过程控制与自动化仪表(液位和成分检测仪表)课件.ppt

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1、过程控制与自动化仪表湖南大学电气与信息工程学院涂春鸣主要内容绪论检测仪表调节器执行器和防爆栅调节对象的特性及实验测定单回路调节系统设计及调节器参数整定复杂调节系统自动化仪表概述温度检测仪表压力检测仪表流量检测仪表液位检测仪表成分分析仪表检测仪表主要内容液位：容器中液体介质的高低料位：容器中固体物质的堆积高度界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅炉的安全，造成严重事故。物位的含义包括：2.5液位检测仪表物位测量仪表可分为下列几种类型。1.静

2、压式物位测量利用液体或物料对某定点产生的压力随液位高度而变化的原理而工作。2．浮力式物位测量利用浮子所受的浮力随液位高度而变化的原理工作。3.电气式物位测量利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，而得知物位。4.核辐射式物位测量利用核辐射线穿透物料时，核辐射线的透射强度随物质层的厚度而变化的原理进行测量。5.声学式物位测量测量超声波在物质中传播时间的长短，据此可测出物位。6.光学式物位测量利用光波在传播中可被不同的物质界面遮断和反射的原理测量物位。静压式液位变送器浮球液位变送器浮球液位变送器静压式液位变送器电容式物位

3、变送器超声波物位变送器2.5.1浮力式液位变送器恒定浮力变浮力0%100%mgFF=mg恒定浮力式可通过电位器或数码盘将位移转换为电信号变浮力式液位变送器F=mg+F’mgFV1V2F’p1=Hg+p2Δp=p1-p2=Hg式中：H—液位高度；—介质密度；g—重力加速度。p2p12.5.2静压式液位变送器利用测量容器底部和顶部的压差测液位。2.5.2.1测量原理设容器上部空间为干燥气体，其压力为p2，下部取压点压力为p1，则：双法兰若被测容器是敞口的，则气相压力为大气压，只需将差压变送器的负压室通大气，或用压力变送器

4、、或用压力表即可测量。因为压力变送器和压力表都是测量与大气压之差。注意：当仪表安装与容器底部不在同一水平，则需进行零点迁移。单法兰2.5.2.2用法兰式差压变送器测量液位在测量含有结晶颗粒、有腐蚀性、粘度大、易凝固等液体液位时，引压管线可能被腐蚀、被堵塞。可使用加隔离膜盒的法兰式差压变送器。插入式法兰平法兰非导电液体2.5.3电容式物位变送器利用电容器的极板之间介质变化时，电容量也相应变化的原理测物位。可测量液位、料位和两种不同液体的分界面。圆柱形电容器的电容量为ε为介电系数非导电液体：金属棒为内电极，金属圆筒为外电极导电

5、液体：金属棒套绝缘层为内电极，容器外壳为外电极εε0H=0时：H＞0时：C=dD2πHεlndD2π(L-H)ε0ln＋设空气的介电系数为ε0，被测物料的介电系数为εdD2πLε0C0ln=dD2πH(ε-ε0)∆C=C－C0ln==kH电容的变化量与液位成正比。非导电液体LDdε0Hε导电液体内电极外电极绝缘层ε0εD0dDL设空气的介电系数为ε0，绝缘层的介电系数为εH=0时：H＞0时：∆C=C－C0==kHdD02πLε0C0ln=D0D-d2<

6、计利用超声波在液体中传播有较好的方向性，且传播过程中能量损失较少，遇到分界面时能反射的特性，可用回声测距的原理，测定超声波发射后遇液面反射回来的时间，以确定液面的高度。若速度v为已知常数，便可测时间t算出液面高度H。v—超声波在液体中的传播速度若测料位，则超声波物位计安装在容器顶部。自动化仪表概述温度检测仪表压力检测仪表流量检测仪表液位检测仪表成分分析仪表检测仪表主要内容所谓成分，是指在多种物质的混合物中某一种物质所占的比例。目的：提高生产效率，保证生产安全分析仪表：实验分析仪表，过程分析仪表离线实验在线过程2.6成分分析

7、仪表2.6.1热导式气体分析仪工作原理根据不同种类的气体具有不同的热传导能力的特性，通过导热能力的差异分析气体的组分和含量。几种彼此间无相互作用的气体混合在一起时，混合气体的导热系数近似等于各成分导热系数的数学平均值混合气体导热系数第i种气体含量第i种气体导热系数若混合气体中仅有两种导热系数已知的气体构成，则则λ与c1成单值函数关系，可由λ求得c1可测多种气体混合中某一气体含量，只要除被测气体外，其它气体导热系数近似相等被测气体导热系数应与其余气体导热系数相差明显，且越明显，灵敏度越大当混合气体中有多种导热系数相差较大的气

8、体，只要用一定预处理装置去除“干扰”即可热导式检测器热导式气体分析仪组成热导池+测量电桥导热系数变化电阻变化导热系数大时，散热好，电阻丝温度下降多，电阻变小2.6.2红外线气体分析仪根据不同的气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特征制成。使用范围宽，不仅可以分析气体，也可分析溶液，且灵敏度较高，反应迅