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　　常用的控制系統(tǒng)和檢測儀表

　　三、常用的控制系統(tǒng)

　　用計算機來代替控制器，就構成了計算機控制系統(tǒng)。

　　(一)集散控制系統(tǒng)

　　又名分布式計算機控制系統(tǒng)(DCS)，簡稱集散控制系統(tǒng)。

　　它的特點是以分布在被告控設備現場的計算機控制器完成對被控制設備的監(jiān)視、測量與控制。中央計算機完成集中管理、顯示、報警、打印等功能。

　　1.集散控制系統(tǒng)由集中管理部分、分散控制部分和通信部分組成。

　　集中管理部分主要有中央管理計算機與相關控制軟件組成。

　　分散控制部分主要由現場直接數字控制器及相關控制軟件組成，它用于對現場設備的運行狀態(tài)、參數進行監(jiān)測和控制，輸入端連接傳感器等探測設備，輸出端與執(zhí)行器連接在一起完成對被控量的調節(jié)。

　　通信部分連接集散型控制系統(tǒng)的中央管理計算機與現場直接數字控制器，完成數據、控制信號及其它信息的傳遞。

　　2.現場控制器從其處理數據的類型可分為數字控制器和通用控制器�，F場控制器通常設置在靠近控制設備的地方。

　　(二)現場總線控制系統(tǒng)

　　現場總線控制系統(tǒng)FCS是以網絡為基礎的集散型控制系統(tǒng)。

　　集散式控制系統(tǒng)(DCS)是把控制網絡連接到現場控制器DDC。

　　而現場總線控制系統(tǒng)FCS則把通信線一直連接到現場設備。它把單個分散的測量控制設備變成網絡節(jié)點，以現場總線為紐帶，組成一個集散型的控制系統(tǒng)，它適應了控制系統(tǒng)向分散化，網絡化，標準化發(fā)展的趨勢，是繼DCS之后的新一代控制系統(tǒng)。

　　1.現場總線系統(tǒng)的特點

　　(1)系統(tǒng)的開放性。現場總線為開放式的互聯網絡，既能與同類網絡互聯，也能與不同類型網絡互聯。

　　(2)互操作性。互操作性是指不同生產廠家性能類似的設備不僅可以相互通信，并能互相組態(tài)，相互替換構成相應的控制系統(tǒng)。

　　(3)分散的系統(tǒng)結構�，F場總線系統(tǒng)把集散性的控制系統(tǒng)中的現場控制功能分散到現場儀表，取消了DCS中的DDC，它把傳感測量、補償、運算、執(zhí)行、控制等功能分散到現場設備中完成，體現了現場設備功能的獨立性。

　　現場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線可以掛接多個設備，當需要增加現場控制設備時，可就近連接在原有的雙絞線上，既節(jié)省了投資，也減少安裝的工作量。

　　2.幾種常見的現場總線

　　(1)Lonworks總線把單個分散的測量控制設備變成網絡節(jié)點，通過網絡實現集散控制，被譽為通用控制網絡。

　　(2)CAN總線是控制局部網絡(controlareanetwork)，用于汽車內部測量與執(zhí)行機構之間的數據通信，廣泛應用于離散控制領域。

　　(3)基金會現場總線FF(Foundationfildbus)是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好前景的技術。

　　(4)PROFIBUS總線。

　　(5)HART總線特點是在現有的模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數字系統(tǒng)轉變過程中的過渡產品。

　　四、檢測儀表

　　1.溫度檢測儀表

　　(1)壓力式溫度計。壓力表式溫度計利用密封系統(tǒng)中測溫物質的壓力隨溫度變化來測量溫度。

　　壓力式溫度計適用于工業(yè)場合測量各種對銅無腐蝕作用的介質溫度。

　　(2)雙金屬溫度計。工業(yè)雙金屬溫度計按結構形式分為指示型或指示帶電接點型。

　　雙金屬溫度計探桿長度可以根據客戶需要來定制，從設計原理及結構上具有防水、防腐蝕、隔爆、耐震動、直觀、易讀數、無汞害、堅固耐用等特點，可取代其它形式的測量儀表。

　　(3)玻璃液位溫度計

　　(4)熱電偶溫度計。熱電偶溫度計分為普通型、鎧裝型和薄膜型等。

　　熱電偶溫度計用于測量各種溫度物體，測量范圍極大，遠遠大于酒精、水銀溫度計。它適用于煉鋼爐、煉焦爐等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。(19)

　　(5)熱電阻溫度計。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定，其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

　　(6)輻射溫度計。輻射溫度計的測量不干擾被測溫場，不影響溫場分布，從而具有較高的測量準確度。

　　輻射測溫的另一個特點是在理論上無測量上限，所以它可以測到相當高的溫度。

　　探測器響應時間短，易于快速于動態(tài)測量，在一些特定的條件下，例如核子輻射場，輻射測溫場可以進行準確而可靠的測量。

　　圖2-49　　紅外輻射溫度計外觀及工作原理

　　輻射測溫法不能直接測得被測對象的實際溫度，要得到實際溫度需要進行材料發(fā)射率的修正，而發(fā)射率是一個影響因素相當復雜的參數，這就增加了對測量結果進行處理的難度。

　　由于是非接觸，輻射溫度計的測量受到中間介質的影響，特別是在工業(yè)現場條件下，周圍環(huán)境比較惡劣，中間介質對測量結果的影響更大。

　　2.壓力檢測儀表

　　(1)一般壓力表適用于測量無爆炸危險、不結晶、不凝固及對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。

　　壓力表按其作用原理分為液柱式、活塞式、彈性式及電氣式四大類。

　　1)液柱式壓力計。一般用水銀或水作為工作液，用于測量低壓、負壓的壓力表。

　　液柱式壓力計結構簡單，使用、維修方便，但信號不能遠傳。被廣泛用于實驗室壓力測量或現場鍋爐煙、風通道各段壓力及通風空調系統(tǒng)各段壓力的測量。

　　2)活塞式壓力計。可將被測壓力轉換成活塞下所加平衡砝碼的重力進行測量，例如壓力校驗臺等。

　　活塞式壓力計測量精度很高，可達0.05%～0.02%，用來檢測低一級的活塞式壓力計或檢驗精密壓力表，是一種主要的壓力標準計量儀器。

　　3)彈性式壓力計。用彈性傳感器(又稱彈性元件)組成的壓力測量儀表。

　　構造簡單、牢固可靠、測壓范圍廣，使用方便，造價低廉，有足夠的精度，可與電測信號配套制成遙測遙控的自動記錄儀表與控制儀表。

　　4)電氣式壓力計�？蓪⒈粶y壓力轉換成電量進行測量，例如電容式壓力計，壓差變送器，霍爾壓力變送以及應變式壓力變送器等。

　　多用于壓力信號的遠傳、發(fā)信或集中控制，和顯示、調節(jié)、記錄儀表聯用，則可組成自動控制系統(tǒng)，廣泛用于工業(yè)自動化和化工過程中。

　　(2)遠傳壓力表。它由一個彈簧管壓力表和一個滑線電阻傳送器構成，可把被測值以電量傳至遠離測量的二次儀表上，以實現集中檢測和遠距離控制;遠傳壓力表還能就地指示壓力，以便于現場工作檢查。

　　適用范圍于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。

　　(3)電接點壓力表的工作原理是基于測量系統(tǒng)中的彈簧管在被測介質的壓力作用下，迫使彈簧管之末端產生相應的彈性變形-位移，借助拉桿經齒輪傳動機構的傳動并予放大，由固定齒輪上的指示(連同觸頭)將被測值在度盤上指示出來。

　　電接點壓力表廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、機械等工業(yè)部門或機電設備配套中測量無爆炸危險的各種流體介質壓力。壓力表經與相應的電氣器件(如繼電器及變頻器等)配套使用，即可對被測(控)壓力系統(tǒng)實現自動控制和發(fā)信(報警)的目的。

　　(4)隔膜/膜片式壓力表。隔膜式壓力表由膜片隔離器、連接管口和通用型壓力儀表三部分組成，并根據被測介質的要求在其內腔內填充適當的工作液。

　　隔膜式壓力表專門供石油、化工、食品等生產過程中測量具有腐蝕性、高粘度、易結晶、含有固體狀顆粒、溫度較高的液體介質的壓力。

　　3.流量儀表

　　常用的流量儀表有：電磁流量計、氣遠傳轉子流量計、渦輪流量計、橢圓齒輪流量計和電動轉子流量計。

　　(1)電磁流量計。一種測量導電性流體流量的儀表。它是一種無阻流元件，阻力損失極小，流場影響小，精確度高，直管段要求低，而且可以測量含有固體顆�；蚶w維的液體、腐蝕性及非腐蝕性液體。由于原理決定了它只能測導電液體。

　　(2)渦輪流量計。一種速度式流量計，具有精度高、重復性好、結構簡單、運動部件少、耐高壓、測量范圍寬、體積小、重量輕、壓力損失小、維修方便等優(yōu)點，用于封閉管道中測量低黏度氣體的體積流量。

　　(3)橢圓齒輪流量計。又稱排量流量計，是容積式流量計的一種，在流量儀表中是精度較高的一類。用于精密地連續(xù)或間斷地測量管道中液體的流量或瞬時流量，它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等黏度較高介質的流量測量。

　　4.物位檢測儀表

　　兩種互不相溶物質的界面位置叫做界位。液位、料位以及界位總稱為物位。對物位進行測量的儀表被稱為物位檢測儀表。

　　(1)測量液位的儀表。有玻璃管(板)式、稱重式、浮力式(浮筒、浮球、浮標)、靜壓式(壓力式、差壓式)、電容式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式等。

　　(2)測量界位的儀表。有浮力式、差壓式、電極式和超聲波式等。

　　(3)測量料位的儀表。有重錘探測式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。

　　五、自動控制系統(tǒng)的安裝

　　(一)溫度傳感器的安裝

　　1.室內/外溫度傳感器

　　(1)室內溫度傳感器不應安裝在陽光直射的地方，應遠離室內冷/熱源，如暖氣片、空調機出風口。遠離窗、門直接通風的位置。如無法避開則與之距離不應小于2m。

　　(2)室內溫度傳感器安裝要求美觀，多個傳感器安裝距地高度應一致，高度差不應大于1mm，同一區(qū)域內高度差不應大于5mm。

　　(3)室外溫度傳感器安裝應有遮陽罩，避免陽光直射，應有防風雨防護罩，遠離風口、過道。避免過高的風速對室外溫度檢測的影響。

　　2.水管溫度傳感器

　　(1)不宜在焊縫及其邊緣上開孔和焊接安裝。

　　(2)開孔與焊接應在工藝管道安裝時同時進行，應在工藝管道防腐和試壓前進行。

　　(3)感溫段宜大于管道口徑的二分之一，應安裝在管道的頂部。

　　(4)安裝不宜選擇在閥門等阻力件附近和水流流束死角和振動較大的位置。

　　3.風管溫度傳感器

　　(1)應安裝在風速平穩(wěn)，能反映風溫的位置。

　　(2)安裝應在風管保溫層完成后，安裝在風管直管段或避開風管死角的位置。

　　(3)應安裝在便于調試、維修的地方。

　　(4)溫度傳感器至DDC之間應量減少因接線電阻引起的誤差，對于1kΩ鉑溫度傳感器的接線總電阻應小于1Ω。對于NTC非線性熱敏電阻傳感器的接線總電阻應小于3Ω。

　　(二)濕度傳感器安裝

　　1.室內/外濕度傳感器

　　(1)不應安裝在陽光直射的地方，應遠離室內冷/熱源，如暖氣片、空調機出風口。

　　遠離窗、門直接通風的位置。如無法避開則與之距離不應小于2m。

　　(2)安裝要求美觀，多個傳感器安裝距地高度應一致，高度差不應大于1mm，同一區(qū)域內高度差不應大于5mm。

　　(3)室外安裝應有遮陽罩，避免陽光直射，應有防風雨防護罩，遠離風口、過道。避免過高的風速對室外濕度檢測的影響。

　　2.風管濕度傳感器

　　(1)應安裝在風速平穩(wěn)，能反映風溫的位置。

　　(2)風管保溫層完成后安裝傳感器，安裝在風管直管段或應避開風管死角的位置。

　　(3)應安裝在便于調試、維修的地方。

　　(三)壓力傳感器安裝

　　(1)壓力傳感器應安裝在便于調試、維修的位置。

　　(2)風管型壓力傳感器宜安裝在遠離風口、過道的地方。

　　(3)風管型壓力傳感器應安裝在風管的直管段，避開風管內通風死角和彎頭。風管型壓力傳感器的安裝應在風管保溫層完成之后。

　　(4)水管壓力傳感器不宜在焊縫及其邊緣上開孔和焊接安裝。水管壓力傳感器的開孔與焊接應在工藝管道安裝時同時進行。必須在工藝管道的防腐、和試壓前進行。

　　(5)水管壓力傳感器宜選在管道直管部分，不宜選在管道彎頭、閥門等阻力部件的附近，水流流束死角和振動較大的位置。

　　(6)水管壓力傳感器應加接緩沖彎管和截止閥。

　　(四)流量測量儀表安裝

　　1.電磁流量計

　　(1)電磁流量計應安裝在無電磁場干擾的場所。

　　(2)電磁流量計應安裝在直管段。

　　(3)流量計的前端應有長度為10D(管徑)的直管，流量計的后端應有長度為5D的直管段。

　　(4)傳感器前后的管道中安裝有閥門和彎頭等影響流量平穩(wěn)的設備，則直管段的長度還需相應增加。

　　(5)系統(tǒng)如有流量調節(jié)閥，電磁流量計應安裝在流量調節(jié)閥的前端。

　　2.渦輪流量計

　　(1)渦輪式流量計應水平安裝，流體的流動方向必須與流量計所示的流向標志一致。

　　(2)渦輪式流量計應安裝在直管段，流時計的前端應有長度為10D(管徑)的直管，流量計的后端應有長度為5D的直管段。

　　(3)如傳感器前后的管道中安裝有閥門和彎頭等影響流量平穩(wěn)的設備，則直管段的長度還需相應增加。

　　(4)渦輪式流量變送器應安裝在便于維修并避免管道振動的場所。

　　(五)電量變送器安裝

　　(1)被測回路加裝電流、電壓互感器，互感器輸出電流、電壓范圍應符合電流、電壓變送器的電流、電壓輸入范圍。

　　(2)變送器接線時，應嚴防電壓輸入端短路和電流輸入端開路。

　　(3)變送器的輸出應與現場直接數字控制器輸入通道的特性相匹配。

　　(六)電動調節(jié)閥安裝

　　閥門驅動器按輸出方式可分直行程、角行程和多轉式三種類型，分別同直線移動的調節(jié)閥、旋轉的蝶閥、多轉式調節(jié)閥配合工作。

　　電動調節(jié)閥和工藝管道同時安裝，管道防腐和試壓前進行。

　　(1)應垂直安裝于水平管道上，尤其對大口徑電動閥不能有傾斜。

　　(2)閥體上的水流方向應與實際水流方向一致。一般安裝在回水管上。

　　(3)閥旁應裝有旁通閥和旁通管路，閥位指示裝置安裝在便于觀察的位置，手動操作機構應安裝在便于操作的位置。

　　(4)電動調節(jié)閥的行程、閥前/后壓力必須滿足設計和產品說明書的要求。

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