化工厂仪表培训课件下载

化工厂仪表培训课件第一章化工仪表基础概述仪表在化工厂的重要性过程控制的核心保障化工生产过程涉及复杂的物理化学变化,工艺参数的精确控制直接影响产品质量和生产效率仪表系统通过实时监测温度、压力、流量、液位等关键参数,为自动化控制提供准确数据支撑保障安全生产与产品质量化工生产具有高温、高压、易燃易爆等特点,仪表系统能够及时发现异常工况,触发报警和联锁保护,有效防止事故发生同时,精密的仪表控制确保产品质量的稳定性和一致性,提升企业竞争力仪表的分类与功能过程检测仪表过程控制仪表负责测量和监控生产过程中的各项工艺参数根据检测信号实现自动调节和控制功能•压力检测:压力表、压力变送器•调节器:PID控制器、程序控制器•温度测量:热电偶、热电阻•变送器:信号转换与远传装置•流量监测:差压流量计、电磁流量计•执行器:气动执行机构、电动执行机构•液位检测:浮球液位计、雷达液位计•阀门:调节阀、切断阀、安全阀检测仪表与控制仪表相互配合,构成完整的自动控制系统,实现生产过程的智能化管理过程检测仪表结构与工作原理弹簧管压力表结构温度计类型对比热电偶热电阻•测量范围:-200~1800℃•测量范围:-200~600℃•响应速度快•精度高稳定性好•适用高温工况•适用中低温场合•需要冷端补偿•需要三线或四线制压力输入弹簧管变形齿轮传动指针显示弹簧管在压力作用下产生弹性变形,通过精密的机械传动机构放大位移,驱动指针在刻度盘上指示压力数值这种结构简单可靠,广泛应用于现场压力监测典型仪表参数及选型原则合理选择仪表是确保测量准确性和系统可靠性的前提选型时需综合考虑工艺要求、介质特性、环境条件等多方面因素精度等级响应时间根据工艺控制要求选择合适的测量精度关键参数宜选用

0.5级或更高精快速变化的工艺过程需要响应时间短的仪表动态控制系统要求仪表时间度仪表,一般参数可选用

1.0~

1.5级仪表过高精度会增加成本且维护困难常数小于被控对象时间常数的1/10,确保控制系统的稳定性耐腐蚀性能维护便捷性根据介质的腐蚀性、温度、压力选择合适的材质强腐蚀介质应选用不锈优先选择结构简单、维护方便、备件易得的仪表考虑现场安装空间、检钢、哈氏合金等耐腐蚀材料,或采用隔离、保护措施修操作的便利性,以及是否支持在线校验和维护功能第二章关键仪表详解压力仪表——压力是化工生产中最重要的工艺参数之一,压力仪表在过程控制、安全保护、能量平衡等方面发挥着不可替代的作用本章深入讲解各类压力仪表的结构原理、安装要求及维护技术压力仪表的种类与应用主要类型及特点现场安装注意事项•安装位置应便于观察和维护,避免振动和高温影响弹簧管压力表差压变送器•测量蒸汽压力时需加装冷凝管或冷凝圈结构简单,就地指示,适用于非将压力信号转换为标准电信号•测量腐蚀性介质需选用隔膜式或添加隔离液腐蚀性介质的压力测量量程输出,可远传至控制室采用电•取压点应选在流体稳定区域,避开涡流和死角范围广,精度

1.5~

2.5级,是最常容式、扩散硅等传感技术,精度•导压管应有适当坡度,便于排气排液用的现场压力指示仪表可达

0.2级,支持数字通讯协•变送器安装高度应与取压点保持一致议差压式流量计原理与应用差压式流量计是化工生产中应用最广泛的流量测量装置,通过测量节流装置前后的压力差来推算流量值压差测量流量显示节流装置开方运算工作原理典型安装案例当流体流过节流件孔板、喷嘴或文丘里管时,流速增加、压力降低,节流件前后产生压力•孔板前直管段≥10D,后直管段≥5D差根据伯努利方程和连续性方程,压力差与流量的平方成正比关系通过差压变送器测量•正负压室导压管长度应相等且尽量短压差并进行开方运算,即可得到流量值•测量气体时取压口应在管道上方•测量液体时取压口应在管道侧面•测量蒸汽需加装冷凝罐保持液位一致压力仪表故障诊断与维护指针不动或波动剧烈原因分析:导压管堵塞、阀门未开、仪表机械卡涩或系统压力波动1处理方法:检查并疏通导压管路,清洗或更换仪表,加装阻尼器或缓冲罐测量值偏高或偏低原因分析:零点漂移、量程偏移、变送器电路故障或安装高度影响2处理方法:进行零点和量程校验调整,检查电源和信号线路,修正静压误差输出信号不稳定原因分析:电源波动、信号干扰、接线松动或传感器老化3处理方法:检查电源质量,加装滤波器,紧固接线端子,必要时更换变送器安全提示:压力仪表维护前必须确认工艺已泄压,关闭上下游阀门并挂牌拆卸仪表时注意残留介质可能造成的伤害,做好个人防护第三章温度仪表及其控制温度控制是化工生产中最常见也最重要的控制任务反应速率、产品质量、能量利用效率都与温度密切相关本章系统介绍温度测量技术和控制策略,帮助学员掌握温度控制系统的设计与调试方法热电偶与热电阻的性能对比热电偶热电阻TC RTD测温范围:-200℃至1800℃,适合高温测量测温范围:-200℃至600℃,适合中低温精密测量精度等级:±

0.5~

2.5℃,受冷端温度影响精度等级:±

0.1~

0.5℃,稳定性好线性度高典型应用:加热炉、反应器、高温管道温度监测典型应用:常温储罐、换热器、精馏塔温度控制选择建议:600℃以上优先热电偶,600℃以下精度要求高时选热电阻考虑响应速度时,热电偶通常优于热电阻温度变送器与显示仪表信号转换与远传技术温度变送器将热电偶的毫伏信号或热电阻的电阻信号转换为标准的4-20mA电流信号或数字信号现代智能变送器具有温度补偿、线性化、故障诊断等功能,精度可达

0.1级数字调节器的使用方法•参数设置:输入类型、量程范围、报警限值•PID整定:比例带、积分时间、微分时间•通讯配置:波特率、设备地址、协议类型•自整定功能:自动优化PID参数提升控制效果温度控制系统案例换热器温度控制方案出口温度测量调节器调节阀控制载热体流量温度稳定PID单回路控制特点串级控制系统优势简单可靠,适用于对象时间常数较大、干扰较小的场合通过调节载热体流量控制换热器副回路快速响应载热体温度波动,主回路保证出口温度精度抗干扰能力强,适用于大滞出口温度,响应速度取决于换热器热容量和流体流速后大惯性对象需要合理整定主副回路PID参数控制效果评估:稳态误差≤±1℃,超调量≤5%,调节时间10分钟为良好控制指标第四章流量与液位仪表流量和液位是物料平衡计算的基础数据,直接关系到生产效率和产品质量准确的流量液位测量是实现精细化管理的前提条件流量计的类型与选择差压式流量计涡街式流量计电磁式流量计原理:节流装置产生压差原理:卡门涡街频率与流速成正比原理:导电流体切割磁力线产生电动势特点:技术成熟,价格低廉,适用范围广特点:无可动部件,压损小,精度高特点:无压损,不受粘度密度影响适用:洁净单相流体,直管段要求高适用:气体、液体、蒸汽测量适用:导电液体,不能测量气体选型建议:清洁介质优先差压式,腐蚀介质选电磁式,气体蒸汽选涡街式综合考虑精度要求、压损限制、维护成本等因素液位测量技术浮球式液位计雷达式液位计超声波液位计利用浮力原理,浮球随液面升发射微波信号,根据反射波时发射超声波脉冲,测量回波时降带动显示机构结构简单,间计算液位非接触测量,不间计算距离非接触测量,安可靠性高,适用于常压储罐的受介质特性影响,精度可达装维护方便,成本适中受温液位测量和高低液位报警±2mm适用于各种工况,包度和蒸汽影响较大,不适用于不适用高粘度和含固体颗粒括高温高压、腐蚀性强、蒸真空和泡沫较多的场合的介质汽大的场合现场安装与调试要点•雷达液位计应避开进料口和搅拌器,与罐壁保持一定距离•超声波液位计探头应垂直安装,避免测量盲区影响•浮球液位计需定期检查浮球是否卡涩或破损•所有液位仪表安装前应确认量程和材质符合要求流量与液位仪表的维护与校验定期校验流程故障排查技巧流量显示为零01准备工作检查电源、信号线路,确认介质是否流动,清理传感器准备标准器具,确认工艺条件允许停表校验流量波动大检查上游阀门开度,排除管道振动,调整仪表阻尼02拆卸检查液位不准确关闭阀门,拆下仪表,清洗检查传感器部件重新标定零点满度,检查安装位置,清理传感器表面液位跳变03台架校验检查供电稳定性,排除电磁干扰,调整滤波参数使用标准器进行多点校验,记录误差数据04调整修复调整零点量程,更换损坏部件,重新校验05安装投用安装复位,开阀投用,观察运行状态第五章自动控制仪表与执行机构自动控制仪表是过程控制系统的大脑,执行机构是控制系统的手脚两者配合实现从测量、运算到执行的完整控制回路,是自动化的核心环节调节器的类型与应用123机械式调节器电子式调节器数字式调节器采用机械力平衡原理实现PID控制,结构简单采用模拟电路实现控制算法,精度和可靠性采用微处理器技术,功能强大灵活支持自可靠,无需外部能源适用于简单控制回路,提高具有多种控制规律,可实现串级、前整定、故障诊断、远程通讯等智能功能,是精度较低,已逐步被电子式取代馈等复杂控制方案现代控制系统的主流选择控制信号与执行方式控制信号主要有气动信号20-100kPa和电动信号4-20mA或0-10V两种气动信号本质安全,适用于易燃易爆场所;电动信号传输距离远,精度高,便于与计算机系统连接选择时需综合考虑现场环境、控制精度、维护便利性等因素执行器及阀门定位器气动执行器工作原理阀门定位器功能利用压缩空气驱动薄膜或活塞产生推力,推动阀杆移动具有结构简单、•提高调节阀的定位精度和响应速度输出力大、本质安全等优点分为正作用气开和反作用气关两种类型,•克服摩擦力、不平衡力等干扰因素根据工艺安全要求选择•实现阀门开度的精确控制和分程控制电动执行器工作原理•提供阀位反馈信号,便于监控和诊断调试与故障处理通过电机驱动减速机构带动阀杆转动或移动控制精度高,易于实现远程控制和自动化集成适用于大口径阀门和需要精确定位的场合,但在易燃•零点调整:无信号时阀门应处于全关位置易爆区域需采用防爆型•量程调整:满信号时阀门应处于全开位置•常见故障:气源压力不足、膜片破损、定位器卡涩•定期检查:阀杆密封、填料压紧、气路畅通可编程控制器基础PLCPLC是专为工业控制设计的数字运算操作电子装置,具有可靠性高、编程灵活、扩展方便等特点,已成为现代化工自动化的核心设备的主要功能PLC•逻辑控制:开关量的顺序控制和联锁保护•模拟量控制:温度、压力、流量等连续过程控制•运动控制:步进电机、伺服电机的精确定位输入输出CPU•数据处理:运算、比较、数据转换和存储控制运算与逻辑处理核心采集信号并驱动现场设备•通讯功能:与上位机、其他PLC或智能仪表通讯通讯模块编程软件与上位机和设备交换数据编写与调试控制程序工具在化工自动化中的应用案例典型应用包括:反应釜的自动加料控制、精馏塔的开停车程序控制、压缩机的联锁保护、污水处理的自动加药系统等通过PLC实现复杂的控制逻辑,提高生产自动化水平,减少人为操作失误,保障安全生产第六章典型化工单元仪表控制方案化工生产由多个单元操作组成,每个单元都有其特定的控制要求和控制方案本章通过典型案例分析,讲解离心泵、换热器、精馏塔、反应器等关键设备的仪表控制方案设计原则和实施要点离心泵流量控制方案出口阀门开度调节泵转速控制旁路控制方案原理:通过改变出口阀门开度调节系统阻力,原理:通过变频器改变电机转速,根据流量需原理:部分物料通过旁路返回泵入口,调节实从而改变流量求调节泵的工作点际输送量优点:系统简单,投资少,适用于流量变化不大优点:节能效果显著,可达30-50%,调节范围优点:保护泵在小流量时不过热,防止汽蚀的场合广缺点:能量浪费,不适合长期小流量运行缺点:节流损失大,能耗高,阀门磨损快缺点:初期投资高,需要变频器,维护技术要求高选择建议:连续运行且流量变化大的场合优先选择变频调速;流量基本恒定的场合采用阀门调节;需要频繁启停或小流量保护时设置旁路回路换热器温度自动控制三种典型控制方案对比载热体流量调节1通过调节蒸汽或热水的流量控制换热量,是最常用的控制方式响应速度快,控制精度高,适用于大多数换热场合旁路流量控制2部分被加热介质不经过换热器,通过旁路直接进入出口管道,与换热后的介质混合适用于流量恒定但温度需要调节的场合串级控制系统3主回路控制出口温度,副回路控制载热体温度或流量抗干扰能力强,适用于大滞后大惯性对象或载热体温度波动大的场合控制要点:换热器控制需要考虑对象特性逆流换热效率高但控制难度大,顺流换热容易控制但效率较低选择控制方案时需要综合考虑换热效率、控制精度、系统稳定性等因素精馏塔自动控制系统精馏塔是化工生产中最重要的分离设备之一,控制复杂度高,需要多个控制回路协调配合才能保证产品质量和操作稳定主要控制回路回流量调节的重要性回流比是精馏操作的关键参数,直接影响分离效果和能耗回流量过小,分塔顶温度控制塔底液位控制离效果差,产品纯度不合格;回流量过大,能耗高,塔负荷增加通常采用塔顶温度控制回流量的方案,确保产品质量稳定通过调节回流量或冷剂量控制通过调节塔底出料量维持液位塔顶温度,保证轻组分产品纯度稳定,防止干锅或溢流安全联锁保护•塔底液位高高联锁:停止进料,防止溢塔塔顶压力控制进料量控制•塔底液位低低联锁:停止再沸器加热,防止干锅通过调节冷凝器冷却水量或不维持稳定的进料流量,是精馏过•塔顶压力高高联锁:紧急泄压,防止超压凝气排放量控制塔压程稳定操作的基础•回流中断联锁:停止进料和加热,保护塔设备化学反应器温度与压力控制反应转化率与温度关系对于放热反应,温度升高反应速率加快,但可能导致副反应增加和催化剂失活需要精确控制反应温度在最佳范围内,保证目标产物的收率和选择性温度控制精度通常要求±1-2℃物料平衡与安全约束反应器控制需要维持物料平衡,进料速率应与反应速率和出料速率匹配同时必须保证操作压力在安全范围内,防止超压爆炸或负压吸瘪通常设置压力高限报警和安全泄放装置温度监测冷却控制多点测温,掌握温度分布调节冷却介质移走反应热压力调节安全保护维持反应压力在工艺范围温度压力联锁紧急停车第七章仪表安全操作与故障应急安全是化工生产的生命线正确的仪表操作和及时有效的故障应急处理,是保障人员安全和设备安全的关键本章总结常见的仪表安全操作规程和典型故障应急处理方法仪表安全操作规程010203开机前全面检查投用操作程序运行中定期巡检检查仪表电源、气源、信号线路是否正常;确认所先投用检测仪表,观察工艺参数正常后投用控制系每2小时巡检一次现场仪表,观察指示是否正常;检有阀门处于正确位置;核对控制器参数设置;测试统;手动调节至合适开度后切换至自动控制;逐步查控制室显示与现场指示是否一致;记录关键参数报警和联锁功能提高负荷至正常水平变化趋势0405异常报警响应停车操作规范立即确认报警原因,判断是仪表故障还是工艺异常;采取相应措施消除报警;降低负荷至安全水平;切断进料和加热;保持冷却和搅拌直至温度降至安全范必要时切换到手动控制或启动备用设备围;最后停止仪表系统严禁事项:禁止在运行中随意修改控制参数;禁止绕过安全联锁装置;禁止在不了解系统情况下盲目操作;禁止单人进行危险操作常见故障案例与应急处理离心泵抽空事故突然停电事故操作现象:泵出口压力下降,流量减小,泵体振动和噪音异常现象:所有电动设备停止,仪表失电,控制系统瘫痪原因:入口液位过低、吸入管堵塞或漏气、泵内汽化处理:立即切断所有加热源;关闭进料阀门;打开冷却水和紧急排放阀;保持搅拌如有备用电源;通知工艺人员采取应急措施处理:立即停泵,检查入口液位和管路;排除故障后重新灌泵启动;必要时切换备用泵换热器结垢处理冷却水中断应对现象:传热系数下降,出口温度达不到要求,压降增大现象:设备温度快速上升,冷却效果消失原因:水质硬度高、流速低、温度不当导致结垢处理:立即停止进料和加热;启动备用冷却系统;必要时紧急泄料降温;通知维修人员抢修冷却水系统处理:增加载热体流量临时满足要求;安排停车清洗;改善水质或加药防垢精馏塔回流中断停蒸汽应急处理现象:塔顶温度急剧上升,产品质量恶化现象:加热蒸汽供应中断,温度压力下降原因:回流泵故障、管路堵塞或阀门误关处理:切换备用蒸汽管线;降低负荷减少热量需求;调整工艺操作维持平稳;协调恢复蒸汽供应处理:立即停止进料;降低或停止再沸器加热;启动备用回流泵;排查故障原因并恢复回流结语掌握仪表保障安全高效生产:,化工仪表技术是化工生产自动化的基础,掌握仪表知识和操作技能是每一位化工技术人员的必修课通过系统学习仪表原理、控制方案、操作规程和应急处理,我们能够更好地驾驭生产过程,提高产品质量,降低能源消耗,最重要的是确保人员和设备的安全希望本培训课件能够帮助大家建立完整的仪表知识体系,在实际工作中学以致用,为企业安全高效生产贡献力量。