化工仪表及自动化总结

时间:2024.3.24

1.化工仪表及自动化系统按功能分类:检测仪表、显示仪表、执行器。

2.测量误差按其产生原因:系统误差、疏忽误差、偶然误差。

3.测量仪表的方法:直接测量、间接测量。

4.在压力检测中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分其关系为:P表压=P绝对压力—P大气压力

P真空度=P大气压力—P绝对压力

5.仪表测量范围:

含义:是指被测量可按规定精确度进行测量的范围。 范围:最大:

①测量稳定压力时,最大工作压力不应超过量程的2/3; ②测量脉动压力时,最大工作压力不应超过量程的1/2; ③测量高压压力时,最大工作压力不应超过量程的3/5. 最小:最小值应不低于仪表满量程的1/3为宜。

6.节流现象:流体在有节流装置的管道中流动时,在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象。

7.差压式流量计和转子流量计的区别:差压式流量计,是在节流面积不变的条件下,以差压的变化来反映流量的大小,而转子流量计,却是以压降不变,利用节流面积的变化来测量流量的大小,即转子流量计采用的是恒压降,变节流面积的流量测量法。

8.迁移:迁移和调零都是使变送器输出的起始值于被测量起始点相对应,只不过零点调整量通常较小,而零点迁移量则

比较大。

迁移同时改变了测量范围的上、下限,相当于测量范围的平移,它不会改变量程的大小。

9.按照测量方式的不同,温度检测仪表可分为接触式和非接触式俩类。

10.应用热膨胀原理测温:利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理,可以制成膨胀式温度计。

11.冷端补偿导线:以不太长的镍铬—镍硅丝作为高温测量端,然后以较长的铜—铜镍丝去接替两热电极,借此达到延伸冷端的目的。

12.电子自动平衡电桥和电子自动电位差计的不同之处? 答:①它们测量的电量形式不同。

②两者的作用原理不相同。

③感测元件与测量桥路的连接方式不同。

④当用热电偶配电子电位差计时,其测量桥路需要热电偶考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题;而用热电阻配电子平衡电桥时,则不从在问题。

13.电模拟量的模—数变换器按方法分为:间接法、直接法两种。

14.自动化主要装置分为:测量元件与变送器、自动控制器、执行器。

15.自动控制系统是一个闭合系统

16.负反馈:以x作为正值,以z作为负值,也就是到控制器偏差信号e=x-z,所以叫做负反馈。

17.自动控制系统在干扰作用下的过渡过程的基本形式? 答:①非周期衰减过渡过程

②衰减震荡过程

③等幅震荡过程

④发散震荡过程

18.字母代号:第一位字母表示被测变量,后继字母表示仪表的功能。

19.化工自动化主要包括哪些内容?

20.自动控制系统主要有哪些环节组成?

答:①检测

②运算(思考)、命令

③执行

21.模拟式控制器:所传送的信号形式为连续的模拟信号,其基本结构包括比较环节、反馈环节和放大器三部分组成。

22.被控变量:生产过程中希望借助自动控制保持恒定值的变量。

23.从工艺合理性考虑,常常选择温度作为被控变量这是因为:

第一,在精馏塔操作中,压力往往需要固定,只有将塔操作在规定的压力下,才易于保证塔的分离纯度,保证塔的

效率和经济性,如果塔压波动,就会破坏原来的气液平衡,影响相对挥发度,使塔处于不良工况;同时,随着塔压的变化,往往还会引起与之相关的其他物料量的变化;第二,在塔压固定的情况下,精馏塔各层塔板上的压力基本是一致的,这样各层塔板上的温度与组分之间就有一定的单值对应关系,由此可见,固定压力,选择温度作为被控变量对精馏塔的出料组分进行间接指标控制是可能的,也是合理的。

24.选择操纵变量的原则:

①操纵变量应是可控的,即工艺上允控制的变量。 ②操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。

③在选择操纵变量时,除了从自动化角度考虑外,还要考虑工艺的合理性与生产的经济性,尽可能地降低物料和能量的消耗。


第二篇:化工仪表及自动化论文


系别、班级:盐湖系

班级:化学工程与工艺(3)班

指导老师:

姓名:马晓红(0922305026)

日期:20xx年x月x日

控制阀在水处理中的发展方向

(青海大学 化工学院 盐湖系 09化工(3)班 马晓红 邮编810016)

摘要:控制阀又称调节阀,是工业过程控制中的主要执行单元仪表,通过接受调节控制单元阀是自控系统中的执行器,它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件,人们对它的重要性较过去有了更新的认识。调节阀应用的好坏,除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外,正确地计算、选型十分重要。

关键字:控制阀,水处理,流量,发展。

1、 控制阀在水处理中的发展方向的目的和意义 控制阀广泛应用于制造业领域,实现优化生产和降低成本的目的。长远来看,控制阀市场会保持适度的增长。水处理中一般采用流量控制阀,流量控制阀是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。适用于配水管需控制流量和压力的管路中,保持预定流量不变,将过大流量限制在一个预定值,并将上游高压适当减低,即使主阀上游的压力发生变化,也不会影响主阀下游的流量。在现代化工厂的自动控制中,控制阀起着十分重要的作用,这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料,都需要某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间,最终控制元件完成了必要的功率放大作用,控制阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。

2、 控制阀在水处理中的发展方向在国内外的现状 从控制阀应用看,发展方向如下:

(1)小型执行机构:可降低成本,提高流通能力 .

(2)套筒导向:采用套筒导向,有利于对中,有利于降低摩擦,有利于降噪,有利于流量特性的互换

(3)平衡式阀芯:为降低执行机构推力或推力矩,采用平衡式阀芯是重要的,它对系统的动态性能也有改善

(4)一体化阀芯和阀座:为克服双座阀密封性差的缺点,采用相同材质的一体化阀芯和阀座组成阀内件,将泄漏量和不平衡力同时减到最小 .

(5)简单流路:流路简单,流阻减小,不仅可使阀两端压损下降,而且可降低成本。

(6)密封和摩擦:密封性能和摩擦性能是矛盾的两方面,控制阀设计中不仅要解决密封问题,对摩擦和寿命等性能指标也必须重视 因此,近年来,填料函和填料结构的研究得到重视,旋转型控制阀得到较广泛应用

(7)降低噪声:采用多种方式降低控制阀噪声,例如,采用降噪套筒和阀芯,采用多级阀芯,采用降噪限流板,采用扩展器等

(8)采用与管道同直径的控制阀和限制流通能力的阀内件:利于降低阀入口压力和出口流体流速,不需安装异径管等附加管件,有利于降低成本,通过更换流通能力大的阀内件,可扩展流通能力,通过选用限制流通能力阀内件可纠正计算口径过大的

错误

(9)在数字化信息化时代,将较多采用智能阀门定位器或通过数字控制器等实现非线性规律,补偿被控对象非线性,将较少选用控制阀流量特性来补偿被控对象非线性

(10)阀内件的材料随温度变化,因此,应考虑不同温度下热膨胀造成的影响,也要考虑在高温下耐压等级的变化等,应考虑材料的耐腐蚀性、抗疲劳性等性能。

2.1当前中国控制阀市场的概况

从厂商来看,国内外厂商竞争格局基本保持稳定,仍然稳居市场首位,本土厂商与国外优势品牌相比,仍然较弱,排名和业绩规模上未实现重大突破。虽然市场整体增长,但是厂商20xx年业绩表现不均衡,少数厂商积极的抢占市场份额,多数厂商业绩受市场或产能的困扰保持20xx年的水平。

从战略发展来看,国外厂商通常专注于这几个方面:实现本地化,完善营销服务体系,整合营销渠道,将中国公司打造成亚太区生产和技术服务的中心。国内厂商偏重于提高产能,走国产化道路,寻求产品和技术上的突破,力争企业快速发展。虽然当前控制阀行业整体增长放缓,但是出于对未来市场的看好,厂商实际上都在暗自积蓄力量,以便在未来行业快速发展时能够抢夺更多的市场份额

2.2 当前发展的不利因素

国际经济形势错综复杂,标普下调美国主权债务评级,包括中国在内的各资本市场近期大幅下挫,国内通胀和宏观调控压力进一步加大,实体经济有减速的迹象,控制阀应用于工业领域,市场状况受国家宏观经济状况影响较大,随着实体经济增速减缓,控制阀行业的市场需求和投资都承受一定的压力。

3、控制阀在水处理中的发展方向采用的路线和原理

3.1原理:控制阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号,自动控制阀门的开度,从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。

3.2控制阀的发展方向主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。

(1)智能化和标准化:

控制阀的智能化和标准化已经提到议事日程。智能化主要采用智能阀门定位器。智能化化表现在下列方面。

①控制阀的自诊断,运行状态的远程通信等智能功能,使控制阀的管理方便,故障诊断变得容易,也降低了对维护人员的技能要求。

②减少产品类型,简化生产流程。采用智能阀门定位器不仅可方便地改变控制阀的流量特性,也可提高控制系统的控制品质。因此,对控制阀流量特性的要求可简化及标准化(例如,仅生产线性特性控制阀)o用智能化功能模块实现与被控对象特性的匹配,使控制阀产品的类型和品种大大减少,使控制阀的制造过程得到简化,并在生产和市场中经受考验和认可。

③数字通信。数字通信将在控制阀中获得广泛应用,以HART通信协议为基础,一些控制阀的阀门定位器将输入信号和阀位信号在同一传输线实现;以现场总线技术为基础,控制阀与阀门定位器、PID控制功能模块结合,使控制功能在现场级实现,使危险分散,使控制更

及时、更迅速。

④智能阀门定位器。智能阀门定位器具有阀门定位器的所有功能,同时能够改善控制阀的动态和静态特性,提高控制阀的控制精度,因此,智能阀门定位器将在今后一段时间内成为重要的控制阀辅助设备被广泛应用。

(2)精小化

为降低控制阀的重量,便于运输、安装和维护,控制阀的精小化采用了下列措施。 ①采用精小型执行机构。采用轻质材料,采用多组弹簧替代一组弹簧,降低执行机构高度,通常,精小型气动薄膜执行机构组成的控制阀比同类型气动薄膜执行机构组成的控制阀高度要降低约30%,重量降低约30%,而流通能力可提高约30%。

②改变流路结构。例如,将阀芯的移动改变为阀座的移动,将直线位移改变为角位移等,使控制阀体积缩小,重量减轻。

③采用电动执行机构。不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备,也可减少执行机构的重量。例如,Fisher公司的9000系列电动执行机构,其20型的高度小于330mm,使整个控制阀(带数字控制器和执行机构)质量降低到20~32kg。

(3)旋转化:

由于旋转类控制阀,例如球阀等,有相对体积较小、流路阻力较小、可调比较大、密封性较好、防堵性能较好、流通能力较大等优点,因此,在控制阀新品种中,旋转阀的比重增大。特别是大口径管道中,普遍采用球阀、蝶阀等类型控制阀,从国外近年的产品看,旋转阀应用的比例正逐年增长。

(4)安全化:

仪表控制系统的安全性已经得到各方面的重视,安全仪表系统(SIS)对控制阀的要求也越来越高,表现在以下几方面。

①对控制阀故障信息诊断和处理要求提高,不仅要对控制阀进行故障发生后的被动性维护,而且要进行故障发生前的预防性维护和预见性维护。因此,对组成控制阀的有关组件进行统计和分析,及时提出维护建议等变得更重要。

②对用于紧急停车系统或安全联锁系统的控制阀,提出及时、可靠、安全动作的要求。确保这些控制阀能够反应灵敏、准确。

③对用于危险场所的控制阀,应简化认证程序。例如,对本安应用的现场总线仪表,可简化为采用FISCO现场总线本质安全概念,使对本安产品的认证过程简化。

④与其他现场仪表的安全性类似,对控制阀的安全性,可采用隔爆技术\防火技术、增安技术、本安技术、无火花技术等;对现场总线仪表,还可采用实体概念、本安概念、FISCO概念和非易燃(FINCO)概念等。

(5)节能:

降低能源消耗,提高能源利用率是控制阀的一个发展方向。主要有下列几个发展方向。 ①采用低压降比的控制阀。使控制阀在整个系统压降中占的比例减少,从而降低能耗,因此,设计低压降比的控制阀是发展方向之一;另一个发展方向是采用低阻抗控制阀,例如采用蝶阀、偏心旋转阀等。

②采用自力式控制阀。例如,直接采用阀后介质的压力组成自力式控制系统,用被控介质的能量实现阀后压力控制。

③采用电动执行机构的控制阀。气动执行机构在整个控制阀运行过程中都需要有一定的气压,虽然可采用消耗量小的放大器等,但日积月累,耗气量仍是巨大的。采用电动执行机构,在改变控制阀开度时,需要供电,在达到所需开度时就可不再供电,因此,从节能看,电动执行机构比气动执行机构有明显节能优点。

④采用压电控制阀。在智能电气阀门定位器中采用压电控制阀,只有当输出信号增加时才耗用气源。

⑤采用带平衡结构的阀芯,降低执行机构推力或推力矩,缩小膜头气室,降低能源需要。 ⑥采用变频调速技术代替控制阀。对高压降比的应用场合,如果能量消耗很大,可采用变频调速技术,采用变频器改变有关运转设备的转速,降低能源消耗。

(6)保护环境:

环境污染已经成为公害,控制阀对环境的污染主要有控制阀噪声和控制阀的泄漏。其中,控制阀噪声对环境的污染更是十分严重。

①降低控制阀噪声。研制各种降低控制阀噪声的方法,包括从控制阀流路设计到控制阀阀内件的设计,从噪声源的分析到降低噪声的措施等。主要有设计降噪控制阀和降噪控制阀阀内件;合理分配压降,使用外部降噪措施,例如,增加隔离、采用消声器等。

②降低控制阀的大气污染。控制阀的大气污染指控制阀的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”,这些泄漏物不仅造成物料或产品的浪费,而且对大气环境造成污染,有时,还会造成人员的伤亡或设备爆炸等事故。因此,研制控制阀填料结构和填料类型、研制控制阀的密封等将是控制阀今后一个重要的研究课题。计算机科学、控制理论和自动化仪表等高新科学技术的发展推动了控制阀的发展,例如,现场总线控制阀和智能阀门定位器的研制、数字通信在控制阀的实现等。控制阀的发展也推动了其他科学技术的发展,例如,对防腐蚀材料的研究、对削弱和降低噪声方法的研究、对流体动力学的研究等。随着现场总线技术的发展,控制阀也将开放、智能和更可靠,它将与度更高,控制的效果更明显,并为我国现代化建设发挥更重要的作用其他工业自动化仪表和计算机控制装置一起,使工业生产过程控制的功能更完善,控制的精。

4、 控制阀在水处理中的发展方向的重点和难点

4.1重点:控制阀在水处理中的主要重点在于流量的控制,如:一改常规节流阀使用孔板或纯机械的减小流域面积的原理,利用相关导阀,最大限度地减小能量在节流过程中的损失;控制灵敏度高,安全可靠,调试简便,延长使用寿命。

4.2难点:一般来说,改变控制阀阀芯与阀座间的流通截面积,便可控制流量。但实际上还有许多因素影响,例如在调节面积改变的同时还发生阀前后压差的变化,而这又将引起流量的变化。因此控制阀在水处理中的发展方向的难点就在于如何有效的优化控制阀的开度从而控制流量,实现优化生产和降低成本的目的,怎样能够更好的锁定流经阀门的水量,而不是针对阻力的平衡,解决系统的动态失调问题。

5、设计时间 第五周:确定论文题目,以及了解相关的资料。

第六周、第七周、第八周:查找资料,并进行整理和分类。

第十周:做论文。

6、结束语

尽管控制阀得到广泛的使用,调节系统中的其它单元大概都没有像它那样少的维护工作量。在许多系统中,控制阀经受的工作条件如温度、压力、腐蚀和污染都要比其它部件更为严重,然而,当它控制工艺流体的流动时,它必须令人满意地运行及最少的维修量。控制阀既有静态特性,又有动态特性,因而它影响整个控制回路成败。静态特性或增益项是阀的流量特性,它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结构、执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。控制阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。控制阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种,后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点,所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。

7、参考文献

8、英文翻译


第三篇:仪表控制自动化总结


自动化就是工业自动控制,是化工厂的自动控制系统,以前成为仪表专业,大家都说仪表是工厂的眼睛,实际上,现代自动控制系统不仅仅是工业生成的眼睛,同时还是工业生产的大脑。自动化控制系统产品随着电子技术的发展,从以前气动仪表、电动仪表发展到目前的集散系统,把单回路的控制集成到了对整个生产装置的所有控制系统的控制,操作可以在中央控制室足不出户就可以控制现场的阀门,能够及时通过对工艺设备里面的温度、压力、流量或液位进行控制,达到稳准快的控制效果。如果自动化控制系统出现问题,就会给工艺生产带来极大的伤害,特别是会对工艺产品的质量、产量甚至是安全带来极大的麻烦。仪表联锁涉及的安全系统对化工工艺生产的安全性极为重要,一个误操作可能会引起整个工厂的爆炸发生。在线分析仪表对工艺产品的质量具有极为重要的意义,特别是对产品的质量具有极为重大的意义。随着DCS控制技术的发展,控制系统还在紧急停车方面也有了极大的发展,特别是对工厂的核心机组的安全控制具有保护功能,可以确保工厂的安全生产。作为自控专业的同学,还是建议你好好地整理一下思路,把文章写好,我写的算是抛砖引玉了。

化工生产过程自动化是一门综合性的技术学科,它是利用自动控制器仪表学科,以及计算机学科的理论与技术,服务于化学工程学科的。化学工业是国民经济中必不可少的重要组成部分,它不但直接影响国计民生而且与国民经济的其他部门密切相关,同时又是农业、轻工、纺织、国防、交通运输等部门发展的不可或缺的基础工业之

一。化工生产过程,往往是在密闭的容器和设备中,在高压、真空、高温、深冷的情况下连续进行的。

此外,不少介质还具有毒、易燃、易爆、有腐蚀的性质。因此,为使化工生产正常地、高效地进行,就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内,并尽量使生产过程自动化、现代化。

所谓化工生产过程自动化,就是在化工设备上,配置一些自动化装置,代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行。这种用自动化装置来管理化工生产过程的方式,就称为化工生产过程的自动化,简称化工自动化。实现化工生产过程的自动化,不仅可以使生产保持在最佳状况下,而且可以有效地提高产品质量和数量,节约原材料和能源,降低生产成本,并且可以提高设备的利用率,从而延长设备的使用寿命,实现优质高产低耗。同时,能充分保证工作人员和设备的安全,减轻劳动强度,改善工作环境。更有意义是,实现生产过程的自动化,能够获得最高的技术经济指标,并能从根本上改变传统的劳动方式,提高劳动者的科学文化素质和技术素质,并且有利于社会主义现代化建设的需要。

自动化仪表分类方法很多,根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类,可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少见);按仪表组合形式,可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置;按仪表安装形式,可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表;随着微处理机的蓬勃发展,根据仪表有否引入微处理机(器)又 可分为自动化仪表与非自动化仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表等等。仪表覆盖面比较广,任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序,它们中间互有渗透,彼此沟通。例如变送器具有多种功能,温度变送器可以划归温度检测仪表,差压变送器可以划归流量检测仪表,压力变送器可以划归压检测仪表,若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表,很难确切划归哪一类, 中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。 化工自动化控制仪表的功能开发:

(一)仪表的测量精度高了

由于自动化仪表的中心控制系统是微型计算机,可以进行快速多次重复测量,然后求平均值。这样就可以排除一些偶然的误差与干扰。

(二)仪表具有修正误差的能力

实时地修正测量值误差是较为复杂的功能。装有微处理器的仪表可以减少误差,依靠限制干扰来提高精度。

(三)仪表能够实现复杂的控制功能

实现自动化以后,一些常规仪表不易实现的功能,在自动化仪表中就很容易实现。比如一台气相或液相色普仪,这种仪器利用对于复杂化学混合物进行色层分离的方法来确定样品中存在的每一种化学成分的含量。

在我国,解放前根本谈不上有仪表制造业,解放后,在中国共 产 党的领导下,我国的仪表工业,从无到有从小到大,得到了突飞猛进的发展,并且向着标准化的方向迅速前进。化工仪表及自动化,最早出现在四十年代,那时的仪表体积大,精度低。但随着科学技术的不断发展和电子技术的不断进步,在五十年代就出现采用0.2~1.0kg f/cm2统一气压信号的气动仪表,接着,又出现了采用4-20cm的直流信号的电动仪表,从而实现了集中控制,并使仪表体积大为缩小,可靠性和精度也有很大提高。五、六十年代以后,特别是六十年后半期,随着半导体和集成电路的进一步发展,自动化仪表便向着小体积、高性能的方向迅速发展并实现了用计算机作数据处理的各种自动化方案。化工生产向大规模、高效率、连续生产,综合利用方向迅速发展,需要一类不仅能迅速、准确地监视工艺参数,而且能迅速地进行工况分析、判断、作出操作决策的自控装置,人工的操作也越来越不能适应生产的要求,必须有更有效地执行机构来操作生产。于是一大批的自动化装置应运而生,它们就是各种检测元件、变送器、调节器、执行器,以及其他各种有关的装置等。

在生产的工艺设备上和操作中,起到“眼”、“脑”、“手”的作用,它们与生产设备一起构成了各种各样的自动化控制系统。七十年代以来,仪表和自动化技术又有了迅猛的发展,新技术、新产品层出不穷,气动Ⅱ型、Ⅲ型仪表、电动Ⅱ型、Ⅲ型仪表相继投入使用,多功能组装式仪表也投入运行,特别是微型计算机的发展在化工自动化技术工具中发挥了巨大作用。19xx年出现了以微处理器为基础的过程控制仪表———集中分散型控制系统,把自动化技术推到了一个更高的水平。电子技术、计算机技术的发展,也促进了常规仪表的发展,新型的数字仪表,智能化仪表,程序控制器,调节器等也不断投入使用。现在我国大、中、小型企业以及广大乡、镇企业依据不同的生产实际和需求,气动仪表、电动仪表、模拟仪表、数字仪表以及各种智能化仪表,计算机等都在进行使用,形成了气电结合、模数共存、取长补短,协同发展的局面。它们构成的各种自动化控制系统极大地推动着我们的现代化建设事业。化工生产过程自动化,是一门综合性的技术学科,它是利用自动控制学科仪器、仪表学科,以及计算机学科的理论与技术,服务于化学工程学科的。在企业里化工工艺及设备与自动化装置已经构成了有机的整体,没有现代化的自动化装置,也就没有现代化的化工生产。

随着化工自动化技术应用的日益深入及应用范围与规模的不断扩大,使仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能,我国的化工仪器仪表产业的发展水平必将快速迈向更高阶段,而化工自动化仪表的应用也将发挥其不可估量的作用。

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