仪表培训讲义

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1、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

2、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

3、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（F&G）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

4、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）

5、、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

6、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

7、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2.4.1弹簧管的测压原理单弹簧管是弯成圆弧形的空心管子，其截面积呈扁圆形或椭圆形，如图2-2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。如图2-3压力表测压原理。由于弹簧管自由端的位移与

8、被测压力的大小具有比例关