化工仪表的分类

随着现代化工自动化程度的迅速提高，仪表在生产中的作用越来越重要。它不仅能代替操作人员的“眼睛”，自动检测装置的运行情况，而且能替代人的“脑袋”，对检测的数据进行复杂的运算，然后根据操作要求，像人的“手”一样进行自动控制。不仅如此，仪表的联锁保护系统，还预先设置了重大事故自动处理程序，当装置运行有发生事故趋势时，联锁保护系统将自动代替人作一系列安全停车动作，使装置处于安全停车状态。所以，在自动化水平较高的工厂，少量的操作人员，凭借仪表来操纵整个生产过程，并能使生产装置达到安全、稳定、长周期和优化运行。

化工仪表种类繁多，但作为仪表系统而言，通常可以分为以下三大类，即自动检测系统、自动调节系统和联锁报警系统。而这三种仪表系统又分别由各类仪表组成。如表1所示。

上述所采用的仪表又可分别称为一次仪表、二次仪表及执行器三种类型。

一次仪表是指安装在现场的仪表。例如:用于测量温度的热电偶、热电阻;测量流量的节流孔板、流量开关;测量压力的开关、压力表;还有各类变送器等。

二次仪表是指安装在控制室的仪表。例如;指示仪、记录仪、调节器、各类计算仪表等。

执行器是安装在现场设备的管道上的仪表，它接受来自二次仪表的信号，通过它来控制工艺介质。常用的执行器如气动薄膜调节阀等。

(1)检测仪表 检测仪表是测量化工参数的基本仪表。通常按测量参数的性质来分，可以分为四大类型:压力仪表、温度仪表、流量仪表和物位仪表。此外还有气体成分分析仪表。

 ① 压力测量仪表

  a.液柱式压力仪表以液体的液柱高度来测量压力的。通常采用的液体为水银水，称为U形管压力计。

  b.弹性元件式压力仪表 例如弹簧管式压力开关等。它们都是利用弹性元件(弹簧管或波纹管)受压后产生位移的原理来检测压力的。

  c.活塞式压力计 它是基于静压平衡原理工作的，计算出单位面积上所承受的压力大小，它通常用作压力表或压力开关的校验仪器

  d.电子式压力变送器它是以压力影响下某种电量的变化来测量压力的。目前广泛应用的如罗斯蒙特公司生产的1151压力变送器等。

② 温度测量仪表

 a.热电偶 利用两种不同的金属，一端焊接在一起(热端)，而另一端则称为自由端，自由端也称为冷端。当热端与冷端存在温度差时，在自由端的两端形成热电势，其大小随温差而变化。通常我们测量其热电势大小就可以得出其温度高低。常用的热电偶如镍铬-镍铝热电偶等。

 b.热电阻 利用金属(通常采用铂或铜)丝其电阻值随温度变化而变化的特性来测温。

以上两种元件常称为测温元件，可以将它们分别配上动圈式仪表来显示温度的高低。

动圈式仪表是利用流过动圈的电流信号在磁场的作用下，使动圈产生偏转的原理来指示温度的高低。

 c.压力式温度计，它是利用密封容器内工作介质的压力变化而变化的原理制成的。

常用的有稳包式温度计等。

 d.电接点双金属温度计 它是由两种不同膨胀系数彼此牢固地结合在一起的金属片制成。随着温度的变化，双金属片产生变形弯曲从而测量温度。

 e.电子式自动平衡显示仪 它也可以与热电偶、热电阻等配套来测量温度。和热电阻配套的是自动平衡电桥;而与热电偶配套的则是自动平衡电位差计。

③ 流量测量仪表

 a.节流装置 常见的有孔板、1/4圆喷嘴、文丘里管等。它们是利用流体经过节流装置时，产生节流作用，其流量大小与节流元件前后所产生的压差的平方根成比例的原理来工作的。

 b.容积式流量计 椭圆齿轮(腰轮)流量计就是一种容积式流量计。两个啮合在一起的椭圆齿轮，由于流体的冲力而转动，转动圈数与流体的体积流量成比例的。

另外还有速度式流量计、面积式流量计、旋翼式流量计及质量流量计等

④物位测量仪表

 a.浮筒式液位计 浮筒式液位计工作原理是利用液位变化时，浸在介质中的浮筒所受的浮力大小也相应变化，从而带动扭力管发生旋转变化转轴的角位移，经变送部分转换为20~100kPa的气讯号(气动浮筒液面计);或转换成4~20mA电信号(电动浮筒液面计)。

 b.浮球式液位开关 当浮球随工艺介质液位升降时，其端部磁钢将排斥表壳内相同磁极的磁钢，带动触点动作，即输出开关信号。此表在敞开和承压容器的液位高低报警中常用作发讯。

 c.同位素液位计，利用放射性同位素的射线辐射强度变化去检测液位的仪表称同位素液位计。

 d.浮子钢带液位计 广泛应用于储罐液位的测量。

 e.用差压变送器测量液位 化工转轴中，测量液位使用最为广泛的是采用差压变送器，无论是敞口容器还是密闭容器。

 f.其他液位检测仪表 除了以上几种液位计外还有电容料位开关，它是利用高频检测物质电特性差别，从而检测有无物料的料位开关。

超声波料位计是利用超声波在遇到介质时被吸收而减弱，在不同的介质分界面上会产生反射和折射的现象测出超声波从发出至接收到回射波的时间来判断介质的高度。

(2)单元组合式仪表

 ①单元组合式仪表概述 单元组合式仪表是根据组成系统的若干个独立的单元而得名的。电动单元组合仪表简称DDZ，是取电(Dian)、单(Dan)、组(Zu)三字汉语拼音的第一个大写字母的组合。电动单元组合仪表采用工频率电(工业用交流电50赫兹，习惯叫工频)作电源，其输出信号采用国际统一标准4~20mA DC传输信号或1~5V DC联络信号。

气动单元组合仪表是以压缩空气作为气源的。气动单元组合仪表，其输出信号采用根据统一标准即20~100kPa。

 ②单元组合仪表分类

  a.变送单元 将一定量程范围的工艺参数(如温度、压力、流量、液位)转换成20~100kPa(气动单元仪表);或转换成4~20mA DC(电动单元组合仪表)。

  b.转换单元 有气-电转换器;频率转换器等

  c.运算单元 包括加法器、乘法器、除法器、开方器等

  d.显示单元 有指示仪表、记录仪表、积算器等。

  e.给定单元 恒流给定器(提供4~20mA的恒定电流，作为直流信号源)等它接受诸如变送单元来的测量信号，给定单元来的给定信号，然后

  f.调节单元 进行比例、积分、微分运算后输出4~20mA DC(或20~100kPa)至执行机构。

  g.辅助单元和执行单元。

(3)在线分析分析仪表 主要有气相色谱仪、氧分析仪、氢分析仪、红外线分析仪、pH计、电导仪和可燃气体报警仪。

(4)特殊仪表 例如测量转动设备轴振动和位移值的仪表;测量转速的转速表和用于指示生产过程中参数越线值时发出声、光报警信号的闪光报警等。还有PLC可编程控制器和用于紧急停车联锁系统的ESD。

        (5)集散控制系统 生产过程“集中操作，集中管理和分散调节的系统”，简称为集散系统，用“DCS”来表示。由于集散系统是融合了计算机技术、控制技术、通信技术和图像显示技术四位一体的产物，所以其优越性是任何一台仪表所无法比拟的