火電廠自動(dòng)化基礎(chǔ)

火電廠自動(dòng)化根底知識(shí)及自動(dòng)調(diào)節(jié)概念

自動(dòng)調(diào)節(jié)概述自動(dòng)調(diào)節(jié)中的一些常用術(shù)語

1．被調(diào)量〔被控制量〕表征生產(chǎn)過程是否正常運(yùn)行并需要加以調(diào)節(jié)的物理量。2．給定值按生產(chǎn)要求被調(diào)量必須維持的希望值。3．控制對(duì)象〔被控對(duì)象〕被調(diào)節(jié)的生產(chǎn)過程或設(shè)備稱為控制對(duì)象。4．調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可用來改變進(jìn)入控制對(duì)象的物質(zhì)或能量的裝置稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。5．變送器用來將被調(diào)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的便于傳遞和處理的信號(hào)。6.控制器按照預(yù)定規(guī)律對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，輸出是控制信號(hào)的環(huán)節(jié)7.控制量〔調(diào)節(jié)量〕由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(閥門、擋板等)改變的流量(或能量)，用以控制被調(diào)量的變化。

8.環(huán)節(jié)表示輸出與輸入信號(hào)之間關(guān)系的抽象單元9．?dāng)_動(dòng)引起被調(diào)量偏離其給定值的各種原因稱為擾動(dòng)。如果擾動(dòng)不包括在控制回路內(nèi)部(例外界負(fù)荷)，稱為外擾。如果擾動(dòng)發(fā)生在控制回路內(nèi)部，稱為內(nèi)擾。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開度變化造成的擾動(dòng)，稱為根本擾動(dòng)。給定值變化的擾動(dòng)稱為給定值擾動(dòng),也稱控制作用擾動(dòng)。10．控制過程〔調(diào)節(jié)過程〕原來處于平衡狀態(tài)的控制對(duì)象，一旦受到擾動(dòng)作用，被調(diào)量就會(huì)偏離給定值。要通過自動(dòng)控制儀表或運(yùn)行人員的調(diào)節(jié)作用使被調(diào)量重新恢復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程，稱為調(diào)節(jié)過程。11．自動(dòng)控制系統(tǒng)控制儀表和控制對(duì)象通過信號(hào)的傳遞互相聯(lián)系起來就構(gòu)成了自動(dòng)控制系統(tǒng)。方框圖圖例：注意：信號(hào)線有箭頭，表示信號(hào)只能單向傳輸相加點(diǎn)的正號(hào)可以省略，負(fù)號(hào)不可省略自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖相加點(diǎn)環(huán)節(jié)分支點(diǎn)Y＝W（S）XW（S）Y＝X1＋X2X1X2YYXXXX環(huán)節(jié)的三種根本連接方式

串聯(lián)、并聯(lián)、反響

〔1〕串聯(lián)連接串聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于所有傳遞函數(shù)的乘積

〔2〕并聯(lián)連接（a）R(s)C(s))(2sG)(1sG)(3sG)(2sC)(1sC)(3sC并聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于所有傳遞函數(shù)的代數(shù)和〔3〕反響連接

（a）C(s)R(s)G(s)H(s)±E(s)B(s)〔4〕相加點(diǎn)的移動(dòng)移動(dòng)中關(guān)于“前〞、“后〞的定義：按信號(hào)流向確定〔5〕分支點(diǎn)〔引出點(diǎn)〕的移動(dòng)移動(dòng)中關(guān)于“前〞、“后〞的定義：按信號(hào)流向確定用方塊圖等效變換方法，求以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)/R(s)解：這個(gè)具有交叉回路的系統(tǒng)，如果不對(duì)它作適當(dāng)?shù)淖儞Q，就難以求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。此題的求解有多種方法，就是進(jìn)行相加點(diǎn)和分支點(diǎn)的移動(dòng)解除回路的交叉。如先把點(diǎn)A先前移至B點(diǎn)，之后將G2、G3、G4化簡(jiǎn)為G5，再將B點(diǎn)后移至C點(diǎn)，就將交叉回路消除了，可從內(nèi)環(huán)到外環(huán)逐步化簡(jiǎn)，操作過程示意如下：例題自動(dòng)控制系統(tǒng)分類

一、按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類1．前饋控制系統(tǒng)〔開環(huán)〕2．反響控制系統(tǒng)〔閉環(huán)〕3．前饋─反響控制系統(tǒng)〔復(fù)合控制系統(tǒng)〕二、按給定值特點(diǎn)分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)3．程序控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)——不需穩(wěn)定性分析“按擾動(dòng)調(diào)節(jié)〞或“擾動(dòng)補(bǔ)償〞——調(diào)節(jié)及時(shí)，只對(duì)一個(gè)可測(cè)量擾動(dòng)起作用優(yōu)點(diǎn)：理想情況下可完全消除擾動(dòng)的影響缺點(diǎn)：不能保證被調(diào)量等于給定值，所以通常不獨(dú)立使用λ擾動(dòng)通道調(diào)節(jié)通道前饋調(diào)節(jié)器y“按偏差調(diào)節(jié)〞——調(diào)節(jié)不及時(shí)，反復(fù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)閉環(huán)控制系統(tǒng)——須進(jìn)行穩(wěn)定性分析優(yōu)點(diǎn)：對(duì)所有擾動(dòng)都有調(diào)節(jié)作用，可將偏差控制在預(yù)定值內(nèi)缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)不及時(shí)，導(dǎo)致誤差消除慢前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)-rλ擾動(dòng)通道調(diào)節(jié)通道調(diào)節(jié)器測(cè)量變送調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)yuxy1y2e前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)-rλ擾動(dòng)通道調(diào)節(jié)通道反饋調(diào)節(jié)器測(cè)量變送調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)y前饋調(diào)節(jié)器測(cè)量變送三．按閉合回路的數(shù)目分類

單回路控制系統(tǒng)：

多回路控制系統(tǒng)：一、控制過程的根本形式調(diào)節(jié)時(shí)間最大偏差靜態(tài)偏差在定值控制系統(tǒng)中，突出的要求是克服擾動(dòng)的性能。在隨動(dòng)控制系統(tǒng)中突出的要求是跟蹤性能。

衡量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣可以歸納為三個(gè)方面：

穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性，快速性

典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性及環(huán)節(jié)連接方式一、了解對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的意義1.熱工對(duì)象是熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成局部，要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的控制系統(tǒng)，必須了解對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性;2.要確定出控制器的最正確整定參數(shù)，也必須了解對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。3.了解對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，還可以對(duì)新設(shè)計(jì)的工藝設(shè)備提出要求，使之滿足所需要的動(dòng)態(tài)特性，為設(shè)計(jì)滿意的控制系統(tǒng)創(chuàng)造先決條件。二、相關(guān)概念1.對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性:就是對(duì)象的某一輸入量變化時(shí)，其被控參數(shù)隨時(shí)間變化的規(guī)律。其取決于工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件和內(nèi)部物理的〔或化學(xué)的〕過程。2.理論建模：可以用機(jī)理分析的方法導(dǎo)出對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性；3.實(shí)驗(yàn)建模：用實(shí)驗(yàn)的方法獲取對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，是工程中常用的建模方法，目前有時(shí)域法、頻域法和相關(guān)統(tǒng)計(jì)法等。實(shí)驗(yàn)建模方法1〕.時(shí)域法：是在對(duì)象的輸入端加一階躍擾動(dòng)，記錄響應(yīng)曲線，經(jīng)數(shù)據(jù)處理求得對(duì)象的傳遞函數(shù)，這種方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單適用，因此為工程中所廣泛采用。2〕.頻域法：用通過實(shí)驗(yàn)求得對(duì)象的頻率特性來研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性。但對(duì)一些慣性大的對(duì)象那么因試驗(yàn)時(shí)間很長(zhǎng)而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此，這種頻域法用的較少。3〕.相關(guān)統(tǒng)計(jì)法：是在對(duì)象的輸入端加一偽隨機(jī)信號(hào)，用相關(guān)計(jì)算求得對(duì)象的脈沖響應(yīng)函數(shù)，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不影響生產(chǎn)，因而越來越受到人們的重視。第二節(jié)

單容被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

單容被控對(duì)象：

是指只有一個(gè)貯存物質(zhì)或能量的容積。這種對(duì)象用一階微分方程式來描述。單容被控對(duì)象還可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩大類。一、有自平衡的單容對(duì)象

在t＝t0,閥門1開大,閥門2不變：〔一〕階躍響應(yīng)分析起始的工況：h＝h0，Q1＝Q10=Q2＝Q20

ΔQ＝ΔQ1－ΔQ2Δμ0ΔQ1ΔQ＝Q10＋ΔQ1－Q20＝ΔQ1hQ2新的平衡狀態(tài)

有自平衡單容對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線

〔二〕傳遞函數(shù)物質(zhì)平衡方程：(Q1－Q2)dt＝Adh

控制閥開度μ與流入量Q1之間的關(guān)系：Q1＝Kμμ

當(dāng)流出側(cè)閥門2的液阻方程：A：水槽截面積或稱液溶

Kμ:控制閥的比例系數(shù)

Rs：閥門2阻力稱為液阻〔當(dāng)液位變化范圍較小時(shí)，閥門阻力Rs可近似看成常數(shù)〕〔二〕傳遞函數(shù)綜合得：寫成標(biāo)準(zhǔn)形式：T：對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)T＝FRsK：對(duì)象的放大系數(shù)K＝KμRs傳遞函數(shù)為：慣性環(huán)節(jié)階躍時(shí)域響應(yīng)階躍輸入μ(t)＝Δμ0時(shí)：

說明：1.被控對(duì)象受到擾動(dòng)后平衡被破壞，不需外來的調(diào)節(jié)作用，而依靠被調(diào)量自身變化使對(duì)象重新恢復(fù)平衡的特性，稱為對(duì)象的自平衡特性。2.這是慣性環(huán)節(jié)，一種很重要的根本環(huán)節(jié)?！踩程卣鲄?shù)1．放大系數(shù)K

∵

h(∞)＝KΔμ0

K＝h(∞)/Δμ0

物理意義：如果有一定的輸入變化量Δμ0，通過對(duì)象就被放大了K倍的輸出穩(wěn)態(tài)值h(∞)，所以我們稱K為對(duì)象的靜態(tài)放大系數(shù)。

〔三〕特征參數(shù)2．時(shí)間常數(shù)T〔當(dāng)t＝T時(shí)〕當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入后，輸出(被調(diào)量)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需的時(shí)間，就是時(shí)間常數(shù)TT越小，表示對(duì)象輸出對(duì)輸入的反響越快，即慣性越小，T稱為慣性時(shí)間?！踩程卣鲄?shù)響應(yīng)曲線在起始點(diǎn)切線的斜率

時(shí)間常數(shù)T的物理意義：當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入后，被調(diào)量如果保持初始速度變化，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)〔三〕特征參數(shù)單容對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線h(3T)＝ＫΔμ0(1－e－3)

＝0.95h(∞)

h(4T)＝ＫΔμ0(1－e－4)

＝0.98h(∞)

二、無自平衡的單容對(duì)象

Ahμ流出量Q2由水泵強(qiáng)制打出。Q2的大小決定于水泵的容量和轉(zhuǎn)速，而與水槽水位的上下無關(guān)流出側(cè)阻力可認(rèn)為是無限大，也就是說它的流出側(cè)沒有自平衡能力

1．階躍響應(yīng)

起始的工況：h＝h0，Q1＝Q10=Q2＝Q20

在t＝t0時(shí)刻

：控制閥階躍開大Δμ0

流入量Q1按比例增加ΔQ1，ΔQ2＝0

ΔQ＝ΔQ1－ΔQ2＝ΔQ1為一常數(shù)

水槽液位等速(直線)上升

1．階躍響應(yīng)2．傳遞函數(shù)

∵Q10＝0，Q20＝0，h0＝0,μ0＝0

∵ΔQ1＝KμΔμ0

又∵ΔQ2＝0∴Q20＝0

三、

多容被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

多容對(duì)象指有二個(gè)或更多貯存能量或物質(zhì)的容積，有幾個(gè)容積就需用幾階微分方程式描述。也可分為有自平衡多容對(duì)象和無自平衡多容對(duì)象兩大類。一、有自平衡的多容對(duì)象

2．傳遞函數(shù)

二階系統(tǒng)雙容水槽對(duì)象是二階慣性環(huán)節(jié)，它是兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成,沒有負(fù)載效應(yīng)。

對(duì)象的容積個(gè)數(shù)愈多，其動(dòng)態(tài)方程的階次愈高，其容積遲延愈大。說明：容積數(shù)目影響的階躍響應(yīng)曲線二、無自平衡能力多容對(duì)象

傳遞函數(shù)三、具有純遲延的對(duì)象

容積遲延:在多容對(duì)象中，由于容積增多而產(chǎn)生容積滯后。傳遞遲延：由于信號(hào)的傳遞產(chǎn)生的滯后叫傳遞滯后。當(dāng)對(duì)象即有純遲延又有容積遲延時(shí)，我們通常把這兩種遲延加在一起，統(tǒng)稱為遲延，用τ來表示

純遲延KμQ0μ三、具有純遲延的對(duì)象

Q1Q0e-τsQ0Q1_Q2hQ1Q2四、總結(jié)①有自平衡能力對(duì)象單容對(duì)象：

雙容對(duì)象：

多容對(duì)象：

若近似認(rèn)為，T1=

T2=…

=Tｎ=T

，則或

②無自平衡能力對(duì)象單容對(duì)象：

雙容對(duì)象：

多容對(duì)象：

若近似認(rèn)為，T1=

T2=…

=Tｎ=T

，則或

熱工對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性一般具有以下特點(diǎn)：

(1)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是不振蕩的。(2)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性在干擾發(fā)生的開始階段有遲延和慣性。(3)在階躍響應(yīng)曲線的最后階段，被調(diào)量可能到達(dá)新的平衡(有自平衡能力)；也可能不斷變化而不再平衡下來(無自平衡能力)。(4)描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的特征參數(shù)有放大系數(shù)K，時(shí)間常數(shù)T(無自平衡能力用積分時(shí)間Ta)遲延時(shí)間(包括遲延和容積遲延)等。調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律中最根本的作用是:比例(P)、積分(I)和微分(D)作用常用的控制規(guī)律可分為：比例調(diào)節(jié)器〔P〕、比例積分調(diào)節(jié)器〔PI〕、比例微分調(diào)節(jié)〔PD〕、比例積分微分調(diào)節(jié)器〔PID〕一、根本調(diào)節(jié)作用1.比例作用(P作用)

動(dòng)態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

比例作用的比例系數(shù)

特點(diǎn)為：

〔1〕無慣性、無遲延、動(dòng)作快,而且調(diào)節(jié)動(dòng)作的方向始終正確,在控制系統(tǒng)中是促使控制過程穩(wěn)定的骨干因素〔2〕有差調(diào)節(jié)一、根本調(diào)節(jié)作用2.積分作用(I作用)

動(dòng)態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

積分速度

特點(diǎn)為：

〔1〕無差調(diào)節(jié)，即控制過程結(jié)束時(shí),被調(diào)量與給定值之間沒有穩(wěn)態(tài)偏差〔2〕控制作用滯后，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)〔3〕控制方向有時(shí)錯(cuò)誤，是使控制過程振蕩的因素,因此很少單獨(dú)使用一、根本調(diào)節(jié)作用3.微分作用(D作用)

動(dòng)態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

微分作用的微分系數(shù)

特點(diǎn)為：

〔1〕微分作用具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，可克服對(duì)象的一些慣性與遲延〔2〕控制方向始終正確，能改善控制過程的動(dòng)態(tài)特性〔3〕不能消除靜態(tài)誤差，不能單獨(dú)使用理論微分，實(shí)際微分有慣性

一、根本調(diào)節(jié)作用總結(jié):

比例作用能單獨(dú)地執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù),并能使控制過程趨于穩(wěn)定,但會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)偏差。

積分作用會(huì)使控制過程趨于不穩(wěn)定，只有在極少的情況下(對(duì)象自平衡能力大,慣性和遲延很小等)才能單獨(dú)應(yīng)用,但能使被調(diào)量無靜態(tài)偏差。

微分作用不能單獨(dú)使用，但能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能減少被調(diào)量的動(dòng)態(tài)偏差.

二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

理想PID調(diào)節(jié)器實(shí)際PID調(diào)節(jié)器動(dòng)態(tài)方程傳遞函數(shù)4.比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

理想PID調(diào)節(jié)器實(shí)際PID調(diào)節(jié)器階躍響應(yīng)曲線

4.比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)PIDPID熱工保護(hù)熱工保護(hù)的根本概念熱工保護(hù)系統(tǒng)屬于開關(guān)量控制系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在機(jī)組工況正常時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)不起任何作用，當(dāng)機(jī)組工況異常時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在必要時(shí)自動(dòng)啟停某些設(shè)備，以使機(jī)組維持運(yùn)行；假設(shè)發(fā)生了重大故障而危及機(jī)組設(shè)備的平安時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)停止機(jī)組運(yùn)行，以防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。熱工保護(hù)動(dòng)作的分類熱工保護(hù)動(dòng)作可分為兩大類：工況保護(hù)和危機(jī)保護(hù)兩類保護(hù)的共同點(diǎn)是當(dāng)機(jī)組參數(shù)正常時(shí)都不動(dòng)作。不同點(diǎn)歸納如下：兩類保護(hù)動(dòng)作參數(shù)值不同，參數(shù)超差和到達(dá)危險(xiǎn)參數(shù)工況保護(hù)的目的是維持運(yùn)行，危機(jī)保護(hù)的目的是防止事故擴(kuò)大。兩類保護(hù)動(dòng)作的結(jié)果不同，維持運(yùn)行和停機(jī)。發(fā)電廠停產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)損失是顯而易見的。兩類保護(hù)的可靠性要求不同，危機(jī)保護(hù)的可靠性要求最高。熱工保護(hù)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)熱工保護(hù)系統(tǒng)的組成熱工保護(hù)系統(tǒng)由信號(hào)輸入單元、邏輯處理單元〔或?qū)Ｓ帽Ｗo(hù)裝置〕以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

保護(hù)系統(tǒng)所需的信號(hào)由傳感器經(jīng)信號(hào)單元送來，邏輯處理單元對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理，當(dāng)輸入信號(hào)顯示工況異常時(shí)，工況保護(hù)回路動(dòng)作或危機(jī)保護(hù)回路動(dòng)作，發(fā)出輸出信號(hào)給保護(hù)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其動(dòng)作控制被保護(hù)對(duì)象。熱工保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)因?yàn)闊峁けＷo(hù)系統(tǒng)是當(dāng)機(jī)組處于不正常狀態(tài)時(shí)保障平安的，所以要求它必須有很高的可靠性，不能產(chǎn)生拒動(dòng)和誤動(dòng)。

為達(dá)上述要求，通常采用如下技術(shù)措施：①為保證輸入信號(hào)可靠，一般采用獨(dú)立傳感器。不與其他系統(tǒng)共用傳感器，必要時(shí)還要對(duì)傳感器采取冗余措施。②保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。③保護(hù)命令一般是長(zhǎng)信號(hào)，要求能滿足被控對(duì)象對(duì)控制信號(hào)的要求。④保護(hù)動(dòng)作一般是單方向的，即動(dòng)作后需由運(yùn)行人員手動(dòng)復(fù)位。⑤保護(hù)系統(tǒng)能進(jìn)行在線試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。⑥當(dāng)有多級(jí)保護(hù)同時(shí)存在時(shí)，各級(jí)保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)有確定的優(yōu)先級(jí)。⑦保護(hù)系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)—手動(dòng)切換。⑧保護(hù)系統(tǒng)能進(jìn)行事故追憶和自檢。⑨保護(hù)系統(tǒng)具有獨(dú)立性。不受其他自動(dòng)控制系統(tǒng)投入與否的影響。⑩保護(hù)系統(tǒng)有可靠的電源〔電源故障自動(dòng)停機(jī)〕開關(guān)量變送器的特性

開關(guān)量變送器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小、中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少、可靠性高，因此被廣泛地應(yīng)用在開關(guān)量系統(tǒng)中。開關(guān)量信號(hào)也可由模擬量變送器輸出經(jīng)鑒幅后得到，但這種方式價(jià)格與故障率均較高，所以一般不采用。開關(guān)量變送器的根本原理是，將被測(cè)參數(shù)的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為觸點(diǎn)信號(hào)。實(shí)際上開關(guān)量變送器就是一種受控于被測(cè)量的開關(guān)，因此也簡(jiǎn)稱為開關(guān)。如位置開關(guān)、壓力開關(guān)、差壓開關(guān)、流量開關(guān)、液位開關(guān)、溫度開關(guān)、光線開關(guān)等等。當(dāng)被測(cè)參數(shù)上升〔或下降〕到達(dá)某一規(guī)定值時(shí)，開關(guān)量變送器發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，這個(gè)規(guī)定值稱為它的動(dòng)作值。當(dāng)參數(shù)重又下降〔或上升〕到達(dá)原動(dòng)作值或比原動(dòng)作值稍小〔或稍大〕的另一個(gè)數(shù)值時(shí)變送器發(fā)出的信號(hào)復(fù)原，這個(gè)值稱為復(fù)原值。動(dòng)作值和復(fù)原值之差稱為回差值。變送器的動(dòng)作值和差值一般可根據(jù)需要調(diào)整，但有些變送器的參數(shù)是固定的，不能由用戶調(diào)整了。由于開關(guān)量變送器大多有回差，具有繼電器特性，因此也稱為繼電器。

在開關(guān)量控制系統(tǒng)中設(shè)定一個(gè)差值通常是必要的，可以防止被測(cè)參數(shù)在規(guī)定值附近波動(dòng)時(shí)引起執(zhí)行器的反復(fù)跳躍。提高信號(hào)單元可靠性措施可靠性的定義：在一定的使用條件和規(guī)定的使用時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)持續(xù)完成設(shè)計(jì)功能的概率。從熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障的效果看，故障可分為拒動(dòng)作和誤動(dòng)作兩類。誤動(dòng)作率：Ｐ＝誤動(dòng)作次數(shù)／實(shí)際動(dòng)作次數(shù)拒動(dòng)作率：Ｑ＝拒動(dòng)作次數(shù)／應(yīng)當(dāng)動(dòng)作次數(shù)實(shí)際動(dòng)作次數(shù)為正確動(dòng)作次數(shù)＋誤動(dòng)作次數(shù)應(yīng)當(dāng)動(dòng)作次數(shù)為實(shí)際動(dòng)作次數(shù)－誤動(dòng)作次數(shù)＋拒動(dòng)作次數(shù)注意，上述表達(dá)式是統(tǒng)計(jì)值，應(yīng)該是在較長(zhǎng)時(shí)間〔如一年〕的統(tǒng)計(jì)結(jié)果?！玻薄硢我恍盘?hào)法此時(shí)信號(hào)單元與檢測(cè)元件的誤動(dòng)作率、拒動(dòng)作率相等。即Ｐ＝ｐＱ＝ｑ式中Ｐ、Ｑ為信號(hào)單元的誤動(dòng)作率和拒動(dòng)作率。ｐ、ｑ為傳感器的誤動(dòng)作率和拒動(dòng)作率?！玻病承盘?hào)串聯(lián)法這兩個(gè)信號(hào)在邏輯上為“與〞的關(guān)系。設(shè)單個(gè)傳感器的誤動(dòng)率為Ｐa、Ｐb，拒動(dòng)作率為Ｑa(bǔ)、Ｑb，串聯(lián)后信號(hào)單元總的誤動(dòng)作率為Ｐ、拒動(dòng)作率為Ｑ，Ｐ＝ＰaＰb；誤動(dòng)作率Ｑ＝１－〔１－Ｑa(bǔ)〕〔１－Ｑb〕＝Ｑa(bǔ)＋Ｑb－Ｑa(bǔ)Ｑb；拒動(dòng)作率由上式可見，假設(shè)兩傳感器的誤動(dòng)作率、拒動(dòng)作率相等，那么信號(hào)相“與〞后誤動(dòng)作率可減少。但拒動(dòng)作率比單一傳感器時(shí)增加了約一倍?！玻场承盘?hào)并聯(lián)法這兩個(gè)信號(hào)在邏輯上為“或〞的關(guān)系。。設(shè)單個(gè)傳感器的誤動(dòng)率為Ｐa、Ｐb，拒動(dòng)作率為Ｑa(bǔ)、Ｑb，并聯(lián)后信號(hào)單元總的誤動(dòng)作率為Ｐ，拒動(dòng)作率為Ｑ，Ｐ＝１－〔１－Ｐa〕〔１－Ｐb〕＝Ｐa＋Ｐb－ＰaＰb；誤動(dòng)作率Ｑ＝Ｑa(bǔ)Ｑb；拒動(dòng)作率兩個(gè)檢測(cè)元件輸出信號(hào)并聯(lián)后的誤動(dòng)作率比單一信號(hào)時(shí)增加了約一倍。因此信號(hào)并聯(lián)法只適用于特別強(qiáng)調(diào)減小拒動(dòng)作率而對(duì)誤動(dòng)作率要求不高的場(chǎng)合?！?〕信號(hào)的多重化攝取法常用的有先串后并、先并后串，三取二、四取三等。多重化攝取法，雖然增加了變送器的數(shù)量，但對(duì)提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，增加系統(tǒng)的可靠性，還是很有必要的。對(duì)熱工保護(hù)系統(tǒng)，除了要求其檢測(cè)信號(hào)必須正確可靠外，還要求保護(hù)裝置的邏輯處理局部和執(zhí)行機(jī)構(gòu)也必須正確、可靠地動(dòng)作，這些局部也可以用多重化方法提高可靠性。熱工測(cè)量概述：測(cè)量就是將被測(cè)量與同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量〔測(cè)量單位〕進(jìn)行比較，以確定被測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍的過程。測(cè)量技術(shù)是研究測(cè)量原理、測(cè)量方法和測(cè)量工具的一門科學(xué)。國(guó)際單位制規(guī)定了七個(gè)根本單位：米〔m〕公斤〔kg〕秒〔s〕安培〔A〕開爾文〔K〕摩爾〔mol〕坎〔cd〕測(cè)量方法：直接測(cè)量〔長(zhǎng)度〕、間接測(cè)量〔面積〕、組合測(cè)量〔流量〕——讀數(shù)偏差測(cè)量〔桿秤〕、零差測(cè)量〔天平〕——比較接觸式測(cè)量〔量體重〕、非接觸式測(cè)量〔量太陽(yáng)溫度〕——接觸測(cè)量系統(tǒng)：傳感器變送器顯示器熱工測(cè)量?jī)x表的分類按被測(cè)參數(shù)份類：溫度、壓力、流量、物位、成分、機(jī)械量……按用途分類：標(biāo)準(zhǔn)表、實(shí)驗(yàn)室用表、工程用表按顯示方法分類：指針式、數(shù)字式、屏幕式、記錄式、計(jì)算式……按工作原理分類：機(jī)械式、電器式、化學(xué)式、氣動(dòng)式、液動(dòng)式……按安裝位置分類：就地式、盤裝式、架裝式……按使用方式分類：固定式、臺(tái)式、便攜式……誤差的概念在一定條件下，被測(cè)量客觀存在確實(shí)定值，稱為真值。誤差是測(cè)量值與真值相差的程度。誤差公理：測(cè)量的過程必然存在著誤差，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的過程之中。誤差的產(chǎn)生原因儀器本身；因?yàn)槿魏蝺x器都有一定的靈敏域和精確度。環(huán)境的變更；如溫度，濕度，緯度，電磁場(chǎng)的變化。實(shí)驗(yàn)方法所限；方法不同結(jié)果不一樣。如抽樣調(diào)查中的代表性誤差〔抽樣平均誤差〕操作人員的素質(zhì)；每個(gè)人身體條件的不同，受教育，訓(xùn)練的程度不同特別說明誤差不是錯(cuò)誤，測(cè)量結(jié)果包含了誤差范圍恰恰是對(duì)測(cè)量結(jié)果正確和科學(xué)的表達(dá)。測(cè)量結(jié)果數(shù)值要用有效數(shù)字來表示誤差的表示方法絕對(duì)誤差Δ：測(cè)量值X與被測(cè)量真值X0之差

Δ＝X－X0相對(duì)誤差γ：絕對(duì)誤差Δ與真值X0之比，并用百分?jǐn)?shù)表示。

γ＝

引用誤差γ0：儀表某一刻度點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差Δ比上儀表測(cè)量范圍Xm，并用百分?jǐn)?shù)表示。Xm＝Xmax－Xmin

γ0＝ΔA0x100%ΔXmx100%關(guān)于真值真值實(shí)際上是難于得到的，人們通常用真值的近似值來代替，稱之為約定真值。約定真值的獲得采用相應(yīng)高一級(jí)精度計(jì)量器具的測(cè)量值作為被測(cè)量的真值用相同條件下屢次重復(fù)測(cè)量的算術(shù)平均值來代表真值。誤差的分類系統(tǒng)誤差：同一條件下重復(fù)測(cè)量，誤差根本恒定或規(guī)律變化原因：系統(tǒng)不完善、儀表使用不當(dāng)、條件不滿足、測(cè)量原理有誤隨機(jī)誤差：同一條件下重復(fù)測(cè)量，誤差隨機(jī)變化，但值不大原因：各種隨機(jī)擾動(dòng)引起，可用統(tǒng)計(jì)方法減小疏忽誤差：規(guī)律性差，數(shù)值較大原因：一般是人員因素，粗心大意或水平不夠精密度、準(zhǔn)確度、精確度精度與誤差是反映測(cè)量結(jié)果真實(shí)性的兩個(gè)相輔相成的概念精度是表示測(cè)量值接近真值的程度精密度：屢次測(cè)量結(jié)果的一致程度，即隨機(jī)誤差大小的程度。準(zhǔn)確度：測(cè)量值與真值的偏離程度，即系統(tǒng)誤差大小的程度。精確度：是系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。指測(cè)量值與真值的一致程度。精密度差準(zhǔn)確度差精密度差準(zhǔn)確度中精密度好準(zhǔn)確度中精密度好準(zhǔn)確度好精確度好精確度中精確度中精確度差儀表的精度等級(jí)和允許誤差儀表的精度等級(jí)是國(guó)家規(guī)定的系列值，一般有〔14級(jí)〕0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0兩者的關(guān)系是：合格表的所有誤差都不能超過允許誤差。例題：用0～16Mpa壓力表測(cè)量10Mpa左右的壓力，假設(shè)要求測(cè)量誤差小于±0.5％，選擇適宜的儀表精度。解：ABTT0-----AB＋－T內(nèi)部電場(chǎng)E電勢(shì)式中： k—波爾茲曼常數(shù)1.38

10-23J／KT—接點(diǎn)溫度e—單位電荷數(shù)，4.802

10-10絕對(duì)靜電單位NA、NB—導(dǎo)體A、B在溫度T時(shí)的自由電子密度

熱電偶測(cè)溫原理溫差電勢(shì)eA(t,t0)：同種導(dǎo)體兩端溫度不同時(shí)，溫度高的一端電子密度大，電子將向溫度低的一端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位差，熱端為正。其大小與溫差和導(dǎo)體性質(zhì)有關(guān)。eAB(t,t0)

>>eA(t,t0)方向由eAB(t,t0)決定

熱電偶回路總電勢(shì)ABTT0溫差電勢(shì)接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)上式說明，當(dāng)熱電偶材料選定以后，熱電勢(shì)就是兩個(gè)溫度的函數(shù)。如果保持冷端溫度不變，那么熱電勢(shì)就只與熱端溫度相關(guān)了。熱電偶的根本定律1.均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不管形狀和溫度分布，都不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電勢(shì)與熱偶長(zhǎng)度與截面無關(guān)。2.中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中，接入其他均質(zhì)導(dǎo)體，只要接入的導(dǎo)體兩端溫度相等，它們對(duì)熱電勢(shì)沒有影響?？梢栽跓犭娕蓟芈分薪尤雰x表3.中間溫度定律熱偶兩端溫度為t,to的熱電勢(shì)，等于該熱偶在溫度為t,tn和tn,to熱電勢(shì)之和。提供了編制和使用分度表的方法提供了使用補(bǔ)償導(dǎo)線的依據(jù)。熱電偶回路接入中間導(dǎo)體ABTT0AT1CCABTT0證明：AB金屬CT0T金屬D用開路熱電偶測(cè)量金屬壁溫D最活躍C最惰性標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系B鉑銠30－鉑R鉑銠13－鉑S鉑銠10－鉑E鎳鉻—銅鎳N鎳鉻硅－鎳硅J鐵－銅鎳T銅－銅鎳K鎳鉻－鎳硅C銅—銅鎳熱電偶、熱電阻型號(hào)命名表鎧裝式型號(hào)說明W

溫度儀表

R

熱電偶

P感溫元