二次仪表安装和调试讲 义主讲人： 刘小虎一、基 本 概 念 1、自动化仪表工程概述：自动化仪表工程的主要任务是对工艺过程的参数实施测量和控制。 它是根据设计要求完成仪表与仪表、工艺设备 及工艺管道之间、现场仪表与中央控制室之间 的种种连接，从而组成控制回路或检测系统。 这种连接可以用管道连接，也可以用电缆电线 连接。一、基 本 概 念 2、仪表工程特点：安装技术要求严工种掌握技能全基本知识得精通工艺联系应紧密施工工期要缩短安全技术较突出。一、基 本 概 念3、仪表工程工作内容仪表工程一般可分为四个主要阶段：即施工准备阶段，现场施工阶段，仪表投运阶段和交工 验收阶段。施工准备阶段：包括组织施工力量，施工技术准备，图纸、图集、规范的准备收集，施工 组织设计和施工方案的编制。图纸会审，施工 技术交底。机具用具的准备及仪表设备和材料 的检验，出库、保管等。一、基 本 概 念 现场施工阶段：包括控制室和现场施工两部分。控制室比较独立，一般先行施工。主要是 盘、箱、柜的底座制安及其设备安装。现场施 工包括桥架安装，保护管敷设，保护箱、接线 箱安装、气源管敷设。一次部件开孔、安装， 一次仪表的安装，导压管敷设，电缆敷设，接 地系统安装，仪表接线，管道试压以及防腐保 温等。一、基 本 概 念 仪表投运阶段：在仪表安装调试回路连线 按要求完成后，进行仪表回路试验和系统试 验。试验完毕符合设计要求，即可开通投入 运行。连续运行48小时运行正常，即具备交接验收条件。交接验收阶段：在仪表工程具备交接验收条件后，应办理交接验收手续。交接验收时 ，应同时提交仪表交工资料。一、基 本 概 念 4、仪表工程目前采用的规范：自动化仪表安装工程施工验收规范GB50093 2002,原GBJ-93-86作废。自动化仪表安装工程质量检验评定标准 GB501312007，原GBJ131-90作废。5、一次仪表：指安装在现场且直接与工艺介 质相接触的仪表。如压力表，温度计，变送器 等。一、基 本 概 念 6、二次仪表：指仪表示值信号不直接与来自工艺介质接触的各类仪表器件的总称，它一般安装在控 制室内。二次仪表的输入信号通常为变送器或开关 变换的标准信号。二次仪表接受的标准信号一般有 三种：气动信号0.020.1Mpa；型电动单元组合 仪表010mADC；型电动单元组合仪表信号4 20mADC或15VDC一、基 本 概 念 7、一次调试（单体调试）：指仪表安装前的校验。重点是检验仪表的示值误差，变差。调节仪表的 比例度、积分时间和微分时间误差，控制点偏差， 平衡度等。一次调试合格后才能安装。 8、二次调试（二次联校，系统调试）：指仪表现场安装结束后以及控制室配管、配线完成且通过校 验后，对整个检测回路或自动控制系统的检验，也 是仪表交付正式使用前的一次全面校验。其校验方 面通常是在检测环节上加一模拟信号，然后观察组 成系统的每台仪表是否工作在误差允许范围内。一、基 本 概 念 二次调校通常是一个回路，一个系统地进行， 包括对信号报警和联锁系统的试验。 9、仪表分类：通常按仪表在控制系统中的作用进行划分，一般分为检测仪表（压力、温度、 流量、液位、分析）显示仪表，调节（控制） 仪表，执行器（执行机构和阀）等四类。 10、仪表调校指标：在工程上仪表性能指标通常用精度、变差、灵敏度来描述。仪表工校验 仪表通常也是调校精度，变差和灵敏度3项。一、基 本 概 念 11、仪表精度：是指仪表测量值接近标准值（理论值）的准确程度，通常用相对百分误差来表示：即：=（被测参数测量值X1被测参数标准X0）/仪表测量 范围100% 最大相对百分误差去掉正负号和百分号即为仪表精度等级。国家统一规定的仪表精度等级有： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.35，0.5，1.0，1.5 ，2.5，4级。 一、基 本 概 念仪表精度等级一般都标志在仪表标牌上， 如， ， 0.5等数字越小，精度越高。对某台仪表的校验，其实测精度要高于该台仪表的精度等级才算合格 。0.50.5一、基 本 概 念12、变差：是指被测参数由小变大（正向特性）和被测参数由大变小（反向特性）不一致的程度，两者仪 表指示值之最大差值即为仪表变差。变差大小一般取 最大绝对误差与仪表量程之比的百分数表示。即：变差=max/量程100%变差产生的主要原因是仪表传动机构的间隙，运动件的摩檫等。随着电子技术的不断发展，许多仪表全 电子化了，模拟仪表改为数字仪表。DCS的出现，已无可动部件，所以变差这个指标显得不再重要了。 一、基 本 概 念 13、灵敏度：是指仪表对被测参数变化的灵敏程 度，即输出变化增量L对输入变化增量x的比值 。S=L/X。灵敏度过低容易造成滞后，过高又容易出现指示振荡现象，所以灵敏度应保持适当 的量。 14、常用压力单位换算： 1kg/cm2=98.0665 KPa 1标准大气压（atm）=101.325 KPa1mmHg=133.322 Pa 1Mpa10 Kg/ cm2一、基 本 概 念 1mmH2O=9.80665 Pa 1Kg/ cm2=10000mmH2O 1bar=1105Pa 1bf/in2（磅/英寸2）=0.69104Pa15、国际温标与摄矢度的换算： t=T273.16 K t摄温氏度 单位 T国际温标 单位 K（开尔文）一、基 本 概 念 16、表压，绝压和真空度之间关系：P表压大气压力线P负压（真空）P绝P绝0 kg/cm201kg/cm2绝压0线表压、绝压和负压（真空）关系一、基 本 概 念 在压力测量中，常有表压、绝对压力，负压（真 空度）之分。工业上所用的压力指示值多数为表 压，即压力表的指示值是绝压和大气压之差。所 以绝对压力为表压和大气压之和。工程上采用表 压加1（以kgf/ cm2为计量单位时）得到被测压力的绝对值。如果被测压力低于大气压，称为负压 或真空度。掌握三者之间关系对校验绝压（负压 ）变送器很有必要。 表压=绝压大气压一、基 本 概 念 17、零点迁移：一般是指用差压变送器测量液位时，由于差变的安装高度的不同导致变送器 的正负压室在容器液位为零液位时，就在导压 管内存在一段液位，从而导致变送器输出大于 或小于4mA 。尤其是测量密闭容器液位加时隔离罐的情况下，正负压室分别装有密度大于被 测介质密度的介质，这时负压室的压力大于正 压室的压力，需要负迁移。当变送器在容器液 位为零时，正压室压力大于负压室压力时，需 要正迁移，当变送器正一、基 本 概 念 压室取压口与容器零位等高且无隔离液时，无 迁移。零点迁移是通过改变迁移弹簧从而改变变送器的零点，即同时改变量程的上下限来实现的， 但量程的大小不变。由于差压的差压很小，所以必须进行零点迁移，以免造成较大的测量误差，但对于双法兰液 位变送器来说，由于正负压室相互抵消，不存 在迁移问题。一、基 本 概 念 18、冷端温度补偿：热电偶是将两种不同材质金属两端分别连接起来，便在回路中产生一个 与被测温度成正比的电动势，从而在回路中产 生一定大小电流而测出被测介质的温度。热电 偶所产生的热电势只与两种金属材质和冷热两 端的温差有关。所以在热端温度固定的情况下 ，冷端温度便决定热电势的大小，从而影响了 被测介质温度的大小。这就存在一个冷端温度 补偿问题。一、基 本 概 念 热电偶冷端温度补偿一般采用补偿导线法，冷端温 度校正法，实验室冰浴法和补偿电桥法（通常用温 度系数大的铜电阻）。实例：某支热电偶在工作时冷端温度t0=30。 测得的热电势E（T，t0）=39.17mv，求被测介质实际温度。答：由分度表查得E（30，0）=1.2mv。 则： E（T，0）=E（T，30）+E（30，0） =39.17+1.20=40.37mv 查分度号表得 被测介质 实际温度为977。一、基 本 概 念 19、热电偶分度号共7种标准： S：铂铑10铂，测量范围0600 B：铂铑90铂铑6 6001700 K：镍铬镍硅 01300 J：铁康铜 -40750 R：铂铑13铂 6001600 E：镍铬康铜 -40900 T：铜康铜 -40350一、基 本 概 念 20、二次仪表的历史发展二次仪表作为显示记录，控制报警等功能 ，从型的电子管、型的晶体管到型的集 成电路，以至于到现在的DCS集散控制系统，它无论从体积上，成本上，能耗上，还是测量 的精度上都有了突飞猛进的发展。现阶段除小 型工程外，一般的大中型工程的仪表控制都采 用DCS系统控制，所以说二次分散仪表越来越被集散控制系统所代替。一、基 本 概 念 21、DCS简介DCS是分散控制系统（Distributed control system）的简称，习惯称为集散控制系统。是集计算机技术，控制技术，通讯技术 和CRT技术为一体的综合性高技术产品。DCS通过操作站对整个工艺过程进行集中监视，操 作，管理；通过控制站对工艺过程各部分参数 进行分散控制。DCS以可靠性、灵活性、人机界面友好性和通讯方便等特点日益被广泛应用 。一、基 本 概 念DCS基本构成：集中管理部分：包括操作站，工程师站和上位计算机。操作站主要由 微处理器，CRT，键盘，打印机组成人机系统，实现集中显示，集中操作和管理。工程师站 主要是用于组态和维护。上位计算机用于全系 统的信息管理和优化控制。 分散控制监测部分：分为现场控制站和现场监测站。现场控制站由一个微处理器、存储器 、一、基 本 概 念I/O输入/出板、 A/D、D/A转换器，内总线电源和通讯接口组成，可控制多个回路，具有强大 运算和控制功能，可自动完成回路控制任务， 实现分散控制。现场监测站（数据采集系统）主要是采集非控制变量以进行数据处理，并将采集过程信息经 高速数据通讯送到上位计算机。 通讯部分又叫高速数据通道，是实现分散控制一、基 本 概 念和集中管理的关键。其连接DCS操作站，工程师站，上位计算机，控制站和和监测站 各部分 ，完成数据、指令及其它信息的传递。 现场仪表：以上三部分称为集散控制系统。 再加上现场仪表，才构成真正意义上的DCS系统。只有现场仪表与集散控制系统紧密配合， DCS才能真正发挥作用。 22、常用的DCS厂家及型号一、基 本 概 念中国：浙大中控Jx300x ；电子工业部六所HS2000；清华大学DCS100。美国：霍尼威尔 TDC3000；费希尔DROVOX；西屋WDPF系列。日本：横河 CENTUM系列；山武霍尼威尔 TDCS3000；日立 EX1000。德国：西门子 TELEPERM；ABB公司ABBMASTER。 一、基 本 概 念 23.标准热电阻分度号及性能铂电阻：Pt10 Pt50 Pt100测温范围-200850温度为0时，阻值分别为10、50、100欧姆。铜电阻：Cu50 Cu100测温范围：-50150镍电阻：Ni100 Ni300 Ni500 测温范围：-60180一、基 本 概