自动调节系统的静态与动态

1、KM7V在自动化领域内，把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。当一个自动调节系统的输人(给定和干扰)和输出恒定不变时，整个系统处于一种相对的平衡状态，系统的调节器、变送器、调节阀等环节都不故变原先的状态，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态就是静态。假若一个系统原来处于相对平衡状态即静态，由于干扰的作用而破坏了这种平衡时，被调参数就会跟着变化，从而使调节器等自动化装置也就会改变调节参数以克服干扰作用的影响，并力图使系统恢复平衡。从干扰发生开始，经过调节，直到系统重新平衡为止，在这段时间内，整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之

2、中，这种状态叫做动态。应该指出，研究一个系统，了解它的静态是必要的，但是了解它的动态更为重要。因为平衡(静态)是暂时的、相对的、有条件的，而不平衡(动态)才是普遍的、绝对的、力条件的。一个自动调节系统在正常工作时，总是处于一波末平、一波又起、波动不止、往复不息的动态过程中。显然，研究的重点应是系统的动态。 管道雷诺数ReD体的密度有关，采用力检测方式的涡街流量计，检测元件所受到交变作用的大小也与密度成正比。由此可见，涡街流量计的下限雷诺数和仪表检测元件的灵敏度均与被测流体的密度有关。所以，选型时，对仪表的下限流量和下限雷诺数的确定应考虑密度的因素。有的生产厂给出了计算最小流量。对于气体和蒸汽的

3、工作状态密度小于式中限定的密度，但大于0.6kg/m3时，气体、蒸汽可查图13-3的曲线，确定可测最低流速。例如一台通径为150mm的涡街流量计，用于测量饱和蒸汽，工作压力为0.5MPa（绝压），通过手册查到饱和蒸汽密度为2.68kg/m3根据图13-3曲线，可确定最低流速约4.5m/s。需要注意的是图13-2和13-3曲线及经验公式都是仪表制造厂根据生产的涡街流量计的特性，经试验确定的。不可盲目套用，以防造成错误选型。 电磁流量计是基于电磁感应定律而工作的流量测量仪表。当导电的被测介质垂直于磁力线方向流动时，在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一个感应电动势EX，它与被测介质在磁场中运动的

4、速度成正比，其关系式（2-3-10）如下： ; t! r! & h- aEX= B Dv （2-3-10） 6 8 r9 y8 V0 Z式中B磁感应强度，T； 1 a4 D" v" w, Z8 d# Z D导管直径，即导体垂直磁力线的长度，m； , J- n6 y2 s, 3 qν被测介质在磁场中运动的速度，m/s；9 l; d& a4 L% p9 k3 z" : h4 E& O 流体流速ν与管道截面积A相乘，即可得体积流量Q。因此，它是一种速度式流量计。它由检测和

5、转换两个单元组成。被测介质流经检测单元变换成感应电势，然后再由转换单元将感应电势放大，转换成 DC的直流标准信号输出，或转换成脉冲信号输出。; n" K M- j t6 |$ F1 M 12、 电磁流量计的安装要求 ! H6 I3 ve8 y+ H答. 1) 为保证满管条件，变送器最好垂直安装，如果不能垂直安装，水平安装也可以，但要使两电极在同一水平面上； * r) o3 o; f; Y! o/ D# j2) 电磁流量计信号较弱，满量程时仅2.58mA，流量很小时，仅几微伏，外界略有干扰就会影响精度。因此，变送器外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器两端的管道都要接地，并要单独设置

6、接地点，转换器已通过电缆线接地，故勿再行接地。5 Z9 6 F- l- % G/ P 3) 变送器安装位置要远离一切磁源，不能有振动；2 M m- * j: C: q 4) 信号电缆要用说明书中规定的屏蔽电缆；信号线和励磁线要分开敷设；信号电缆两端接头的外露部分要保持最短，屏蔽层剥除到只要能与接线端子相连就够了；信号线越短越好，转换器要尽量接近变送器； ; |9 n. y2 K: C/ r# Iv0 s6 5) 转换器和变送器必须使用同一电源& F) z+ ; F, 6) 变送器上游侧应有不小于5D的直管段，当有阀门、扩大管时应加长到10D。 & s&a

7、mp; |* t4 P6 pJ/ D 通常电磁流量传感器外壳防护等极为IP65（GB 4208规定的防尘防*级），对安装场所有以下要求。/ * V8 x; l# d1） 测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；3 y) g$ CG) F2） 尽可能避免测量管内变成负压； Ui* a/ Z) v& w4 3） 选择震动小的场所，特别对一体型仪表；2 l+ F6 g. n2 S: U& 6 u4） 避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干扰；- Y7 D$ k9

8、J1 z: g, _5） 易于实现传感器单独接地的场所；4 h! W, Q7 & X4 E. q$ t: u6） 尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；5 d* z9 f* R Y- p, ?6 s" A7） 环境温度在25/1050/600范围内，一体形结构温度还受制于电子元器件，范围要窄些；; " T3 I3 3 3 n4 ） 环境相对湿度在10%90%范围内；7 K, _5 |3 C; A L- Y9） 尽可能避免受阳光直照；# L& f. H9 J0 J. Y. G4 7 10） 避免雨水浸淋，不会被水浸没。8 q1

9、_2 i0 o. U如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘防潜水级），则无需上述8）、10）两项要求。) l9 c. a, J7 " Z" z. o* l3 5 O$ S（2） 直管段长度要求7 f4 xm9 ?! o1 i: p 为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90º弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线（不是传感器进口端连接面）5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（23）D或无要求；但要防

10、止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致，汇集如表2所示，要求比通常要求高。这是由于为保证达到当前0.5级精度仪表的要求。 * n- F9 7 D7 W: K2 x0 B 扰流件名称 标准或检定规程号9 f; Y0 n" I# S5 J3 N2 B ISO 6817 ISO 9104 JIS B7554 ZBN 12007 JJG 1989 p- V0 % U9 NE上游 弯管、形管、全开闸阀、渐扩管 10D 或制造厂规定 10D 5D 5D 10D6 k! M3 j, w+ k3 c; A* y9 Z# f 渐缩管 可视作直管 - R:

11、 m( c- e. $ q* Z 其他各种阀 10D ( H# J. F4 l/ P下游 各类 未提要求 5D 未提要求 2D 流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。: * s+ ; u9 K 水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不要处于垂直于地平线，因为处于地步的电极易被沉积物覆盖，顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面，使输出信号波动。图5所示管系中，c、d为适宜位置；a、b 、e为不宜位置，b处可能液体不充满，a、e处易积聚气体，且e处传感器后管段短也有可能不充满，排放口最好如f形状所示。对于固液两相流c处亦是不宜位置。 0 E9 a( dZ4 w

12、7 P（4） 旁路管、便于清洗连接和预置入孔* . p, : G# F4 Z% p1 S5 L& e8 2 N" j+ C" e& s 为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点，应装旁路管。但大管径管系因投资和位置空间限制，往往不易办到。根据电极污染程度来校正测量值，或确定一个不影响测量值的污染程度判断基准是困难的。除前文所述，采用非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表，可解决一些问题外，有时还需要清除内壁附着物，则可按图6所示，不卸下传感器就地清除。 4 F. g/ k5 P$ k; l7 B 对于管径大于1.

13、51.6m的管系在EMF 附近管道上，预置入孔，以便管系停止运行时清洗传感器测量管内壁。& T% ?! U P2 S: h& o, N* T" G9 g6 A6 e& A0 B（5） 负压管系的安装0 K" N+ d% Q+ c8 _- a. |5 Y% D1 f! E 氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系；正压管系应防止产生负压，例如液体温度高于室温的管系，关闭传感器上下游截止阀停止运行后，流体冷却收缩会形成负压，应在传感器附近装负压防止阀，如图7所示。有制造厂规定PTFE 和PFA 塑料衬里应用于负压管系

14、的压力可在200C、1000C、1300C时使用的绝对压力必须分别大于27、40、50KPa. B; * s6 L0 S6 h% l: x+ i2 E& Z0 C* g; a- m4 k! r（6） 接地# - G0 q1 Ey! D$ O7 q( _* ?4 Z- s X3 G 传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要用较粗铜导线（16mm2）饶过传感器跨接管道两连接法兰上，使阴极保护电流于传感器之间隔离。9 y2 D. J#

15、D; E* n$ H" 有时后杂散电流过大，如电解槽沿着电解液的泄漏电流影响 EMF 正常测量，则可采取流量传感器与其连接的工艺之间电气隔离的办法。同样有阴极保护的管线上，阴极保护电流影响 EMF 测量时，也可以采取本方法。 $ t! v/ J) ) m0 t6 N 6 Z i. # l2 I vs4 h3 X7.3转换器安装和连接电缆- t- I8 D ? j( 一体型 EMF 无单独安装转换器；分离型转换器安装在传感器附近或仪表室，场所选择余地较大，环境条件比传感器好些，其防护等级是 IP65 或 IP64 （防尘防溅级）。安装场所的要求与7.2节之（1）中3）、4）、6

16、）、8）、9）、10）各条相同，环境温度受电子件限制，使用温度范围比7）规定所列要窄些。2 r: B& P% A* y+ n4 N8 g 转换器和传感器间距离受制于被测介质电导率和信号电缆型号，即电缆的分布电容、导线截面和屏蔽层数等。要用制造厂随仪表所附（或规定型号）的信号电缆。电导率较低液体和传输距离较长时，也有规定用三层屏蔽电缆。一般仪表使用说明书对不同电导率液体给出相应传输距离范围。单层屏蔽电缆用于工业用水或酸碱液通常可传送距离100m。: N Q G& l+ x" x; O& $ q 为了避免干扰信号，信号电缆必须单独穿

17、在接地保护钢管内，不能把信号电缆和电源线安装在同一钢管内。电磁流量计 電磁流量計工作原理何在？you konw？ 電磁流量計是基於電磁感應定律而工作的流量測量儀表。當導電的被測介質垂直於磁力線方向流動時，在與介質流動和磁力線都垂直的方向上產生一個感應電動勢EX，它與被測介質在磁場中運動的速度成正比，其關系式（2-3-10）如下： ; t! r! & h- aEX= B Dv （2-3-10） 6 8 r9 y8 V0 Z式中B磁感應強度，T； 1 a4 D" v" w, Z8 d# Z D導管直徑，即導體垂直磁力線的長度，m； , J- n6

18、 y2 s, 3 qν被測介質在磁場中運動的速度，m/s；9 l; d& a4 L% p9 k3 z" : h4 E& O 流體流速ν與管道截面積A相乘，即可得體積流量Q。因此，它是一種速度式流量計。它由檢測和轉換兩個單元組成。被測介質流經檢測單元變換成感應電勢，然後再由轉換單元將感應電勢放大，轉換成 DC的直流標準信號輸出，或轉換成脈沖信號輸出。; n" K M- j t6 |$ F1 M 12、 電磁流量計的安裝要求 ! H6 I3 ve8 y+ H答. 1) 為保證滿管條件，變送器最好垂直安裝，如果不能垂直安裝，水平安裝也