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1仪表基础知识培训（仅适用于工艺新员工）万华烟台工业园硝苯项目部仪表工程师占海景2为什么要了解仪表知识1、工艺控制与优化2、过程安全与生产管理3、工作的配合与沟通3工艺控制与优化42过程安全与生产管理52过程安全与生产管理62过程安全与生产管理72过程安全与生产管理82过程安全与生产管理92过程安全与生产管理103、工作配合与沟通1、工艺操作中员工之间的沟通；2、工艺与仪表技术人员之间工作配合和沟通；3、人机界面/人机表达（内操）；11仪表是工艺的五官和神经，仪表是工艺安全运行的有力保证，一个优秀的工艺技术人员一定要对仪表基本知识有所了解，以便于对工艺进行更好的控制、优化和管理。开题总结12课程主要内容一.仪表专业介绍二.控制系统简介三.现场仪表和阀门简介13一.仪表专业介绍概述：仪表专业准确的称谓应该是化工仪表及自动化专业，也称为自动控制或自动化。特点：控管结合—控制和管理强弱并重—强电和弱电软硬兼施—软件和硬件14一.仪表专业介绍自动控制的基本概念：在没有人直接参与的情况下，利用控制器（在控制系统中），使控制对象（或过程）的被控量（物理量或状态）自动的按照预定的规律运行。控制系统：DCS、SIS、PLC等被控对象：主要是动设备，如电机、阀门等被控量：工艺参数，如流量、压力等15一.仪表专业介绍常用的2种控制系统16一.仪表专业介绍自动控制的目标：提高劳动生产率；提高产品质量；改善劳动条件；节约能源；降低成本。17一.仪表专业介绍控制仪表（DCS、FF、SIS、FGS、CCS）现场仪表（温度、压力、液位、流量、称重）分析仪表（气相、液相）可燃、有毒气体报警仪就地仪表和远传仪表传统仪表和智能仪表仪表分类18一.仪表专业介绍传统仪表19一.仪表专业介绍智能仪表20一.仪表专业介绍人机界面21二.控制系统简介目前万华用到的控制系统有：控制系统（FF/DCS）安全仪表系统（SIS）罐区管理系统(SCADA)仪表设备管理系统（AssetManagementSystem-AMS）设备包控制系统（PLC）在线分析仪系统（ProcessAnalyserSystem-PAS）先进控制（APC）和实时优化（RT-OPT）压缩机控制系统（CCS）操作员培训仿真系统(OperatorTrainingSimulator-OTS)机组监视系统（MachineMonitoringSystem–MMS）22二.控制系统简介控制系统（FF/DCS）分散式控制系统（DistributedControlSystem)分散式控制系统是随着现代大型工业生产自动化不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备。模拟量以电流（4~20mA）进行传输基金会现场总线FF（FoundationFieldbus）现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。万华烟台工业园硝苯装置将采用DCS和现场总线混合型的控制系统（FF为主）23二.控制系统简介DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。控制系统硬件组成：控制站、操作站、工程师站和过程控制网络24二.控制系统简介2.1控制站是系统的核心部件，它负责直接处理现场的I/O信号、信息交换、控制算法、逻辑控制，以及实现工业过程的实时控制功能。控制站任一组成部分都能根据用户的要求实现冗余配置。2.2操作站是一套由PC机、CRT显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人机界面。它使得操作者能够完成对生产过程的监控和管理。高性能的工业PC、友好的工艺画面、多窗口图形显示，更好的实现控制过程的集中显示、操作和管理。25二.控制系统简介2.3工程师站是专门为专业工程师设计的，安装了组态软件和系统维护工具，对系统进行组态和维护。2.4过程控制网是实现工程师站、控制站、操作站的连接，完成信息、控制指令的传输，可采用双重化冗余化配置，使得信息传输更加安全、高速。26二.控制系统简介27二.控制系统简介28二.控制系统简介安全仪表系统（SIS）安全仪表系统（SafetyinstrumentationSystem）又称为安全联锁系统（SafetyinterlockingSystem），简称SIS；或者称为紧急停车系统（ESD，EmergencyShutdownDevice)。主要用于工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。它的安全等级高于DCS，要独立于DCS单独设置。一般用于易引起重大事故的生产装置或工序。如：光气化、煤造气、硝基苯等29二.控制系统简介罐区数据采集与监视系统(SCADA)SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，用于储罐、运销库、炼油厂及输油管道的管理和控制。它可以将各种罐区用物位和流量仪表集成在一个系统中。操作人员可以活的罐区内所有测量及计算出的参数，并可根据不同设置显示。图形化界面，直观、易懂。SCADA可以用最少的硬件将泵、阀门及PLCs等集成起来。强大的网络功能可在任何一个连接点获得管理和统计所需的实时数据。适合于大规模罐区，一般的化工厂罐区可由DCS实现。宁波万华MDI一期罐区采用了一套30二.控制系统简介仪表设备管理系统AssetManagementSystem-AMS）在AMS站安装仪表设备管理软件通过HART或者FF通讯，可实时采集现场设备的诊断信息，也可在上位机直接对现场设备进行组态修改。在软件上可以看到设备的所有诊断信息和参数。可以及时发现仪表的故障，减少现场人员的巡检强度。设备包控制系统（PLC）ProgrammableLogicController,全称可编程控制器，主要用于开关量控制比较多的设备或者装置，如煤仓、污水处理等小型工艺装置。在线分析仪系统（ProcessAnalyserSystem-PAS）主要用于在线分析仪表的选型和设计先进控制（APC）和实时优化（RT-OPT）通过先进控制在改进控制品质，优化生产操作，提高生产能力、产品质量和产品收率，减少能耗，实现装置经济效益最大化31二.控制系统简介压缩机控制系统（CCS）集成透平压缩机控制系统(integratedturbine&compressorcontrolsystem），简称为ITCC。压缩机控制系统根据生产装置的需要进行设置，完成透平/压缩机组的调速控制、防喘振控制、负荷控制及安全联锁保护等功能，并与装置的FF/DCS进行通信使操作人员能够在FF/DCS上对机组进行监视和控制。一般采用SIS系统完成，也有的供应商采用PLC完成。烟台万华工业园要求统一由SIS系统完成。操作员培训仿真系统(OperatorTrainingSimulator-OTS)操作工的DCS培训用，一般采用DCS系统供应商的系统机组监视系统（MachineMonitoringSystem–MMS）MMS系统用于主要透平机、压缩机和泵等转动设备参数的在线监视，同时对转动设备的性能进行分析和诊断，对转动设备的故障预测维护进行有力的支持。重要转动设备的主要运行参数，包括轴振动、轴位移、转速等直接传送至MMS系统。32三.现场仪表和阀门1.现场仪表分类：流量(flow)、液位（level）、压力（pressure）、温度（temperature）、分析（analysis）等2阀门仪表阀门主要由压缩空气进行驱动。少量的由电驱动和油压驱动（日常维护不是由仪表负责）仪表阀门主要包括气动调节阀和气动切断阀。33三.现场仪表和阀门流量计流量计种类：差压式流量计质量流量计（mass、coriolis）涡街流量计（vortex）电磁流量计（magnetic）转子流量计（rotary）超声波流量计（ultrasonic)旋进漩涡流量计（precessionVotex）34三.现场仪表和阀门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，已知的液体条件和检测件与管道的几何尺寸而测量的仪表。如孔板流量计、楔式流量计、文丘里管流量计、V锥流量计、阿牛巴流量计等。差压流量计的精度在很大程度上决定于现场的使用条件。主要是流体的物性参数及和流体流动特性。整套流量计的精度还决定于差压变送器和流量显示仪的精度。因此，差压流量计是一种从设计、制造到安装使用要求很严格的仪表，在任何的环节失误都会产生很大的误差。另外，差压流量计输出信号与流量为平方关系，是非线性仪表，范围度较窄。压力损失大也是它的弱点之一。在安装条件方面，要求有较长的直管段。35三.现场仪表和阀门孔板流量计（orifice）一体化孔板优点：标准节流件全世界通用，得到了国际标准组织的认可，无需实流校准，即可投用；结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠；应用范围广，包括全部单相流体（液、气、蒸汽）、部分混相流；缺点：众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高；范围度窄，一般范围度仅3∶1～4∶1；有较长的直管段长度要求，一般难于满足，（30D，10D）；压力损失大；对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次；维护量大。36V锥流量计（V-Cone)：高精度（0.5%）、高分辨率、宽量程比（15：1-20：1）；前后直管段要求不高(5D，2D)；可以适应液体、气体、蒸汽、湿气等一切流体的测量；楔式流量计（Wedge）：可用于粘滞性流体的流量测量,粘度可高达500mPa.s2.适用于含悬浮颗粒的液固混合物.直管段要求高三.现场仪表和阀门37文丘里流量计（Venturitube）：对流体产生的阻力小；压差大，精度高；稳定性好；使用范围宽；前后直管段短阿牛巴流量计(Annubar)：安装简便、压损小、强度高、不受磨损影响、无泄漏；直管段要求不高。10D,5D三.现场仪表和阀门38三.现场仪表和阀门质量流量计科氏力质量流量计气体热式质量流量计39三.现场仪表和阀门1.E+H40三.现场仪表和阀门2.EMERSON一体式分体传感器部分变送器→41三.现场仪表和阀门科氏力质量流量计测量原理：测量系统根据科氏力原理测量介质的质量流量。科氏力是物体在旋转系统中做直线运动时所受的力。密度测量:测量管连续地以其共振频率振动，振动频率随介质质量、振动系统密度（包括测量管和被测介质）的变化而变化。温度测量:对测量管的温度进行测量，可作为流量测量的温度补偿，且该温度信号与介质温度相对应，也可以作为输出信号。适用场合:不能用于蒸汽和介质较脏的场合。不受直管段限制，设计时要考虑一定的直管段。量程比，大于1000：142三.现场仪表和阀门热式气体质量流量计43三.现场仪表和阀门热式气体质量流量计测量原理:热式测量原理是通过监控经由热交换器（热电阻PT100）的气流的冷却效应来实现的。温度原理:气体温度也可作为测量系统的输出量。适用场合：测量单一气体且状态稳定的质量流量；热式流量传感器的安装位置应尽可能远离一切干扰；要有一定的直管段保证其测量精度。宽量程比，可达100：1；44三.现场仪表和阀门涡街流量计45三.现场仪表和阀门涡街流量计卡门涡街原理：当流体流经挡体时，挡体两边会交替出现旋转方向相反的旋涡。旋涡列产生压力，传感器记录压力波动并转换成电脉冲，旋涡列在流量计允许的测量范围内有规则地产生，因此，旋涡频率正比于流体的体积流量测量范围：流体温度范围-200~400°C压力等级可达PN250/Class1500应用场合：用于测量气体、蒸汽和液体