化工仪表培训课件模板

化工仪表培训课件目录010203仪表基础概念常用化工仪表介绍自动控制原理仪表的定义与分类、测量原理及化工过程中的作温度、压力、流量、液位等测量仪表的工作原理控制系统组成、开环与闭环控制、控制基础PID用040506仪表安装与调试维护与故障排查实操案例分享选型原则、安装注意事项、调试流程与方法常见故障类型、诊断流程、维护保养要点过程控制实训设备介绍、温度和液位控制实操未来发展趋势第一章仪表基础概念仪表的定义与分类测量的基本原理化工过程中的仪表作用··仪表的分类12传感器类执行器类用于测量化工过程中的各种物理量，包括接收控制信号并执行相应操作的设备，主要包括温度传感器（热电偶、热电阻、红外测温•仪）阀门（球阀、蝶阀、闸阀、调节阀）•压力传感器（压力变送器、差压变送器）电动执行机构（电动调节阀、电动开关）••流量传感器（涡轮、科氏力、电磁流量计）气动执行机构（气动调节阀、气缸）••液位传感器（浮球、雷达、超声波液位计）•3控制器类处理信号并发出控制指令的设备，常见有调节器（比例积分微分控制器）•PID--（可编程逻辑控制器）•PLC（分布式控制系统）•DCS（数据采集与监控系统）•SCADA过程变量及测量单位温度流量摄氏度（）国际单位立方米小时（）•℃-•/m³/h华氏度（）美制单位升分钟（）•℉-•/L/min开尔文（）热力学单位千克小时（）质量流量•K-•/kg/h-标准立方米小时（）•/Nm³/h压力液位帕斯卡（）国际标准单位•Pa-巴（）欧洲常用单位米（）高度单位•bar-•m-磅平方英寸（）美制单位厘米（）精细测量•/psi-•cm-兆帕（）工业常用单位百分比（）相对满量程•MPa-•%-毫米水柱（₂）压力表示•mmH O-化工生产中，准确理解和转换这些单位对于确保工艺控制精度和安全生产至关重要不同国家和地区可能采用不同的单位制度，技术人员需熟练掌握单位换算第二章常用化工仪表介绍温度仪表压力仪表流量仪表液位仪表···热电偶工作原理热电偶是利用塞贝克效应工作的温度测量装置当两种不同金属连接成回路，且两端存在温差时，会产生热电动势主要特点测温范围广（至）•-200℃2000℃结构简单、坚固耐用•响应速度快•价格相对低廉•常见类型型（镍铬镍硅）型（铁康铜）K-0-1100℃J-0-750℃R型（铂铑铂）-0-1600℃热电偶测量系统由测量端（热端）、参比端（冷端）、补偿导线和显示仪表组成为保证测量精度，需进行冷端补偿压力变送器特点高精度与响应速度现代压力变送器精度可达±，响应时间小于，满足快速变化工况需求

0.075%F.S100ms对关键工艺参数如反应釜压力、管道流量等提供准确测量安全认证SIL2符合功能安全标准，具备（安全完整性等级）认证，适用于中等风险IEC61508SIL22化工过程提供可靠故障诊断和冗余设计，确保系统安全适用于极端环境特殊设计的压力变送器可在至温度范围，最高压力下稳定工作采-40℃400℃40MPa用特殊隔离膜片和填充液，能耐受腐蚀性介质和高温蒸汽科里奥利质量流量计优势直接测量质量流量无需温度、压力和密度补偿，直接获得质量流量值，特别适合计量和配料应用在批次生产中提高配方精度，降低原料消耗多相流体适用能够测量含气泡、固体颗粒的液体或浆料，测量结果不受流体密度、粘度、温度变化影响适用于乳液、悬浮液等复杂介质维护简单，精度高无活动部件，减少磨损，延长使用寿命测量精度可达±，重复

0.1%性优于±可同时测量密度、温度等多参数

0.05%科里奥利流量计基于科里奥利力原理，当流体通过振动的测量管时，产生的科里奥利力与质量流量成正比这使其成为化工行业精确计量的理想选择第三章自动控制原理控制系统组成开环与闭环控制控制基础··PID控制器工作原理PID比例（）调节积分（）调节微分（）调节P I D输出与偏差成正比，偏差越大，调节作用越输出与偏差的积分成正比，用于消除稳态误输出与偏差变化率成正比，预测系统动态强简单表示为差其中为微分系数微分作用能预见系统变其中为比例系数，为偏差比例调节可KdKp et化趋势，减小超调和震荡，提高系统稳定性减小稳态误差，但通常不能完全消除其中为积分系数积分作用随时间累积，Ki能最终消除静态误差，但可能引起超调完整的控制器输出为三种调节作用的组合PID通过合理调整三个参数，可以获得最佳控制效果在化工过程中，不同控制对象可能需要不同的参数组合PID控制系统示意图上图展示了典型的闭环控制系统结构，包含以下关键环节设定值（）控制器执行器SP期望系统达到的目标值，如反应温度设定值计算偏差并生成控制信号的装置，如控接收控制信号并作用于过程的设备，如调节PID制器阀120℃被控对象测量元件需要控制的化工过程，如反应釜检测过程变量并反馈的装置，如温度传感器闭环控制系统通过持续比较实际值（）与设定值（）的偏差，调整控制输出，使系统稳定在期望状态这是现代化工自动化的基础PV SP级联控制与比例控制级联控制比例控制工作原理按预设比例分配控制输出•结构特点多个控制对象保持固定比例关系•通常采用流量比控制方式实现包含一个主环和一个副环••主环输出作为副环的设定值应用场景•副环响应速度必须快于主环•化工配料过程控制•应用优势混合气体成分控制•燃烧空燃比控制能够快速响应副环干扰••提高系统稳定性和控制精度•适合控制滞后大的系统•级联控制在反应釜温度控制中应用广泛，如主环控制釜温，副环控制夹套蒸汽流量比例控制则常用于需要精确配比的混合过程，确保反应物料按固定比例投加第四章仪表安装与调试仪表选型原则安装注意事项调试流程与方法··仪表选型案例腐蚀性介质流量测量高温反应釜温度控制蒸汽流量测量工况浓硫酸输送管道，温度，流量工况聚合反应釜，温度最高工况饱和蒸汽，压力，温度60℃5-250℃

1.6MPa200℃选择型热电偶保护套管20m³/hK+选择电磁流量计（衬氟）选择孔板流量计冷凝弯管理由测温范围宽，响应快，价格合理+理由无活动部件，耐腐蚀，测量精度高理由适应高温高压，结构简单，维护方便替代方案热电阻（适合更高精度要Pt100替代方案差压式流量计特殊材质隔膜密求）替代方案涡街流量计（需考虑管道振动问+封题）现场环境影响因素分析选择仪表时必须考虑现场环境因素，包括温度范围（到的环境温度可能需要特殊设计）、湿度与防护等级（）、防爆要求-40℃+85℃IP66/67/68（、等）、电磁干扰（屏蔽）以及振动与冲击（需特殊安装支架或阻尼装置）Ex dEx iEMC/EMI仪表安装示意图正确安装示例错误安装问题流量计安装在直管段上，上游，流量计安装在弯头附近，造成测量误•≥10D•下游差≥5D压力变送器安装点位于测量点同高度压力变送器位置过高，产生静压误差••或配有导压管液位计靠近进料口，受湍流干扰•液位计安装在无干扰区域，远离进出温度传感器插入深度不足，测量不准••口确温度传感器插入深度为管径的缺少支撑结构，仪表受振动影响•1/3-2/3•适当使用缓冲装置减小脉动影响•正确的仪表安装是获得精确测量数据的前提，遵循制造商推荐的安装指南和行业规范（如《工业自动化仪表工程施工及验收规范》）至关重要特别要注意仪HG/T20507表的方向性、接地、屏蔽和信号线路分离等要求调试步骤详解零点校准设备连接检查压力变送器确保管道无压力状态下调零•确认电源规格与仪表要求一致（）流量计管道中充满静止介质时调零•24VDC/220VAC•检查接线端子连接是否牢固，无松动液位计空罐状态确认零点••信号线与电源线分开布置，避免干扰使用通讯器或现场显示单元进行调整••HART确认接地良好，屏蔽层正确处理记录零点偏移量，作为维护参考••防爆区域的电气连接符合防爆要求•功能测试量程设置模拟工况变化，验证仪表响应•根据工艺参数设置测量上下限检查控制系统接收信号正确性••使用标准信号源验证线性度验证报警功能在设定值处正常触发••确认输出与实际量程对应关系测试通讯功能（等）•4-20mA•HART/PROFIBUS/FF设置报警上下限阈值完成测试记录，形成调试报告••配置阻尼系数，滤除信号波动•调试过程中应使用专业工具，如压力校验仪、信号发生器、回路校验仪、通讯器等对于关键参数测量仪表，建议进行多点校验，确保在全量程范围内精度符合要求HART第五章维护与故障排查常见故障类型故障诊断流程维护保养要点··常见故障案例传感器漂移信号干扰执行器卡滞现象计显示值与实际溶液值逐渐现象流量计输出信号波动异常，显现象调节阀响应迟缓，小信号变化时阀pH pHDCS偏离，每周偏差增加约单位示值在短时间内波动±位不动，大信号变化时突然跳变

0.2pH5%原因分析原因分析原因分析玻璃电极老化，响应性能下降变频器等强电设备电磁干扰阀杆密封过紧或阀芯变形•••参比电极电解液污染或泄漏信号线与电源线并行布置阀内沉积物增加摩擦•••过程污染物在电极表面沉积接地系统不完善气动管路漏气或堵塞•••信号线屏蔽层接地不当定位器参数设置不当解决方法••解决方法解决方法定期清洗电极（弱酸溶液浸泡）•增加自动清洗系统使用屏蔽双绞线，加强屏蔽拆检阀门，清洁内部零件•••缩短校准周期或更换电极信号线与电源线分开布置更换密封件，调整密封压力•••检查并改善接地系统检查并修复气动系统••增加信号隔离器或滤波器重新整定定位器参数••故障排查流程图有效的故障诊断应遵循系统化的流程，上图展示了从故障现象到解决方案的标准排查路径关键步骤包括故障现象识别准确记录故障表现，包括时间特征（持续性、间歇性）、数值特征（偏差大小、波动范围）以及与工艺条件的关联性初步检查检查电源供应、接线状态、通讯连接、仪表配置参数等基础项目，排除简单故障系统分析采用由外到内或信号链分析法，逐步排查传感器、变送器、导线、控制系统各环节故障修复根据分析结果采取相应措施调整参数、更换零件、修复线路或更换整机故障排查过程中应充分利用仪表自诊断功能和专用工具（如通讯器、回路校验仪等），并参HART考厂家故障代码表对于复杂故障，可采用对比法，用已知正常的仪表替换可疑部件进行判断维护保养建议定期校验清洁与润滑备件管理温度仪表半年一次传感器表面定期清洁关键仪表备件库存•••压力变送器季度一次电极特殊溶液浸泡常见易损件提前储备•••流量计半年一次执行机构运动部件润滑备件技术参数档案•••分析仪器月度或周度端子箱除尘防潮处理备件定期检查与更新•••校验记录归档管理接线端子紧固检查供应商关系维护•••科学的维护保养策略应结合设备重要性和可靠性分析，对关键仪表采用预测性维护，利用状态监测技术（如振动分析、红外热像等）预判故障非关键仪表可采用计划性维护，按固定周期进行检查和保养第六章实操案例分享过程控制实训设备介绍温度控制实操液位控制实操参数调节实操···PID实训设备特点DLGK-53B系统构成教学功能温度控制回路加热器、热电阻、调支持单回路控制实验••PID节器级联控制系统配置与调试•压力控制回路压缩空气、压力变送比例控制实现与参数设置••器自整定与手动整定对比•流量控制回路水泵、流量计、调节故障设置与诊断训练•阀•仪表信号采集与处理液位控制回路水箱、液位变送器••控制系统与触摸屏界面•PLC工业通讯网络（）•Modbus RTU实训设备采用工业级仪表和控制器，模拟真实化工过程，适合高职院校及企DLGK-53B业培训使用设备配有完整的实验指导书和技术资料，可进行余种控制实验，学员通20过实操能够深入理解控制理论与实践应用温度控制实操流程01设备连接检查温度传感器（热电阻）连接是否正确，确认三线制接线无误控制器电源接入电源，加Pt100220V热器电源接入并确认安全设置变送器量程为对应输出信号0-150℃4-20mA02设定目标温度在控制器上设置目标温度（）为配置控制参数初始值比例带，积分时间秒，SV60℃P=50%I=120微分时间秒设置控制周期为秒，适合驱动的电加热控制D=302SSR03参数调节PID启动系统，观察温度上升曲线若出现震荡，增大比例带；若响应迟缓，减小比例带调整积分时间消除静态误差，调整微分时间减小超调或使用自整定功能自动获取最佳参数PID04观察控制效果记录温度上升过程曲线，分析超调量、上升时间和稳定时间尝试改变目标温度，观察系统响应模拟外部干扰（如打开散热风扇），测试系统抗干扰能力比较不同参数下的控制效果PID液位控制实操要点液位传感器安装液位传感器是液位控制系统的关键组件，正确安装对于获得准确测量至关重要差压式液位计安装时，高压侧连接容器底部，低压侧敞开或连接容器上部•校准零点和量程，确保对应，对应水位•4mA0cm20mA50cm检查导压管是否有气泡，必要时进行排气•避免安装在液体湍流区域，必要时加装缓冲管•控制阀调节检查控制阀特性（线性等百分比）是否匹配过程需求•/调整阀门定位器，确保输入信号与阀位线性对应•消除阀门死区，提高小信号响应能力•设置阀门失电状态（开关）符合安全要求•/级联控制实现液位控制中常采用液位流量级联控制方式，提高控制性能-主回路（液位环）测量储罐液位，输出给定流量设定值

1.副回路（流量环）测量进料流量，控制调节阀开度

2.调节实操技巧PID参数整定方法现场调试注意事项常见问题及解决方案试错法从小值开始，逐步增大直到出现临界震先单独调节参数，再引入和持续震荡减小值或增大值P•P ID P I荡，取该值的为值；再调和温度控制通常需要较大的积分时间响应迟缓增大值或减小值60%P ID•PI方法先获取临界比例增益和临界周期，流量控制常用控制，很少需要作用超调过大增大值或减小值Z-N KuTu•PI DD P再按公式计算参数PID液位控制可能只需作用或作用稳态误差加入或增强作用•P PII阶跃响应法对系统施加阶跃信号，根据响应曲记录每次调整效果，避免盲目修改对干扰敏感适当增加作用线特征计算参数•D自整定功能利用控制器内置算法自动计算最佳参数参数调整是一项需要经验和耐心的工作应当理解各参数的物理含义决定响应速度，消除稳态误差，预测系统变化趋势不同控制对象可能需要不同控制方PID PID式，如流量常用，温度常用，液位可能用或PI PIDP PI第七章未来发展趋势智能仪表与数字化转型物联网在化工仪表中的应用大数据与人工智能辅助控制··智能仪表优势自诊断功能现代智能仪表具备先进的自诊断能力，可持续监测内部电路、传感元件和连接状态能够识别传感器老化、参考电极污染、测量回路断线等问题，并通过数字通信或本地显示给出明确的故障代码和处理建议，大幅提高维护效率远程监控与维护借助、、等数字通信协议，智能仪表可实HART PROFIBUSFOUNDATION Fieldbus现全面远程操作工程师无需到现场即可完成参数配置、诊断故障、校准零点和量程，显著降低了维护成本和人员安全风险，特别适合危险或难以接近的工艺环境数据驱动的优化控制智能仪表不仅提供主测量变量，还能同时输出多种过程信息，如温度、密度、流体组分等这些数据可用于实时优化控制算法，调整控制参数，实现自适应控制集成的先进算法能够补偿环境影响，提高测量准确性智能仪表与传统模拟仪表相比，虽然初始投资较高，但考虑全生命周期成本（包括安装、调试、维护和停机损失），智能仪表通常能够提供更好的投资回报随着芯片成本下降和制造技术进步，智能仪表的性价比将进一步提高物联网与化工仪表传感器网络构建现代化工厂正在部署基于无线技术（、）的传感器网络，实WirelessHART ISA

100.11a现更灵活的监测点布置，特别是在传统有线难以覆盖的区域这些网络采用自组织网状拓扑，具有多路径冗余和自愈能力，确保通信可靠性实时数据采集与分析边缘计算设备部署在现场层级，进行初步数据处理和时间关键型决策，减轻网络负担云平台则汇集全厂数据，进行深度分析和长期存储，支持跨厂区、跨地域的数据整合和对比，为管理决策提供依据预测性维护实现基于历史数据和实时工况，算法可预测设备故障风险，推荐最佳维护时间点，避免计AI划外停机系统能识别设备性能衰减趋势，在严重故障发生前提供预警，同时优化备件库存和维护人员调度物联网技术正在彻底改变化工仪表的应用模式，从传统的点对点监测转变为全厂互联的智能感知网络这种转变不仅提高了数据的广度和深度，还通过数据融合和智能分析创造了新的价值，如能耗优化、产品质量预测和工艺参数自优化等总结与展望过程控制核心基础与实操并重化工仪表作为化工过程控制的眼睛和手臂，掌握仪表基础理论和测量原理，结合实际操是保障工艺稳定、产品质量和安全生产的关作经验，形成理论指导实践、实践验证理论键环节精确的测量和可靠的控制是化工自的良性循环通过培训和实操案例分享，提动化的基础升技术人员综合素质交流与提问智能化未来欢迎就本次培训内容进行提问和讨论，分享随着、物联网、大数据和人工智能技术的5G您在实际工作中遇到的仪表问题和解决经验深入应用，化工仪表正向更智能、更互联、我们期待与您共同探讨化工仪表技术的应用更自主的方向发展，将实现从测量控制到与发展预测优化的跨越感谢参与本次培训！期待这些知识和技能能够帮助您在工作中更好地应用化工仪表，提升生产效率和安全水平。