显示与调节仪表.ppt

1、13.1模拟仪表，13.1.1动圈显示和调整仪动圈仪的测量机构是磁电式电流计，如图131(a)所示。它由永磁体、活动线圈、张力线、指针、标尺和铁芯组成。测量机构和测量电路组成动圈指示仪，如果与给定的机构配合，可以组成调节仪。动圈仪结构简单，价格低廉，维护方便，精度可达1.0级。它与各种敏感元件、传感器和变送器配合，广泛用于测量温度、压力、成分、液位和其他非电量。图13-1动圈指示仪的组成(一)测量机构；测量电路，1。动圈指示器(1)动圈指示器的测量电路(1)动圈指示器的内部电路：动圈指示器的测量电路由串联量程调节电阻RM、串联温度补偿电阻RT和与RT并联的线性补偿电阻RB组成，RM用锰铜线绕制

2、，电阻一般在2001000之间。所需范围可通过调整RM获得；电阻抗用于补偿动圈电阻的温度特性。20时，选择rt=68。RB=50是锰铜线的电阻，用于补偿RT的非线性。(2)动圈指示器的外部电阻：根据磁电式电流计的原理，指针的偏转角与回路电流成正比，当输入电压不变时，它取决于回路的总电阻。仪器的内阻是可以确定的，而外部电阻是被测电路的等效电阻，不能提前确定。为了校准仪器，外部电阻规定为15。仪器出厂时配有一个15号锰铜线缠绕电阻器。使用时，去掉一部分，等于被测电路在工作状态下的电阻值，其余串联在回路中。顺便说一下，一些压力或差压仪表的传感器是霍尔元件，它们的内阻是120，所以外部电阻应该是135

3、；带前置放大器的动圈指示器为XFZ，输入阻抗高，对外部电阻没有严格要求。2)动圈温度指示器(1)带热电偶的动圈温度指示器：带热电偶的动圈温度指示器为XCZ-101，其电路如图13-2所示。当热电偶用于测量温度时，通常装有冷端温度补偿器。当电桥平衡时，冷端温度补偿器的等效内阻为1，RCu随温度变化引起的等效电阻变化被认为是可以忽略的；同时，热电偶的电阻在不同的温度下是不同的，所以应事先计算或测量热电偶的电阻值，以确定外部电阻r。图13-2 XCZ-101动圈仪表电路；(2)热电阻动圈测温指示器：热电阻动圈测温指示器型号为XCZ-102，其电路如图13-3所示。图13-3 XCZ-102动圈仪电路

4、，热电阻是一个无源敏感元件，不能直接驱动动圈仪，需要通过电桥进行转换。热电阻测温桥通常采用三线连接的方法，以消除由于引线电阻随环境温度变化而引起的测量误差。如果使用固定值导体5，当环境温度在050范围内时，附加误差不会超过5%。为了限制电桥臂电阻的发热，要求测量下限(电桥平衡且电流较大时)的I1值I10不超过6毫安，国产仪器R2 R3=800，I10实际上只有5毫安。3)动圈仪表的安装、使用和维护(1)仪表选择：根据系统和环境的实际情况，选择符合质量要求的仪表。例如，从功能角度来看，决定选择XCZ型或XCT型；考虑调整精度，确定调整方式的选择；测量范围不应过大或过小，测量参数值应为测量值上限的

5、2/3仪器应安装在控制框架上部的刻度盘开口中，并保持水平。开口尺寸为1521 mm761mm，最小距离大于120 mm，距离后壁约800 mm，高度约1.5 m。接线前，检查仪表刻度数是否与热电偶刻度数一致，热电偶是否与冷端补偿器一致，接线柱极性是否正确等。然后只能在验证后进行布线。(3)仪器使用：仪器使用时，应根据不同的冷端补偿方法调整指针的机械零位。例如，当使用冷端补偿器将天平调整到20时，指针的机械零位应调整到20；当不使用冷端补偿器且精度不高时，可将指针调整到与环境温度(参考端温度)一致的位置。(4)仪器校准：动圈式仪器的精度统一规定为1.0级，应定期校准。平时，应定期检查和维护。如有

6、故障，应及时处理并记录。(5)仪器常见故障及排除措施：以XCZ-101仪器为例。常见故障现象及排除措施见表13-1。表13-1 XCZ-101仪器故障现象及排除措施，2。动圈式调节阀1)动圈式两位调节阀1)两位调节功能：两位调节阀只有“全开”和“全关”两种状态，可以实现“开”和“关”的控制。利用仪器的开关信号，还可以形成顺序控制系统，提高生产率，确保生产安全。除了双位控制外，这种仪器还经常用于报警系统。当监控参数超过允许范围时，其开关信号用于开启声光报警电路。开关信号应连接到联锁保护电路，以免因疏忽和违反操作程序而损坏重要设备。(2)双位调节的特点：双位调节，其中开和关两种状态交替出现，被测参

7、数必须有周期性波动，如图13-4所示，t0为给定温度，炉温在tH和tL之间变化，t=tH-tL称为调节器的死区(不敏感区)。这是因为继电器的吸合电流大于释放电流，振荡放大电路的灵敏度受到限制。当应用双位置调整时，应考虑测量参数的波动范围和工作频率。如果工作频率过高，继电器的使用寿命会缩短，双位调节适用于时间常数大的测控对象。图13-4两位调整特性，2)动圈三位调整仪(1)宽带三位调整仪：宽带三位调整仪具有较宽的中间带，可以在标尺总长度的50%范围内进行调整。型号有XCT-121(带热电偶)和XCT-122(带热电阻)。仪器内部的两组线圈都配有指针止动器，指针只能在上限和下限之间移动。如果中间带

8、太窄，指针将失去自由偏转的可能性，仪器将无法指示。(2)窄带三位调节仪：窄带三位调节仪的中间带为刻度的2。这些型号是XCT 111和XCT 112。与宽带相比，其指示器指针配有两个铝旗，上下限检测线圈彼此非常接近，因此下限针块被移除，通过仪器内部继电器触点的连接方式防止有害的二次动作。位置调整的连续性不好，调整后的参数波动较大。如果想提高调节效果，可以使用时间比例调节(脉宽调节法)或动圈连续电流输出PID调节仪。3)动圈式连续电流输出PID调节仪的原理图13-5是连续电流输出PID调节仪的框图。与上述仪器相同的是，测量值和给定值之间的偏差通过使用图13-5连续电流输出仪表流程图，13.1.2自

9、动平衡显示仪表1。自动平衡显示仪的基本原理如图13-6所示。自动平衡显示仪用电子放大器代替人眼和检流计，根据误差信号的极性和大小控制可逆电机旋转，并驱动位置传感器(滑动电位器或差动变压器和凸轮等)。)在测量电桥中调节电路，从而自动实现平衡。电桥平衡时，传感器无电流，指针和记录笔之间无摩擦，提高了仪器的灵敏度、准确度和速度，并可驱动记录、调整、报警和积分等附加装置，具有多种功能。与热电偶、热电阻等测量元件(或变送器)配合后，可自动连续测量并记录温度、压力、流量、液位等参数的变化规律。图13-6自动平衡显示仪2框图。自动电位计自动电位计一般分为两类：一类用于测量温度，另一类用于测量DC电压或电流。

10、用于温度测量的自动电位器是XW系列。它利用不平衡电桥的输出电压UAB来补偿热电偶的热电势Ux。如果UAB Ux，它的差u被放大器放大并输出，以控制可逆电机的旋转。它驱动滑动电阻的滑动点移动，并自动调节电桥的输出电压，直到UAB=Ux，可逆电机停止运行，整个系统达到平衡。自动电位计的测量电桥电路如图13-7所示。以电源对角线CF为界，分为上下支路，电流分别为I1和I2。根据统一设计，滑动阻力RH有一个上支路，工作电流I1=4ma；带铜电阻RCu的下支路的工作电流I2=2毫安，总工作电流为6毫安。还有一些自动电位计，其上、下支路使用2 mA，总工作电流为4 mA。E=1 V晶体管DC稳压电源用于桥

11、式电源。不用标准电池，用标准电池设定，其精度可以满足工业仪器的要求。图13-7自动电位计测量桥3。自动平衡电桥自动平衡电桥是XQ系列，与热电阻配合测量温度。与自动电位计电桥不同，传感器连接在电桥臂上。如图13-8所示，是自动平衡桥的测量桥。图中C1、C2、C3点为自动平衡桥与测温热电阻的连接点，采用2.5定值线三线连接方式。定值导线规定每根导线(包括热电阻的引线和连接导线)的电阻应为2.5，不足部分应补充锰铜调节电阻RW。为了便于生产，R3和R4被制成具有相同的电阻值。其他电阻计算方法类似于自动电位计。图13-8自动平衡桥测量桥，4。使用注意事项(1)有冷端温度补偿器时热电偶的连接：对于带温标

12、的XWC仪表，测量电桥中的冷端补偿铜电阻RCu必须安装在仪表背面的端子上，以确保RCu和热电偶的参考端(冷端)温度相同。传输信号的导线必须连接到仪表端子板的“”和“-”端子，补偿线对应热电偶。连接时注意极性，如图13-9(a)所示。(2)不带冷端温度补偿器的热电偶连接方法：对于毫伏级的XWC仪表，其输入信号线应直接连接到仪表端子板的“”和“-”端。对于未连接冷端温度补偿电阻RCu并以摄氏度为单位进行校准的XWC仪表，测量电桥中的RCu应更换为锰铜电阻Rm，并应注意热电偶参考端的校正。(3)热电阻的连接方法：装有热电阻的XQC型仪表必须采用三线制例如，XWC和XQC仪器的输入信号线必须与电源线分

13、开，并通过特殊的穿线孔引入仪器。最好扭转信号线，然后用金属导管将其覆盖，但不得与电源线相同。金属导管应随地面浮动，其终端应焊接一根导线，连接到仪表端子板的P点，如图13-9所示。输入信号的布线优选地由具有屏蔽层的软线制成，并且屏蔽层也连接到P端子。图13-9自动平衡显示仪外部接线图(一)自动电位器外部接线图；13.1.3电气单元组合仪表1自动电桥的外部接线图。电动机组组合仪表调节系统图13-10是由电动机组组合仪表组成的简单调节系统的框图，其中调节对象代表生产过程中的某一设备，其输出为调节后的参数(如压力、流量、温度等工艺参数)。在这些过程参数被传输单元转换成相应的电信号之后，它们被发送到显示

14、单元用于指示或记录，另一方面，它们被发送到调整单元用于与给定单元发送的给定值进行比较。根据比较后的偏差输出，调整单元在一些操作之后发出调整信号，以控制执行单元的动作，直到调整后的参数等于给定值。图13-10电动组合仪表调节系统框图。2.电气单元组合仪表的信号控制有三代产品。目前，电子管DDZ系列已被淘汰，DDZ系列和DDZ系列仍在中国使用。DDZ系列仪表的组成主要包括传动单元、调节单元、执行单元、显示仪表、给定单元、计算单元、转换单元和辅助单元。DDZ系列仪器的主要部件是晶体管，它使用交流220伏电源。每个单元之间的接触信号为DC 010毫安，精度一般为0.5。各单元仪表串联，确保各单元接收的

15、信号完全一致；适合长距离传输；机械力可以通过与磁场的相互作用产生，便于利用力平衡原理；信号的初始值为零，便于模拟计算，但很难识别折线，避免元件的死区和非线性部分。DDZ系列的核心电路绝大多数是线性运算放大器或逻辑元件，采用420毫安信号系统来提高可靠性和负载能力，克服DDZ系列的缺点，基本取代DDZ系列仪器。如图13-11所示，DDZ系列各单元仪表采用现场串联和室内并联的接触方式(250个电阻并联可转换为15 V电压信号)，DC 24 V集中电源(电路内部分为14 V和-10 V双电源)，采用低压电源容易形成安全火花防爆系统。图13-11 DDZ系列仪器联系方式。3.电气仪表的安全火花防爆技术。防爆是电气单元组合仪表能否广泛应用的一个重要问题，尤其是在石油化工行业。只有妥善解决防爆问题，电气仪表才有生命力。DDZ系列仪表只能防爆，但仍不能用于高度危险的场所(含有氢气、甲烷、乙烯、乙炔等的场所)。)。在DDZ仪表中，通过采用DC 24 V低压电源，设置安全栅，对现场变送器采取各种措施，可以将危险场所的仪表发出的能量限制在周围