測量儀表總復習

1、儀表測量儀表壓力物位變送器控制器控制系統(tǒng)控制儀表流量溫度執(zhí)行器簡單控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第一篇第一篇 過程測量儀表過程測量儀表n第一章第一章 概述概述n第二章第二章 壓力測量及變送壓力測量及變送n第三章第三章 物位測量及變送物位測量及變送n第四章第四章 流量測量及變送流量測量及變送n第五章第五章 溫度測量及變送溫度測量及變送 返回返回第一章第一章 概概 述述x，x a a，x r a，L q amax，L qmax?x正正 - x反反?，L h?x正正 - x反反?max ，L h max 精度等級由儀表的最大引用誤差和最大回差所決定。精度等級由儀表的最大引用誤差和最大回差所決定。(1)確定精度

2、等級：確定精度等級：maxqq 允maxhq允 國家規(guī)定的精度等級國家規(guī)定的精度等級 儀表精度等級。儀表精度等級。q允允去掉去掉 號和號和(2) 選擇精度等級：已知工藝要求，計算選擇精度等級：已知工藝要求，計算 ，選擇，選擇maxqq 允maxhq允返回返回選定儀表后，已知精度，選定儀表后，已知精度，L h允允、 q允允、a a、r rmaxqn高于這一精度等級都可以，高于這一精度等級都可以，n但精度越高，但精度越高，價格越高價格越高。低于這一低于這一等級都可以，但精度越低，等級都可以，但精度越低，價格越低價格越低。2022-6-14第一章第一章 概述概述主要存在以下問題：主要存在以下問題：返

3、回返回1.確定儀表精度或判定儀表是否合格：確定儀表精度或判定儀表是否合格：同時滿足同時滿足q允允 qmax 和和 q允允 hmax 。2. 絕對誤差絕對誤差a：有單位、方向（符號）：有單位、方向（符號）3. r、qmax、h：無單位，加：無單位，加%第二章第二章 壓力（差壓）測量及變送壓力（差壓）測量及變送1 1. . 壓力的定義、單位壓力的定義、單位2. 2. 表示方法及相互表示方法及相互關系關系絕壓絕壓: : 以絕對真空作為它的基準以絕對真空作為它的基準 表壓表壓: : 以大氣壓作為它的基準，高于大氣壓的壓力，以大氣壓作為它的基準，高于大氣壓的壓力， 工程上最常用。工程上最常用。 真空度真

4、空度: :以大氣壓作為它的基準，以大氣壓作為它的基準，低于大氣壓的壓力低于大氣壓的壓力 圖2-1 不同壓力表示方法的關系3 3 分類分類就地指示：就地指示：彈簧管壓力表彈簧管壓力表工作原理工作原理選擇選擇類型類型: :信號類型、測量介質信號類型、測量介質測量范圍（測量范圍（3 3種情況）種情況）精度精度校驗校驗標準表的選擇標準表的選擇?校驗數(shù)據(jù)合格確定精度或 報警：報警：電接點壓力表電接點壓力表遠傳：遠傳：壓力（差壓）變送器壓力（差壓）變送器輸入輸出關系（要求會計算），輸入輸出關系（要求會計算），接線方式（電接線方式（電）電容式差壓變送器工作原理電容式差壓變送器工作原理P(P)C, 差動電容差

5、動電容 InP(P) x1. 測量范圍的選擇測量范圍的選擇穩(wěn)定壓力：穩(wěn)定壓力： K = 3/2 脈動壓力：脈動壓力： K = 2 高壓高壓(10MPa)：K = 5/3P = K P測測P測測 被測壓力值被測壓力值國家規(guī)定的壓力儀表測量范圍：國家規(guī)定的壓力儀表測量范圍：不需要記不需要記 - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa (n為正、負自然整數(shù)為正、負自然整數(shù))P測測min1/3（Pmin Pmax）在國家規(guī)定測量范圍中在國家規(guī)定測量范圍中選擇選擇 P值值(1)(1)上限選取上限選取 ：為保證彈性元件在彈性變形的安全范圍內可

6、靠地工作，必須 根據(jù)被測壓力的變化范圍和變化快慢，留有足夠的余地。根據(jù)被測壓力的最大、最小值求出儀表的上、下限。根據(jù)被測壓力的最大、最小值求出儀表的上、下限。(2)(2)下限選取下限選取 ：為減小為減小測量誤差測量誤差 ，一、壓力儀表的選用一、壓力儀表的選用（離心泵，儲罐）（離心泵，儲罐）（壓縮機）（壓縮機）（活塞泵）（活塞泵） n1.11.6MPan14土土0.4 MPa2. 精度等級的選擇精度等級的選擇國家規(guī)定的精度等級：國家規(guī)定的精度等級：不需要記不需要記 0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、 0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。等。 根據(jù)工藝允許的最

7、大絕對誤差和選定的儀表量程，計算根據(jù)工藝允許的最大絕對誤差和選定的儀表量程，計算工藝允許的工藝允許的q工藝工藝max，在國家規(guī)定的精度等級中確定精度。，在國家規(guī)定的精度等級中確定精度。返回返回maxqq 允maxhq允n高于這一精度等級都可以，高于這一精度等級都可以，n但精度越高，但精度越高，價格越高價格越高。n1.11.6MPa, 5%n14土土0.4 MPa3.儀表類型的選擇儀表類型的選擇返回返回 儀表類型的選用必須滿足工藝要求，才能保證儀表正常工作及儀表類型的選用必須滿足工藝要求，才能保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)。安全生產(chǎn)。 （1 1）信號類型：）信號類型：就地指示就地指示、就地指示且報警

8、就地指示且報警、遠傳遠傳；（2 2）被測介質性質（溫度、粘度、腐蝕性、易燃易爆等）是否對）被測介質性質（溫度、粘度、腐蝕性、易燃易爆等）是否對儀表有特殊要求（彈簧管材料）儀表有特殊要求（彈簧管材料）；n例如例如：測氧、氨、腐蝕性、高壓、結晶等。：測氧、氨、腐蝕性、高壓、結晶等。（3 3）環(huán)境條件（濕度、溫度、磁場強度、振動等）對儀表類）環(huán)境條件（濕度、溫度、磁場強度、振動等）對儀表類型的要求等。型的要求等。2022-6-1102022-6-110選量程選量程 被測壓力為高壓被測壓力為高壓(10MPa)，因此有，因此有 解：解：選類型選類型 選用選用氨用壓力表氨用壓力表（碳鋼或不銹鋼材料制成）（

9、碳鋼或不銹鋼材料制成）第第4題：題：某合成氨廠合成氨塔壓力指標為某合成氨廠合成氨塔壓力指標為14土土0.4 MPa，要求，要求就地指示壓力。試選壓力儀表就地指示壓力。試選壓力儀表(類型、測量范圍、精度等級類型、測量范圍、精度等級)用于測量。用于測量。3(14)/( )23.33()5PMPa準確度等級取準確度等級取1.5級即可。級即可。MPa.amax40 %6 . 1%1000254 . 0%100maxmax Laq故測量范圍應為故測量范圍應為025MPa。選精度選精度 返回返回二、校驗二、校驗 然后選擇精度：然后選擇精度： 標準表允許絕對誤差應小于等于被校表允許絕對誤差的標準表允許絕對誤

10、差應小于等于被校表允許絕對誤差的1/3。1. 標準儀表的選擇原則：標準儀表的選擇原則：標準表的誤差可忽略不計標準表的誤差可忽略不計先選擇測量范圍先選擇測量范圍：要求標準表的測量上限應比被校表大一檔。：要求標準表的測量上限應比被校表大一檔。返回返回例例2-4：010MPa、2.5級壓力表，使用一段時間后，需檢驗級壓力表，使用一段時間后，需檢驗其是否合格，請選用合適的標準表。其是否合格，請選用合適的標準表。被校a31a標 被被校校校校qL31qL標 允標被 標準表：測量范圍標準表：測量范圍016MPa，精度，精度0.5級以上。級以上。例例2-5：對右圖的壓力表進行校驗的數(shù)據(jù)如下，判斷是否合格？對右

11、圖的壓力表進行校驗的數(shù)據(jù)如下，判斷是否合格？amax=0.16MPamax =0.2MPa%100%0100.qmax6 . 116 %0 . 2100%0102 . 0hmax滿足滿足q允允 qmax 和和 q允允 hmax ，則，則合格合格。返回返回2. 根據(jù)校驗結果，確定儀表精度或判定儀表是否合格：根據(jù)校驗結果，確定儀表精度或判定儀表是否合格：同時滿足同時滿足q允允 qmax 和和 q允允 hmax 。n則則合格合格。三三 變送器變送器 1 1、變送器的作用、變送器的作用 將被測參數(shù)（將被測參數(shù)（P、L、T、F ）轉換成標準統(tǒng)一信號轉換成標準統(tǒng)一信號（420mA、20100kPa、010

12、mA等）遠傳，供顯示、等）遠傳，供顯示、記錄、控制、運算、報警等。記錄、控制、運算、報警等。差壓差壓溫度溫度液位液位流量流量電流電流含水率含水率.壓力壓力工工藝藝參參數(shù)數(shù)變變 送送 器器顯示顯示記錄記錄控制控制現(xiàn) 場控制室返回返回2 2、變送器的輸入輸出關系、變送器的輸入輸出關系 輸入：輸入：XminXmax變送器測量范圍變送器測量范圍 L =XmaxXmin 變送器量程變送器量程 輸出：輸出：YminYmax 輸出信號范圍輸出信號范圍 不同類型的變送器，其能源及不同類型的變送器，其能源及輸出的標準信號范圍不同。輸出的標準信號范圍不同。 輸出信號輸出信號 能源能源氣動變送器：氣動變送器： 20

13、100kPa 140kPa 70年代年代-80年代中年代中電動變送器電動變送器: 電電型型 010mA； 220VAC 80年代中年代中-90年代初年代初 電電型型 420mA 24VDC 90年代初年代初- 其他類型其他類型沒有特殊說明，變送器的沒有特殊說明，變送器的輸入輸入X和輸出和輸出Y一般為線性關系。一般為線性關系。 返回返回例例2-1：一電一電型壓力變送器，測量范圍型壓力變送器，測量范圍210MPa，在控制室測得信號，在控制室測得信號為為12mA時，所測壓力是多少時，所測壓力是多少MPa? 當所測壓力為當所測壓力為7.6MPa時，輸出為多時，輸出為多少少mA?)MPa()(X6221

14、0420412)mA(.)(.Io2154420210267變送器輸出與測量值的換算：變送器輸出與測量值的換算：minminmaxminmaxminOOY)YY(XXXX)PI(Y或測量值與變送器輸出的換算：測量值與變送器輸出的換算： minminmaxminmaxminX)XX(YYYYX各種輸出與被測參數(shù)滿足線性關系的變送器均可適用。各種輸出與被測參數(shù)滿足線性關系的變送器均可適用。返回返回只要知道測量范圍，就可對輸入、輸出進行換算。只要知道測量范圍，就可對輸入、輸出進行換算。3 3、變送器的連線方式、變送器的連線方式 （3） 四線制四線制（1）二線制：電二線制：電型型現(xiàn)現(xiàn) 場場控制室控制室

15、二線制變送器二線制變送器返回返回（2）三線制）三線制現(xiàn)場現(xiàn)場控制室控制室四線制變送器四線制變送器三線制變送器三線制變送器第三章第三章 物位測量及變送物位測量及變送總結：總結：原理（少于原理（少于1010字）、特點（優(yōu)點、缺點）、測量范字）、特點（優(yōu)點、缺點）、測量范圍大小（定性）、精度高低（定性）、遠傳圍大小（定性）、精度高低（定性）、遠傳/ /就地、適用場就地、適用場合。合。浮力式浮力式變浮力：浮筒變浮力：浮筒恒浮力：磁翻板、自動跟蹤、浮球、鋼帶恒浮力：磁翻板、自動跟蹤、浮球、鋼帶靜壓式儀表：靜壓式儀表：應用液柱高度產(chǎn)生的靜壓。應用液柱高度產(chǎn)生的靜壓。其它物位計其它物位計電容（射頻導納）電容

16、（射頻導納）超聲波超聲波雷達雷達核輻射核輻射一、浮力式液位計一、浮力式液位計恒浮力式：恒浮力式： 翻轉式翻轉式: 就地指示、防爆、無電源、價格便宜就地指示、防爆、無電源、價格便宜 變浮力式：變浮力式：返回返回浮筒浮筒( (了解）了解）浮球式液位計：浮球式液位計：遠傳、高粘度、量程小、精度低遠傳、高粘度、量程小、精度低鋼帶式液位計鋼帶式液位計: 就地就地/遠傳指示、防爆、量程大、精度高遠傳指示、防爆、量程大、精度高自動跟蹤式液位計自動跟蹤式液位計: 就地就地/遠傳指示、量程大、精度高遠傳指示、量程大、精度高二、差壓式液位計二、差壓式液位計靜壓原理：靜壓原理：應用液柱高度產(chǎn)生的靜壓。應用液柱高度產(chǎn)

17、生的靜壓。確定差壓變送器的：確定差壓變送器的：正負壓力表示、正負遷移判斷、遷移正負壓力表示、正負遷移判斷、遷移量、測量范圍、量程。量、測量范圍、量程。還可用于界位測量。還可用于界位測量。返回返回(1) 分別計算正負壓室兩側靜壓分別計算正負壓室兩側靜壓P1、P2 , 求求P =P1 -P2 (2) 令被測液位令被測液位H =Hmin時時: 即即: Pmin = 遷移量遷移量D ，其代數(shù)和為正則，其代數(shù)和為正則正遷移正遷移； 為零則為零則無遷移無遷移； 為負則為負則負遷移負遷移。(3) 差壓變送器量程差壓變送器量程: L = Hmaxg(4) 遷移后遷移后差壓變送器差壓變送器的測量范圍：的測量范圍

18、：DL+D 由于差壓變送器出廠時的測量范圍下限通常為由于差壓變送器出廠時的測量范圍下限通常為0。返回返回氣（PghhghHP03211)()氣PghP03)(02111ghghgHPPP遷移量為遷移量為: : 1120hghg差壓變送器的量程差壓變送器的量程： 測量范圍測量范圍：gH1max)()(02111max0211ghghgHghgh11200hghg負遷移負遷移 11200hghg正遷移正遷移 零點遷移僅改變測量范圍上、下限，量程大小不變。零點遷移僅改變測量范圍上、下限，量程大小不變。即：即：H =Hmin, I= 4mA; H=Hmax , I= 20mA。minmaxminmax

19、:420oH HHPPPImA 會計算會計算H、I、 三者之間的關系。三者之間的關系。P三、其它物位計三、其它物位計1. 電容式物位計電容式物位計圓筒電容器圓筒電容器：固定固定R和和r，改變，改變或或L 。測量非導電介質液位測量非導電介質液位測量導電介質液位測量導電介質液位 用高頻無線電波測量系統(tǒng)導納用高頻無線電波測量系統(tǒng)導納，將單純測量電極電容變將單純測量電極電容變化變?yōu)榛優(yōu)闇y量復數(shù)阻抗變化測量復數(shù)阻抗變化，排除掛料影響。，排除掛料影響。導電掛料足夠長導電掛料足夠長RC1XC掛掛掛掛 2. 射頻導納物位計射頻導納物位計 返回返回HC共同特點：共同特點：精度低、量程小，用于小液位測量精度低、

20、量程小，用于小液位測量不同介質吸收射線的能力不同。不同介質吸收射線的能力不同。3. 核輻射物位計核輻射物位計三、其它物位計三、其它物位計計算超高頻電磁波往返液面的時間，計算超高頻電磁波往返液面的時間，確定空高確定空高h。 5. 雷達液位計雷達液位計3. 核輻射物位計核輻射物位計返回返回4. 超聲液位計：氣介、（液介）超聲液位計：氣介、（液介）共同特點：共同特點：非接觸測量非接觸測量第四章第四章 流量測量及變送流量測量及變送1 1 流量的定義、單位流量的定義、單位瞬時流量瞬時流量累計流量累計流量體積流量體積流量質量流量質量流量第四章第四章 流量測量及變送流量測量及變送QvA0limtdVVQdt

21、t 速速度度式式差壓式差壓式電磁電磁渦輪式渦輪式漩渦：渦街、旋進漩渦漩渦：渦街、旋進漩渦容容積積式式橢圓齒輪橢圓齒輪腰輪腰輪刮板刮板質質量量式式直接式：直接式：科里奧利間接式：間接式：溫度壓力補償式質量流量計對比：對比：工作原理、流量方程、精度高低工作原理、流量方程、精度高低( (定性定性) )、量程比高低、量程比高低( (定性定性) )、壓力損失大小、壓力損失大小( (定性定性) )、直管段要求、適用介質。、直管段要求、適用介質。共同特點：共同特點：精度低、需要直管段精度低、需要直管段共同特點：共同特點：精度高、不需要直管段精度高、不需要直管段 體積流量：溫度、壓力影響體積流量：溫度、壓力影

22、響特點：精度高，不受溫度、壓力、特點：精度高，不受溫度、壓力、粘度等變化的影響。粘度等變化的影響。dmMdt一、差壓式流量計一、差壓式流量計1.1.節(jié)流原理：動壓能與靜壓能轉換，節(jié)流原理：動壓能與靜壓能轉換， 恒截面、變壓差。恒截面、變壓差。返回返回節(jié)流裝置引壓管路非標準標準節(jié)流元件（3種）取壓方式（3種）組成三閥組和差壓計：三閥組的作用及操作順序2. 差壓式流量計的計算差壓式流量計的計算返回返回節(jié)流裝置節(jié)流裝置(節(jié)流件和取壓裝置節(jié)流件和取壓裝置) vP差壓計差壓計(差壓變送器差壓變送器) P 420mA信號輸出信號輸出 1/QKp1=M Kp控制室或差壓計節(jié)流裝置（孔板） ooPIPQmax

23、max/QKP/QKPminmaxmaxmaxmaxminPIIQQQPIIn設計流量范圍0-125m3/h，n差壓范圍0-80kPa,密度103kg/m3。在流量測量時，在流量測量時，差壓變送器通常無遷移差壓變送器通常無遷移控制室或差壓計節(jié)流裝置（孔板） ooPIPQ例例4-14-1 用一臺電容式差壓變送器與節(jié)流裝置配用測量流量，設計流量范圍0-125m3/h，差壓范圍0-80kPa,密度103kg/m3。當差壓變送器輸出12mA時，實際流量為多少？maxmax/QKP3minmaxmaxmaxmaxmin12412588.39/204PIIQQQmhPIImaxmax/125/ 80/10

24、00441.94KQPminmaxminminmaxmin()40IIPPPPKPaII 3/441.94* 40/100088.39/QKPmh或：minminmaxminmaxmaxmin00PPI IPPPPII /QKP二、容積式流量計二、容積式流量計容積分界法：容積分界法：以固定容積對流體進行連續(xù)計量并累積。以固定容積對流體進行連續(xù)計量并累積。 返回返回三、三、電磁流量計電磁流量計vEx電磁感應電磁感應四、渦輪式流量計四、渦輪式流量計v f動量矩守恒動量矩守恒直接式直接式 科氏力質量流量計科氏力質量流量計六、質量流量計六、質量流量計vfc 或或t)1(220ffKCn可同時測量密度：

25、可同時測量密度：五、五、 旋渦流量計旋渦流量計渦街流量計渦街流量計 流體自然振動流體自然振動旋進旋渦流量計旋進旋渦流量計 流體強迫振動流體強迫振動v 旋渦頻率旋渦頻率f流體振動流體振動1 1 溫度的定義溫度的定義攝氏溫標攝氏溫標2 2 溫標的定義及相互關系溫標的定義及相互關系華氏溫標華氏溫標熱力學溫標熱力學溫標宏觀宏觀微觀微觀第五章第五章 溫度測量及變送溫度測量及變送玻璃管式玻璃管式就地指示：就地指示：膨脹式膨脹式熱電偶熱電偶雙金屬式雙金屬式壓力式壓力式遠傳遠傳分類，分度號，分度表分類，分度號，分度表熱電阻熱電阻金屬導體金屬導體半導體半導體PtCu分度號，分度表分度號，分度表對比：對比：原理、

26、就地原理、就地/遠傳、精度高低、測量范圍大小、線性度、遠傳、精度高低、測量范圍大小、線性度、優(yōu)缺點、適用場合優(yōu)缺點、適用場合n中低溫中低溫高溫高溫一、膨脹式溫度計一、膨脹式溫度計物體受熱體積膨脹。物體受熱體積膨脹。分為氣體、液體、固體膨脹式。分為氣體、液體、固體膨脹式。 返回返回玻璃管式玻璃管式：氣、液體膨脹氣、液體膨脹就地指示：就地指示：膨脹式膨脹式雙金屬式：固體膨脹雙金屬式：固體膨脹壓力式：壓力式：氣、液體膨脹氣、液體膨脹共同特點：就地指示、防爆、精度低共同特點：就地指示、防爆、精度低二、熱電偶溫度計二、熱電偶溫度計熱電效應：熱電效應：包括包括溫差電勢溫差電勢和和接觸電勢接觸電勢。 2.冷

27、端溫度補償?shù)淖饔煤脱a償方法冷端溫度補償?shù)淖饔煤脱a償方法 返回返回1. 補償導線的作用，補償導線的作用，與相應的熱電偶的連接方式（型號匹配與相應的熱電偶的連接方式（型號匹配與正負極性連接正確）。與正負極性連接正確）。E(t, 0)E(t, t0)+E(t0, 0) BA0t0t現(xiàn)場控制室n分度表的使用條件。查表計算分度表的使用條件。查表計算nE(t, 0)返回返回n分度表的使用條件。查表計算分度表的使用條件。查表計算,Et tEnE(t, 0)3.計算的常用公式：計算的常用公式：)t ,t (E)t , t (E)t , t (EABBAAB000EAA(t, t0)=0 ； EAB(t, t)

28、=0 ；理解參考電勢方向的概念理解參考電勢方向的概念 第三種導體定律：第三種導體定律：接入第三種導體接入第三種導體，只要與第三種導體只要與第三種導體相接的相接的兩接點溫度相同，兩接點溫度相同，則則對回路中電勢無影響。對回路中電勢無影響。 0( , )ABEt t第三節(jié)第三節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計返回返回計算的常用公式：計算的常用公式：理解參考電勢方向的概念理解參考電勢方向的概念00000( , )( ,)( , )ACDBABCDEt ttEt tEtt000000( , )( ,)( , )( , )AABBABABABEt ttEt tEttEt t00( ,0)( ,)( ,0)AB

29、ABABEtEt tEt兩接點溫度相同兩接點溫度相同采用這種接法，通常認為顯示儀表采用這種接法，通常認為顯示儀表內含冷端補償。內含冷端補償。35例例5-35-3 如圖為如圖為S熱電偶與顯示儀表組成的熱電偶與顯示儀表組成的測溫系統(tǒng)。測溫系統(tǒng)。A、B為熱電偶補償導線，為熱電偶補償導線，但續(xù)接的一段由于疏忽接反，已知但續(xù)接的一段由于疏忽接反，已知: :E(1000,0)=9.585mV, E(50,0)=0.299mV, E(1000,0)=9.585mV, E(50,0)=0.299mV, E(100,0)=0.645mV, E(20,0)=0.113mVE(100,0)=0.645mV, E(2

30、0,0)=0.113mV求：（求：（1 1）顯示儀表顯示的溫度是多少）顯示儀表顯示的溫度是多少？ （2 2）若全部正確連接顯示儀表應顯示何值？由于第二段導線接反）若全部正確連接顯示儀表應顯示何值？由于第二段導線接反 引入的絕對誤差是多少？引入的絕對誤差是多少？解：解：由由中間溫度定律中間溫度定律: : EAB(1000,50)+EBA(50,20)=E(t,20)則則 E(t,20)= EAB(1000,50)-EAB(50,20) 查分度表：查分度表：t=967+(9.213-9.206t=967+(9.213-9.206）/(9.217-9.206)=967.64/(9.217-9.206

31、)=967.64E(t, 0)= EAB(1000,0)-2EAB(50,0)+2EAB(20,0) =9.585mV-2 =9.585mV-20.299mV+20.299mV+20.113mV 0.113mV =9.213mV =9.213mV返回返回EAB(1000,20)=E(t,20)返回返回4. 常用熱電偶及常用熱電偶及分度號、測溫范圍、精度、靈敏度分度號、測溫范圍、精度、靈敏度 。三、熱電組溫度計三、熱電組溫度計返回返回物質自身電阻隨溫度發(fā)生變化。物質自身電阻隨溫度發(fā)生變化。熱電阻熱電阻金屬導體金屬導體半導體半導體PtCu分度號，分度表分度號，分度表測量范圍、精度、線性度等測量范圍

32、、精度、線性度等常用熱電阻分度號、連接導線要求（三線制）。常用熱電阻分度號、連接導線要求（三線制）。rrtRr第十二章第十二章 被控對象動態(tài)特性被控對象動態(tài)特性 對象的輸入、輸出量干擾操縱變量被控變量對象特性對象特性是指被控對象的輸出量隨輸入量及時間而變化的特性。是指被控對象的輸出量隨輸入量及時間而變化的特性。 輸出量：自動控制系統(tǒng)的被控變量輸出量：自動控制系統(tǒng)的被控變量 輸入量：引起被控變量變化的因素，輸入量：引起被控變量變化的因素， 包括操縱變量和干擾作用包括操縱變量和干擾作用 第二節(jié)第二節(jié) 控制系統(tǒng)的投運控制系統(tǒng)的投運返回返回h1Q2Q12 儲槽對象1QhdtdhA010hQ0000()

33、|2h hdhhhhhhdth 穩(wěn)態(tài)點：穩(wěn)態(tài)點：102dhAhQdth 在穩(wěn)態(tài)點附近小范圍在穩(wěn)態(tài)點附近小范圍內波動內波動n描述對象特性的參數(shù)描述對象特性的參數(shù)n放大系數(shù)放大系數(shù)K : 靜態(tài)特性的參數(shù)靜態(tài)特性的參數(shù)時間常數(shù)時間常數(shù)T純滯后時間純滯后時間n動態(tài)特性的參數(shù)動態(tài)特性的參數(shù)n第八、九章第八、九章 控制規(guī)律與控制器控制規(guī)律與控制器n第十章第十章 執(zhí)行器執(zhí)行器第二篇第二篇 過程控制儀表過程控制儀表返回返回一、控制器的作用一、控制器的作用二、控制規(guī)律二、控制規(guī)律三、控制器三、控制器 當當PvSv時，控制器按照選定的控制規(guī)律，使輸出變化量時，控制器按照選定的控制規(guī)律，使輸出變化量Mv對執(zhí)行器產(chǎn)生

34、控制作用，消除或克服偏差。對執(zhí)行器產(chǎn)生控制作用，消除或克服偏差。控制規(guī)律研究的是控制規(guī)律研究的是Mv與與Dv之間隨時間變化的關系。之間隨時間變化的關系?；究刂埔?guī)律基本控制規(guī)律: P、PI、PD、PID，統(tǒng)稱統(tǒng)稱PID控制規(guī)律控制規(guī)律。掌握各控制規(guī)律的特點，適用對象范圍。掌握各控制規(guī)律的特點，適用對象范圍。了解控制器的基本功能。了解控制器的基本功能。掌握正、反作用的定義。掌握正、反作用的定義。返回返回n第八、九章第八、九章 控制規(guī)律與控制器控制規(guī)律與控制器 二二 控制規(guī)律控制規(guī)律P PPIPIPDPDPIDPIDtDVfMV,/PBIDKPTT 、 、過渡過程品質指標公式，特點、適用場合公式，

35、特點、適用場合控制規(guī)律的實現(xiàn)：控制規(guī)律的實現(xiàn)：通過改變控制參數(shù)（通過改變控制參數(shù)（PB、TI、TD） 到極限值到極限值，來獲得不同的控制規(guī)律，來獲得不同的控制規(guī)律)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP 返回返回1.1.根據(jù)被控對象的特性、各控制規(guī)律的特點選擇根據(jù)被控對象的特性、各控制規(guī)律的特點選擇控制規(guī)律控制規(guī)律適用：適用：滯后較小、負荷變化不大，滯后較小、負荷變化不大，無余差要求無余差要求的被控對象，如中的被控對象，如中間儲罐的液位、精餾塔塔釜液位、不重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)。間儲罐的液位、精餾塔塔釜液位、不重要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)。 特點：特點：輸出與偏差成比例，輸出與偏差成比例，KP

36、（PB ） 控制作用控制作用。調調節(jié)節(jié)作用快作用快，克服干擾能力強。，克服干擾能力強。 但但存在余差存在余差，且，且KP （PB PB ） 余差余差。 P 控制質量控制質量主要取決于控制器的主要取決于控制器的控制規(guī)律控制規(guī)律（P、PI、PD、PID）選擇和控制參數(shù)選擇和控制參數(shù)(KP或或PB、TD、TI) 設置。設置。 TD0，TI，PDvKMvP返回返回適用：適用：滯后小、負荷變化不大，滯后小、負荷變化不大，不允許有余差不允許有余差的被控對象，如的被控對象，如大多數(shù)壓力、流量控制系統(tǒng)，不允許有余差的液位控制等大多數(shù)壓力、流量控制系統(tǒng)，不允許有余差的液位控制等 。 PI:特點：特點： 輸出與偏

37、差的積分成比例，輸出與偏差的積分成比例，可消除余差可消除余差。 但但TI 控制作用控制作用，滯后大滯后大，會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，可適當加大，會降低系統(tǒng)穩(wěn)定性，可適當加大PB （ KP ）保持穩(wěn)定性，）保持穩(wěn)定性，但但A相應增大，相應增大，Ts加長加長。 TD0，PI)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP DvdtT1DvKMvIP 返回返回 PD: PD:特點：特點：根據(jù)根據(jù)Dv變化趨勢，進行超前控制，具有預測作用。變化趨勢，進行超前控制，具有預測作用。 TD 控制作用控制作用。 適用：適用：溫度、成分等容量溫度、成分等容量滯后的對象滯后的對象，且工藝，且工藝無余差要求無余差要求的被的被控對

38、象?？貙ο?。不適用于：純滯后對象。不適用于：純滯后對象。 適用：適用：溫度、成分等溫度、成分等容量滯后容量滯后且且不允許有余差不允許有余差的被控對象。的被控對象。 PID:特點：特點：微分輸出與偏差變化速度成正比，積分可消除余差。微分輸出與偏差變化速度成正比，積分可消除余差。 適當調整適當調整PB、TI I和和TD ，可獲得較高控制質量。，可獲得較高控制質量。nTI ，PD)dtdDTD(KMVDVPV )dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP 返回返回 2 2 控制參數(shù)控制參數(shù)( (K KP P或或P PB B、T TD D、T TI I) ) 的確定的確定被控對象被控對象PBPB（%

39、%）TITI（分）（分）TDTD（分）（分）液位液位2080流量流量401000.11壓力壓力30700.43溫度溫度20603100.53根據(jù)控制參數(shù)對過渡過程品質根據(jù)控制參數(shù)對過渡過程品質(穩(wěn)、快、準）的影響穩(wěn)、快、準）的影響),DSTnT微分控制作用，相對穩(wěn)定性 （震蕩，快速性 （）（快速性，（震蕩，相對穩(wěn)定性積分控制作用SITnT),）（快速性，（震蕩，相對穩(wěn)定性比例控制作用SPBTnKP), 二二 控制器控制器1 1 控制運算（控制規(guī)律的實現(xiàn)）控制運算（控制規(guī)律的實現(xiàn)）)1(dtdDVTDVdtTDvKMVDIP了解控制器的基本功能。了解控制器的基本功能?？刂埔?guī)律的實現(xiàn)：控制規(guī)律的實

40、現(xiàn)：通過改變控制參數(shù)（通過改變控制參數(shù)（PB、TI、TD） 到極限值到極限值，來獲得不同的控制規(guī)律，來獲得不同的控制規(guī)律 3 3 正反作用：正反作用： 構成負反饋構成負反饋正作用： )1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP反作用： )1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP5. 內、外給定選擇與提供內給定信號內、外給定選擇與提供內給定信號 ： 內給定：內給定：由控制器內部設置，用于由控制器內部設置，用于定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng)； 外給定：外給定：來自外部輸入，用于來自外部輸入，用于隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)。 4. 手手/自切換與手動操作自切換與手動操作 自動：自動：控制器輸出控制器輸出M

41、v根據(jù)控制規(guī)律隨根據(jù)控制規(guī)律隨Dv變化而變；變化而變； 手動：手動：控制器輸出控制器輸出Mv與與Dv無關，此時控制規(guī)律無效。無關，此時控制規(guī)律無效。 直接由手動操縱直接由手動操縱Mv，類似直接手調閥門開度。，類似直接手調閥門開度。 在自動控制系統(tǒng)剛投入運行時在自動控制系統(tǒng)剛投入運行時，先進行手動操作來改變，先進行手動操作來改變控制器輸出信號，等到系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換為自動運行?？刂破鬏敵鲂盘?，等到系統(tǒng)基本穩(wěn)定后再切換為自動運行。 第十章 執(zhí)行器 一一 執(zhí)行器的作用執(zhí)行器的作用二二 按能源分類按能源分類 氣動執(zhí)行器 電動執(zhí)行器 液動執(zhí)行器作用：作用：接受控制信號，改變操縱變量，使測量值保持在接受

42、控制信號，改變操縱變量，使測量值保持在 給定值或一定范圍內。給定值或一定范圍內。 二二 氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器執(zhí)行機構薄膜執(zhí)行機構活塞式執(zhí)行機構長行程執(zhí)行機構原理：輸入輸出關系作用正反作用正反作用不平衡力，閥門定位器調節(jié)機構分類直行程：角行程：性能指標性能指標節(jié)流原理流量系數(shù):決定閥的口徑Dg、dg可調比:理想、實際流量特性:理想（四種），實際正裝、反裝正裝、反裝特點特點n物理意義物理意義三、性能指標三、性能指標1. 流量系數(shù)流量系數(shù)C表示調節(jié)閥的最大流通能力的參數(shù)。表示調節(jié)閥的最大流通能力的參數(shù)。 返回返回3/100010022mkgKPaACpAQ22.04gDC 流量系數(shù)流量系數(shù)C的大小取

43、決于閥門公稱通徑的大小取決于閥門公稱通徑Dg和全開時阻力系數(shù)和全開時阻力系數(shù)（dgdg) )。 閥過大閥過大, ,工作在小開度工作在小開度, ,調節(jié)質量不好調節(jié)質量不好; ;閥過小閥過小, ,即使全開也不能適應最大流量即使全開也不能適應最大流量, ,造成工藝不能正常工作造成工藝不能正常工作 調節(jié)閥的調節(jié)閥的固有特性固有特性2 可調比可調比R 定義：定義：指調節(jié)閥所能控制的最大流量指調節(jié)閥所能控制的最大流量Q Q100100( (開度開度100%)100%) 與最小流量與最小流量Q Q0 0( (開度開度0%)0%)之比值之比值 0100QQR 調節(jié)閥的調節(jié)閥的可調節(jié)能力可調節(jié)能力理想可調比：理

44、想可調比：閥前后壓差不變閥前后壓差不變時的可調比稱理想可調比。時的可調比稱理想可調比。1000010001001010PAPAQQR一般國內調節(jié)閥一般國內調節(jié)閥R=30，國外調節(jié)閥，國外調節(jié)閥R=3050。 調節(jié)閥的固有特性調節(jié)閥的固有特性實際可調比實際可調比：工藝配管不同，閥前后壓差變化。：工藝配管不同，閥前后壓差變化。調節(jié)閥總是與工藝管路系統(tǒng)相串聯(lián)或與旁路閥并聯(lián)，管路系統(tǒng)的阻力變化調節(jié)閥總是與工藝管路系統(tǒng)相串聯(lián)或與旁路閥并聯(lián)，管路系統(tǒng)的阻力變化或旁路閥的開啟程度不同或旁路閥的開啟程度不同. . PConst 串聯(lián)管道：串聯(lián)管道： PPP 總管閥10010010010010000001010

45、PAQPPRrRRRSQPPPA總100PSP總令S閥阻比閥阻比 串聯(lián)管道的實際可調比隨閥阻比的減小而減小。串聯(lián)管道的實際可調比隨閥阻比的減小而減小。0S1表示管道和閥的阻力配置情況。表示管道和閥的阻力配置情況。 按按S=0.30.7設計配管。設計配管。 )Ll( fQQ100快開快開直線直線拋物線拋物線等百分比等百分比（對數(shù)）（對數(shù)）返回返回理想特性是調節(jié)閥的理想特性是調節(jié)閥的固有特性固有特性，是由，是由閥芯的形狀閥芯的形狀決定的。決定的。 調節(jié)閥相對行程與流過的相對流量之間的關系調節(jié)閥相對行程與流過的相對流量之間的關系: 理想流量特性：理想流量特性：PConst3. 流量特性流量特性 2.

46、 工作流量特性工作流量特性 與管道串聯(lián)時，與管道串聯(lián)時，開度開度閥閥P流量特性畸變。流量特性畸變。 S愈小畸變愈嚴重。愈小畸變愈嚴重。 若與旁路閥并聯(lián)時，則與若與旁路閥并聯(lián)時，則與X值有關。值有關。 返回返回1)1 (122100fSffQQ實際n還與還與工藝配管工藝配管有關有關四 執(zhí)行器選擇（一）（一） 結構形式的選擇結構形式的選擇選執(zhí)行機構：從能源，工藝介質要求、安全、調節(jié)精度，經(jīng)濟效 益及現(xiàn)場情況等多種因素，綜合考慮選用氣、電、 液哪一種執(zhí)行機構。選調節(jié)機構工藝條件：應考慮溫度、壓差、流量、泄漏量的要求介質物性：應考慮粘度、密度、結晶、結焦的情況n執(zhí)行機構的分類、特點執(zhí)行機構的分類、特點

47、n調節(jié)機構的分類、特點調節(jié)機構的分類、特點（二）氣開、氣關氣開、氣關(風開風關)的選擇1 定義定義氣開（風開）：氣開（風開）： 有氣則開，無氣則關，有氣則開，無氣則關， 信號信號，開度，開度。氣關（風關）：氣關（風關）： 有氣則關，無氣則開，有氣則關，無氣則開， 信號信號，開度，開度。 即：即：正正或反反組合為正正或反反組合為氣關式氣關式；正反組合為；正反組合為氣開式氣開式。 正作用正作用執(zhí)行機構與執(zhí)行機構與正裝正裝調節(jié)機構組成調節(jié)機構組成氣關式氣關式調節(jié)閥；調節(jié)閥；正作用正作用執(zhí)行機構與執(zhí)行機構與反裝反裝調節(jié)機構組成調節(jié)機構組成氣開式氣開式調節(jié)閥；調節(jié)閥；反作用反作用執(zhí)行機構與執(zhí)行機構與正裝

48、正裝調節(jié)機構組成調節(jié)機構組成氣開式氣開式調節(jié)閥；調節(jié)閥； 反作用反作用執(zhí)行機構與執(zhí)行機構與反裝反裝調節(jié)機構組成調節(jié)機構組成氣關式氣關式調節(jié)閥。調節(jié)閥。 返回返回2 2 組合方式組合方式 執(zhí)行機構：執(zhí)行機構：正作用、反作用正作用、反作用調節(jié)機構：調節(jié)機構：正裝、反裝正裝、反裝4種不同組合方式：種不同組合方式：3 選擇的原則選擇的原則 保證生產(chǎn)的安全性，在保證生產(chǎn)的安全性，在故障故障的情況下（氣源故障或控制器失靈使的情況下（氣源故障或控制器失靈使執(zhí)行執(zhí)行器輸入信號為零器輸入信號為零），應保證設備及操作人員的），應保證設備及操作人員的安全性安全性。TCTT氣 開燃 料 氣原 料“ 反 ”LCLT氣 開“ 正 ” 液位控制 加熱爐出口溫度控制 對安全影響不大時，對安全影響不大時，從產(chǎn)品質量、節(jié)約能源及物料性質等方面考慮從產(chǎn)品質量、節(jié)約能源及物料性質等方面考慮。 電動執(zhí)行器，因內部具有掉電自鎖功能，故