测量仪表总复习

1、仪表测量仪表压力物位变送器控制器控制系统控制仪表流量温度执行器简单控制系统复杂控制系统第一篇第一篇 过程测量仪表过程测量仪表n第一章第一章 概述概述n第二章第二章 压力测量及变送压力测量及变送n第三章第三章 物位测量及变送物位测量及变送n第四章第四章 流量测量及变送流量测量及变送n第五章第五章 温度测量及变送温度测量及变送 返回返回第一章第一章 概概 述述x，x a a，x r a，L q amax，L qmax?x正正 - x反反?，L h?x正正 - x反反?max ，L h max 精度等级由仪表的最大引用误差和最大回差所决定。精度等级由仪表的最大引用误差和最大回差所决定。(1)确定精度

2、等级：确定精度等级：maxqq 允maxhq允 国家规定的精度等级国家规定的精度等级 仪表精度等级。仪表精度等级。q允允去掉去掉 号和号和(2) 选择精度等级：已知工艺要求，计算选择精度等级：已知工艺要求，计算 ，选择，选择maxqq 允maxhq允返回返回选定仪表后，已知精度，选定仪表后，已知精度，L h允允、 q允允、a a、r rmaxqn高于这一精度等级都可以，高于这一精度等级都可以，n但精度越高，但精度越高，价格越高价格越高。低于这一低于这一等级都可以，但精度越低，等级都可以，但精度越低，价格越低价格越低。2022-6-14第一章第一章 概述概述主要存在以下问题：主要存在以下问题：返

3、回返回1.确定仪表精度或判定仪表是否合格：确定仪表精度或判定仪表是否合格：同时满足同时满足q允允 qmax 和和 q允允 hmax 。2. 绝对误差绝对误差a：有单位、方向（符号）：有单位、方向（符号）3. r、qmax、h：无单位，加：无单位，加%第二章第二章 压力（差压）测量及变送压力（差压）测量及变送1 1. . 压力的定义、单位压力的定义、单位2. 2. 表示方法及相互表示方法及相互关系关系绝压绝压: : 以绝对真空作为它的基准以绝对真空作为它的基准 表压表压: : 以大气压作为它的基准，高于大气压的压力，以大气压作为它的基准，高于大气压的压力， 工程上最常用。工程上最常用。 真空度真

4、空度: :以大气压作为它的基准，以大气压作为它的基准，低于大气压的压力低于大气压的压力 图2-1 不同压力表示方法的关系3 3 分类分类就地指示：就地指示：弹簧管压力表弹簧管压力表工作原理工作原理选择选择类型类型: :信号类型、测量介质信号类型、测量介质测量范围（测量范围（3 3种情况）种情况）精度精度校验校验标准表的选择标准表的选择?校验数据合格确定精度或 报警：报警：电接点压力表电接点压力表远传：远传：压力（差压）变送器压力（差压）变送器输入输出关系（要求会计算），输入输出关系（要求会计算），接线方式（电接线方式（电）电容式差压变送器工作原理电容式差压变送器工作原理P(P)C, 差动电容差

5、动电容 InP(P) x1. 测量范围的选择测量范围的选择稳定压力：稳定压力： K = 3/2 脉动压力：脉动压力： K = 2 高压高压(10MPa)：K = 5/3P = K P测测P测测 被测压力值被测压力值国家规定的压力仪表测量范围：国家规定的压力仪表测量范围：不需要记不需要记 - 0.10； - 0.10.06、 0.15 MPa; 01、1.6、2.5、4、6、1010n kPa (n为正、负自然整数为正、负自然整数)P测测min1/3（Pmin Pmax）在国家规定测量范围中在国家规定测量范围中选择选择 P值值(1)(1)上限选取上限选取 ：为保证弹性元件在弹性变形的安全范围内可

6、靠地工作，必须 根据被测压力的变化范围和变化快慢，留有足够的余地。根据被测压力的最大、最小值求出仪表的上、下限。根据被测压力的最大、最小值求出仪表的上、下限。(2)(2)下限选取下限选取 ：为减小为减小测量误差测量误差 ，一、压力仪表的选用一、压力仪表的选用（离心泵，储罐）（离心泵，储罐）（压缩机）（压缩机）（活塞泵）（活塞泵） n1.11.6MPan14土土0.4 MPa2. 精度等级的选择精度等级的选择国家规定的精度等级：国家规定的精度等级：不需要记不需要记 0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、 0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。等。 根据工艺允许的最

7、大绝对误差和选定的仪表量程，计算根据工艺允许的最大绝对误差和选定的仪表量程，计算工艺允许的工艺允许的q工艺工艺max，在国家规定的精度等级中确定精度。，在国家规定的精度等级中确定精度。返回返回maxqq 允maxhq允n高于这一精度等级都可以，高于这一精度等级都可以，n但精度越高，但精度越高，价格越高价格越高。n1.11.6MPa, 5%n14土土0.4 MPa3.仪表类型的选择仪表类型的选择返回返回 仪表类型的选用必须满足工艺要求，才能保证仪表正常工作及仪表类型的选用必须满足工艺要求，才能保证仪表正常工作及安全生产。安全生产。 （1 1）信号类型：）信号类型：就地指示就地指示、就地指示且报警

8、就地指示且报警、远传远传；（2 2）被测介质性质（温度、粘度、腐蚀性、易燃易爆等）是否对）被测介质性质（温度、粘度、腐蚀性、易燃易爆等）是否对仪表有特殊要求（弹簧管材料）仪表有特殊要求（弹簧管材料）；n例如例如：测氧、氨、腐蚀性、高压、结晶等。：测氧、氨、腐蚀性、高压、结晶等。（3 3）环境条件（湿度、温度、磁场强度、振动等）对仪表类）环境条件（湿度、温度、磁场强度、振动等）对仪表类型的要求等。型的要求等。2022-6-1102022-6-110选量程选量程 被测压力为高压被测压力为高压(10MPa)，因此有，因此有 解：解：选类型选类型 选用选用氨用压力表氨用压力表（碳钢或不锈钢材料制成）（

9、碳钢或不锈钢材料制成）第第4题：题：某合成氨厂合成氨塔压力指标为某合成氨厂合成氨塔压力指标为14土土0.4 MPa，要求，要求就地指示压力。试选压力仪表就地指示压力。试选压力仪表(类型、测量范围、精度等级类型、测量范围、精度等级)用于测量。用于测量。3(14)/( )23.33()5PMPa准确度等级取准确度等级取1.5级即可。级即可。MPa.amax40 %6 . 1%1000254 . 0%100maxmax Laq故测量范围应为故测量范围应为025MPa。选精度选精度 返回返回二、校验二、校验 然后选择精度：然后选择精度： 标准表允许绝对误差应小于等于被校表允许绝对误差的标准表允许绝对误

10、差应小于等于被校表允许绝对误差的1/3。1. 标准仪表的选择原则：标准仪表的选择原则：标准表的误差可忽略不计标准表的误差可忽略不计先选择测量范围先选择测量范围：要求标准表的测量上限应比被校表大一档。：要求标准表的测量上限应比被校表大一档。返回返回例例2-4：010MPa、2.5级压力表，使用一段时间后，需检验级压力表，使用一段时间后，需检验其是否合格，请选用合适的标准表。其是否合格，请选用合适的标准表。被校a31a标 被被校校校校qL31qL标 允标被 标准表：测量范围标准表：测量范围016MPa，精度，精度0.5级以上。级以上。例例2-5：对右图的压力表进行校验的数据如下，判断是否合格？对右

11、图的压力表进行校验的数据如下，判断是否合格？amax=0.16MPamax =0.2MPa%100%0100.qmax6 . 116 %0 . 2100%0102 . 0hmax满足满足q允允 qmax 和和 q允允 hmax ，则，则合格合格。返回返回2. 根据校验结果，确定仪表精度或判定仪表是否合格：根据校验结果，确定仪表精度或判定仪表是否合格：同时满足同时满足q允允 qmax 和和 q允允 hmax 。n则则合格合格。三三 变送器变送器 1 1、变送器的作用、变送器的作用 将被测参数（将被测参数（P、L、T、F ）转换成标准统一信号转换成标准统一信号（420mA、20100kPa、010

12、mA等）远传，供显示、等）远传，供显示、记录、控制、运算、报警等。记录、控制、运算、报警等。差压差压温度温度液位液位流量流量电流电流含水率含水率.压力压力工工艺艺参参数数变变 送送 器器显示显示记录记录控制控制现 场控制室返回返回2 2、变送器的输入输出关系、变送器的输入输出关系 输入：输入：XminXmax变送器测量范围变送器测量范围 L =XmaxXmin 变送器量程变送器量程 输出：输出：YminYmax 输出信号范围输出信号范围 不同类型的变送器，其能源及不同类型的变送器，其能源及输出的标准信号范围不同。输出的标准信号范围不同。 输出信号输出信号 能源能源气动变送器：气动变送器： 20

13、100kPa 140kPa 70年代年代-80年代中年代中电动变送器电动变送器: 电电型型 010mA； 220VAC 80年代中年代中-90年代初年代初 电电型型 420mA 24VDC 90年代初年代初- 其他类型其他类型没有特殊说明，变送器的没有特殊说明，变送器的输入输入X和输出和输出Y一般为线性关系。一般为线性关系。 返回返回例例2-1：一电一电型压力变送器，测量范围型压力变送器，测量范围210MPa，在控制室测得信号，在控制室测得信号为为12mA时，所测压力是多少时，所测压力是多少MPa? 当所测压力为当所测压力为7.6MPa时，输出为多时，输出为多少少mA?)MPa()(X6221

14、0420412)mA(.)(.Io2154420210267变送器输出与测量值的换算：变送器输出与测量值的换算：minminmaxminmaxminOOY)YY(XXXX)PI(Y或测量值与变送器输出的换算：测量值与变送器输出的换算： minminmaxminmaxminX)XX(YYYYX各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。返回返回只要知道测量范围，就可对输入、输出进行换算。只要知道测量范围，就可对输入、输出进行换算。3 3、变送器的连线方式、变送器的连线方式 （3） 四线制四线制（1）二线制：电二线制：电型型现现 场场控制室控制室

15、二线制变送器二线制变送器返回返回（2）三线制）三线制现场现场控制室控制室四线制变送器四线制变送器三线制变送器三线制变送器第三章第三章 物位测量及变送物位测量及变送总结：总结：原理（少于原理（少于1010字）、特点（优点、缺点）、测量范字）、特点（优点、缺点）、测量范围大小（定性）、精度高低（定性）、远传围大小（定性）、精度高低（定性）、远传/ /就地、适用场就地、适用场合。合。浮力式浮力式变浮力：浮筒变浮力：浮筒恒浮力：磁翻板、自动跟踪、浮球、钢带恒浮力：磁翻板、自动跟踪、浮球、钢带静压式仪表：静压式仪表：应用液柱高度产生的静压。应用液柱高度产生的静压。其它物位计其它物位计电容（射频导纳）电容

16、（射频导纳）超声波超声波雷达雷达核辐射核辐射一、浮力式液位计一、浮力式液位计恒浮力式：恒浮力式： 翻转式翻转式: 就地指示、防爆、无电源、价格便宜就地指示、防爆、无电源、价格便宜 变浮力式：变浮力式：返回返回浮筒浮筒( (了解）了解）浮球式液位计：浮球式液位计：远传、高粘度、量程小、精度低远传、高粘度、量程小、精度低钢带式液位计钢带式液位计: 就地就地/远传指示、防爆、量程大、精度高远传指示、防爆、量程大、精度高自动跟踪式液位计自动跟踪式液位计: 就地就地/远传指示、量程大、精度高远传指示、量程大、精度高二、差压式液位计二、差压式液位计静压原理：静压原理：应用液柱高度产生的静压。应用液柱高度产

17、生的静压。确定差压变送器的：确定差压变送器的：正负压力表示、正负迁移判断、迁移正负压力表示、正负迁移判断、迁移量、测量范围、量程。量、测量范围、量程。还可用于界位测量。还可用于界位测量。返回返回(1) 分别计算正负压室两侧静压分别计算正负压室两侧静压P1、P2 , 求求P =P1 -P2 (2) 令被测液位令被测液位H =Hmin时时: 即即: Pmin = 迁移量迁移量D ，其代数和为正则，其代数和为正则正迁移正迁移； 为零则为零则无迁移无迁移； 为负则为负则负迁移负迁移。(3) 差压变送器量程差压变送器量程: L = Hmaxg(4) 迁移后迁移后差压变送器差压变送器的测量范围：的测量范围

18、：DL+D 由于差压变送器出厂时的测量范围下限通常为由于差压变送器出厂时的测量范围下限通常为0。返回返回气（PghhghHP03211)()气PghP03)(02111ghghgHPPP迁移量为迁移量为: : 1120hghg差压变送器的量程差压变送器的量程： 测量范围测量范围：gH1max)()(02111max0211ghghgHghgh11200hghg负迁移负迁移 11200hghg正迁移正迁移 零点迁移仅改变测量范围上、下限，量程大小不变。零点迁移仅改变测量范围上、下限，量程大小不变。即：即：H =Hmin, I= 4mA; H=Hmax , I= 20mA。minmaxminmax

19、:420oH HHPPPImA 会计算会计算H、I、 三者之间的关系。三者之间的关系。P三、其它物位计三、其它物位计1. 电容式物位计电容式物位计圆筒电容器圆筒电容器：固定固定R和和r，改变，改变或或L 。测量非导电介质液位测量非导电介质液位测量导电介质液位测量导电介质液位 用高频无线电波测量系统导纳用高频无线电波测量系统导纳，将单纯测量电极电容变将单纯测量电极电容变化变为化变为测量复数阻抗变化测量复数阻抗变化，排除挂料影响。，排除挂料影响。导电挂料足够长导电挂料足够长RC1XC挂挂挂挂 2. 射频导纳物位计射频导纳物位计 返回返回HC共同特点：共同特点：精度低、量程小，用于小液位测量精度低、

20、量程小，用于小液位测量不同介质吸收射线的能力不同。不同介质吸收射线的能力不同。3. 核辐射物位计核辐射物位计三、其它物位计三、其它物位计计算超高频电磁波往返液面的时间，计算超高频电磁波往返液面的时间，确定空高确定空高h。 5. 雷达液位计雷达液位计3. 核辐射物位计核辐射物位计返回返回4. 超声液位计：气介、（液介）超声液位计：气介、（液介）共同特点：共同特点：非接触测量非接触测量第四章第四章 流量测量及变送流量测量及变送1 1 流量的定义、单位流量的定义、单位瞬时流量瞬时流量累计流量累计流量体积流量体积流量质量流量质量流量第四章第四章 流量测量及变送流量测量及变送QvA0limtdVVQdt

21、t 速速度度式式差压式差压式电磁电磁涡轮式涡轮式漩涡：涡街、旋进漩涡漩涡：涡街、旋进漩涡容容积积式式椭圆齿轮椭圆齿轮腰轮腰轮刮板刮板质质量量式式直接式：直接式：科里奥利间接式：间接式：温度压力补偿式质量流量计对比：对比：工作原理、流量方程、精度高低工作原理、流量方程、精度高低( (定性定性) )、量程比高低、量程比高低( (定性定性) )、压力损失大小、压力损失大小( (定性定性) )、直管段要求、适用介质。、直管段要求、适用介质。共同特点：共同特点：精度低、需要直管段精度低、需要直管段共同特点：共同特点：精度高、不需要直管段精度高、不需要直管段 体积流量：温度、压力影响体积流量：温度、压力影

22、响特点：精度高，不受温度、压力、特点：精度高，不受温度、压力、粘度等变化的影响。粘度等变化的影响。dmMdt一、差压式流量计一、差压式流量计1.1.节流原理：动压能与静压能转换，节流原理：动压能与静压能转换， 恒截面、变压差。恒截面、变压差。返回返回节流装置引压管路非标准标准节流元件（3种）取压方式（3种）组成三阀组和差压计：三阀组的作用及操作顺序2. 差压式流量计的计算差压式流量计的计算返回返回节流装置节流装置(节流件和取压装置节流件和取压装置) vP差压计差压计(差压变送器差压变送器) P 420mA信号输出信号输出 1/QKp1=M Kp控制室或差压计节流装置（孔板） ooPIPQmax

23、max/QKP/QKPminmaxmaxmaxmaxminPIIQQQPIIn设计流量范围0-125m3/h，n差压范围0-80kPa,密度103kg/m3。在流量测量时，在流量测量时，差压变送器通常无迁移差压变送器通常无迁移控制室或差压计节流装置（孔板） ooPIPQ例例4-14-1 用一台电容式差压变送器与节流装置配用测量流量，设计流量范围0-125m3/h，差压范围0-80kPa,密度103kg/m3。当差压变送器输出12mA时，实际流量为多少？maxmax/QKP3minmaxmaxmaxmaxmin12412588.39/204PIIQQQmhPIImaxmax/125/ 80/10

24、00441.94KQPminmaxminminmaxmin()40IIPPPPKPaII 3/441.94* 40/100088.39/QKPmh或：minminmaxminmaxmaxmin00PPI IPPPPII /QKP二、容积式流量计二、容积式流量计容积分界法：容积分界法：以固定容积对流体进行连续计量并累积。以固定容积对流体进行连续计量并累积。 返回返回三、三、电磁流量计电磁流量计vEx电磁感应电磁感应四、涡轮式流量计四、涡轮式流量计v f动量矩守恒动量矩守恒直接式直接式 科氏力质量流量计科氏力质量流量计六、质量流量计六、质量流量计vfc 或或t)1(220ffKCn可同时测量密度：

25、可同时测量密度：五、五、 旋涡流量计旋涡流量计涡街流量计涡街流量计 流体自然振动流体自然振动旋进旋涡流量计旋进旋涡流量计 流体强迫振动流体强迫振动v 旋涡频率旋涡频率f流体振动流体振动1 1 温度的定义温度的定义摄氏温标摄氏温标2 2 温标的定义及相互关系温标的定义及相互关系华氏温标华氏温标热力学温标热力学温标宏观宏观微观微观第五章第五章 温度测量及变送温度测量及变送玻璃管式玻璃管式就地指示：就地指示：膨胀式膨胀式热电偶热电偶双金属式双金属式压力式压力式远传远传分类，分度号，分度表分类，分度号，分度表热电阻热电阻金属导体金属导体半导体半导体PtCu分度号，分度表分度号，分度表对比：对比：原理、

26、就地原理、就地/远传、精度高低、测量范围大小、线性度、远传、精度高低、测量范围大小、线性度、优缺点、适用场合优缺点、适用场合n中低温中低温高温高温一、膨胀式温度计一、膨胀式温度计物体受热体积膨胀。物体受热体积膨胀。分为气体、液体、固体膨胀式。分为气体、液体、固体膨胀式。 返回返回玻璃管式玻璃管式：气、液体膨胀气、液体膨胀就地指示：就地指示：膨胀式膨胀式双金属式：固体膨胀双金属式：固体膨胀压力式：压力式：气、液体膨胀气、液体膨胀共同特点：就地指示、防爆、精度低共同特点：就地指示、防爆、精度低二、热电偶温度计二、热电偶温度计热电效应：热电效应：包括包括温差电势温差电势和和接触电势接触电势。 2.冷

27、端温度补偿的作用和补偿方法冷端温度补偿的作用和补偿方法 返回返回1. 补偿导线的作用，补偿导线的作用，与相应的热电偶的连接方式（型号匹配与相应的热电偶的连接方式（型号匹配与正负极性连接正确）。与正负极性连接正确）。E(t, 0)E(t, t0)+E(t0, 0) BA0t0t现场控制室n分度表的使用条件。查表计算分度表的使用条件。查表计算nE(t, 0)返回返回n分度表的使用条件。查表计算分度表的使用条件。查表计算,Et tEnE(t, 0)3.计算的常用公式：计算的常用公式：)t ,t (E)t , t (E)t , t (EABBAAB000EAA(t, t0)=0 ； EAB(t, t)

28、=0 ；理解参考电势方向的概念理解参考电势方向的概念 第三种导体定律：第三种导体定律：接入第三种导体接入第三种导体，只要与第三种导体只要与第三种导体相接的相接的两接点温度相同，两接点温度相同，则则对回路中电势无影响。对回路中电势无影响。 0( , )ABEt t第三节第三节 热电偶温度计热电偶温度计返回返回计算的常用公式：计算的常用公式：理解参考电势方向的概念理解参考电势方向的概念00000( , )( ,)( , )ACDBABCDEt ttEt tEtt000000( , )( ,)( , )( , )AABBABABABEt ttEt tEttEt t00( ,0)( ,)( ,0)AB

29、ABABEtEt tEt两接点温度相同两接点温度相同采用这种接法，通常认为显示仪表采用这种接法，通常认为显示仪表内含冷端补偿。内含冷端补偿。35例例5-35-3 如图为如图为S热电偶与显示仪表组成的热电偶与显示仪表组成的测温系统。测温系统。A、B为热电偶补偿导线，为热电偶补偿导线，但续接的一段由于疏忽接反，已知但续接的一段由于疏忽接反，已知: :E(1000,0)=9.585mV, E(50,0)=0.299mV, E(1000,0)=9.585mV, E(50,0)=0.299mV, E(100,0)=0.645mV, E(20,0)=0.113mVE(100,0)=0.645mV, E(2

30、0,0)=0.113mV求：（求：（1 1）显示仪表显示的温度是多少）显示仪表显示的温度是多少？ （2 2）若全部正确连接显示仪表应显示何值？由于第二段导线接反）若全部正确连接显示仪表应显示何值？由于第二段导线接反 引入的绝对误差是多少？引入的绝对误差是多少？解：解：由由中间温度定律中间温度定律: : EAB(1000,50)+EBA(50,20)=E(t,20)则则 E(t,20)= EAB(1000,50)-EAB(50,20) 查分度表：查分度表：t=967+(9.213-9.206t=967+(9.213-9.206）/(9.217-9.206)=967.64/(9.217-9.206

31、)=967.64E(t, 0)= EAB(1000,0)-2EAB(50,0)+2EAB(20,0) =9.585mV-2 =9.585mV-20.299mV+20.299mV+20.113mV 0.113mV =9.213mV =9.213mV返回返回EAB(1000,20)=E(t,20)返回返回4. 常用热电偶及常用热电偶及分度号、测温范围、精度、灵敏度分度号、测温范围、精度、灵敏度 。三、热电组温度计三、热电组温度计返回返回物质自身电阻随温度发生变化。物质自身电阻随温度发生变化。热电阻热电阻金属导体金属导体半导体半导体PtCu分度号，分度表分度号，分度表测量范围、精度、线性度等测量范围

32、、精度、线性度等常用热电阻分度号、连接导线要求（三线制）。常用热电阻分度号、连接导线要求（三线制）。rrtRr第十二章第十二章 被控对象动态特性被控对象动态特性 对象的输入、输出量干扰操纵变量被控变量对象特性对象特性是指被控对象的输出量随输入量及时间而变化的特性。是指被控对象的输出量随输入量及时间而变化的特性。 输出量：自动控制系统的被控变量输出量：自动控制系统的被控变量 输入量：引起被控变量变化的因素，输入量：引起被控变量变化的因素， 包括操纵变量和干扰作用包括操纵变量和干扰作用 第二节第二节 控制系统的投运控制系统的投运返回返回h1Q2Q12 储槽对象1QhdtdhA010hQ0000()

33、|2h hdhhhhhhdth 稳态点：稳态点：102dhAhQdth 在稳态点附近小范围在稳态点附近小范围内波动内波动n描述对象特性的参数描述对象特性的参数n放大系数放大系数K : 静态特性的参数静态特性的参数时间常数时间常数T纯滞后时间纯滞后时间n动态特性的参数动态特性的参数n第八、九章第八、九章 控制规律与控制器控制规律与控制器n第十章第十章 执行器执行器第二篇第二篇 过程控制仪表过程控制仪表返回返回一、控制器的作用一、控制器的作用二、控制规律二、控制规律三、控制器三、控制器 当当PvSv时，控制器按照选定的控制规律，使输出变化量时，控制器按照选定的控制规律，使输出变化量Mv对执行器产生

34、控制作用，消除或克服偏差。对执行器产生控制作用，消除或克服偏差。控制规律研究的是控制规律研究的是Mv与与Dv之间随时间变化的关系。之间随时间变化的关系。基本控制规律基本控制规律: P、PI、PD、PID，统称统称PID控制规律控制规律。掌握各控制规律的特点，适用对象范围。掌握各控制规律的特点，适用对象范围。了解控制器的基本功能。了解控制器的基本功能。掌握正、反作用的定义。掌握正、反作用的定义。返回返回n第八、九章第八、九章 控制规律与控制器控制规律与控制器 二二 控制规律控制规律P PPIPIPDPDPIDPIDtDVfMV,/PBIDKPTT 、 、过渡过程品质指标公式，特点、适用场合公式，

35、特点、适用场合控制规律的实现：控制规律的实现：通过改变控制参数（通过改变控制参数（PB、TI、TD） 到极限值到极限值，来获得不同的控制规律，来获得不同的控制规律)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP 返回返回1.1.根据被控对象的特性、各控制规律的特点选择根据被控对象的特性、各控制规律的特点选择控制规律控制规律适用：适用：滞后较小、负荷变化不大，滞后较小、负荷变化不大，无余差要求无余差要求的被控对象，如中的被控对象，如中间储罐的液位、精馏塔塔釜液位、不重要的蒸汽压力控制系统。间储罐的液位、精馏塔塔釜液位、不重要的蒸汽压力控制系统。 特点：特点：输出与偏差成比例，输出与偏差成比例，KP

36、（PB ） 控制作用控制作用。调调节节作用快作用快，克服干扰能力强。，克服干扰能力强。 但但存在余差存在余差，且，且KP （PB PB ） 余差余差。 P 控制质量控制质量主要取决于控制器的主要取决于控制器的控制规律控制规律（P、PI、PD、PID）选择和控制参数选择和控制参数(KP或或PB、TD、TI) 设置。设置。 TD0，TI，PDvKMvP返回返回适用：适用：滞后小、负荷变化不大，滞后小、负荷变化不大，不允许有余差不允许有余差的被控对象，如的被控对象，如大多数压力、流量控制系统，不允许有余差的液位控制等大多数压力、流量控制系统，不允许有余差的液位控制等 。 PI:特点：特点： 输出与偏

37、差的积分成比例，输出与偏差的积分成比例，可消除余差可消除余差。 但但TI 控制作用控制作用，滞后大滞后大，会降低系统稳定性，可适当加大，会降低系统稳定性，可适当加大PB （ KP ）保持稳定性，）保持稳定性，但但A相应增大，相应增大，Ts加长加长。 TD0，PI)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP DvdtT1DvKMvIP 返回返回 PD: PD:特点：特点：根据根据Dv变化趋势，进行超前控制，具有预测作用。变化趋势，进行超前控制，具有预测作用。 TD 控制作用控制作用。 适用：适用：温度、成分等容量温度、成分等容量滞后的对象滞后的对象，且工艺，且工艺无余差要求无余差要求的被的被控对

38、象。控对象。不适用于：纯滞后对象。不适用于：纯滞后对象。 适用：适用：温度、成分等温度、成分等容量滞后容量滞后且且不允许有余差不允许有余差的被控对象。的被控对象。 PID:特点：特点：微分输出与偏差变化速度成正比，积分可消除余差。微分输出与偏差变化速度成正比，积分可消除余差。 适当调整适当调整PB、TI I和和TD ，可获得较高控制质量。，可获得较高控制质量。nTI ，PD)dtdDTD(KMVDVPV )dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP 返回返回 2 2 控制参数控制参数( (K KP P或或P PB B、T TD D、T TI I) ) 的确定的确定被控对象被控对象PBPB（%

39、%）TITI（分）（分）TDTD（分）（分）液位液位2080流量流量401000.11压力压力30700.43温度温度20603100.53根据控制参数对过渡过程品质根据控制参数对过渡过程品质(稳、快、准）的影响稳、快、准）的影响),DSTnT微分控制作用，相对稳定性 （震荡，快速性 （）（快速性，（震荡，相对稳定性积分控制作用SITnT),）（快速性，（震荡，相对稳定性比例控制作用SPBTnKP), 二二 控制器控制器1 1 控制运算（控制规律的实现）控制运算（控制规律的实现）)1(dtdDVTDVdtTDvKMVDIP了解控制器的基本功能。了解控制器的基本功能。控制规律的实现：控制规律的实

40、现：通过改变控制参数（通过改变控制参数（PB、TI、TD） 到极限值到极限值，来获得不同的控制规律，来获得不同的控制规律 3 3 正反作用：正反作用： 构成负反馈构成负反馈正作用： )1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP反作用： )1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP5. 内、外给定选择与提供内给定信号内、外给定选择与提供内给定信号 ： 内给定：内给定：由控制器内部设置，用于由控制器内部设置，用于定值控制系统定值控制系统； 外给定：外给定：来自外部输入，用于来自外部输入，用于随动控制系统随动控制系统。 4. 手手/自切换与手动操作自切换与手动操作 自动：自动：控制器输出控制器输出M

41、v根据控制规律随根据控制规律随Dv变化而变；变化而变； 手动：手动：控制器输出控制器输出Mv与与Dv无关，此时控制规律无效。无关，此时控制规律无效。 直接由手动操纵直接由手动操纵Mv，类似直接手调阀门开度。，类似直接手调阀门开度。 在自动控制系统刚投入运行时在自动控制系统刚投入运行时，先进行手动操作来改变，先进行手动操作来改变控制器输出信号，等到系统基本稳定后再切换为自动运行。控制器输出信号，等到系统基本稳定后再切换为自动运行。 第十章 执行器 一一 执行器的作用执行器的作用二二 按能源分类按能源分类 气动执行器 电动执行器 液动执行器作用：作用：接受控制信号，改变操纵变量，使测量值保持在接受

42、控制信号，改变操纵变量，使测量值保持在 给定值或一定范围内。给定值或一定范围内。 二二 气动执行器气动执行器执行机构薄膜执行机构活塞式执行机构长行程执行机构原理：输入输出关系作用正反作用正反作用不平衡力，阀门定位器调节机构分类直行程：角行程：性能指标性能指标节流原理流量系数:决定阀的口径Dg、dg可调比:理想、实际流量特性:理想（四种），实际正装、反装正装、反装特点特点n物理意义物理意义三、性能指标三、性能指标1. 流量系数流量系数C表示调节阀的最大流通能力的参数。表示调节阀的最大流通能力的参数。 返回返回3/100010022mkgKPaACpAQ22.04gDC 流量系数流量系数C的大小取

43、决于阀门公称通径的大小取决于阀门公称通径Dg和全开时阻力系数和全开时阻力系数（dgdg) )。 阀过大阀过大, ,工作在小开度工作在小开度, ,调节质量不好调节质量不好; ;阀过小阀过小, ,即使全开也不能适应最大流量即使全开也不能适应最大流量, ,造成工艺不能正常工作造成工艺不能正常工作 调节阀的调节阀的固有特性固有特性2 可调比可调比R 定义：定义：指调节阀所能控制的最大流量指调节阀所能控制的最大流量Q Q100100( (开度开度100%)100%) 与最小流量与最小流量Q Q0 0( (开度开度0%)0%)之比值之比值 0100QQR 调节阀的调节阀的可调节能力可调节能力理想可调比：理

44、想可调比：阀前后压差不变阀前后压差不变时的可调比称理想可调比。时的可调比称理想可调比。1000010001001010PAPAQQR一般国内调节阀一般国内调节阀R=30，国外调节阀，国外调节阀R=3050。 调节阀的固有特性调节阀的固有特性实际可调比实际可调比：工艺配管不同，阀前后压差变化。：工艺配管不同，阀前后压差变化。调节阀总是与工艺管路系统相串联或与旁路阀并联，管路系统的阻力变化调节阀总是与工艺管路系统相串联或与旁路阀并联，管路系统的阻力变化或旁路阀的开启程度不同或旁路阀的开启程度不同. . PConst 串联管道：串联管道： PPP 总管阀10010010010010000001010

45、PAQPPRrRRRSQPPPA总100PSP总令S阀阻比阀阻比 串联管道的实际可调比随阀阻比的减小而减小。串联管道的实际可调比随阀阻比的减小而减小。0S1表示管道和阀的阻力配置情况。表示管道和阀的阻力配置情况。 按按S=0.30.7设计配管。设计配管。 )Ll( fQQ100快开快开直线直线抛物线抛物线等百分比等百分比（对数）（对数）返回返回理想特性是调节阀的理想特性是调节阀的固有特性固有特性，是由，是由阀芯的形状阀芯的形状决定的。决定的。 调节阀相对行程与流过的相对流量之间的关系调节阀相对行程与流过的相对流量之间的关系: 理想流量特性：理想流量特性：PConst3. 流量特性流量特性 2.

46、 工作流量特性工作流量特性 与管道串联时，与管道串联时，开度开度阀阀P流量特性畸变。流量特性畸变。 S愈小畸变愈严重。愈小畸变愈严重。 若与旁路阀并联时，则与若与旁路阀并联时，则与X值有关。值有关。 返回返回1)1 (122100fSffQQ实际n还与还与工艺配管工艺配管有关有关四 执行器选择（一）（一） 结构形式的选择结构形式的选择选执行机构：从能源，工艺介质要求、安全、调节精度，经济效 益及现场情况等多种因素，综合考虑选用气、电、 液哪一种执行机构。选调节机构工艺条件：应考虑温度、压差、流量、泄漏量的要求介质物性：应考虑粘度、密度、结晶、结焦的情况n执行机构的分类、特点执行机构的分类、特点

47、n调节机构的分类、特点调节机构的分类、特点（二）气开、气关气开、气关(风开风关)的选择1 定义定义气开（风开）：气开（风开）： 有气则开，无气则关，有气则开，无气则关， 信号信号，开度，开度。气关（风关）：气关（风关）： 有气则关，无气则开，有气则关，无气则开， 信号信号，开度，开度。 即：即：正正或反反组合为正正或反反组合为气关式气关式；正反组合为；正反组合为气开式气开式。 正作用正作用执行机构与执行机构与正装正装调节机构组成调节机构组成气关式气关式调节阀；调节阀；正作用正作用执行机构与执行机构与反装反装调节机构组成调节机构组成气开式气开式调节阀；调节阀；反作用反作用执行机构与执行机构与正装

48、正装调节机构组成调节机构组成气开式气开式调节阀；调节阀； 反作用反作用执行机构与执行机构与反装反装调节机构组成调节机构组成气关式气关式调节阀。调节阀。 返回返回2 2 组合方式组合方式 执行机构：执行机构：正作用、反作用正作用、反作用调节机构：调节机构：正装、反装正装、反装4种不同组合方式：种不同组合方式：3 选择的原则选择的原则 保证生产的安全性，在保证生产的安全性，在故障故障的情况下（气源故障或控制器失灵使的情况下（气源故障或控制器失灵使执行执行器输入信号为零器输入信号为零），应保证设备及操作人员的），应保证设备及操作人员的安全性安全性。TCTT气 开燃 料 气原 料“ 反 ”LCLT气 开“ 正 ” 液位控制 加热炉出口温度控制 对安全影响不大时，对安全影响不大时，从产品质量、节约能源及物料性质等方面考虑从产品质量、节约能源及物料性质等方面考虑。 电动执行器，因内部具有掉电自锁功能，故