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目录第二节热热电阻1、测温原理理：热电阻温度计计是基于金属属导体或半导导体电阻值与与温度成一定定函数关系的的原理实现温温度测量的。。2、热电阻材材料目前，使用的的金属热电阻阻材料有铜、、铂、镍、铁铁等，其中因因铁、镍提纯纯比较困难，，其电阻与温温度的关系线线性较差，纯纯铂丝的各种种性能最好，，纯铜丝在低低温下性能也也好，所以实实际应用最广广的是铜、铂铂两种材料，，并已列入了了标准化生产产。铂电阻（PT100）-200~850℃铜电阻（Cu50、Cu100）-50~150℃镍电阻（Ni100）-60~180℃热电阻是中低低温区最常用用的一种温度度检测器。它它的主要特点点是测量精度度高，性能稳稳定。其中铂铂电阻的测量量精度是最高高的，可作为为基准仪器。。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3、常见故障障原因及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目录第三节压压力测量量1、基本概念念在物理概念中中，压力是垂垂直作用在单单位面积上的的力。是工业业生产中的重重要参数之一一，在压力测测量中，常有有绝对压力、、表压力、负负压力和真空空度之分。所所谓绝对压力力是指被测介介质作用在容容器单位面积积上的全部压压力，用符号号Pj表示。。地面上的空空气柱所产生生的平均压力力称为大气压压力，用Pq来表示。绝绝对压力与大大气压力之差差，称为表压压力，有Pb来表示。即即Pb=Pj-Pq。当当绝对压力值值小于大气压压力值时，表表压力为负值值（即负压力力），此负压压力值的绝对对值，称为真真空度，用Pz来表示。。P表P真P绝P绝绝对压力的零零线大气压力线绝对压力、表表压、（真空空度）的关系系第二章仪表分类、结结构、原理和常见仪表故障障、分析、判判断、处理返回目录2、压力测量量原理按测量原理分分为两种：根据压力的定定义直接测量量单位面积上上受力的大小小。例：液柱式、、弹性式应用压力作用用于物体后所所产生的各种种物理效应来来实现压力。。例：电阻式：：它是由金属属导体或半导导体制成的电电阻体，其阻阻值随压力的的变化而变化化。压电效应：当当晶体受压力力作用发生机机械变形时，，在其相对的的两个侧面上上产生异性电电荷的现象。。3、压力测量量仪表的分类类压力测量原理理可分为液柱柱式、弹性式式、电阻式、、电容式、电电感式和振频频式等。弹性式压力计计将被测压力转转换成弹性元元件变形的位位移。类型：弹簧管管压力计、波波纹管压力计计及膜式压力力计等。特点：结构简简单、使用可可靠、读数清清晰、价格低低廉，在工业业上广泛应用用。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、处理返回目录电气式压力计计通过机械和电电气元件将被被测压力转换换成电量（如如电压、电流流、频率等））。结构分类：各各种压力传感感器和压力变变送器。例：电容式压压力变送器它是由检测和和变送两个环环节组成。检检测环节感受受被测压力的的变化转换成成电容量的变变化。变送送环节则将电电容变化量转转换成标准电电流信号4~20mADC输出。。测压点的选择择被测介质直管管段测量流动介质质：取压点与与流动方向垂垂直。测液体压力：：取压点在管管道下部测气体压力：：取压点在管管道上部第二章仪表分类、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4、常见故障障原因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录第四节流流量仪表表1、基本概念念流量是单位时时间内流经某某一截面的流流体数量。流流量可用体积积流量和质量量流量来表示示。体积流量：流流体量以体积积表示时称为为体积流量。。qv=uA质量流量：流流体量以质量量表示时称为为质量流量。。qm=ρρqv=ρuA2、分类工业上常用的的流量仪表可可分为两大类类（1）速度式式流量计：以以测量流体在在管道中的流流速作为测量量依据来计算算的仪表。（2）容积式式流量计：它它以单位时间间内所排出的的流体固定容容积的数目作作为测量依据据。流量测量仪表表还可以有以以下的分类节流式流量计计转子流量计电磁流量计容积式流量计计流体振动式流流量计超声波流量计计质量流量计第二章仪表分类、结结构、原理和常见仪表故障障、分析、判判断、处理返回目录差压式流量计计节流装置与差差压变送器配配套测量流体体的流量，是是目前使用最最广的一种流流量测量仪表表。在管道中中流动的流体体具有动能和和位能，在一一定条件下这这两种能量可可以相互转换换，但参加转转换的能量总总和是不变的的。节流元件件测量流量就就是利用这个个原理来实现现的。在节流流装置中，应应用最多的是是孔板、喷嘴嘴、文丘利管管等。根据能量守恒恒定律及流体体连续原理，，节流装置的的流量公式可可以写成：Q=k√△P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、处理返回目录转子流量计转转子流量量计又称面积积式流量计或或恒压降式流流量计，也是是以液体流动动时的节流原原理为基础的的一种流量测测量仪表。其其特点是可以以测量多种介介质的流量，，压力损失小小而且稳定，，反应灵敏，，量程较宽，，结构简单，，价格便宜，，使用维护方方便。但转子子流量计的精精度受测量介介质的温度、、密度和粘度度的影响，而而且仪表必须须垂直安装。。原理：转子流流量计是由一一段向上扩大大的圆锥形管管子和密度大大于被测介质质密度，且能能随被测介质质流量大小上上下浮动的转转子组成的。。当液体自下下而上流过时时，转子因受受到液体冲击击而向上运动动。随着转子子的上移，转转子与锥形管管之间的环形形流通面积增增大，液体流流速减低，冲冲击作用减弱弱，直到液体体作用在转子子上向上的推推力与转子在在流体中的重重力相平衡。。此时，转子子停留在锥管管中某一高度度上。如果液液体流量再增增大，则平衡衡时转子所处处的位置更高高；反之则相相反。因此，，根据转子悬悬浮的高低就就可测知液体体流量的大小小。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3、常见故障障原因及处理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仪表表1、概念生产过程中罐罐、塔、槽等等容器中存放放的液体表面面位置称为液液位。把料斗斗、堆场仓库库等储存的固固体块、颗粒粒、粉料等的的堆积高度和和表面位置称称为料位；两两种互一相溶溶的物质的界界面位置称为为界位。液位位、料位以及及界位总称为为物位。用来来测量物位的的仪表称为物物位仪表。2、分类物位测量仪表表的种类很多多，按液位、、料位和界位位来可分：（1）液位仪仪表：浮力式式（浮筒、浮浮球、浮标、、沉筒）、静静压式（压力力式、差压式式）、电容式式、电感式、、电阻式、超超声波式、微微波式等。（2）界位仪仪表：浮力式式、差压式、、电极式、超超声波式等。。（3）料位仪仪表：重锤探探测式、音叉叉式、超声波波式、激光式式、放射性式式等。3、浮力式液液位计浮力式液位计计有两种。一一种是维持浮浮力不变的液液位计，称为为恒浮力式液液位计，如浮浮球、浮标式式液位计等。。另一种是在在检测过程中中浮力是发生生变化的，称称为变浮力式式液位计，如如沉筒式液位位计等。（1）恒浮力力式液位计恒浮力式液位位计是利用浮浮子本身的重重量和所受的的浮力均为定定值，并使浮浮子始终漂浮浮在液面上，，并随液面的的变化而变化化的原理来测测量液位的。。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、处理返回目录（2）变浮力力式液位计变浮力式液位位计的检测元元件是沉浸在在液体事的浮浮筒。它随液液位变化而产产生浮力的变变化，去推动动气动或电动动元件，发出出信号给显示示仪表，以指指示被测液面面的值。图示为位移平平衡浮筒式液液位变送原理理图。当液位位发生变化时时，浮筒1（（又称沉筒））本身的重力力与所受的浮浮力的不平衡衡力，经杠杆杆2传至扭力力管3，而扭扭力管产生转转角弹性变形形，由心轴4传出，经推推板5传到霍霍尔片6，转转换成霍尔电电势，经功率率放大后转换换成统一的标标准电信号输输出，以远传传给显示仪表表指示。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、处理返回目录（3）差压式式液位计差压式液位是是利用容器内内的液位改变变时，液柱产产生的静压也也相应变化的的原理而工作作的。图为差压式液液位计测量原原理图。当差差压计一端接接液相，另一一端接气相时时，根据液体体静力学原理理，有：Pb=Pa+ρgH式中H------液位高度ρ------被测介质质密度g--------被测测当地的重力力加速度所以有：△P=Pb-Pa=ρgH在一般情况下下，被测介质质的密度和重重力加速度都都是已知的，，因此，差压压计测得的差差压与液位的的高度H成正正比，这样就就把测量液位位高度的问题题变成了测量量差压的问题题。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、处理返回目录(4)翻板液液位计翻板液位计的的翻板是由导导磁的薄铁皮皮制成。垂直直排列，并各各自能绕框架架上的小轴翻翻转（如图））。翻板一面面涂红漆，另另一面涂银灰灰色漆。工作作时，液位计计的连通管经经法兰与容器器相连通，构构成一连通器器。连通器中中间有浮标，，它随液位的的变化而变化化。浮标中间间有一磁钢，，其位置正好好与液面一致致。当液位上上升时，磁钢钢将吸引翻板板，并将它们们逐个翻转，，使红的一面面在外边；下下降时，又将将它们翻过来来，使银灰的的一面在外边边。即以颜色色表示液位高高低，十分醒醒目。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4、常见故障障原因及处理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、结结构、原理和常见仪表故障障、分析、判判断、处理第六节执执行器1、概含执行器常称为为调节阀，它它由执行机构构和调节机构构两部分组成成。其中执行行机构是调节节阀的推动部部分，它按控控制信号的大大小产生相应应的推力，通通过阀杆使调调节阀阀蕊产产生相应的位位移。调节机机构是调节阀阀的调节部分分，它与调节节介质直接接接触，在执行行机构的推动动下，改变阀阀蕊与阀座间间的流通面积积，从而达到到调节流量的的目的。2、分类执行器按其能能源形式分气气动、电动、、液动三大类类。气动执行器按按其执行机构构形式分薄膜膜式、活塞式式和长行程式式。电动和液动执执行器按执行行机构的运行行方式分为直直行程和角行行程两类。目前在石化工工业中普遍采采用气动执行行器。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3、执行机构构气动薄膜执行行机构是应用用最广泛的执执行机构，它它接受0.02~0.1MPa气动动信号。它正正作用和反作作用两种形式式，当信号压压力增加时推推杆向下移动动的叫正作用用执行机构。。信号压力增增加时推杆向向上移动的叫叫反作用执行行机构。气动薄膜（有有弹簧）的薄薄膜的有效面面积越大，执执行机构的推推力和位移也也越大。气动活塞式（（无弹簧）执执行机构随气气缸两侧压差差而移动。因因为没有反力力弹簧抵消推推力，所以有有很大的输出出推力，适用用于高静压、、高差压的工工艺场合。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4、调节机构构调节机构又称称阀。种类很很多，根据结结构、用途来来分，其基本本形式是直通通单座阀、直直通双座阀、、蝶阀、三通通阀、偏心旋旋转阀、套筒筒阀、角形阀阀等。（1）直通单单座阀：阀体体内只有一个个阀蕊和阀座座，阀杆带动动阀蕊上下移移动来改变阀阀蕊与阀座之之间的相对位位置，从而改改变流体流量量。其主要优优点是泄漏量量小。（2）直通双双座阀：阀体体内只有两个个阀蕊和阀座座，阀杆带动动阀蕊上下移移动来改变阀阀蕊与阀座之之间的相对位位置，从而改改变流体流量量。其主要优优点是适用压压差比同口径径单座阀大。。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（3）蝶阀：：又称翻板阀阀，由于阀板板在阀体内旋旋转的角度不不同，使阀的的流通面积不不同，从而调调节流体流量量。其主要优优点是适用于于大口径、大大流量和浓稠稠浆液及悬浮浮粒的场合。。（4）偏心旋旋转阀：又称称凸轮挠曲阀阀，简称偏心心阀。球面阀阀蕊6连在柔柔臂7上与轮轮毂8相接，，轮毂与转轴轴4用键滑配配，转轴带动动球面阀蕊旋旋转改变流体体流量。工作作时转轴的运运动是由气动动执行机构驱驱动的，推杆杆的运动通过过曲柄传给转转轴。其主要要优点是流路路阻力小，可可调比大，适适用大压差、、严密封的场场合和粘度大大及有颗粒介介质的场合。。很多场合可可以取代直单单、双座阀。。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）套筒阀阀：也叫笼式式阀，它的阀阀体与一般直直通单座阀相相似，阀内有有一个圆柱形形套筒，也叫叫笼子。阀蕊蕊可在套筒中中上下移动，，利用套筒导导向。阀蕊在在套筒中移动动，改变了套套筒的节流孔孔面积，形成成了各种特性性并实现流量量的调节。由由于套筒阀采采用了平衡阀阀蕊结构，阀阀蕊上、下受受压相同，不不平衡力小，，并且阀蕊利利用套筒侧面面导向，所以以它的稳定性性好，不易振振荡，阀蕊也也不易人损坏坏。它的优点点前后压差大大和液体出现现闪蒸或空化化的场合，稳稳定性好，噪噪声低，可取取代大部分直直通单、双座座阀，但它不不适用于含颗颗粒介质的场场合。5、调节阀的的气开、气关关气动执行器的的气开式与气气关式两种形形式。气开式：有压压力信号时阀阀开、无压力力信号时阀关关；气关式反反之。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。。返回回目目录录第三三章章仪表表工工位位号号、、字字母母含含义义返回回目目录录第四四章章仪表表控控制制系系统统------单单回回控控制制1、、控控制制系系统统中中常常用用的的名名词词术术语语被控控对对象象：：自自动动控控制制系系统统中中，，工工艺艺参参数数需需要要控控制制的的生生产产过过程程、、设设备备或或机机器器等等。。被控控变变量量：：被被控控对对象象内内要要求求保保持持设设定定数数值值的的工工艺艺参参数数。。如如锅锅炉炉水水位位。。操纵纵变变量量：：受受控控制制器器操操纵纵的的，，用用以以克克服服干干扰扰的的影影响响，，使使被被控控变变量量保保持持设设定定值值的的物料料量量或或能能量量。。如如锅锅炉炉给给水水。。扰动动量量：：除除操操纵纵变变量量外外，，作作用用于于被被控控对对象象并并引引起起被被控控变变量量变变化化的的因因素素。。设定定值值：：被被控控变变量量的的预预定定值值。。偏差差：：被被控控变变量量的的设定定值与与实际际值之之差差。。2、、分分类类控制制系系统统具具有有各各种种各各样样的的形形式式，，但但总总的的来来可可分分为为两两大大类类，，即即开开环环系系统统和和闭闭环环系系统统。。开环环系系统统的的输输出出信信号号不不反反馈馈到到系系统统的的输输入入端端，，因因而而也也不不对对控控制制作作用用产产生生影影响响的的系系统统，，称称为为开开环环控控制制系系统统。。闭环环系系统统的的输输出出通通过过测测量量变变送送环环节节，，又又反反回回系系统统的的输输入入端端，，与与给给定定信信号号比比较较，，以以偏偏差差的的形形式式进进入入调调节节器器，，对对系系统统起起控控制制作作用用，，整整个个系系统统构构成成一一个个封封闭闭的的反反馈馈回回路路，，这这种种控控制制系系统统被被称称为为闭闭环环控控制制系系统统。。返回回目目录录3、、简简单单控控制制系系统统简单单控控制制系系统统又又称称单单回回路路控控制制系系统统，，是是指指由由一一个个被被控控对对象象、、一一个个测测量量变变送送器器、、一一个个调调节节器器一一个个调调节节阀阀所所组组成成的的单单回回路路闭闭合合控控制制系系统统。。4、、调调节节器器调节节器器是是将将变变送送器器来来的的测测量量信信号号与与给给定定值值进进行行比比较较后后，，对对偏偏差差信信号号按按一一定定的的调调节节规规律律进进行行运运算算，，并并将将运运算算的的结结果果以以统统一一的的信信号号输输出出，，去去控控制制执执行行器器动动作作。。调调节节器器最最基基本本的的调调节节规规律律有有：：比例例调调节节规规律律、、积积分分调调节节规规律律、、微微分分调调节节规规律律、、比比例例积积分分调调节节规规律律、、比比例例微微分分调调节节规规律律、、比比例例积积分分微微分分调调节节规规律律。。第四四章章仪表表控控制制系系统统------单单回回控控制制返回回目目录录（1））比比例例调调节节规规律律其输出出信信号号p与与输输入入偏偏差差信信号号e之之间间成成比比例例关关系系，，即即p=kPe比例例度度与与放放大大倍倍数数kP成成反反比比,kP越越大大，，比比例例作作用用越越强强。。优点点：：控控制制及及时时。。缺点点：：存存在在余余差差，，所所谓谓余余差差就就是是指指过过渡渡时时间间终终了了时时，，被被控控变变量量所所达达到到的的新新的的稳稳态态值值与与设设定定值值之之间间的的差差值值。。余余差差的的值值随随着着调调节节器器的的放放大大倍倍数数Kp的的增增大大而而减减小小，，但但是是余余差差不不能能靠靠放放大大倍倍数数的的增增大大而而完完全全消消除除。。为为了了消消除除余余差差，，必必须须引引进进积积分分作作用用。。（2））积积分分调调节节规规律律其输输出出信信号号p与与输输入入偏偏差差信信号号e的的积积分分成成正正比比。。积分分时时间间Ti=1/KI越越短短，，积积分分作作用用越越强强，，消消除除余余差差越越快快，，Ti太太小小，，系系统统振振荡荡加加剧剧。。优点点：：消消除除余余差差。。缺点点：：控控制制不不及及时时,常常与与比比例例组组合合起起来来用用。。（3））微微分分调调节节规规律律控制制器器的的输输出出信信号号与与偏偏差差信信号号的的变变化化速速度度成成正正比比，，微分分时时间间TD越越大大，，微微分分作作用用越越强强。。优点点：：超超前前控控制制。。缺点点：：其其输输出出不不能能反反映映偏偏差差的的大大小小，，不不能能单单独独用用在比比例例作作用用的的基基础础上上增增加加微微分分作作用用就就提提高高了了系系统统的的稳稳定定性性。。加加入入适适当当的的微微分分作作用用是是有有好好处处的的，，但但微微分分作作用用不不能能加加得得过过分分，，否否则则反反应应速速度度过过快快，，反反而而会会引引起起过过分分的的振振荡荡，，这这是是不不利利的的。。由由于于这这时时的的Kp值值较较纯纯比比例例作作用用时时的的Kp为为大大，，所所以以余余差差比比纯纯比比例例作作用用时时为为小小。。这这就就是是说说，，微微分分作作用用只只能能使使余余差差减减小小，，而而不不能能消消除除余余差差。。第四章仪表控制制系统------单单回控制制返回目录录5、调节节器控制制规律的的选择目前工业业上用的的控制器器主要有有三种控控制规律律：比例控制制控制规规律（P）比例积分分控制规规律（PI）比例积分分微分控控制规律律（PID）选择控制制规律主主要根据据控制器器的特性性和工艺艺要求来来决定。。比例比例积分分比例微分分比例积分分微分第四章仪表控制制系统------单单回控制制返回目录录6、控制制器正、、反作用用正作用：：当给定定值不变变，被控控变量测测量值增增加时，，控制器器的输出出也增加加；或者者当测量量值不变变，给定定值减小小时，控控制器的的输出增增加的称称正作用用。反作用：反反之，如果果测量值增增加（或给给定值减小小）时，控控制器的输输出减小。。控制器的作作用方向确确定：先确确定阀的气气开、气关关，再用物物理分析法法。第四章仪表控制系系统------单单回控制返回目录7、控制器器参数的工工程整定所谓控制器器参数的整整定，就是是按照已定定的控制方方案，求取取使控制质质量最好时时的控制器器参数值。。具体来说说，就是确确定最合适适的控制器器比例度δδ、积分时时间Ti和和微分时间间Td。参数整定方方法临界比例度度法衰减曲线法法经验凑试法法控制器参数数的经验数数据表控制对象对对象特性性比例积积分分微微分流量参参数波动动40~1000.3~1温度滞滞后大20~603~100.5~3压力30~700.4~3液位于20~80第四章仪表控制系系统------单单回控制8、控制系系统的投运运返回目录准备工作仪表检查检查控制器器的正、反反作用及控控制阀的气开、、气关型式式控制阀的投投运控制器的手手动和自动动的切换控制器参数数的整定第四章仪表控制系系统------单单回控制第五章复杂控