《熱工控制儀表緒論》課件

熱工控制儀表緒論熱工控制儀表概述定義熱工控制儀表是用于測量、顯示、調(diào)節(jié)和控制工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的儀器和設(shè)備。作用保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、保障生產(chǎn)安全。熱工控制儀表的分類溫度測量儀表熱電偶、熱電阻、雙金屬片溫度計壓力測量儀表壓力表、差壓計、壓力傳感器流量測量儀表渦街流量計、電磁流量計、轉(zhuǎn)子流量計液位測量儀表液位計、浮球液位計、磁性液位計熱工控制儀表的基本結(jié)構(gòu)熱工控制儀表通常由測量元件、轉(zhuǎn)換元件、顯示元件和執(zhí)行元件組成。測量元件負(fù)責(zé)將被測量的物理量轉(zhuǎn)換為電信號，轉(zhuǎn)換元件將電信號轉(zhuǎn)換為可顯示或控制的信號，顯示元件用于顯示測量結(jié)果或控制參數(shù)，執(zhí)行元件根據(jù)控制參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的動作。例如，溫度計的測量元件是感溫元件，轉(zhuǎn)換元件是將溫度轉(zhuǎn)換為電阻變化的元件，顯示元件是顯示溫度數(shù)值的指針或數(shù)字顯示屏，執(zhí)行元件是根據(jù)溫度調(diào)節(jié)加熱或冷卻設(shè)備的元件。溫度測量的基本原理1熱力學(xué)基于物質(zhì)熱脹冷縮的特性2電學(xué)利用熱敏元件的電阻變化3輻射測量物體輻射出的紅外線能量溫度測量儀表的分類接觸式直接接觸被測物體，利用熱傳導(dǎo)原理進(jìn)行測量。非接觸式利用熱輻射原理進(jìn)行測量，無需直接接觸被測物體。模擬式利用指針或刻度盤顯示溫度值。數(shù)字式利用數(shù)字顯示溫度值。溫度測量儀表的選用測量范圍選擇合適的測量范圍，以確保儀表能夠準(zhǔn)確地測量被測溫度。測量精度根據(jù)實際需要選擇合適的測量精度，以滿足工藝要求。響應(yīng)速度選擇響應(yīng)速度快的儀表，以確保及時地獲得溫度變化信息。安裝方式根據(jù)安裝環(huán)境和要求選擇合適的安裝方式，確保儀表能夠安全可靠地工作。壓力測量的基本原理1靜壓靜壓是液體或氣體在靜止?fàn)顟B(tài)下，作用在單位面積上的力。2動壓動壓是液體或氣體在流動狀態(tài)下，由于流動而產(chǎn)生的壓強。3總壓總壓是靜壓和動壓的總和。壓力測量儀表的分類1彈性元件式利用彈性元件的形變來指示壓力值，例如彈簧管式、波紋管式等。2液體式利用液體的平衡原理來測量壓力，例如U型管壓力計。3電氣式利用電信號來測量壓力，例如電阻應(yīng)變式壓力傳感器。壓力測量儀表的選用測量范圍根據(jù)被測介質(zhì)的壓力范圍選擇合適的測量儀表，確保測量值落在儀表的測量范圍內(nèi)。介質(zhì)類型考慮被測介質(zhì)的腐蝕性、溫度、粘度等因素，選擇耐腐蝕、耐高溫、耐高壓的測量儀表。測量精度根據(jù)實際需求選擇不同精度的測量儀表，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。安裝方式根據(jù)被測介質(zhì)的安裝環(huán)境和管道布局，選擇合適的安裝方式，如法蘭式、螺紋式等。流量測量的基本原理1質(zhì)量流量單位時間內(nèi)流過截面的質(zhì)量2體積流量單位時間內(nèi)流過截面的體積3流量測量測量流體的流量流量測量儀表的分類容積式流量計通過測量一定時間內(nèi)流過儀表的流體體積來確定流量。如轉(zhuǎn)子流量計、旋翼流量計、活塞流量計等。質(zhì)量式流量計通過測量一定時間內(nèi)流過儀表的流體質(zhì)量來確定流量。如稱重式流量計、熱量式流量計等。速度式流量計通過測量流體在管道中的速度來確定流量。如渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。流量測量儀表的選用流體性質(zhì)考慮流體的種類、溫度、壓力、粘度等因素。管道尺寸選擇與管道尺寸相匹配的儀表。測量精度根據(jù)實際需求選擇合適的精度等級。成本預(yù)算選擇性價比高的儀表。液位測量的基本原理液位是指液體在容器或管道中所達(dá)到的高度或深度。測量原理液位測量是根據(jù)液體所處的物理參數(shù)，如壓力、浮力、電容、聲波等來確定液位。常見方法常見的液位測量方法包括：壓力式、浮球式、電容式、超聲波式等。液位測量儀表的分類1機械式液位計浮子式、磁性浮子式、差壓式等。2電氣式液位計電容式、電阻式、超聲波式等。3核輻射式液位計放射性同位素液位計。液位測量儀表的選用測量范圍根據(jù)容器的容積和液位變化范圍選擇合適的測量范圍，確保儀表能準(zhǔn)確反映液位變化。測量精度根據(jù)工藝要求選擇合適的測量精度，滿足控制和管理的需要。介質(zhì)特性根據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性等選擇合適的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，保證儀表的正常工作。熱工控制儀表的校準(zhǔn)1準(zhǔn)確性保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠2一致性確保儀表在不同時間和條件下的一致性3可追溯性建立可追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)體系熱工控制儀表的安裝儀表選址根據(jù)工藝要求和環(huán)境條件選擇合適的安裝位置，確保儀表能夠準(zhǔn)確測量和控制工藝參數(shù)。安裝固定使用合適的固定方式將儀表固定在管道或設(shè)備上，避免松動或脫落，確保儀表安全可靠。連接管道將儀表與工藝管道連接，注意管道清潔度和密封性，確保測量準(zhǔn)確和安全。調(diào)試校驗安裝完成后，進(jìn)行儀表調(diào)試和校驗，確保儀表功能正常，符合設(shè)計要求。熱工控制儀表的維護(hù)1定期檢查定期檢查儀表的運行狀態(tài)、零點漂移、精度等。2清潔保養(yǎng)清潔儀表表面和內(nèi)部，確保儀表正常運行。3故障排除及時發(fā)現(xiàn)并處理儀表故障，確保儀表正常工作。定期維護(hù)可以延長儀表的使用壽命，提高儀表的工作精度，確保儀表的可靠性。調(diào)節(jié)閥的基本原理1流量控制調(diào)節(jié)閥通過改變閥門開度來控制流體的流量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的調(diào)節(jié)。2壓力差調(diào)節(jié)閥的工作原理基于流體壓力差，通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制流體流過閥門的阻力，從而改變流量。3反饋控制調(diào)節(jié)閥通常與控制器配合使用，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)過程參數(shù)的變化，調(diào)節(jié)閥門開度，實現(xiàn)對過程參數(shù)的精確控制。調(diào)節(jié)閥的分類按結(jié)構(gòu)分類常見的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)包括直通式、角式、三通式等。直通式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，流通能力強，適用于氣體和液體介質(zhì)。角式調(diào)節(jié)閥適用于空間有限的場合，三通式調(diào)節(jié)閥可用于混合或分流兩種介質(zhì)。按驅(qū)動方式分類調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動方式主要包括氣動、電動、液動和手動。氣動調(diào)節(jié)閥應(yīng)用最為廣泛，響應(yīng)速度快，控制精度高。電動調(diào)節(jié)閥適用于遠(yuǎn)程控制，液動調(diào)節(jié)閥適用于高壓大流量場合。按閥體材料分類調(diào)節(jié)閥的閥體材料根據(jù)介質(zhì)特性和使用環(huán)境選擇。常用的材料有碳鋼、不銹鋼、鑄鐵等。不銹鋼耐腐蝕性強，適用于腐蝕性介質(zhì)。鑄鐵價格低廉，適用于一般工業(yè)環(huán)境。調(diào)節(jié)閥的選用流量特性選擇與控制系統(tǒng)相匹配的流量特性，如線性、等百分比或快速開閉特性。壓力等級選擇能夠承受系統(tǒng)工作壓力的調(diào)節(jié)閥，并考慮安全系數(shù)。溫度等級選擇能夠承受系統(tǒng)工作溫度的調(diào)節(jié)閥，并考慮介質(zhì)的腐蝕性。致動器的基本原理1接收信號接收來自控制系統(tǒng)的信號。2轉(zhuǎn)換信號將接收到的信號轉(zhuǎn)換為機械動作。3控制執(zhí)行機構(gòu)通過機械動作控制調(diào)節(jié)閥的開度。致動器的分類氣動致動器氣動致動器利用壓縮空氣作為動力源，通過氣缸或活塞的運動來控制調(diào)節(jié)閥的開度。電動致動器電動致動器利用電能作為動力源，通過電機驅(qū)動齒輪或螺桿來控制調(diào)節(jié)閥的開度。液壓致動器液壓致動器利用高壓油液作為動力源，通過液壓缸的運動來控制調(diào)節(jié)閥的開度。致動器的選用應(yīng)用場景根據(jù)不同應(yīng)用場景，選擇合適的致動器類型?？刂凭冗x擇滿足控制精度要求的致動器。響應(yīng)速度根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)速度要求，選擇響應(yīng)速度快的致動器。PID控制的基本原理1比例控制根據(jù)偏差的大小，改變控制量，使偏差迅速減小2積分控制根據(jù)偏差的累積量，改變控制量，消除靜差3微分控制根據(jù)偏差變化的速度，改變控制量，防止超調(diào)PID控制的調(diào)節(jié)策略1比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)根據(jù)偏差的大小來調(diào)整控制量。2積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)消除穩(wěn)態(tài)誤差，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。3微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)改善系統(tǒng)響應(yīng)速度，抑制超調(diào)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計需求分析明確控制目標(biāo)，確定控制對象和控制指標(biāo)。方案選擇選擇合適的控制方案，例如PID控制、模糊控制等。參數(shù)調(diào)試根據(jù)實際情況對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，以獲得最佳控制效果。系統(tǒng)驗證對設(shè)計好的控制系統(tǒng)進(jìn)行測試和驗證，確保其穩(wěn)定性和可靠性?？刂葡到y(tǒng)的調(diào)試1參數(shù)調(diào)整通過調(diào)