是由于压力变送器取压口堵塞。处理方法是罐定期排污并清理取压阀门。 压力测量仪表功能：用于测量压力、真空或液位。原理：介质直接作用在陶瓷膜片上，使测量膜片产生位移，膜片的位移产生电容量的变化，由装在膜片后面的厚膜电路检测放大并转换成标准信号输出。故障现象及处理方法：（1）现象：输出过大。主要原因：①变送器引压管里有沉积物堵塞；②主电路板短路。解决方法：①将引压管沉积物清除；②更换或处理主电路板。（2）现象：输出过低或无输出。主要原因：①引压管泄漏以及引压管中有气体；②接插连接件松动。解决方法：①检查并处理引压管；②紧固连接件。（3）现象：输出不稳定。主要原因：阻尼值设置不对。解决方法：调整阻尼电位器增大阻尼。 压变压力调节面板聚合物母液外输采用变频压力闭环控制压力测量仪表应用 变频器功能：用于改变交流电动机的转数。原理：将380伏交流电转换为直流电以后，经过三项逆变电路控制功率模块在转换为三项交流电，根据电动机的实际负载自动调节供给电动机的电压。变频器故障分类：根据变频器发生故障或损坏的特征，一般可分为两类；一种是在运行中频繁出现的自动停机现象，并伴随着一定的故障显示代码，其处理措施可根据具体故障类型，进行处理和解决。这类故障一般是由于变频器运行参数设定不合适，或外部工况、条件不满足变频器使用要求所产生的一种保护动作现象；另一类是由于使用环境恶劣，高温、导电粉尘引起的短路、潮湿引起的绝缘降低或击穿等突发故障。这类故障发生后，一般会使变频器无任何显示，其处理方法是先对变频器解体检查，重点查找损坏件，根据故障发生区，进行清理、测量、更换。 变频器故障现象及处理方法：（1）现象：故障提示OC，过电流。主要原因：①加、减速时间短；②负载大；③负载侧短路、接地。解决方法：①延长加、减速时间；②检查负载；③处理负载侧故障。（2）现象：故障提示OV,过电压。主要原因：①主回路电压不在规定值范围内；②输入侧缺相；③输入电源接线端子送松动。解决方法：①检查主回路电源；②检查并紧固接线端子。（3）现象：故障提示OH，过热。主要原因：①变频器风扇停运；②变频器风道堵塞；③检测温度热敏电阻损坏。解决方法：①更换变频器风扇；②清理变频器风道；③更换电路板热敏电阻原件。 变频器故障现象及处理方法：（4）现象：变频器送电后无显示。主要原因：①保险熔断；②变频器整流桥的损坏；③逆变器模块烧坏；④开关电源损坏。解决方法：①更换变频器内保险；②更换整流块；③更换逆变器模块；④更换开关电源。（5）现象：变频器显示正常无输出。主要原因：①驱动电路故障；②反馈、检测电路故障。解决方法：①更换驱动电路板检查主回路电源；②更换反馈、检测电路板。 变频器变频器的维护：（1）由于变频器下进风口、上出风口常会因积尘或因积尘过多而堵塞，其本身散热量高，要求通风量大，故运行一定时间后须清洁。 （2）对所有接线端检查、紧固，防止松动引起严重发热现象的发生。 （3）对变频器内风扇转动状况、要经常仔细检查，断电后，用手转动风叶，观察轴承有无卡死或转动不灵活现象，必要时更换处理。 （4）定期检查主直流回路电容器有无漏液、外壳有无膨胀、鼓泡或变形，安全阀是否冲开，并对电容容量、漏电流、耐压等进行测试。 （5）对主接触器及其它辅助继电器进行检查，仔细观察各接触器动静触头有无拉弧、毛刺或表面氧化、凹凸不平，发现此类问题应对其相应的动静触头进行更换，确保其接触安全可靠。 （6）经常检查电源电压波动程度。改善变频器使用环境和负载波动大的现象，避免大电流对变频器冲击的影响。（7）长期不用的变频器，每年应对变频器送电8小时以上，对电解电容器进行充电。 电动阀功能：用于阀门的自动开关。原理：电机的旋转通过连轴机构直接带动蜗杆转动，蜗杆带动涡轮转动，在通过离合器带动输出轴转动。在输出轴转动的同时带动椎齿轮转动，并通过阀位传感器检测阀位变化。故障现象及处理方法：（1）现象：开阀、关阀过矩。主要原因：阀门承受的转矩值超过设定值，停止动作。处理方法：通过设定增加阀门的转矩值以及检查阀门是否有卡阻现象。（2）现象：无阀位状态。主要原因：阀位继电器触点没有吸合。处理方法：在确认阀位全开或全关的位置通过设定器设定阀门全开或阀门全关。（3）现象：阀门关闭不严。主要原因：阀位状态设置不正确或阀体腐蚀。处理方法：在确认阀门全关状态下重新设置阀位状态或更换阀体。 可编程控制器的基本组成(1)处理器I/O模板I/O模板I/O模板机架电源Allen-BradleyA-BQualityRUNREMPROGLogix5555™RUNOKRS232BATI/O<>ETHERNETRXDTXDOK<>ETHERNETRXDTXDOK<>ETHERNETRXDTXDOK<>ETHERNETRXDTXDOKI/O模板编程器 可编程控制器的基本组成(2)CPU模块:可编程序控制器的核心,由微处理器和存储器组成微处理器:1)系统自检和初始化2)接收来自编程设备的用户程序和数据3)对设备的状态和用户程序进行诊断4)运行用户程序5)实现与外部设备的通讯 可编程控制器的基本组成(3)输入/输出模块:PLC与现场设备连接的接口输入模块:用于接收和采集现场设备的输入信号:开关量输入模块:直流信号:24VDC,48VDCTTL信号5VDC交流信号:110VAC,220VAC模拟量输入模块:直流信号:4-20mA,0-5VDC 可编程控制器的基本组成(4)输出模块:用于向执行机构输出控制信号:开关量输出模块:直流信号:24VDC,48VDC交流信号:110VAC,220VAC触点信号:AC/DC模拟量输出模块:直流信号:4-20mA,0-5VDC 可编程控制器的基本组成(5)Allen-BradleyA-BQualityRUNREMPROGLogix5555™RUNOKRS232BATI/O<>ETHERNETRXDTXDOK<>ETHERNETRXDTXDOKRUNREMPROGLogix5555™RUNOKRS232BATI/O<>ETHERNETRXDTXDOK<>ETHERNETRXDTXDOK编程器PC机+编程软件专用编程器电源模块:将交流或直流电源转换成供PLC系统工作的电源(通过机架的基板供电)外挂式或机架内安装编程设备:用于输入,检查,修改,调试用户程序.在线监视PLC系统的工作状态 可编程控制器的基本工作原理CPU模块输入模块外部设备输出模块外部设备输入映象表()ENDSTART输出映象表输入扫描输出扫描程序扫描PLC系统各部件之间的逻辑关系 PT101压力变送器TT温度变送器LT101液位变送器FT流量变送器LS101H高液位浮球LS101L低液位浮球XV101电动阀ZC电器设备控制PI101压力指示TI温度指示LI101液位指示FI流量指示LSA101H高液位浮球报警LSA101L低液位浮球报警XVI101电动阀状态指示ZI电器设备运行状态常用仪表及电器设备的标识符号 （1）防爆场所的仪表及电器设备选型必须选择防爆型或本质安全型，并在电器设备或仪表主体设有明显标志“Ex”。Ex“d”外壳能够承受渗透到内部的可燃混合物爆炸而不损坏，并且不会引起外部可燃气体爆炸。Ex“i”采用本质安全电路，利用限制电路中电压和电流的方法限制产生的火花均不能点燃爆炸性气体。（2）防爆场所电器设备及仪表维修时电缆出线口的弹性密封圈不能去除，多余的引入口应用封堵件封堵。防爆场所仪表维修选型注意事项 来水水罐供水泵转输螺杆泵粗滤器精滤器配制站工艺流程图分散装置注入站母液贮罐PAM干粉水粉混合器外输螺杆泵注入井流量计流量计熟化罐 系统功能配制站主要包括供水系统，熟化系统，外输系统，分散系统，和安保系统。上位机显示各种工艺流程。实时显示各设备的状态，压力、流量，运行时间等参数，发出手动，半自动，全自动命令，控制现场设备启停。当设备出现故障影响自控顺序运行时，显示报警点并进行声光警告。配制站工艺流程图 供水系统对两个清水罐的液位进行连续指示和高低液位报警，来水流量的计量，站内用水流量计量，供水泵控制和状态显示。配制站工艺流程图 熟化系统对熟化罐的出口阀门进行自动控制，并检测，指示阀门开关状态，阀门就地带操作按钮和手轮以确保故障状态时的开、关控制；对熟化罐搅拌器的运行状态、过载状态进行检测和指示，并根据熟化工艺控制搅拌器的启停；对熟化罐的液位进行连续指示和高、低报警。配制站工艺流程图 外输系统外输泵的运行状态指示；变频器的控制和状态指示；外输压力通过变频器调节实现恒压外输；外输泵进出口压力检测，进口压力低于设定值，或出口压力高于设定值联锁停泵报警；对外输泵出口流量进行计量。配制站工艺流程图 配制站工艺流程图分散系统 控制方式自控系统投运后将选择已达到所设定空罐低液位时间最长的熟化罐，自动打开其进口阀门，阀门打开后启动分散及供水泵向该罐配液，如果该罐进口阀门不能打开出现其他故障，手动将该罐离线，自控系统将自动选择另一座达到空罐低液位时间最长的熟化罐配液。当进液淹没熟化罐搅拌器底层叶片达到1.5m时，启动搅拌器。当进液的熟化罐液位达到所设定的高液位时，停分散装置及水泵，关闭已满液的熟化罐的进口阀。从液位达到所设定的高液位开始计熟化时间，当熟化时间达到设定的熟化时间时，停止搅拌器。选择熟化时间最长的熟化罐排液，打开其出口阀门，当熟化罐排液达到所设定的低液位时，选择另一座达到设定时间且熟化时间最长的熟化罐排液，打开其出口阀门，同时关闭排完液的熟化罐的出口阀，熟化时间清零，开始计空罐低液位时间，等待配液。配制站工艺流程图