仪表自动化理论课件

仪表自动化理论制作人:杨阳目录一、概述二、仪表分类、结构、原理

和常见仪表故障、分析、判断、处理三、仪表工位号、字母含义

四、仪表控制系统------单回控制五、复杂控制系统------串级控制六、DCS------集散控制系统返回目录第一章概述自动化仪表作为一类专门的仪表，最早出现于本世纪40年代初，当时由于石油、化工、电力等工业对自动化的需要，出现了将测量、记录、调节仪表。自动化仪表根据能源的种类，还可以分为电动、气动等仪表。其中气动仪表的出现比电动仪表早，而且价格便宜，结构简单，特别对石油化工等易燃易爆的生产现场，具有本质性的安全防爆性能，因而在相当长的一段时间里，一直处于优势地位。但从60年代起，由于电动仪表的晶体管化和集成电路化，控制功能日益完备，在使用低电压、小电流时，可在电路上及结构上采取严密措施，限制进入易燃易爆场所的能量，从而保证在生产现场不会发生足以引起燃烧或爆炸的“危险火花”。这样，限制电动仪表使用的一个主要障碍被扫除，电信号比气压信号在传送和处理上的优越性就能得到充分的发挥。大家知道，气压信号传递速度慢，传输距离短，管线安装不便。相比之下，电信号传输、放大、变换、测量都比气压信号方便得多，特别是电动仪表容易和电子巡回检测装置和工业控制计算机配合使用，实现生产过程的全盘自动化。因此，近年来电动仪表取得了显著的优势。目前我国电动仪表中并存着两种标准信号制度，在DDZ-Ⅰ和DDZ-Ⅱ型仪表中采用0~10毫安直流电流作为标准信号，而在DDZ-Ⅲ型仪表中，采用目前国际上统一的4~20毫安直流电流作为标准信号。从安全防爆、减少损耗、节省能量考虑，信号电流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，起点电流太小将会给两线制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗的总电流。而在目前的元器件水平下，起点电流比4mA再小有时将发生困难。因此，目前国际上采用4～20mA作为标准信号。有利于识别仪表断电、断线等故障，且为现场变送器实现两线制提供了可能。返回目录第二章

仪表分类、结构、原理

和常见仪表故障、分析、判断、处理1、检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多：根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据组合：基地式、单元式、综合控制根据安装：现场、盘装、架装根据是否可引入计算机：智能、非智能根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分：检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器见表１返回目录按功能按被测变量按工作原理或结构形式按能源其它检测仪表压力液柱式、弹性式、电气式电、气

温度电偶、电阻、辐射、

流量节流、转子、靶式、涡电、气物位浮力、静压、声波、光学、辐射电、气成分PH值、色谱、氧分析、红外电、核显示

模拟和数字电、气

指示和记录调节仪表

自力式电、气

组装式

可编程式电执行器执行机构薄膜工、活塞、长行程、其它电、气、液

阀直通、套筒、蝶阀、偏心旋转、三通

直线、对数、抛物线、快开表1仪表分类表

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和常见仪表故障、分析、判断、处理返回目录第一节温度仪表分类温度参数是不能直接测量的，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的函数关系，实现间接测量，温度测量的基本原理是与这些特性值的选择密切相关的。工业上测温的基本原理有：应用热膨胀原理测温应用压力随温度变化的原理测温应用热阻效应测温应用热电效应测温应用热辐射原理测温按工作原理分：有膨胀式、热电阻、热电偶以及辐射等。按测量方式分：有接触式和非接触式两类。

第二章

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和常见仪表故障、分析、判断、处理返回目录1、原理热电偶温度计是基于热电效应这一原理测量温度的；它的测温范围很广，可测量-200~160O℃范围内在在特殊情况下，可测至2800℃的高温。第二节热电偶将两种不同的导体或半导体连接成如图所示的闭合回路，如果两个接点的温度不同（T>T0),则在回路内会产生热电动势，这种现象称为赛贝克热电效应。图中闭合回路称之为热电偶。导体A和B称之为热电偶的热电丝或热偶丝。热电偶两个接点中，置于温度为t的被测对象中的接点称为测量端，又称工作端，温度为参考温度t0的另一端称之为参考端，又称自由端或冷端。2、特点测量精度高，测量范围广，构造简单，使用方便，不受大小和形状的限制，外有保护套管，用起来方便。第二章

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和常见仪表故障、分析、判断、处理返回目录3、热电偶的类形8种标准化热电偶：S：铂铑10-铂–20～1300℃B：铂铑90-铂铑6300～1600℃K：镍铬-镍硅-50～1000℃J：铁-康铜-40～750℃R：铂铑13-铂-0～1600℃E：镍铬-康铜-40～1000℃T：铜-康铜-40～350℃4、各种热电偶的分度表均是在参考端即温度t0为0℃的条件下得到的热电势与温度之间的关系，因此，热电偶测温时，冷端温度必须为0℃，否则将产生测量误差。而在工业上使用时，要使冷端温度保持在0℃是比较困难的，所以，必须根据不同的使用条件和要求的测量精度，对热电偶冷端温度采用一些不同的处理办法，常用的方法有如下几种：补偿导线延伸法冰点法计算修正法仪表零点校正法补偿电桥法第二章

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和常见仪表故障、分析、判断、处理5、补偿导线延伸法热电偶做得很长，使冷端延长到温度比较稳定的地方。由于热电偶本身不便于敷设，对于贵金属热电偶也很不经济，因此，采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，而这种导线也是由两种不同金属材料制成，在一定温度范围内（100℃以下）与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性，其材料也是廉价金属，将这种导线称为补偿导线。注意：无论是补偿型还是延伸型，补偿导线本身并不能补偿热电偶冷端温度的变化，只是起到热电偶冷端延伸作用，改变冷位置。在规定的范围内，由于补偿导线热电特性不可能与热电偶完全相同，因而仍存在一定的误差。返回目录6、计算修正法当热电偶冷温度不是0℃而是t0时，测得的热电偶回路中的热电势为E(t,t0)。可采用正式进行修正：E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)只适用于实验室或临时性测温的情况，而对于现场的连续测量显然是不实用的第二章

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仪表分类、结构、原理

和常见仪表故障、分析、判断、处理7、常见故障原因及处理返回目录故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳电极短路找出短路原因，如潮湿或绝缘损坏接线柱处积灰清扫补偿导线与热偶极性接反纠正接线补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线冷端补偿不符要求调整冷端补偿达到要求热偶安装位置不当按规定重新安装温度示值偏高补偿导线与热偶极不配套更换相配套的补偿导线有直流干扰信号进入排除直流干扰显示不稳定接线柱处接触不良将接线柱拧紧测量线路绝缘破损，引起断续短路或接地找出故障点，修复绝缘热偶安装不牢或有震动紧固电偶，消除震动热电偶电极将断未断更换热偶外界干扰查出干扰源，采取屏蔽措施显示误差大热电偶电极变质更换热偶热电偶安装位置不当改变安装位置保护管表面积灰清除积灰显示无穷大接线断路找到断点，重新接好热电极断开或损坏更换热电偶返回回目目录录第二二节节热热电电阻阻1、、测测温温原原理理：：热电电阻阻温温度度计计是是基基于于金金属属导导体体或或半半导导体体电电阻阻值值与与温温度度成成一一定定函函数数关关系系的的原原理理实实现现温温度度测测量量的的。。2、、热热电电阻阻材材料料目前前，，使使用用的的金金属属热热电电阻阻材材料料有有铜铜、、铂铂、、镍镍、、铁铁等等，，其其中中因因铁铁、、镍镍提提纯纯比比较较困困难难，，其其电电阻阻与与温温度度的的关关系系线线性性较较差差，，纯纯铂铂丝丝的的各各种种性性能能最最好好，，纯纯铜铜丝丝在在低低温温下下性性能能也也好好，，所所以以实实际际应应用用最最广广的的是是铜铜、、铂铂两两种种材材料料，，并并已已列列入入了了标标准准化化生生产产。。铂电电阻阻（（PT100））-200~850℃℃铜电电阻阻（（Cu50、、Cu100））-50~150℃℃镍电电阻阻（（Ni100））-60~180℃℃热电电阻阻是是中中低低温温区区最最常常用用的的一一种种温温度度检检测测器器。。它它的的主主要要特特点点是是测测量量精精度度高高，，性性能能稳稳定定。。其其中中铂铂电电阻阻的的测测量量精精度度是是最最高高的的，，可可作作为为基基准准仪仪器器。。第二二章章仪表表分分类类、、结结构构、、原原理理和常见见仪仪表表故故障障、、分分析析、、判判断断、、处处理理返回回目目录录第二二章章仪表表分分类类、、结结构构、、原原理理和常见见仪仪表表故故障障、、分分析析、、判判断断、、处处理理3、、常常见见故故障障原原因因及及处处理理故障现象可能原因处理方法温度示值偏低或不稳保护管内有金属屑、积灰，接线柱处脏污或短路除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点，加强绝缘温度示值无穷大热电阻或引线断路更换热电阻，找到断点重新接好温度显示负值热电阻接线有错或有短路现象改正接线，找出短路处，加强绝缘温度显示误差大热电阻丝材料受腐蚀变质更换热电阻返回回目目录录第三三节节压压力力测测量量1、、基基本本概概念念在物物理理概概念念中中，，压压力力是是垂垂直直作作用用在在单单位位面面积积上上的的力力。。是是工工业业生生产产中中的的重重要要参参数数之之一一，，在在压压力力测测量量中中，，常常有有绝绝对对压压力力、、表表压压力力、、负负压压力力和和真真空空度度之之分分。。所所谓谓绝绝对对压压力力是是指指被被测测介介质质作作用用在在容容器器单单位位面面积积上上的的全全部部压压力力，，用用符符号号Pj表表示示。。地地面面上上的的空空气气柱柱所所产产生生的的平平均均压压力力称称为为大大气气压压力力，，用用Pq来来表表示示。。绝绝对对压压力力与与大大气气压压力力之之差差，，称称为为表表压压力力，，有有Pb来来表表示示。。即即Pb=Pj-Pq。。当当绝绝对对压压力力值值小小于于大大气气压压力力值值时时，，表表压压力力为为负负值值（（即即负负压压力力）），，此此负负压压力力值值的的绝绝对对值值，，称称为为真真空空度度，，用用Pz来来表表示示。。P表P真P绝P绝绝对对压压力力的的零零线线大气气压压力力线线绝对对压压力力、、表表压压、、（（真真空空度度））的的关关系系第二二章章仪表表分分类类、、结结构构、、原原理理和常见见仪仪表表故故障障、、分分析析、、判判断断、、处处理理返回目目录2、压压力测测量原原理按测量量原理理分为为两种种：根据压压力的的定义义直接接测量量单位位面积积上受受力的的大小小。例：液液柱式式、弹弹性式式应用压压力作作用于于物体体后所所产生生的各各种物物理效效应来来实现现压力力。例：电电阻式式：它它是由由金属属导体体或半半导体体制成成的电电阻体体，其其阻值值随压压力的的变化化而变变化。。压电效效应：：当晶晶体受受压力力作用用发生生机械械变形形时，，在其其相对对的两两个侧侧面上上产生生异性性电荷荷的现现象。。3、压压力测测量仪仪表的的分类类压力测测量原原理可可分为为液柱柱式、、弹性性式、、电阻阻式、、电容容式、、电感感式和和振频频式等等。弹性式式压力力计将被测测压力力转换换成弹弹性元元件变变形的的位移移。类型：：弹簧簧管压压力计计、波波纹管管压力力计及及膜式式压力力计等等。特点：：结构构简单单、使使用可可靠、、读数数清晰晰、价价格低低廉，，在工工业上上广泛泛应用用。第二章章仪表分分类、、结构构、原原理和常见仪仪表故故障、、分析析、判判断、、处理理返回目目录电气式式压力力计通过机机械和和电气气元件件将被被测压压力转转换成成电量量（如如电压压、电电流、、频率率等））。结构分分类：：各种种压力力传感感器和和压力力变送送器。。例：电电容式式压力力变送送器它是由由检测测和变变送两两个环环节组组成。。检测测环节节感受受被测测压力力的变变化转转换成成电容容量的的变化化。。变送送环节节则将将电容容变化化量转转换成成标准准电流流信号号4~20mADC输输出。。测压点点的选选择被测介介质直直管段段测量流流动介介质：：取压压点与与流动动方向向垂直直。测液体体压力力：取取压点点在管管道下下部测气体体压力力：取取压点点在管管道上上部第二章章仪表分分类、、结构构、原原理和常见仪仪表故故障、、分析析、判判断、、处理理返回目目录第二章章仪表分分类、、结构构、原原理和常见仪仪表故故障、、分析析、判判断、、处理理4、常常见故故障原原因及及处理理故障现象可能原因处理方法压力无指示无电源检查电源接线，接通电源信号接线断路检找断点，重新接线压力指示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计返回目目录第四节节流流量量仪表表1、基基本概概念流量是是单位位时间间内流流经某某一截截面的的流体体数量量。流流量可可用体体积流流量和和质量量流量量来表表示。。体积流流量：：流体体量以以体积积表示示时称称为体体积流流量。。qv=uA质量流流量：：流体体量以以质量量表示示时称称为质质量流流量。。qm=ρqv=ρuA2、分分类工业上上常用用的流流量仪仪表可可分为为两大大类（1））速度度式流流量计计：以以测量量流体体在管管道中中的流流速作作为测测量依依据来来计算算的仪仪表。。（2））容积积式流流量计计：它它以单单位时时间内内所排排出的的流体体固定定容积积的数数目作作为测测量依依据。。流量测测量仪仪表还还可以以有以以下的的分类类节流式式流量量计转子流流量计计电磁流流量计计容积式式流量量计流体振振动式式流量量计超声波波流量量计质量流流量计计第二章章仪表分分类、、结构构、原原理和常见仪仪表故故障、、分析析、判判断、、处理理返回目目录差压式式流量量计节流装装置与与差压压变送送器配配套测测量流流体的的流量量，是是目前前使用用最广广的一一种流流量测测量仪仪表。。在管管道中中流动动的流流体具具有动动能和和位能能，在在一定定条件件下这这两种种能量量可以以相互互转换换，但但参加加转换换的能能量总总和是是不变变的。。节流流元件件测量量流量量就是是利用用这个个原理理来实实现的的。在在节流流装置置中，，应用用最多多的是是孔板板、喷喷嘴、、文丘丘利管管等。。根据能能量守守恒定定律及及流体体连续续原理理，节节流装装置的的流量量公式式可以以写成成：Q=k√△△P第二章章仪表分分类、、结构构、原原理和常见仪仪表故故障、、分析析、判判断、、处理理返回目目录转子流流量计计转转子流流量计计又称称面积积式流流量计计或恒恒压降降式流流量计计，也也是以以液体体流动动时的的节流流原理理为基基础的的一种种流量量测量量仪表表。其其特点点是可可以测测量多多种介介质的的流量量，压压力损损失小小而且且稳定定，反反应灵灵敏，，量程程较宽宽，结结构简简单，，价格格便宜宜，使使用维维护方方便。。但转转子流流量计计的精精度受受测量量介质质的温温度、、密度度和粘粘度的的影响响，而而且仪仪表必必须垂垂直安安装。。原理：：转子子流量量计是是由一一段向向上扩扩大的的圆锥锥形管管子和和密度度大于于被测测介质质密度度，且且能随随被测测介质质流量量大小小上下下浮动动的转转子组组成的的。当当液体体自下下而上上流过过时，，转子子因受受到液液体冲冲击而而向上上运动动。随随着转转子的的上移移，转转子与与锥形形管之之间的的环形形流通通面积积增大大，液液体流流速减减低，，冲击击作用用减弱弱，直直到液液体作作用在在转子子上向向上的的推力力与转转子在在流体体中的的重力力相平平衡。。此时时，转转子停停留在在锥管管中某某一高高度上上。如如果液液体流流量再再增大大，则则平衡衡时转转子所所处的的位置置更高高；反反之则则相反反。因因此，，根据据转子子悬浮浮的高高低就就可测测知液液体流流量的的大小小。第二章章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理返回目录第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理3、常见故故障原因及及处理故障现象可能原因处理方法显示偏低正压则切断阀未打开或正导压管堵打开切断阀，透通导压管平衡阀关不严关严平衡阀或更换三阀组显示偏高负压则切断阀未打开或负导压管堵打开切断阀，透通导压管导压管内隔离液被介质置换重新加注隔离液，使两导压管内充满隔离液显示跳动被测介质压力波动大关小阀门开度安装位置震动大可安装减震器或移到震动小的地方显示不变化导压管堵透通导压管导压管切断阀未打开打开切断阀显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计没有开方运算设置开方运算返回目录第五节物物位位仪表1、概念生产过程中中罐、塔、、槽等容器器中存放的的液体表面面位置称为为液位。把把料斗、堆堆场仓库等等储存的固固体块、颗颗粒、粉料料等的堆积积高度和表表面位置称称为料位；；两种互一一相溶的物物质的界面面位置称为为界位。液液位、料位位以及界位位总称为物物位。用来来测量物位位的仪表称称为物位仪仪表。2、分类物位测量仪仪表的种类类很多，按按液位、料料位和界位位来可分：：（1）液位位仪表：浮浮力式（浮浮筒、浮球球、浮标、、沉筒）、、静压式（（压力式、、差压式））、电容式式、电感式式、电阻式式、超声波波式、微波波式等。（2）界位位仪表：浮浮力式、差差压式、电电极式、超超声波式等等。（3）料位位仪表：重重锤探测式式、音叉式式、超声波波式、激光光式、放射射性式等。。3、浮力式式液位计浮力式液位位计有两种种。一种是是维持浮力力不变的液液位计，称称为恒浮力力式液位计计，如浮球球、浮标式式液位计等等。另一种种是在检测测过程中浮浮力是发生生变化的，，称为变浮浮力式液位位计，如沉沉筒式液位位计等。（1）恒浮浮力式液位位计恒浮力式液液位计是利利用浮子本本身的重量量和所受的的浮力均为为定值，并并使浮子始始终漂浮在在液面上，，并随液面面的变化而而变化的原原理来测量量液位的。。第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理返回目录（2）变浮浮力式液位位计变浮力式液液位计的检检测元件是是沉浸在液液体事的浮浮筒。它随随液位变化化而产生浮浮力的变化化，去推动动气动或电电动元件，，发出信号号给显示仪仪表，以指指示被测液液面的值。。图示为位移移平衡浮筒筒式液位变变送原理图图。当液位位发生变化化时，浮筒筒1（又称称沉筒）本本身的重力力与所受的的浮力的不不平衡力，，经杠杆2传至扭力力管3，而而扭力管产产生转角弹弹性变形，，由心轴4传出，经经推板5传传到霍尔片片6，转换换成霍尔电电势，经功功率放大后后转换成统统一的标准准电信号输输出，以远远传给显示示仪表指示示。第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理返回目录（3）差压压式液位计计差压式液位位是利用容容器内的液液位改变时时，液柱产产生的静压压也相应变变化的原理理而工作的的。图为差压式式液位计测测量原理图图。当差压压计一端接接液相，另另一端接气气相时，根根据液体静静力学原理理，有：Pb=Pa+ρgH式中H------液位位高度ρ------被测测介质密度度g--------被测当地地的重力加加速度所以有：△△P=Pb-Pa=ρgH在一般情况况下，被测测介质的密密度和重力力加速度都都是已知的的，因此，，差压计测测得的差压压与液位的的高度H成成正比，这这样就把测测量液位高高度的问题题变成了测测量差压的的问题。第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理返回目录(4)翻板板液位计翻板液位计计的翻板是是由导磁的的薄铁皮制制成。垂直直排列，并并各自能绕绕框架上的的小轴翻转转（如图））。翻板一一面涂红漆漆，另一面面涂银灰色色漆。工作作时，液位位计的连通通管经法兰兰与容器相相连通，构构成一连通通器。连通通器中间有有浮标，它它随液位的的变化而变变化。浮标标中间有一一磁钢，其其位置正好好与液面一一致。当液液位上升时时，磁钢将将吸引翻板板，并将它它们逐个翻翻转，使红红的一面在在外边；下下降时，又又将它们翻翻过来，使使银灰的一一面在外边边。即以颜颜色表示液液位高低，，十分醒目目。返回目录第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理返回目录第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理4、常见故故障原因及及处理故障现象可能原因处理方法显示偏低或不变化沉筒脱落或漏；浮球脱落修复沉筒、浮球或更换沉筒沉筒扭力管被污物卡住清理异物显示偏高筒底部有污物排污显示误差大变送器与仪表量程设置不一致重新设置量程检测元件损坏更换压力计零点量程调跑了重新调校压力计返回目录第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理第六节执执行器1、概含执行器常称称为调节阀阀，它由执执行机构和和调节机构构两部分组组成。其中中执行机构构是调节阀阀的推动部部分，它按按控制信号号的大小产产生相应的的推力，通通过阀杆使使调节阀阀阀蕊产生相相应的位移移。调节机机构是调节节阀的调节节部分，它它与调节介介质直接接接触，在执执行机构的的推动下，，改变阀蕊蕊与阀座间间的流通面面积，从而而达到调节节流量的目目的。2、分类执行器按其其能源形式式分气动、、电动、液液动三大类类。气动执行器器按其执行行机构形式式分薄膜式式、活塞式式和长行程程式。电动和液动动执行器按按执行机构构的运行方方式分为直直行程和角角行程两类类。目前在石化化工业中普普遍采用气气动执行器器。返回目录第二章仪表分类、、结构、原原理和常见仪表故故障、分析析、判断、、处理3、执行机机构气动薄膜执执行机构是是应用最广广泛的执行行机构，它它接受0.02~0.1MPa气动信信号。它正正作用和反反作用两种种形式，当当信号压力力增加时推推杆向下移移动的叫正正作用执行行机构。信信号压力增增加时推杆杆向上移动动的叫反作作用执行机机构。气动薄膜膜（有弹弹簧）的的薄膜的的有效面面积越大大，执行行机构的的推力和和位移也也越大。。气动活塞塞式（无无弹簧））执行机机构随气气缸两侧侧压差而而移动。。因为没没有反力力弹簧抵抵消推力力，所以以有很大大的输出出推力，，适用于于高静压压、高差差压的工工艺场合合。返回目录录第二章仪表分类类、结构构、原理理和常见仪表表故障、、分析、、判断、、处理4、调节节机构调节机构构又称阀阀。种类类很多，，根据结结构、用用途来分分，其基基本形式式是直通通单座阀阀、直通通双座阀阀、蝶阀阀、三通通阀、偏偏心旋转转阀、套套筒阀、、角形阀阀等。（1）直直通单座座阀：阀阀体内只只有一个个阀蕊和和阀座，，阀杆带带动阀蕊蕊上下移移动来改改变阀蕊蕊与阀座座之间的的相对位位置，从从而改变变流体流流量。其其主要优优点是泄泄漏量小小。（2）直直通双座座阀：阀阀体内只只有两个个阀蕊和和阀座，，阀杆带带动阀蕊蕊上下移移动来改改变阀蕊蕊与阀座座之间的的相对位位置，从从而改变变流体流流量。其其主要优优点是适适用压差差比同口口径单座座阀大。。返回目录录第二章仪表分类类、结构构、原理理和常见仪表表故障、、分析、、判断、、处理（3）蝶蝶阀：又又称翻板板阀，由由于阀板板在阀体体内旋转转的角度度不同，，使阀的的流通面面积不同同，从而而调节流流体流量量。其主主要优点点是适用用于大口口径、大大流量和和浓稠浆浆液及悬悬浮粒的的场合。。（4）偏偏心旋转转阀：又又称凸轮轮挠曲阀阀，简称称偏心阀阀。球面面阀蕊6连在柔柔臂7上上与轮毂毂8相接接，轮毂毂与转轴轴4用键键滑配，，转轴带带动球面面阀蕊旋旋转改变变流体流流量。工工作时转转轴的运运动是由由气动执执行机构构驱动的的，推杆杆的运动动通过曲曲柄传给给转轴。。其主要要优点是是流路阻阻力小，，可调比比大，适适用大压压差、严严密封的的场合和和粘度大大及有颗颗粒介质质的场合合。很多多场合可可以取代代直单、、双座阀阀。返回目录录第二章仪表分类类、结构构、原理理和常见仪表表故障、、分析、、判断、、处理（5）套套筒阀：：也叫笼笼式阀，，它的阀阀体与一一般直通通单座阀阀相似，，阀内有有一个圆圆柱形套套筒，也也叫笼子子。阀蕊蕊可在套套筒中上上下移动动，利用用套筒导导向。阀阀蕊在套套筒中移移动，改改变了套套筒的节节流孔面面积，形形成了各各种特性性并实现现流量的的调节。。由于套套筒阀采采用了平平衡阀蕊蕊结构，，阀蕊上上、下受受压相同同，不平平衡力小小，并且且阀蕊利利用套筒筒侧面导导向，所所以它的的稳定性性好，不不易振荡荡，阀蕊蕊也不易易人损坏坏。它的的优点前前后压差差大和液液体出现现闪蒸或或空化的的场合，，稳定性性好，噪噪声低，，可取代代大部分分直通单单、双座座阀，但但它不适适用于含含颗粒介介质的场场合。5、调节节阀的气气开、气气关气动执行行器的气气开式与与气关式式两种形形式。气开式：：有压力力信号时时阀开、、无压力力信号时时阀关；；气关式式反之。。气开、气关选选择依据：工工艺生产安全全、节约能源源以及从介质质特性等。返回目录第二章仪表分类、结结构、原理和常见仪表故障障、分析、判判断、处理5、阀门定位位器阀门定位器是是调节阀的主主要附件，可可分为气动阀阀门定位器和和电-气阀门门定位器。动动阀门定位器器接受气动信信号0.02~0.1MPa，输出出0.02~0.1MPa。电-气气阀门定位器器将4~20mADC的电信号，，转换成0.02~0.1MPa的的气压，并按按气动阀门定定位器的功能能进行工作。。阀门定位器接接受调节器输输出的控制信信号，去驱动动调节阀动作作，并利用阀阀杆的位移进进行反馈，将将位移信号直直接与阀位比比较，改善阀阀杆行程的线线性度，克服服阀杆的各种种附加摩擦力力，消除被调调介质在阀上上产生的不平平衡力的影响响，从而使阀阀位对应于调调节器的控制制信号，实现现正确定位。。返回目录第三章仪表工位号、、字母含义返回目录第四章仪表控制系统统------单回控制制1、控制系统统中常用的名名词术语被控对象：自自动控制系统统中，工艺参参数需要控制制的生产过程程、设备或机机器等。被控变量：被被控对象内要要求保持设定定数值的工艺艺参数。如锅锅炉水位。操纵变量：受受控制器操纵纵的，用以克克服干扰的影影响，使被被控变量保持持设定值的物料量或能量量。如锅炉给给水。扰动量：除操操纵变量外，，作用于被控控对象并引起起被控变量变变化的因素。。设定值：被控控变量的预定定值。偏差：被控变变量的设定值与实际值之差。2、分类控制系统具有有各种各样的的形式，但总总的来可分为为两大类，即即开环系统和和闭环系统。。开环系统的输输出信号不反反馈到系统的的输入端，因因而也不对控控制作用产生生影响的系统统，称为开环环控制系统。。闭环系统的输输出通过测量量变送环节，，又反回系统统的输入端，，与给定信号号比较，以偏偏差的形式进进入调节器，，对系统起控控制作用，整整个系统构成成一个封闭的的反馈回路，，这种控制系系统被称为闭闭环控制系统统。返回目录3、简单控制制系统简单控制系统统又称单回路路控制系统，，是指由一个个被控对象、、一个测量变变送器、一个个调节器一个个调节阀所组组成的单回路路闭合控制系系统。4、调节器调节器是将变变送器来的测测量信号与给给定值进行比比较后，对偏偏差信号按一一定的调节规规律进行运算算，并将运算算的结果以统统一的信号输输出，去控制制执行器动作作。调节器最最基本的调节节规律有：比例调节规律律、积分调调节规律、微微分调节规律律、比例积分分调节规律、、比例微分调调节规律、比比例积分微分分调节规律。。第四章仪表控制系统统------单回控制制返回目录（1）比例调调节规律其输出信号p与与输入偏差信信号e之间成成比例关系，，即p=kPe比例度与放大大倍数kP成成反比,kP越大，，比例作用越越强。优点：控制及及时。缺点：存在余余差，所谓余余差就是指过过渡时间终了了时，被控变变量所达到的的新的稳态值值与设定值之之间的差值。。余差的值随随着调节器的的放大倍数Kp的增大而而减小，但是是余差不能靠靠放大倍数的的增大而完全全消除。为了了消除余差，，必须引进积积分作用。（2）积分调调节规律其输出信号p与输入偏差差信号e的积积分成正比。。积分时间Ti=1/KI越短短，积分作用用越强，消除除余差越快，，Ti太小小，系统振荡荡加剧。优点：消除余余差。缺点：控制不不及时,常与与比例组合起起来用。（3）微分调调节规律控制器的输出出信号与偏差差信号的变化化速度成正比比，微分时间TD越大，微分分作用越强。。优点：超前控控制。缺点：其输出出不能反映偏偏差的大小，，不能单独用用在比例作用的的基础上增加加微分作用就就提高了系统统的稳定性。。加入适当的的微分作用是是有好处的，，但微分作用用不能加得过过分，否则反反应速度过快快，反而会引引起过分的振振荡，这是不不利的。由于于这时的Kp值较纯比例例作用时的Kp为大，所所以余差比纯纯比例作用时时为小。这就就是说，微分分作用只能使使余差减小，，而不能消除除余差。第四章仪表控制系统统------单回控制制返回目录5、调节器控控制规律的选选择目前工业上用用的控制器主主要有三种控控制规律：比例控制控制制规律（P））比例积分控制制规律（PI）比例积分微分分控制规律（（PID）选择控制规律律主要根据控控制器的特性性和工艺要求求来决定。比例比例积分比例微分比例积分微分分第四章仪表控制系统统------单回控制制返回目录6、控制器正正、反作用正作用：当给给定值不变，，被控变量测测量值增加时时，控制器的的输出也增加加；或者当测测量值不变，，给定值减小小时，控制器器的输出增加加的称正作用用。反作用：反之之，如果测量量值增加（或或给定值减小小）时，控制制器的输出减减小。控制器的作用用方向确定：：先确定阀的的气开、气关关，再用物理理分析法。第四章仪表控制系统统------单回控制制返回目录7、控制器参参数的工程整整定所谓控制器参参数的整定，，就是按照已已定的控制方方案，求取使使控制质量最最好时的控制制器参数值。。具体来说，，就是确定最最合适的控制制器比例度δδ、积分时间间Ti和微分分时间Td。。参数整定方法法临界比例度法法衰减曲线法经验凑试法控制器参数的的经验数据表表控制对象对对象特性比比例积积分分微微分流量参参数波动40~1000.3~1温度滞滞后大大