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与DCS有关的仪表说明 2003.5 在石油、化工以及其它各工业部门中，常用的自动化仪表分两种不同的类型：气动仪表 电动仪表 按照使用的场所，我们常常把它们区分为：一次仪表二次仪表一次仪表：压力、物位、流量、温度等现场测量变送仪表和执行单元类二次仪表：调节、操作、显示、报警、运算、转换、隔离、配电等控制室仪表 气动仪表 气动仪表早在二、三十年代就已经问世了，四十年代以后在工业过程中得到广泛应用，使用的是0.21.0kgf/cm2的统一气信号气动单元有：气动变送单元（气动差压变送器、气动沉筒式液位变送器、气远传转子流量计等）气动调节单元（气动调节器）气动显示单元（气动记录仪、气动色带指示仪、气动积算器）气动计算单元和其它单元（气动加减器、气动乘除器、气动比值器、电气转换器等）气动执行器（气动阀、气动调节阀、阀门定位器） 至今，气动仪表除了气动执行器（气动阀、气动调节阀、阀门定位器）仍在使用外，其余已基本不选用 电动仪表 电动仪表经历了DDZ-I型、DDZ-型、DDZ-型的发展 DDZ-I型采用分立元件，仪表笨重，体积大，使用的时间不长，但为其后的型仪表的设计提供了借鉴，积累了使用电动仪表的经验。

DDZ-II型仪表以晶体管作为主要放大元件，不但扩充了品种，而且改善了仪表性能、缩小了仪表体积、减轻了仪表重量，开发了隔爆技术 DDZ-型仪表不仅采用了最新的集成电路作为线路中的核心组件，而且采取了安全火花型防爆措施 信号制： DDZ-II型仪表以010mA的直流电流作为统一的标准信号，DDZ-型采用了国际标准的420mA直流电流信号制 供电： DDZ-II型仪表以220VAC供电， DDZ-型采用24VDC供电 线制：我们常称II型仪表为四线制仪表，称型仪表为二线制仪表（目前型仪表也有三线的） 电动仪表的品种分类： 电动仪表共有八大类：一次仪表可分为变送单元类和执行单元类，二次仪表可分为调节单元类、转换单元类、计算单元类、显示单元类、给定单元类、辅助单元类 随着计算机技术在工业应用中的大规模普及，二次仪表的地位日趋减弱，调节、计算、给定等单元类仪表的功能均可由计算机来完成，甚至显示、报警功能也能在计算机系统内实现所以，很多控制室内已看不到常规的盘装仪表 部分转换单元类和辅助单元类仪表的功能是计算机无法替代的，如电量变送器、手动操作器、安全栅、配电器、直流电源、隔离器等 一次仪表在控制回路中始终处于首要地位，没有了一次仪表，其余的任何二次仪表都会失去意义。

一次仪表中的执行单元类，包括了电动角行程执行器、电动直行程执行器、电气转换器、气动阀、气动调节阀和阀门定位器 电动执行器在锅炉、热电等行业中应用得比较普遍，而气动执行器因其安全防爆的特点，在化工行业中是首选的 气动调节阀 电动调节阀 一次仪表中的变送单元类仪表可分为温度、压力、差压、流量、液位、浓度等六大类一、温度 1、应用热敏电阻原理测温：热电阻 2、应用热电效应测温：热电偶 热电阻是根据金属导体的电阻值随目标温度变化而变化的原理，热电阻测温主要应用于非高温场合一般： 测温范围在：-50100时选择铜热电阻（WZG），分度号为Cu50； 测温范围在：-200400时选择铂热电阻（WZP），分度号为Pt100 热电偶测温主要应用于高温场合，其热电势值随温度变化而变化通常：测温范围在：0600 时选择镍铬-铜镍热电偶（WRE），分度号为E； 测温范围在：01000 时选择镍铬-镍硅热电偶（WRK），分度号为K； 测温范围在：01300 时选择铂铑10铂热电偶（WRS），分度号为S，或选择铂铑13 -铂热电偶（WRR），分度号为R； 测温范围在：01600 时选择铂铑30铂铑6热电偶（WRB），分度号为B。

选定了测温元件的分度号后，还必须确定： a)安装方式，主要有无固定装置、固定螺纹、活动法兰、固定法兰、锥形固定螺纹等几种如安装在锅炉炉墙上测炉膛温度的热电偶常采用无固定装置的方式， 安装在管道上的测温元件常采用固定螺纹的方式，安装在开口容器顶上的测温元件常采用活动法兰的方式，安装在设备和容器上的测温元件采用固定法兰的方式 ，安装在蒸汽管道上的测温元件常采用锥形固定螺纹的方式（防止因振动而导致松动，产生测温不准） b）接线盒的形式，条件较好的场所普通式，潮湿或露天的场所应选防水式、防溅式，易燃易爆的场所应选防爆式 c）保护管的选择，保护管的选择是很重要的一环，它分为保护管的直径、保护管的材质及保护管的插入深度保护管的直径基本上是由测温元件的类型和安装方式决定的，主要有8mm、12mm、16mm、20mm等几种；保护管的材质分为碳钢20#、不锈钢1Cr18Ni9Ti、黄铜、Cr25Ti高铝管、刚玉管、氧化铝管、瓷管等，选定材质主要是根据测量介质是否有腐蚀性、测温范围是多少等； 关于保护管的插入深度，热电阻及热电偶均有数档的标准长度，要结合测量对象的实际情况、安装方式等因素综合考虑 Pt100热电阻和热电偶 可根据实际需要选择单支 或双支，但象Cu50热电阻 只有单支产品。

一体化温变模块二、压力/差压 1、BPS扩散硅压力变送器 工作原理是：介质压力 通过不锈钢隔离膜片、 密封硅油，传输到扩 散硅膜片上 在膜片两边因差压产生一个应力，使膜片的一侧压缩，另一侧拉伸，两个应变电阻片位于压缩区内，另两个应变电阻位于拉伸区，它们连接成一个全动态惠斯登电桥，惠斯登电桥检测出电阻的变化后，经过放大、变换，输出与输入信号成线性关系的4-20mADC标准信号 2、电容式压力/差压变送器 被测介质的两种压力进入 高、低两压力室，作用在敏 感元件两侧的隔离膜片上， 通过隔离膜片和敏感元件内 的填充液传送到预张紧的测 量膜片两侧测量膜片与两 侧绝缘体上的电极各组成一 个电容器，在无压力进入或两侧压力相 等时，测量膜片处于中间位置，两侧电容器的电容量相等当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，两侧电容量不等，通过检测、放大，转换成420mADC标准信号 3、单晶硅谐振压力/差压变送器 单晶硅谐振变送器是九十年代中期最新推出的产品，采用真正的数字化传感器单晶硅谐振式传感器，产品具有更高的精度（可达0.075%）和稳定性，温度、静压的影响和零漂可忽略不计，还可实现双向通讯功能(BRAIN/HART协议，FF现场总线)，是目前世界上最先进的变送器。

典型的如日本横河的EJA智能变送器 对于结晶、结疤、堵塞、粘稠及腐蚀性介质，应选择法兰式变送器 三、流量 目前已定型并经实践使用，证明可靠的流量仪表主要有： 差压式流量计； 可变面积式流量计（转子流量计）； 速度式流量计； 容积式流量计； 质量流量计； 楔形流量计；明渠流量计等1、差压式流量计 差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表按检测件的型式，差压式流量计可分为：1）标准孔板；2）标准喷嘴；3）经典文丘里管；4）文丘里喷嘴；5）非标孔板；6）道尔管；7）罗洛斯管； 8）弯管；9）可换孔板节流装置；10）临界流节流装置等 典型的差压式流量计有： 孔板流量计 孔板流量计由环室、节流 孔板、导压管、三阀组和差 压变送器等主要部件组成， 适用于一般流体的流量测量， 也是应用得最普遍的一种流 量计 一体化孔板流量计 标准节流孔板是国际通用的，结构易于复制，简单，牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉，流量值毋需进行标定但它的最大弱点是压损比较大，而且因为环节较多，影响了孔板流量计测量精度的提高 文丘里管流量计 在各类节流装置中，孔板和喷嘴是压损较大的节流件，各种流量管（文丘里管、道尔管、罗洛斯管等）则是低压损 的节流装置，它们压损仅为孔板的20%，甚至低达5%-10%。

文丘里管流量计应用在要求低压损下的精确测量，被测介质必须是干净的气体或液体 但是因为廓形节流件(如喷嘴，文丘里管等)的加工复杂，批量生产比较困难，结构笨重、价格高，所以未能大量应用 阿牛巴流量计 阿牛巴流量计则以低压 损著称它是根据皮托管 测速原理发展起来的一种 新型差压流量检测元件， 其输出为差压信号，与差 压变送器等配套使用 其最大特点是使用过程中的磨损、腐蚀以及粘附的油污灰尘等因素对阿牛巴流量计系数影响不大，能够保持长期输出非常稳定的差压信号，保证输出差压信号与管道流量的映射关系 阿牛巴不仅适用于圆形管道，也适用于矩形管道及埋设在地面以下任何深度的管道 总的来说，差压式流量计的应用范围极广泛，至今尚无任何一类流量计可与之相比，全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量差压式流量计主要存在以下缺点： 1)测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难以提高 2)范围度窄，由于仪表信号(差压)与流量为平方关系，一般范围度仅3:1-4:1 3)现场安装条件要求较高，如需较 长的直管段(指孔板，喷嘴) 4)检测件与差压变送仪表之间的引压管为薄弱环节，易产生泄漏、堵塞、冻结及信号失真等故障。

5)压损大(指孔板，喷嘴)2、转子流量计（可变面积式流量计） 转子流量计作为直观流 动指示或测量精度要求不 高的中低等精度仪表被 测流体可以是单相液体或 气体，通常不适用于液体 中含有磁性物资、纤维、 微粒固体或气体中含有液滴的场合 3、速度式流量计 靶式流量计 靶式流量计是速度式流 量计的一个品种，它是应 用杠杆原理通过测应力的 方法，经高精度的传感器 获取与流量变化一致的测 量信号 靶式流量计的应用范围和适应性也很广泛，一般工业过程中的流体介质，包括液、气和蒸汽，口径范围（DN15以上），各种工作状态（高、低温，常压、高压）皆可应用 靶式流量计可解决困难的流量测量问题，如测量含有杂质（微粒）之类的脏污流体、原油、污水、浆液、烧碱液，沥青等涡轮流量计 涡轮流量计是叶轮式流 量计的主要品种，在各种 流量计中，涡轮流量计、 容积式流量计和科氏质量 流量计是三类重复性、精 确度最佳的产品，而涡轮 流量计又有自己的特点， 如结构简单、加工零部件少、重量轻、 维修方便、流通能力大（同样口径可通过的流量大）和可适应高参数（高温、高压和低温）等 涡轮流量计广泛应用于以下一些测量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等。

对流体的要求为洁净(或基本洁净)、单相或低粘度的，对于腐蚀性介质，使用材质选择要注意，含杂质多及磨蚀性介质不推荐使用，如循环冷却水、河水、排污 水、燃油等；也不能用于流量急剧变化的场所，如锅炉供水系统、有空气锤的供气系统等 一般，涡轮流量计多用于因经济关系重大而要求高精确度的场合，例如作为大口径输油（输气）管线的贸易结算仪表，至于输送量不大或作为过程控制用的流量测量，选用中等精度仪表即可涡街流量计 涡街流量计是在流 体中安放一根（或多 根）非流线型阻流体, 流体在阻流体两侧交 替地分离释放出两串 规则的旋涡，在一定 的流量范围内旋涡分 离频率正比于管道内的平均流速，通过 采用各种形式的检测元件测出旋涡频率，从而推算出流体的流量 涡街流量计适用的流体种类多，如液体、气体、蒸气和部分混相流体但对于流体的脏污性质要注意，含固体微粒的流体会对旋涡发生体造成冲刷，磨损旋涡发生体；不适用于高粘度、低流速、小口径及强振动的场合 涡街流量计的基本性能处于中等偏上水平，购置费低于质量式、电磁式、容 积式等流量仪表，但由于应用时间短，尚属发展中的流量计，无论其理论基础或实践经验尚较差4、电磁流量计 电磁流量计是利用法拉 第电磁感应定律制成的一 种测量导电液体体积流量 的仪表。

电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞，适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、矿浆、泥浆和污水等， 也可测量各种强酸、强碱、盐、氨水等 电磁流量计不产生压力损失，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的，它不能。