化工仪表及自动化

1、化工仪表及自动化第一章自动限制系统根本概念第一节化工自动化的主要内容包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动限制第二节自动限制系统的根本组成及表示形式干扰作用象对1、自动化装置的三个局部：测量元件与变送器、自动限制器、执行器被控变量2、自动限制系统的表示形式方框图3、自动限制系统是具有被控变量负反应的闭环系统,这是与自动检测、自动操纵等开环系统 比拟最本质的区别4、仪表的图形符号O Q,就地安装仪表集中仪表盘面安装仪表就地仪表盘面安装仪表图中的实线改为虚线就是分别的盘后安装仪表5、字母代号字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能A分析报警F比分数L物位P压力T温度传送例如：PIC是一台具有指示功

2、能的液位限制器；TRC是一台同时具有指示、记录功能的温度 限制器；LICA是一台具有指示、报警功能的液位限制器第三节自动限制系统的分类定值限制系统、随动限制系统自动跟踪系统、程序限制系统顺序限制系统第四节 自动限制系统的过渡过程和品质指标、限制系统的静态与动态被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态,随时间变化的不平衡状态称为系统的 动态二、限制系统的过渡过程1、稳定过程非周期衰减过程、衰减振荡过程2、不稳定过程等幅振荡过程、发散振荡过程三、限制系统的品质指标1、最大偏差为A；超调量为B 2、衰减比为B: B/ ； 3、余差为C 4、过渡时间 5、振 荡周期第二章过程特性及其数学模型第一

3、节化工过程的特点及其描述方法1、研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系,这种数学描述称为对象的数学建模,一般将被控变量看作对象的输出量,而干扰作用和限制作用看作对象的输入量2、对象的数学模型可分为静态和动态数学模型3、数学模型的表达式：1非参量模型即是采用曲线或者数据表格等来表示；2参量模型即是采用数学方程式来描述第二节对象数学模型的建立机理建模和实验建模第三节描述对象特性的参数一、 放大系数KK在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比,越大, 表示对输出量的影响越大.二、时间常数T时间常数越大,被控变量的变化也越慢,到达新的稳定值所需时间也越大三、滞

4、后时间1、传递滞后一般用p 0表示；2、容量滞后 用ph表示第三章检测仪表与传感器第一节概述一、程与测量误差绝对误差相对误差三、仪表的性能指标1、 精确度相对百分误差为max100%允许误差为允仪表允许的最大绝对误差值100%去掉土、号即是仪表的精确度越大表示精确度越低2、什最大绝对差值 变差二量程100%3、 灵敏度与灵敏限适用于指针式仪表4、 分辨力适用于数字式仪表5、 线性度f 器100%量程第二节压力检测及仪表一、压力单位及测压仪表p=F/S二、弹性式压力记 测量范围为几百帕到数千兆帕三、电气式压力计 标准信号：直流电流420mA空气压力0.020.1MPa1霍尔片式压力传感器 从弹性

5、元件的位移转换成霍尔电势 2、应变片式压力传感器利用电阻应 变原理3、压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应四、压力计的选用及安装1、仪表测量范围确实定测量稳定压力时最大工作压力不应超过测量上限值的2/3;测量动脉压力时最大工作压力不应超过测量上限的1/2;测量高压压力时最大工作压力不应超过测量上限值的3/5;被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/32、仪表精度级的选取第三节流量检测及仪表一、概述流量测量的分类：速度式流量计；容积式流量计；质量流量计二、差压式流量计 利用节流原理：包流通面积,变压降.节流装置包括节流件和取压装置 标 准节流装置即把装置标准化,取压方法有角接取压法和法兰取压法三、

6、转子流量计包压降,变节流面积第四节物位检测及仪表一、 概述 测量液体的叫液位计,固体的叫料位计,两种密度不同的叫界面记二、差压式液位变送器1、工作原理 P H g3、零点迁移问题 P H 1g (h2 h1)2g零点改变,量程不变、电容式物位传感器1、原理电容量C ,D ln d2、液位的检测第五节温度的检测及仪表一、温度检测方法：接触式测温仪表；非接触式测温仪表二、热电偶温度计1、插入第三种导线的问题只需保证引入线两端的温度相同即可,不影响原热电偶所产生的热 电势数值2、冷端温度的补偿1)冷端温度保持为0c的方法2)冷端温度修正方法 E(t,0)=E(t,ti)+E(ti,0)3)校正仪表零

7、点法4)补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势,来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值5)补偿热电偶法三、热电阻温度计1、原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性即是电阻温度效应来进行温度测量的2、工业常用热电阻：铝,铜第六节现代检测技术与传感器的开展采用间接测量的思路,利用易于获取的其他测量信息, 通过计算来实现被检测量的估计. 也称 为软仪表技术,就是利用易测过程变量,依据这些易测过程变量与难以直接测量的待测过程变 量之间的数学关系,通过各种数学计算和估计方法,实现对待测过程变量的测量第七节显示仪表按显示的方式分为：可模拟式、数字式、屏幕显示三种第四章自动限制仪表第一节概述限

8、制仪表的开展过程大体经历了三个阶段：基地式限制仪表、单元组合式仪表中的限制单元以微处理器为基元的限制装置第二节根本限制规律及其对系统过渡过程的影响限制器的限制规律指P与e之间的函数关系P=f(e)=f(z-x)一、双位限制1、制规律是限制器只有连个输出值,相应的限制机构只有开和极限位置,又称为开关限制2、表达式为：产生持续的等幅振荡过程Pmax,e0 P=Pmin,e0二、比例限制(P)1、规律是限制阀的开度与被控变量的偏差成比例.2、表达式为P=Kpe Kp越大,比例限制作用越强e3、比例度=Xmax Xmin 100% o其值越大,表示限制作用越弱 PpmaxPmin4、余差的产生存在余差

9、是比例限制的缺点由于限制系统固有的原因,使得到达新的平衡 时被控变量值会比原来平衡值小三、积分限制I消除余差 限制动作缓慢,会由现限制不及时,1、限制规律：限制作用的输出变化量 P与输入偏差e的积分成正比2、表达式P=Ki f edt当偏差e是常数A时,变成P=Ki/Adt= Ki At3、由于积分限制限制动作缓慢,会出现限制不及时所以有：比例积分限制 PI表达式P=Kp e+ Ki / edt.用积分时间Ti来代替Ki得P=Kp e+ - f edt假设偏差为常数A代入得TP=Kp A+ kp/edt.缺点：对象滞后很大时,限制时间较长,最大偏差较大；负荷变化过于剧 T烈时,限制作用不及时四

10、、微分限制PID超前限制1、限制规律：限制器的输出信号与偏差信号的变化速度成正比,de2、表达式：P=Td dt1c de3、比例积分微分限制规律为 P= Kp e+ - f edt+TD Tdt第五章执行器第一节气动执行器1、由执行机构和限制机构两局部组成.2、作用：前者是执行器的推动装置,它按限制信号压力的大小产生相应的推力,推动控 制机构动作,即是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置；后者是执行器的限制部 分,它直接与被控介质接触,限制流体的流量,即是将阀杆的位移转换为流过阀的流 量的装置3、气动执行器的结构和分类1执行机构：薄膜式和活塞式2限制机构：直通单座限制 阀、直通双座限制阀、角

11、形限制阀、三通限制阀、隔膜限制阀、蝶阀、球阀、凸轮绕 曲阀、笼式阀4、限制阀的流量特性：指的是被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度间的关系； 限制阀的理想流量特性：直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性、快开 特性.5、限制阀的选择：气开式与气关式的选择主要从工艺生产上平安要求出发.考虑原那么是 信号中断时,应保证设备和操作人员的平安.如果阀处于翻开位置时危害性小,那么应 选用气关式,以使起源系统发生故障,起源中断时,阀门能自动翻开.反之阀处于关 闭时危害性小,那么应选用气开阀第六章简单限制系统第一节简单限制系统的结构与组成简单限制系统的方框图第二节简单限制系统的设计1、被控变量的选择2、操纵变量的选择3、测量元件特性的影响4、限制器限制规律的选择限制器正反作用确实定对于测量元件及变送器,其作用方向一般是正的.对于被控对象的作用方向,当操纵变量增加时,被控变量也增加的对象属于正作用, 反 之为负作用.对于限制器,当给定值不变时,被控变量测量值是增加时,限制器的输出也增加属于正 作用方向,或者当测量值不变时,给定值减少时,限