化工仪表基础知识.docx
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化工仪表基础知识
化工仪表基础知识
（一）、基本概念及单位换算
1、什么是软水？
即软化水。
是指除去Ca2+、Mg2+离子的水，要求水质硬度≤0.02mmol/t。
2、什么是脱盐水？
脱盐水即指用离子交换法除去水中阴、阳离子的水。
指标为：
导电率≤10s/cmSiO2≤100g/t
3、什么叫汽化？
物质从液态变成汽态的过程称为汽化。
4、什么叫节流？
介质在管内流动时，由于通道截面突然缩小，使介质流速突然增加，压力降低的现象称为节流。
5、什么是压力？
压力是指垂直作用在单位面积上的力。
6、什么叫表压？
绝对压力？
真空度？
三者的关系如何？
绝对真空度下的压力叫绝对容压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。
测量流体压力用的压力表上的读数值称为表压，它是流体绝对压力与该处大气压力的差值。
如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表测得的压力为负值，其值称为真空度。
P表压＝P绝压－P大气压力
P真空度＝P大气压力－P绝对压力
1Pa＝1N/m2
1MPa＝106Pa
1mmHg＝133Pa
1mmH2O＝9.81Pa
1kgf/cm2＝9.8066×104Pa
1atm＝1.013×105Pa
1psi＝6.9kpa
1bar=105N/m2
7、常用温标有三种，分别为：
摄氏温标（℃）华氏温标（?
F）、凯氏温标（K）。
三者的关系是：
℃=5/9（?
F-32）；℃=K-273.15
（二）、压力测量仪表
1、如何选用压力表？
压力表的选用应根据生产工艺要求，合理地对压力表的种类、型号、量程、精度等级等进行选择。
选择时主要考虑以下方面：
（1）根据被测介质压力是否稳定而区别对待。
测稳定压力时介质的最大压力值应不超过压力表全量程的2/3。
为了保证压力表的测量精度，被测介质的压力值应不小于压力表全量程的1/3为宜。
（2）根据生产工艺指标所允许的最大测量误差确定压力表的精度。
在满足生产需求的前提下，不要选用精度过高的仪表。
（3）选择时需考虑被测介质的性质而分别选用通用型压力表和专用型压力表。
2、如何检查氧气压力表内有无油脂？
在进行氧气压力表示值检定时，应先检定氧气压力表内有无油脂，方法是：
先将纯净的温水注入弹簧管内，经过摇荡，再将水倒入盛有清水的器皿内。
如水面上没有彩色的油影，即可认为没有油脂。
3、氧气压力表的校验工作与普通压力表的一样，但氧气压力表是禁油的，因此校验它时应使用专用校验设备和工具。
氧气压力表校验常用的设备是油水隔离装置。
4、测压仪表按转换原理分为哪几大类？
其测量原理是什么？
测压仪表大致分为四大类：
⑴液柱式压力计，它是根据流体静力学原理，将被压力转换成液柱高度进行测量的。
⑵弹性式压力计，它是将被测压力转换成弹性元件变形位移进行测量的。
⑶电气式压力计，它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的仪表。
⑷活塞式压力计，它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加砝码的质量来进行测量的。
5、液柱式压力计的测量原理是什么？
常用的有哪几种？
工作原理基于流体静力学原理，用于测量小于200kpa的低负压或压差，常用的有U型管式、单管式、斜管式三种。
6、电接点压力表的组成是什么？
电接点压力表由：
静触点、动触点、指示灯及压力表本体组成。
7、电接点压力表的工作原理是什么？
电接点压力表由动触点指示实测压力，静触点指示设定值。
当实测压力（动触点）与设定值（静触点）接触时，就会使气源接通，发出相应的报警信号或引起相应的联锁动作。
8、压力开关是一种简单的压力控制装置，其工作原理是：
当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，送出报警或控制信号，达到控制被测压力的目的。
（三）、温度测量仪表
1、测温仪表按测量方式分为哪两大类？
按测量方式分接触式和非接触式两大类。
2、接触式测温仪表分为哪几类？
分为膨胀式、压力式、热电偶、热电阻四大类。
3、非接触式测温仪表分为哪几类？
非接触式测温仪表有辐射式和红外线两大类。
4、什么叫热电偶温度计？
热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。
5、热电偶温度计的测温原理是什么？
热电偶温度计的测温原理基于热电偶的热电效应。
热电偶产生的电势差，会随被测温度的变化而变化，因此，可以用热电偶作为测温元件。
6、什么叫热电阻温度计？
热电阻温度计是用热电阻作为测温（感温）元件的温度计。
7、热电阻温度计的测温原理是什么？
热电阻温度计时利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。
8、温度仪表最高使用指示值一般为满量程的90%。
正常的指示值为满量程的1/2～3/4。
（四）、流量测量仪表
1、什么叫流量和总量？
有哪几种表示方法？
流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。
总量是指在某一段时间内流过管道的流体流量的总和。
流量分为体积流量、质量流量。
体积流量是指单位时间内流过的流体的体积数，常用Q表示；质量流量是指单位时间内流过的流体的质量数，常用M表示。
二者之间的关系是：
M=Q?
P或Q=M/P（P—流体的密度）
2、常用流量单位
体积流量：
m?
/h、L/h、Nm?
/h
质量流量：
kg/h、t/h
3、单位换算
2英寸（2〞）=50.8mm1m?
=1000L
1磅=0.4536kg1L/min=0.06m?
/h
4、流体的密度与（温度）和（压力）有关。
其中，气体的密度随（温度）的升高而减小，随（压力）的升高而增大；液体的密度则主要随（温度）的升高而减小，而与（压力）的增大关系不大。
5、常用流量检测仪表大致可分为：
（1）速度式流量计。
通过检测流体在管道内的流速，从而获知流体的流量。
如：
差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计等。
（2）容积式流量计。
检测出单位时间内流过固定体积的数量的流量计。
如：
椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、旋转活塞式流量计、刮板流量计等。
（3）质量流量计。
质量流量计以检测流过流体的质量为依据的流量计。
如：
直接式质量流量计、间接补偿式质量流量计等。
6、超声波流量计是一种非接触式流量计，可测量液体、气体介质的体积流量，除具有电磁流量计的优点外，还可测量非导电介质的流量。
7、椭圆齿轮流量计是一种（容积）式流量计，特别适用于（高粘度）液体的流量测量。
它对被测液体的粘度变化（不敏感）。
其测量精度高，可达±0.2％。
8、涡街流量计又称为卡门旋涡流量计，它是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。
其优点是压力损失（小），量程比（大），线性范围（宽），仪表常数及精度不受介质（温度）、（压力）、（密度）、（粘度）等变量影响，管道口径几乎不受限制，安装简便，维护量小，故障少。
9、差压式流量计的基本组成是什么？
其测量原理是什么？
差压式流量计由节流装置和差压计两部分组成。
节流装置的作用是：
将被测流量转换成差压信号；差压计的作用是：
将差压信号转换成对应的流量值。
差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差来实现流量测量的。
10、标准节流装置有（孔板）、（喷嘴）和（文丘利管）三种形式，都是利用流体流经节流装置时产生的（压力降）而实现流量测量的，它与流速成（平方）的关系。
11、节流孔板前的直管段一般要求10D，孔板后的直管段一般要求5D，孔板前的直管段最好30-50D，特别是孔板前有泵或调节阀时，更应如此。
12、孔板为什么装在调节阀前？
用节流装置测量流量的理论指导中，有两个假设，即流体流动是连续的，并且流体流动的过程中遵守能量守恒定律，这就告诉我们孔板不能安装在气液两相并存的地方，以免增大测量误差，有的液体经调节阀降压后，有时会有部分气化，形成两相并存，因此流量孔板应尽量安装在调节阀前。
13、转子流量计的测量原理是什么？
转子流量计是一种定压差流量计。
根据锥形管内转子的上升高度来测量流量，它利用流体通过转子和管壁之间的间隙时产生的压差来平衡转子的重量。
流量越大，转子被托起的越高，流道环截面越大，但压差不变。
转子流量计属于恒压降流量计，特别适宜测量管径为（50mm）以下管道的流量。
转子流量计必须垂直安装，流体流动方向是自下而上。
14、电磁流量计的测量原理是什么？
其原理是利用导电性液体通过磁场时切割磁力线产生感应电动势。
选择适当的电极材料可适用于高温，强腐蚀性、悬浮液为介质的流量则两，并且它的阻力损失小。
电磁流量计既不是（容积）式流量计，也不是（恒压降）式流量计，而是一种（速度）式流量计。
输出电流不受流体的物理性质（温度）、（压力）、（粘度）和（流动状态）的影响；但它要求被测介质必须是导电性液体，不能用于气体、蒸汽、石油制品等非导电性流体；其变送器安装可垂直、水平、倾斜安装，但要保证满灌条件。
15、电磁流量计、文丘里流量计、孔板流量计的作用有何区别？
电磁流量计适用于含油酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒或纤维的流体；文丘里流量计适用于含有少量固体颗粒的流体；孔板流量计适用于洁净，不含固体颗粒的流体。
（五）、液位测量仪表
1、什么叫液位？
什么叫料位？
在容器中液体介质的高低叫液位；容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位。
2、物位仪表按工作原理可分为哪几类？
可分为：
直读式、差压式、浮力式、电磁式、核辐射式、声波式、光学式七大类。
3、玻璃液位计是根据（连通器）原理对液位进行测量的；浮力式液位计是利用（浮力）原理对液位进行测量的；静压式液位计根据（流体静压平衡）原理工作的；电容式物位计是通过电容传感器把（物位）转换为（电容量）的变化来对物位进行测量的。
4、差压式液位计测量的原理是什么？
浮力式液位测量的原理是什么？
差压式是利用液位或物料堆积对某定点产生压力的原理来工作的；浮力式是利用浮子高度随液位变化而改变或对沉筒的浮力随液位高度而变化的原理工作的。
5、电磁式液位计测量的原理是什么？
电磁式液位测量的原理是将液位的变化转换为电量的变化，通过测出的这些电量的变化来测知液位；核辐射式液位测量原理是利用核辐射透过物料时，其强度随物质层厚度而变化的原理来工作的。
6、电磁翻板式液位计由哪几部分构成？
电磁翻板液位计主要由液位计本体，内置定向磁性源程序的浮子和翻板箱等部件组成。
7、电磁翻板液位计的工作原理是什么？
其原理是：
液位计内的浮子，浮于介质的液面上，当液位计的本体内的液位随容器液位同步变化时，浮于其上的浮子也相应发生变化，在定向磁性源磁能作用下，翻板箱上的翻板转向，翻板颜色显示不同的颜色。
翻板颜色界面的变化仅取决于浮子的位置，而不受介质压力的影响，适用于现场液位的测量。
8、常用的液位开关有外浮筒式、浮球式、电容式、电阻式、核辐射式、超声波式等。
一般液体可采用外浮筒式、浮球式、电容式、电阻式。
外浮筒式液位开关的设定值在1－300mm内连续可调，有高温型、高压型、耐腐蚀型等，在石化、化肥装置中使用较多。
液/液界面使用电容式较好。
泡沫液体可采用电容式或电阻式。
浆状液体和腐蚀性液体可采用电容式核辐射式、超声波式。
（六）、自动调节仪表及阀门
1、什么叫自动调节系统？
其组成是什么?
对生产中某些关键性参数进行自动调节，使它们在受到外界干扰而偏离正常状态时，能自动地调回到规定的数值范围内，为此目的而设置的系统称为自动调节系统。
其组成为：
调节对象、测量元件、变送器、自动调节器、执行器。
2、什么是调节对象？
给定值和偏差？
自动调节系统中需调节其工艺参数的生产设备叫做调节对象，生产中要求保持的工艺指标称为给定值，在自动调节系统中，习惯上采用给定值减去测量值作为偏差，给定值大于测量值时为正偏差，而给定值小于测量值时称为负偏差。
3、什么叫控制回路？
由测量过程的测量元件，控制器，执行机构组成的电路称为一个控制回路。
4、简单控制回路是怎么样构成的？
一般由一个检测变送器、一个调节对象、一个调节器、一个执行器构成。
5、串级控制回路有何特点？
串级控制系统属于定值控制系统，主调节器的输出值做为副调节器的设定值，副调节器的输出值送往调节阀。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，和单回路控制系统相比，串级控制回路有以下几个特点：
⑴对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力，由于副回路的引入，大大提高了控制质量。
⑵可以改善对象特征。
⑶可以消除调节阀为非线性特性的影响。
⑷可以兼顾主、副二个变量。
6、什么叫自动控制？
指在没有人工干涉的情况下，完成生产工艺过程控制，现场测量仪表（例如温度仪表、KTD/TC、变送器等）测量过程变量（压力、温度、流量等），经转换后变成标准信号，作用于执行机构，控制过程变量向设定值变化，直至消除偏差，这一过程称为自动控制。
7、自动控制系统中常用的几个术语？
被控对象：
需要实现控制的设备，机器或生产过程，称为被控对象。
被控变量：
被控对象内要求保持设定数值（接近横定值或预定规律变化）的物理量称为被控变量。
操作变量：
传到控制装置操纵用以使被控变量保持设定值的物理量或能量。
8、自动控制系统类型有哪两类？
有开环控制系统、闭环控制系统两类。
9、闭环控制回路是由哪几部分组成？
由检测、变送、调节、执行几个部分组成。
10、闭环控制系统的类型有哪些？
⑴定值控制系统；⑵随动控制系统；⑶程序（顺序）控制系统。
11、主要控制系统的类型有哪些？
主要有串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统和分程控制系统。
12、什么是串级调节？
在调节系统中，有两个调节器分别接受来自对象不同部位的测量信号。
其中一个调节器的输出作为另一个调节阀的给定值（副调节），而后者的输出去控制调节阀（主调节）以改变调节参数，从系统得结构来看，这两个调节器是串接工作的，因此，这样的系统称为串级调节系统。
13、什么是分程调节？
分程调节是一个调节器的输出信号控制两只或多只调节阀，每只调节阀在调节器输出信号的某段范围内工作。
14、什么叫反馈？
把输出信号经过一些环节后引回到输入端的过程称为反馈。
15、变送器的作用时什么？
其作用是将测量元件得到的信号转换为标准信号，送往显示仪表或调节仪表进行显示、记录或者调解。
16、什么叫做PLC？
PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，是一种以微处理器为核心的顺序控制设备，由硬件和软件组成。
17、PLC的特点是什么？
PLC运行需要人工干预，根据各种输入信号，经过逻辑运算和判断完成逻辑控制，输出作用于一执行单元。
PLC通过预先编制的控制程序实施顺序控制，具有灵活、高速、高可靠性的特点。
18、什么叫SP值？
SP即设定值，被控变量的预定值。
19、什么叫OP值？
OP即输出值，控制器作用于执行机构的信号。
20、什么叫PV值？
PV即测量值，由测量元件测得的过程变量的数值。
21、如何正确投用串级调节系统？
先手动遥控使主参数接近或等于给定值而副参数也比较平稳时，将副调节器由手动切为自动，当副环切入自动后，调节主调节手操器，使主参数接近或等于给定值，而副环调节趋于稳定后，可将主调节器也切入自动，在投运过程中应采用先投副环，后投主环的投运方式并且保证无扰动切换。
22、如何规范操作手动—自动切换？
在切换过程中应做到无扰动切换，在切换到自动控制之前必须先进行手动遥控，使被控变量稳定在设定值上，待工况稳定一段时间后，才切入自动操作，切换过程中，要求手动薄膜上压力不变，即开度不变，否则将会带来人为扰动。
23、按照仪表所用能源，调节仪表可分为哪两大类？
可分为：
⑴直接作用调节器（自力式调节器）；⑵间接作用调节器，按照外加能源的不同，分为电动调节器、气动调节器及液位调节器。
24、气动薄膜调节阀由哪两部分组成？
气动薄膜调节阀由执行机构（膜头）和调节机构（阀体）两部分组成，执行机构用来产生动力，调节机构用来控制介质流量。
25、什么是气动薄膜调节阀的正作用和反作用？
根据什么原则选择气开式或气关式的调节阀？
正作用和反作用，是调节阀的作用形式，实际上是针对执行机构而言。
气压信号从调节阀的膜片上部进入，阀杆下移叫正作用。
气压信号从膜片下进入，使阀杆上移，叫反作用。
选择原则：
实际使用中是从安全角度来选用气开或气关的。
26、阀门定位器的作用有哪些?
（1）改变调节阀的静态特性，提高阀门位置的线性度；
（2）改善调节阀的动态特性，减少调节信号的传递滞后；
（3）改变调节阀的流量特性；
（4）改变调节阀对信号压力的响应范围，实现分程控制；
（5）使阀门动作反向；
27、气动薄膜调节阀主要有哪些类型？
主要有：
直通单座阀、直通双座阀以及角形阀、隔膜阀、三通阀、蝶阀、偏心旋转阀等类型。
28、气动活塞执行机构（气缸式）有何特点？
有哪两种形式？
该执行机构气源压力可达500kpa，而且弹簧抵消推动，输出力大，运用于大口径，高静压、高压差阀和蝶阀，气动活塞执行机构分为比例式和两位式两种。
29、直通单座阀有何特点？
直通单座阀阀体内只有一个阀芯和阀座，主要特点有：
泄漏量小，许用压差小，流通能力小。
这种阀适用于要求泄漏量小和压差较小的场合（当压差大时，必须选用推动力大的执行机构或配用阀门定位器）。
30、角行调节阀有何特点？
角行调节阀阀体呈直角，流路简单，阻力小，不易堵塞，适用于高压差、高粘度，含有悬浮物和颗粒物质的流体的调节。
31、蝶阀有何特点？
适用于什么场合？
蝶阀又叫翻板阀，其流通能力大，价格便宜，阻力损失小，沉积物不易积存，结构紧凑，安装空间很小，但操作力矩大，泄漏量小。
调节型蝶阀可谓范围小，蝶阀特别适用于低压差、大口径、大流量的气体和浆状的液体。
32、O型阀有何特点？
O型阀可起调节和切断的作用，常用两位式控制，称为开关球阀，阀芯为球形，开有圆柱形通孔，其最大的特点是：
流路简单，全开时完全形成直管通道，压力损失最小。
特别适用于高粘度、悬浮液、纸浆等流体场合，密封可靠，泄漏量小。
33、自力式调节阀有何特点？
自力式调节阀又称直接作用调节阀，它是一种不需要任何外加能源，并且把测量、调节、执行三种功能统一为一体，利用被调对象本身的能量带动其动作的调节阀，适用于流量变化小、调节精度要求不高或仪表气源供应困难的场合。
34、自力式调节阀按其用途可分为哪几种？
按其作用可分为：
压力调节阀，差压调节阀，液位调节阀，温度调节阀和流量调节阀。
35、调节阀的填料起什么作用？
调节阀的填料装于阀盖填料室内，其作用是防止介质因阀杆移动而向外泄漏，常用填料有“V”型聚四氯乙烯填料和“O”型石墨填料两种。
36、调节阀的理想流量特性有哪几种？
理想流量特性有：
线性、等百分比、快开、抛物线特性四种。
37、什么是调节阀的流量特性？
被调介质流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀门相对行程（l/L）之间的关系称为调节阀的流量特性。
38、阀门的流开、流闭型式是什么？
流开、流闭是对介质的流动方向而言，其定义为：
在节流口，介质的流动方向向着阀打开的方向流动（即与阀打开方向相同）时，称为流开，向着关闭的方向流动（即与阀关方向相同）时，称为流闭。
39、如何选择阀门的流开、流闭型式？
流开、流闭各有利弊，一般来说，流开型的阀门工作比较稳定，但“自洁”性能和密封性能较差，寿命较短；流闭型的阀门寿命较长，“自洁”性能和密封性能良好，但稳定性能差，具体选择时应根据工作条件和主要矛盾来决定。
40、什么叫气开、气闭？
有信号压力时调节阀关，无信号压力时调节阀开的作用方式称为气闭式，反之为气开式。
气开、气闭是由执行机构的正反作用和阀体部件的正反装决定。
41、气闭型式的选择依据是什么？
主要从生产的安全角度考虑，在气源信号出现故障，无气源压力时，阀门处于什么位置安全。
42、气动阀的辅助装置有哪些？
有阀门定位器、气动保位阀、三通、四通电磁阀、手轮机构、气动继电器、空气过滤减压器、贮气罐等。
43、调节阀组由哪些阀组成？
它们各起什么作用？
调节阀组一般由前阀、后阀、旁路阀、导淋阀组成，前后阀起切断作用，一般选用闸阀；旁路阀起手操作用，一般选用球阀，导淋用于维修调节阀或停车时排出管道及阀内流体，还用于外接流体冲洗阀门内部和管道。
（七）、集散控制系统（DCS）
1、什么叫做DCS？
DCS是集中管理、分散控制系统的英文缩写。
2、集散控制系统概念是什么？
集散控制系统是一个以微处理机为核心的数据通讯系统，CRT显示装置，以及过程输入/输出接口相结合的新型系统，它把整个连续的生产过程分散的采用微处理机及微型计算机进行控制，而将全部信息通过一根同轴电缆的数据通讯总线，由一个上位计算机监控实现最佳化，只需在监控操作站，通过图像显示和键盘集中管理。
3、DCS的特点？
系统控制功能分散，监视操作集中，控制逻辑可执行，人机联系完善，安装布线简单，运行安全简单。
4、集散控制系统优越性体现在哪几个方面？
⑴系统操作方便，人机联系好；⑵系统扩展灵活；⑶可靠性高；⑷节省电缆，降低材料和施工费用；⑸兼容性好。
5、系统中的冗余是指什么？
所谓冗余指多重元件的组态，当一个或几个元件不能正确起作用时，这些多重元件能够产生正确的输出，以保证系统安全。
6、什么是系统组态？
从工业生产对控制的要求出发将分布式系统所具有的功能连接起来，配置成为一个可供执行的应用软件的过程，称为系统组态。
（八）、信号报警系统与联锁系统
1、信号报警系统主要起自动监视作用。
当工艺参数偏离规定值或运行状态出现异常情况时发出声光信号，提醒操作人员采取一些措施，以便正常进行。
信号报警系统按其作用原理分为（一般闪光报警系统）、（能区别瞬时故障的报警系统）、（能区别第一故障的报警系统）等。
2、信号报警系统的一般功能：
（1）闪光信号一般报警系统的功能：
当过程变量超限时，使故障检出元件发出信号，信号报警系统动作，发出音响并灯闪光。
操作者确知信号内容后，按动确认（消声）按钮，灯就转为平光，音响停止。
直至采取正确操作措施后，过程变量恢复正常，信号报警系统自动回复，就可以再次接受故障检测元件送来的超限信号。
（2）不闪光信号一般报警系统与闪光信号一般报警系统相仿，只是在不正常时，灯光只是平光而不是闪光。
按动确认（消声）按钮后灯光仍亮而音响消除。
按试验按钮，灯亮且声响。
3、为何设计能区别第一原因的信号报警系统？
有的工艺过程和设备上有几个不同过程变量的信号报警点，为此要区别原发性故障——第一原因事故，以便于事故原因的分析处理。
因此就设计了能鉴别第一原因事故的信号报警系统。
4、可燃气体检测器与可燃气体报警器配套，组成可燃气体报警器，用以检测环境空气中一般可燃性气
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