化工仪表及自动知识点

1、化工自动化的重要内容p31自动检测系统利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。2、自动信号和连锁保护系统生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常 情况时，就有引起事故的可能。为此，常对某些关键性参数设有自动信号联锁装置。工艺参数 允许范围 报警（提醒）工艺参数 允许极限值 联锁保护（紧急措施）3、自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。4、自动控制系统生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。

2、对生产过程中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正 常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。方块图p6串命控乱系茨典型方块图被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。操纵变量：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变 量。干扰（扰动）：除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为 干扰。设（给）定值：工艺规定被控变量所要保持的数值。偏差：偏差本应是设定值与被控变量

3、的实际值之差。但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差P&ID 图轴）过渡过程受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态的过程。在分 析和设计控制系统时，往往选定阶跃信号作为输入。等幅振荡过程发散振荡过程非周期衰减过程： 被控变量在给定值的某一次作缓慢变化，没有来回波动，最后稳定在某一数 值上衰减振荡过程：被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上（最好）等幅振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变发散震荡过程：被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值越来越远（最

4、危险）最大偏差 emax： emaxB + C 衰减比n: n=B/B'余差 e( ) e( s)=c=y (过渡时间tp： tp=t3振荡周期：t2- t 1自动控制系统希望的结果：最大偏差（超调量）：越小越好 衰减比：n=1等幅振荡n v1发散振荡 n >1衰减振荡不振荡为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为4： 1至10： 1 ;这种过渡过程不是最优的结果。但操作人员容易掌握，一般也是操作人员所希望的过程。不振荡：不便于操作人员掌握。余差：越小越好过渡时间：越小越好振荡周期：越短短好品质指标P15例题200 C)T=20-5=15某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下

5、的过渡过程曲线如图所示。试分别求出最大偏 差、余差、衰减比、振荡周期和回复时间（给定值解：最大偏差：A=230-200=30 C余差 C=205-200=5 C由图上可以看出，第一个波峰值B=230-205=25 ,第二个波峰值B' =230-205=5 ,故衰减比应为 B : B'=25 : 5=5 ： 1 o温度后別系统过酒过程曲线振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，周期 过渡时间与规定的被控变量限制范围大小有关，假定被控变量进入额定值的土2%就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为 200X（ 土 2% =± 4C,这时，可在新稳态值（205 C）两侧以宽度为

6、土 4 C画一区域，图9-6中以画有阴影线区域表示, 只要被控变量进入这一区域且不再越出，过渡过程就可以认为已经结束。因此，从图上可以看出，过渡时间为22min。21题（作业题）P16某化学反应器工艺规定操作温度为（900 士 10） Co考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80 Co现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-18所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、过和振荡周期，并1 lb 过0（駕胸甩回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？解：由反应器过渡过程曲线可知：最大偏差 A=950-900=50 C超调量 B=950

7、-908=42 C衰减比n:第一个波峰值与新稳定值之差B=950-908=42 C第二个波峰值与新稳定值之差B'=918-908=10 Cn=B/B'=42:10=4.2:1振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故振荡周期T =45-9=36min因为最大偏差 A=50C <80C,且新稳定值 908C符合题中要求的（900 ± 10） Co故该控制系统能满足题中所给的工艺要求。11题（作业题）P16图1-17所示是一反应器温度控制系统示意图。A. B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度保持不变。试画出该温度控制系统的方块图

8、，并 指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量变化的干动是什么解：反应器的温度控制系统的方块图如下图所示卜机反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度； 操作变量为冷却水流量。可能影响被控变量变化的干扰是：A B物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速等。精度、变差P35 例 1某台测温仪标的测温范围为200-700 C,检验该表时得到的最大绝对误差为+4C，试确定该仪表的精度等级。解：该仪表的相对百分误差为：4700_200100%0. 8%如果将该仪表的S去掉“ + ”号与“”号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级

9、仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。P35 例 2某台测温仪表的测温范围为0-1000 C。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过土7C,试问应如何选择仪表的精度等级才能满足上述要求？解：仪表的允许误差为：1000_0 100%0.7%如果将仪表的允许误差去掉“土”号与“”号，其数值介于0.51.0之间，如果选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为土 1.0 %,超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。PPT例 3某被测温度信号在 7080 C范围内变化，工艺要求测量误差不超过土1%,现有两台温度测量仪

10、表，精度等级均为 0.5级，其中一台仪表的测量范围是 0100C，另一台仪表的测量范围是 0200C，试问这两台仪表能否满足上述测量要求。解：由题意可知，被测温度的允许最大绝对误差为：| ma* = 80 X 1 %= 0.8 C测量范围为0100C的仪表的最大允许绝对误差为：I max| 1= 100X 0.5 %= 0.5 C测量范围为0200C的仪表的最大允许绝对误差为：I ma* 2= 200X 0.5 %= 1.0 C根据上述计算，虽然两台仪表的精度等级均为0.5级，但只有测量范围是 0100 C的温度测量仪表才满足本题的测量要求。6题 P101如果有一台压力表，其测量范围为0-10

11、MPa,经校验得出下列数据:被校表度数0246810标准表正行01.983.965.947.979.99标准表反行02.024.036.068.0310.01(1) 求出该压力表的变差(2) 问该压力表是否符合 1.0级精度解：(1)该仪表正、反行程各点标准表读数的差值为:0-0=0 ( MPa , 2.02-1.98=0.04( MPa , 4.03-3.96=0.07( MPs), 6.06-5.94=0.12( MPs),8.03-7.97=0.06( MPS, 10.01-9.99=0.02(MPS故其正、反行程最大差值(即最大绝对差值)f 0.12(MPa)所以该压力表的变差为：f

12、f 100% 100% 1.2%10 0 10(2)由于该压力表的变差已超过1.0级仪表的允许误差，故不符合1.0级精度。22 题 P101如果某反应器最大压力为0.8MPa，允许最大误差为 0.01MPa。现用一台测量范围为0-1.6MPa，精度为1级的压力表来进行测量，问能否复合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0-1.0MPa，精度为1级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。解：根据压力计的选用原则：该反应器选用压力计的测量范围要求，最大工作压力不高于上限值的2/3 :上限值选 1.6Mpa，贝U 1.6 X 2/3 = 1.067Mpa > 0.8Mpa;下限值按 0M

13、pa计该反应器允许最大绝对误差为0.01 MPa选用压力计的允许误差为：S= ±A max/ (x 上-x 下)X 100% = 土 0.01/(1.6 0)X 100% = 土 0.625 %若选用一台测量范围为01.6MPa,精度为1级的压力表来进行测量，不符合工艺上的误差要求，但符合测量范围要求。若采用一台测量范围为01.0MPa,精度为1级的压力表来进行测量，符合误差要求，但不符合测量范围要求。压力测量仪表弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性兀件变形的位移进行测量的。1 弹簧管；2 拉杆；3 扇形齿轮;4 中心齿轮;5 指针；6 面板；7 游丝；8 调整螺丝;9 接头基本测量原理单圈弹簧管是一根弯成 270°圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，另一端固定在接头9上。当通入被测的压力p后，由于椭圆形截面在压力p的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大，产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力 p的大小。电容式差压变送器：结构：隔离膜片、固定电极、硅油、测量膜片、玻璃层、底座、引线 原理：先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。电容式差压变送器 采用差动电容作为检测