啤酒厂自动化检测仪表.ppt

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1、啤酒厂自动化检测仪表介绍,何为自动化,工作和生活中常有自动化一说，何为自动化？,一、日常生活中的自动控制模式 洗衣机的控制：如标准漂洗过程45分钟：开始注水洗涤（20min）排水脱水（4min）漂洗1（6min）排水脱水（4min）漂洗2（6min）排水脱水（5min）结束漂洗过程说明：启动后按照预设先定好的步骤和时间，逐项自动进行（通常时间也是厂家设好的）。系统特点：开环控制系统,2.普通空调的控制,制冷过程说明：开机后，按照预设先定好的温度值，对环境温度进行循环 温度检测，比较检测结果和设定温度值，根据比较后的差 值进行空调压缩机的开停调节，由此保证环境温度和设定 温度的一致。系统特点：位

2、式调节 闭环控制系统,何为自动化,3.变频空调的控制,制冷过程说明：开机后，按照预设先定好的温度值，对环境温度进行循环 温度检测，比较检测结果和设定温度值，根据比较后的差 值进行控制空调压缩机的运转方向和速度，由此保证环境 温度和设定温度的一致。系统特点：连续调节 闭环控制系统,何为自动化,4.工业过程的控制,控制过程说明：人工控制时通过眼、脑、手完成液位控制；采用了自动化 仪表后，由自动化装置自动完成液位参数的自动检测、自 动比较分析、自动调节等作用，自动的将液位控制在设工 艺定值上。系统特点：连续调节 闭环控制系统,何为自动化,5.控制方式的比较,何为自动化,控制器系统的大脑传感器系统的耳

3、目执行器系统的手脚,二、自动化的定义,在工艺设备上，配备一些技术先进的设备（也称为自动化装置），用它们来代替操作人员的（眼睛、大脑、手等）直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行。,自动化即是：用自动化装置来管理和操纵设备（生产过程），使之按要求正常运行。,从工艺的角度上讲：所谓自动化是使工艺参数保持在需要的值或状态上；从控制的角度上讲：所谓自动化是使生产过程按照一定的程序或步骤 运行，保证生产过程运行在最佳状态上（最高目标）。,何为自动化,三、自动化的主要内容,1、自动检测系统自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录

4、，起到人的眼睛的作用。,何为自动化,检测技术及仪表是完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理的功能单元。,自动检测系统特点：开环系统被测信号形式：多种（电量、非电量）工业生产过程中被测量为非电量（参量）信号形式，如压力、温度、流量、物位、成份等。自动检测系统结构如下：,何为自动化,2、自动控制系统,当变量在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离工艺要求的数值时，自动控制系统能克服干扰地将被控变量控制回到工艺规定的数值范围内。,控制技术及仪表则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的功能单元实现对被控变量的调节。,何为自动化,自动控制系统特点：闭环反馈控制系统

5、 被控变量的信号形式：多种（电量、非电量）工业生产过程中被控变量为非电量（参量）信号形式，如压力、温度、流量、物位、成份等。系统结构如下：,要实现自动控制，系统必须闭环。,何为自动化,目 录,物位检测仪表,啤酒厂仪表的分类及基础,压力检测仪表,流量检测仪表,温度检测仪表,啤酒生产过程中需要测量和控制的参数是多种多样的，主要的有热工量（压力、流量、液位、温度等）和成分（或物性）量。,不同功能的仪表,在啤酒生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。,误 差 绝对误差=测量值-真值 相对误差=绝对误差/仪表示值 10

6、0%引用误差=绝对误差/量程 100%,测量仪表的准确度（精确度）,一台测量范围01000kPa的压力测量仪表，其最大绝对误差10kPa(在整个量程范围内)，另一台测量范围0400kPa的压力测量仪表，其最大绝对误差5kPa，请问哪一台压力检测仪表的精度更高？,虽然后者的最大绝对误差较小，但这并不说明后者较前者精度高。,在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。,仪表的精确度等级,目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许

7、的最大相对百分误差为0.5，以此类推。精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上：,1.5,仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5。,例：某压力变送器测量范围为0400kPa，在校验该变送器时测得的最大绝对误差为5kPa，请确定该仪表的精度等级。,解：先求最大相对百分误差,去掉和%为1.25，因此该变送器精度等级为1.5级,例：根据工艺要求选择一测量范围为040m3/h的流量计，要求测量误差不超过0.5 m3/h，请确定该仪表的精度等级。,解：同样

8、，先求最大相对百分误差,因此该流量计必须选择1.0级的流量计,作用于测量装置输入端的被测信号，要转换成以下几种便于传输和显示的信号类型：压力信号：包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信 号。电气信号：有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。传送快、滞后小、可远距离传递、便于和电子计算机联接。光信号：包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。可是连续的，也可是断续（脉冲）式的。,从传递信号的连续性的观点来分，在检测系统中传递信号的形式可以分为模拟信号、数字信号和开关信号：模拟信号：在时间上是连续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号。数字信号：数字信号变换成电信

9、号就是一连串的窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。开关信号：用两种状态或用两个数值范围表示的不连续信号。例如：用压力开关检测压力的变化时，可利用弹簧管触点的“断开”与“闭合”来判断压力是否达到给定值。,四线制变送器,两线制变送器,检测点连 线,一般是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点,必要时也可以用象形或图形符号表示,通用的仪表信号线均以细实线表示,图形符号,仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm,同一个检测点，有两个或多个测量，可用两个或多个相切的圆表示,F-流量 T-温度(变送器)P-压力 A-分析(报警)V-阀门 R-记录 I-显示 C-控制 H-手动遥控(高报

10、)HH-高高报 H-手动遥控(高报)L-液位(低报),举例说明：AT1122 在线分析 FI1122 流量指示 FT1122 流量变送 FV1122 流量调节阀 FIC1122 流量指示、控制 FRC1122 流量记录、控制 FRSA1122 流量记录、联锁、报警 LIA1122 液位指示、报警 HV1122 遥控阀 XV1122 切断阀,目 录,物位检测仪表,啤酒厂仪表的分类及基础,压力检测仪表,流量检测仪表,温度检测仪表,概念：垂直作用在单位面积上的力单位：帕斯卡(帕)，Pa常用换算关系：1MPa=106Pa 1毫米水柱(mmH2O)9.81 Pa 1毫米汞柱(mmHg)1.333102P

11、a 1工程大气压(kgf/cm2)9.81104Pa 1巴(bar)=1000mbar=105Pa,绝对零压-以绝对真空下的压力称为绝对零压。绝对压力-以绝对零压为基准来表示的压力。表 压-以大气压为基准来表示的压力，与绝对压 力相差一个大气压(0.1MPa)真空度-如果被测流体的绝对压力低大气压，则压力 表所测得的压力为负压，其值称为真空度。,其关系下图：,绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力绝对压力,1.压力表,压力表的原理与构造 1.1原理：压力表通过表内的敏感元件（波登管、膜盒、波纹管）的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。1.2 构

12、造：,2.压力传感器-由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力或控制、报警使用。,压力变送器的测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅m级），输出正比于压力的mV级电压信号。再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。,3.智能压力变送器高可靠性的微控制器及高精度温度补偿；将被测介质的压力信号转换成420mADC标准 信号叠加HART数字信号；支持现场总线基于现场控制；具有完整的自诊断功能和通讯功能；零点自动迁移，零点量程外部可调；通过手持器和PC机可实现远程管理,a:压力

13、变送器b:差压变送器c：压力开关d：压力表,目 录,物位检测仪表,啤酒厂仪表的分类及基础,压力检测仪表,流量检测仪表,温度检测仪表,电磁流量计,手操器,质量流量计,质量流量计,质量流量计,挡板流量计,涡轮流量计,涡街流量计,远传水表,浮子流量计,超声波流量计,流量开关,概念：瞬时流量：单位时间内流过管道某一截面的流体数量。体积流量 Q 质量流量 M M=Q 单位：L/h m3/h Kg/h t/h Nm3/h常用换算关系：1m3=1000L 1英寸=25.4mm 1磅=0.4536Kg 1升=0.22英加仑=0.2642美加仑,目前已投入使用的流量计，已超过100种。按流量计采用的测量原理进行

14、归纳分类；二是按流量计的结构原理进行分类。一、按测量原理分类 力学原理：差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式等。,电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式声学式(冲击波式)等。热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。原子物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表,流量计的结构原理,3,它利用了物理学中的“右手定则”,励磁电流,感应电动势（起电

15、力）(E),电极,磁场(B),E=B*V*D,流速(V),配管直径(D),电源,信号处理,4 20mA 脉冲,变换部,检出部,电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。,缺点：a.使用温度压力不能太高 b.应用范围有限，不能测量气体、蒸汽和石油制品等非导液体。c.当流速与速度分布不均时，产生较大误差。d.不能在负压情况下使用。,3,电磁流量计的

16、应用广泛，从水到酒液、麦汁、碱液、计量等介质中都使用了电磁流量计,安装：,地点和位置：避免,3,入口与直管段：尽量避免阀门、弯头、三通等组件。保证进口出口直管段,振动：如果振动剧烈，安装支撑,河水流过桥墩,当河水的流速达到一定时,在河水流过的桥墩尾部,会看到左一个右一个交替出现的漩涡.涡街流量计就是根据这个原理，涡列的个数(涡街频率)与流体的流速成正比，输出420mA信号或脉冲电压信号。,安装方式：法兰式 插入式缺 点：受磁场干扰大，怕振动，安装要求前后直管段长,浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。金

17、属转子流量计我们公司在CO2及麦汁充氧应用。,直接测量无需外部电源直接显示性价比高可测量气体，液体和蒸汽可测量小流量品种繁多可看到介质得到申请批准的设备 操作简便,在单位时间内流过封闭管道截面处流体，通过激励线圈使管子产生振动，在振动管中产生科氏力，测量管进出侧所受力方向相反，使管子扭曲，利用电磁检测器或光电检测器，将扭曲力转换为电信号，进入变送器进行信号变换、放大处理，输出 420mA信号，由显示器显示用来测量质量流量的仪表。特 点：直接测量质量流量，可靠性高，线性输出，精度高，量程可调比宽(1：100)，适用于测量高压气体、各种液体，由于结构原因，一般安装于中小尺寸管道。,科里奥利力质量流

18、量计,环境温度、湿度、电磁干扰、安全性、防爆、管道振动,我们身边的流量仪表：涡街流量计电磁流量计转子流量计质量流量计靶式流量计涡轮流量计水表,目 录,物位检测仪表,啤酒厂仪表的分类及基础,压力检测仪表,流量检测仪表,温度检测仪表,概念：温度是表征物体冷热程度的物理量 单位：分类：按使用的测量范围分：常把测量600以上的测温仪表叫高温计；测量600以下的测温仪表叫温度计；按用途分：标准仪表和实用仪表 按工作原理分：分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类；按测量方式分：分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触，这样可以使被测介质与测温元件进行充

19、分地热交换而达到测温目的；后者测温元件与被测介质不相接触，通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。,常用温度计的种类及适用温度,膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。玻璃管温度计属于液体膨胀式温度计，双金属温度计属于固体膨胀式温度计。玻璃液体温度计利用液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度双金属温度计不同金属受热膨胀不同，双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度,t=t0,t t0,双金属温度计双金属温度计中的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的。双金属片受热后，由于两金属片的膨胀长度不同而产生弯曲。直接测量各种生产过程中的-80+500范围内液体、蒸汽

20、和气体介质温度。特点：现场显示温度，直观方便；安全可靠，使用寿命长.,利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。,热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。测量原理：利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；测量金属在不同温度下电阻值的变化。工业热电阻温度计主要有两种材质：铂电阻：0650C，Pt10，Pt100，Pt1000”铜电阻：-50+150C，Cu50，Cu10变化的影响，建议采取三线制接法。结构：

21、普通型，铠装型，薄膜型,装配热电阻型号命名方法：型号说明 W温度仪表 Z热电阻 P感温材料 P铂 C C铜 无 偶丝对数 单支 2 双支 1安装固定形式 无固定装置 2 固定螺纹 3 活动法兰 4 固定法兰 5 活络管接头式 6 固定螺纹锥式 7 直形管接头式8 固定螺纹管接头式 9 活动螺纹管接头式 2 接线盒形式 防喷式 3 防水式 0保护管直径 16 1 12 G 工作端形式 变截面,热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。,热电偶是工业上最常用的一种测温元件。它是由两种不

22、同材料的导体A和B 焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受到被测温度，称为热电偶的工作端或热端，另一端与导线连接，称为冷端或自由端（参比端）。,通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。辐射式温度计：测定热辐射强度；1.光学温度计：采用光学分频法，测定不同频率光波的强度比值；2.比色法：直接通过可见光颜色的对比，确定光源温度。辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射的可见光进行检测。,我们的使用情况：a：一体化温度变送器 b.红外线测温仪c.热电阻d.毛细管 e.双金属温度计f.水银温度计,目 录,物位检测仪表,啤酒厂仪表的分类及基础,

23、压力检测仪表,流量检测仪表,温度检测仪表,物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。,测量罐、塔、槽中液体表面位置-液位，测量料斗、堆场仓库等固体、颗粒、粉粒堆积高度-料位，两种互不

24、相溶物质的界面-界位，三者总称物位。分类：物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。,用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻璃）作为容器壁的一部分或连通管，可以直接显示容器内液位的高低。,利用浮子高度随液面或液体界面变化而变化的原理工作。,差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。,液体密闭容器,圆柱形电容器的电容量的表达

25、式为：电极间充入高度为H的介质前后电容量的变化值为：由此可见，电容量的变化量与充料高度成正比。测量电容量变化即可知料位的变化。,电容式液位计,电容（绳）式料位计,注:主要用于测量不导电流体,音叉液位开关1、工作原理：音叉由晶体激励产生振动（按某一频率），当音叉被液体浸没时振动频率发生变化，该频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。2、特点：适应性强：介质的电参数、密度对测量不产生影响。结垢、搅动、湍流、气泡、振动、中等粘度、高温、高压等恶劣条件对检测无影响；免于维护；不需调校。说明：音叉开关可用于液位的上下限位报警或控制（上/下限位检测由一选择开关确定）,利用物料的导电性能测量高低液位。也可以用于导电性较弱的液体和潮湿固体。,放射线通过介质时，其强度衰减与物质的吸收系数和介质层厚度有关：目前，工业上使用的放射线物位计有连续式和间断式两种。,利用声波在空气中传播速度不变的原理，通过检测声波发射和反射全过程的时间间隔可以计算出物料界面到探头的距离，从而得到物位的高低。注意事项：确保反射波能回到探头；防止物料对声波的吸收（如表面泡沫漂浮）。,我们的使用情况：a.直读式液位计b.差压式物位仪表c.浮力式液位计d.电容式液位计e.电极式液位计f.超声波物位计,