過程裝備與控制工程專業(yè)英語翻譯PartⅥ(課文+閱讀材料)綜合各版精華

1、PART VI 過程控制Unit 26過程控制的介紹（I）現(xiàn)代的化學(xué)過程變得非常復(fù)雜，簡單的控制程序已不再實(shí)用。今天的化學(xué)工廠采用最新的電子硬件，自動控制器，計(jì)算機(jī)控制，先進(jìn)的分析監(jiān)測，以及先進(jìn)的控制理念。為了掌握這種類型的控制和檢測儀器，我們必須先了解的發(fā)展中高度自動化的化學(xué)過程。1 。自動化化學(xué)過程原因某些或所有可能的下列基本利益的實(shí)現(xiàn)當(dāng)自動控制時(shí)引入化學(xué)過程：（ 1 ）一種化工過程，不管是在實(shí)驗(yàn)規(guī)模的設(shè)備內(nèi)或在中間實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，還是在生產(chǎn)規(guī)模裝置內(nèi)進(jìn)行，都能夠在無操作人員活化工技術(shù)員看管的情況下連續(xù)運(yùn)行。這將減少人力需求，因此，降低勞動力成本（ 2 ）減少需要操作人員以消除或減少人為錯誤。

2、（ 3 ）在整個過程的質(zhì)量選擇加入最佳條件改善的結(jié)果（ 4 ）必要的操作調(diào)整可從一個集中位置往往導(dǎo)致減少過程單元所需的空間的。（ 5 ）操作安全是增加提供預(yù)警異常情況，并自動采取糾正行動。此外，自動化控制，無需人員在鄰近的危險(xiǎn)設(shè)備。2 。什么是自動控制？更加深刻的認(rèn)識和理解，自動控制系統(tǒng)，可如果我們首先考慮一個簡單的手動控制程序。作為舉例來說，假設(shè)我們要控制的溫度，解決載于燒杯的爐具，溫度在50 ±2 。這可能是由放置一個水銀溫度計(jì)中填充的解決方案，觀測的溫度，然后手動調(diào)整電壓的爐具通過變阻器加熱元件，使溫度保持在理想的范圍。這本手冊控制系統(tǒng)包含四個基本要素： （ 1 ）檢測設(shè)備，汞

3、燈泡;2 ）測量裝置，水銀柱和匹配標(biāo)定規(guī)模;（ 3 ）控制設(shè)備，觀察（ 4 ）最后的控制因素，變阻器?；旧?，這一功能的控制系統(tǒng)，來衡量變量的值，溫度，然后產(chǎn)生一個反應(yīng)限制其偏離參考點(diǎn)，在50 下， 。這是對所有的實(shí)際目的，定義的自動化控制。然而，在一個自動控制中，觀察者，更準(zhǔn)確的說是操作者，在控制回路中被一個叫做自動控制器的裝置所替代 。基本布局自動控制回路中顯示圖。 6. 1 ?？梢钥闯觯@個系統(tǒng)包含相同的四個基本要素的手動控制系統(tǒng)前段所述。除了上述四個因素，發(fā)射器的因素往往是補(bǔ)充。然而，這取決于特定的變量加以控制，一個以上的元素可能是設(shè)計(jì)成相同的工具，因此，環(huán)并不總是包含四個不同的單位。

4、3 。是什么在控制化工過程？一些更重要的變量，控制化學(xué)過程的后續(xù)。流動 這種情況是可以預(yù)想，重要的是物料平衡要求的過程中，他任何時(shí)候都保持人。連續(xù)化工過程，這需要控制的物質(zhì)的流動。由于大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)很敏感，反應(yīng)的比例，它常常是要求準(zhǔn)確流量控制得到維持，使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。溫度 控制反應(yīng)溫度是非常重要的，因?yàn)榍皫坠?jié)中討論，轉(zhuǎn)換，產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)的職能溫度。另外，適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂瞥３Ｊ鞘直匾某晒\(yùn)作了許多分離過程，如蒸餾，結(jié)晶。壓力 由于許多化學(xué)反應(yīng)很敏感，壓力條件下，壓力控制是一個需要在大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)器。大多數(shù)化學(xué)離職也需要加以控制的壓力。例如，蒸餾往往表現(xiàn)的壓力下減少，而吸收和吸附

5、進(jìn)行了在較高的壓力。液位 水平控制往往與流量控制;然而，有些情況下，它與正常運(yùn)作的一臺設(shè)備，如一級的溶劑中的溶劑萃取塔或液位在溶劑萃取塔或液位的反應(yīng)堆。上面提到的四個控制參數(shù),大多數(shù)控制應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)。但是，控制的變量組成的有關(guān)問題，也經(jīng)常遇到。成分控制 根據(jù)物料的性質(zhì)，采用一系列不同的技術(shù)，就可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)組成的控制 。大部分的這些技術(shù)是根據(jù)三個不同類型的分析：成分分析，物理性能分析，或化學(xué)性質(zhì)的分析。大多數(shù)以成分分析為基礎(chǔ)的重要控制回路，都采用色譜分析技術(shù)來確定混個物的組分 。雖然紅外和其他形式的光譜也可以在某些進(jìn)程?；旌衔锏拇_切成分往往擁有一套獨(dú)特的物理特性。這些屬性實(shí)際上可能的組成部分的產(chǎn)

6、品規(guī)格，或可能被用來作為衡量產(chǎn)品的成分。一些較常見的物理特性是衡量和用于控制目的包括密度，初步和最后沸點(diǎn)，顏色，凝固點(diǎn)和粘度。組成的混合物常常與一套獨(dú)特的化學(xué)性能?；瘜W(xué)特性，往往是監(jiān)測控制的目的包括pH值，氧化還原電位和電導(dǎo)率。（選：克里斯答：克勞森，原則工業(yè)化學(xué)， John Wiley Sons出版公司， 1978 。 ）Reading Material過程控制簡介（II）4. 控制系統(tǒng)某種形式的控制是化工過程中不可缺少的一部分，應(yīng)用在所有需要保持工質(zhì)流動，壓力，溫度，混合等安全限制及其他詳細(xì)限制的過程。這樣的控制通常是由測量到的變化因素決定（控制變量，變量是與想要保持的控制變量（理想值或設(shè)

7、定點(diǎn)）以及進(jìn)一步的校準(zhǔn)變量（操作變量）相比較的，操作變量直接影響控制變量，使控制變量達(dá)到理想值。為獲得自動而有效的控制系統(tǒng)，有必要得到穩(wěn)定與變化間的動態(tài)關(guān)系?？偹苤詣踊刂剖菢O其需要的，同樣，人工控制在連續(xù)監(jiān)視控制中也很必要，這樣說來，效率就不可避免地被拉低了。此外，控制變量的變化過于迅速和頻繁使得人工控制難以適應(yīng)要求。圖6.2為一個簡單的控制回路，在Y的水溫()由熱電偶測取，由熱電偶反饋到控制裝置。控制裝置分為兩個部分（通常裝配于同一單元）。第一部分裝置（比較器）的測量值（B）與期望值（R）比較，得出差值()，即=R-B。第二部分裝置（控制器）輸出一個動作，反饋到蒸汽管道的調(diào)節(jié)閥，參數(shù)

8、升高時(shí)關(guān)閉，反之打開。該系統(tǒng)可用于消除由于外部因素，如流量變化或者逆流溫度負(fù)荷變化等引起的溫度波動。它也可用來改變Y的水溫到達(dá)一個期望值。5. 結(jié)構(gòu)簡圖圖6.3為更加簡明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，表明數(shù)據(jù)信息在控制回路中的流動情況，以及每個組成部分的功能。各個組成部分由方框表示，表明了輸入變量和輸出變量間的關(guān)系。工程文獻(xiàn)上的表示方法不一，但圖6.3中的表示符號是廣泛使用的。控制回路分為不可缺少的五個部分，也就是：（a）過程，（b）測量元件，（c）比較器，（d）控制器，(e)最終控制器。通過圖6.2和6.3的比較可見6.3中最終控制器是指6.2中的管道控制閥。操縱量（Mv）指的是蒸汽流量以及熱流量，（

9、u）處負(fù)荷的改變會影響到進(jìn)入系統(tǒng)的熱量。輸入過程由（Mv）和（u）共同影響。如此說來，任何溫度一點(diǎn)X到Y(jié)過程溫度變化都輕易地影響到過程。其中可控變量（c）是Y中水的溫度?？梢姡?dāng)數(shù)據(jù)消息在閉環(huán)設(shè)備系統(tǒng)中傳遞時(shí)，控制回路才是合理的。這種控制方式成為循環(huán)變量或循環(huán)反饋（指的是從可控變量到比較器間的反饋?zhàn)兞浚?。在圖6.2及6.3中所示的控制回路可以由電子裝置或者氣動裝置或者兩者混合裝置組成，使用何種裝置要求考慮到成本，精確度，以及安全性。雖然多年來普遍使用的是氣動裝置，但現(xiàn)在電子裝置也開始迅速普及。6. 開環(huán)控制開環(huán)控制是一種不常用的控制方式，就控制變量而言，它不需要反饋信息。這稱為前饋控制、超前控

10、制或者開環(huán)控制。圖6.4所示為一可行開環(huán)控制系統(tǒng)，它假定進(jìn)口水溫為定值，供熱量由流量計(jì)直接調(diào)整。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)期流量變化影響到的數(shù)值，這樣就可以保持定值，在系統(tǒng)動作之前不需要從它的理想值變動（反饋控制也一樣）。設(shè)計(jì)這樣一個控制系統(tǒng)的問題就在于要首先設(shè)計(jì)一個預(yù)測系統(tǒng)，預(yù)測當(dāng)水和蒸氣流量變化時(shí)，Y中的溫度會如何變化，這成為設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)的相當(dāng)大的難題。Unit 27過程控制的一般概念在我們進(jìn)行隨后的章節(jié)的詳談前，它可能是值得在這一點(diǎn)上，確定了一些非常廣泛和普遍的概念和一些使用的術(shù)語，動力學(xué)與控制。1，動態(tài)一個時(shí)間依賴行為的過程。這個行為沒有控制器在系統(tǒng)中被稱為開環(huán)反應(yīng)。動態(tài)特性與反饋控

11、制器包含的進(jìn)程被稱為閉環(huán)反應(yīng)。2，變量操縱變量 通常流速流進(jìn)入或離開一個過程，我們可以改變，以控制過程?？刂谱兞俊＜丛诠に囘^程中要試圖控制的變量，如：流動速率，組成，溫度，液位和壓力，要么盡可能使這些量保持為常數(shù)，要么盡力使它們沿著某一期望的時(shí)間函數(shù)而變化。不加控制的變量 變量在這一過程中沒有控制。負(fù)載擾動 流量，溫度，或組成流進(jìn)入（但有時(shí)流出）的進(jìn)程。我們不能夠自由地操縱它們。它們是由上游或下游地區(qū)的車間。控制系統(tǒng)必須能夠保持車間受到控制，避免這些干擾的影響。3，反饋控制以傳統(tǒng)方式來控制一個過程是衡量的變量是控制，比較它的數(shù)值與理想值（設(shè)定的控制器）和填補(bǔ)的差異（錯誤）為反饋控制器，將改變操

12、縱變量驅(qū)動控制變量返回的值。信息是“反饋”的控制變量為操縱變量，如圖6.5描繪。4. 前饋控制基本思路如圖6.6示。當(dāng)干擾信號進(jìn)入過程時(shí)，被檢測器檢測到，同時(shí)操縱變量相應(yīng)的改變，以使被控制變量保持為常量。這樣，一旦干擾信號進(jìn)入被檢測系統(tǒng)，馬上就可采取糾正措施，而不是（像反饋控制那樣）只發(fā)出警告，干擾信號則在被糾正之前一直通過過程進(jìn)行傳遞。5. 穩(wěn)定性一個過程被認(rèn)為是不穩(wěn)定的，如果其輸出越來越大（無論是正面還是負(fù)面的）隨著時(shí)間的增加。例如圖6.7所示。當(dāng)然，沒有一個實(shí)際的系統(tǒng)能真正做到這一點(diǎn)，因?yàn)樵谙到y(tǒng)中會遇到一些制約因素，例如，一個控制閥可能全閉或全開，或者一個安全閥突然開啟。一個線性的過程在

13、穩(wěn)定性的限制上是正確的如果它是不穩(wěn)定的，即使在不受干擾和振幅振蕩不衰減。大多數(shù)的過程是開路穩(wěn)定，穩(wěn)定的同時(shí)系統(tǒng)沒有控制。一個重要的和非常有趣的例外，我們將研究在一定程度上詳細(xì)的放熱化學(xué)反應(yīng)器可開路不穩(wěn)定。所有真正的過程，可閉環(huán)不穩(wěn)定（不穩(wěn)定時(shí)，反饋控制器在系統(tǒng)中）如果控制器增益是夠大。因此，穩(wěn)定在反饋控制系統(tǒng)中極為關(guān)注。控制系統(tǒng)的性能（其有能力控制這一過程牢固）通常會增加，因?yàn)槲覀冊黾恿丝刂破髟鲆妫欢?，我們得到越來越緊密的閉環(huán)不緊密。因此，控制系統(tǒng)的耐抗性（它的耐受性的變化，工藝參數(shù)）下降；一個小小的改變將會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此，始終是一個權(quán)衡的耐抗性和性能的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Reading Ma

14、terial控制策略1、反饋控制 該控制方案如圖6、8（a）所示，被稱為反饋控制，也稱為反饋控制回路。這項(xiàng)技術(shù)于大約200年前首次應(yīng)用在詹姆斯·瓦特控制的工業(yè)過程。主要是使蒸汽發(fā)動機(jī)在變負(fù)荷下保持一個恒定速度，這是一個管理控制技術(shù)的應(yīng)用。該方案取得了控制變量后反饋到控制器，以便它能夠作出決定性計(jì)劃。我們必須通過反饋控制的工作原理來認(rèn)識到它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：可通過如圖6、8（a）所示的換熱器控制回路促進(jìn)理解。 如果進(jìn)口過程中溫度升高，從而創(chuàng)造了干擾，其效果要穿透在整個換熱器出口溫度的變化之前，一旦在出口溫度發(fā)生變化，信號從發(fā)射機(jī)發(fā)送到控制器。這時(shí)的控制器就會意識到，必須通過改變蒸汽流量來補(bǔ)

15、償之前的干擾。然后控制器信號閥關(guān)閉，從而減少了蒸汽流。圖6、8（b）顯示圖形是控制器的影響和作用之間的關(guān)系。有趣的是，在第一個出口處溫度升高，因?yàn)樵黾恿诉M(jìn)口溫度，但隨后的跌幅甚至低于設(shè)定值，并繼續(xù)振蕩，直到周圍的溫度設(shè)定點(diǎn)振蕩反應(yīng)才穩(wěn)定下來。這表明運(yùn)作反饋控制系統(tǒng)的本質(zhì)是一個試誤操作。也就是說，當(dāng)控制器的增加出口溫度高于設(shè)定值時(shí)，它標(biāo)志著閥門關(guān)閉，但比需要關(guān)閉。因此，出口溫度設(shè)置必須低于設(shè)定值。注意到這個情況：控制器的信號的閥門再次打開，使氣溫有所回升。這項(xiàng)試錯法持續(xù)進(jìn)行，直至溫度達(dá)到設(shè)定點(diǎn)，并保持不變。 反饋控制的優(yōu)點(diǎn)是，它是一個非常簡單的技術(shù)，如圖所示6、8（a），對所有的干擾補(bǔ)償。任何干

16、擾會影響控制的變量，這個變量一旦從設(shè)置點(diǎn)偏離，控制器將改變其輸出。 返回到設(shè)定點(diǎn)的反饋控制回路，不了解也不關(guān)注干擾進(jìn)入的過程。只是想保持控制變量在設(shè)定點(diǎn)上，這樣就可以補(bǔ)償有缺點(diǎn)的擾動。不利的反饋控制是可以通過補(bǔ)償控制的，而已經(jīng)偏離設(shè)定點(diǎn)的擾動會變的騷亂。也就是說，這個擾動必須穿透整個過程的反饋控制方案之前進(jìn)行補(bǔ)償。 該工程師的工作是設(shè)計(jì)一個控制計(jì)劃，將控制變量保持在其設(shè)定點(diǎn)上。一旦這樣做，他必須再微調(diào)控制器，以便它可以最大限度地減少了試誤操作所需的對照。作為一個可信任的工作，工程師必須知道這個特點(diǎn)，或者對“個性”的過程進(jìn)行控制。一旦這個“過程”變得眾所周知，工程師可以設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，以獲得最佳

17、的“個性”來匹配這一進(jìn)程。何謂“個性”，在接下來的幾節(jié)中將會解釋。為了幫助你，但現(xiàn)在，想象一下,你正試圖說服某人表現(xiàn)在某種程度上欲控制別人的行為。你是控制器，別人是進(jìn)程。讓你做的最明智的事情是知道別人的性格，然后調(diào)整自己的個性做大量的說服或控制好他，這就叫“微調(diào)控制器”，也就是說，該控制器是對這一進(jìn)程的改編或調(diào)整。大多數(shù)控制器最多有3個參數(shù)用來調(diào)整它們。 2、前饋控制 反饋控制是在過程中最常見的工業(yè)控制策略。其簡單更是占據(jù)主流。然而，在一些過程反饋控制未必提供所需的控制性能。對于這些過程的控制的其他類型，就可能需要設(shè)計(jì)一個前饋控制這樣的策略。前饋控制的目的是測量干擾和從偏離之前補(bǔ)償設(shè)置點(diǎn)控制變

18、量。若正確運(yùn)用控制變量將不偏離設(shè)定點(diǎn)。 圖6、9換熱器前饋控制系統(tǒng) 一個具體的例子是前饋控制熱交換器如6、9所示。 假設(shè)“主要”擾動是入口溫度，Ti（t）以及工藝流程，與Q（t）。為了落實(shí)前饋控制這兩種干擾必須先測量，然后必須決定如何處理所作蒸汽流量以補(bǔ)償這些干擾。圖6、9顯示了該控制策略。前饋控制器的工作原理，是使有關(guān)如何操作的蒸汽流量保持在設(shè)定點(diǎn)取決于進(jìn)口溫度和流程的控制變量。 我們通過學(xué)習(xí) 知道有很多不同的擾動。前饋控制系統(tǒng)如圖6、9所示。補(bǔ)償只是其中兩項(xiàng)。如果其他的任何輸入過程中，這一策略將不能補(bǔ)償它，結(jié)果將是設(shè)定一個永久的偏差來控制變點(diǎn)。為了避免這種情況的一些反饋補(bǔ)償必須加入前饋控制

19、的偏差，如圖6、10所示前饋控制現(xiàn)在的“主要”干擾補(bǔ)償，Ti（t）和q（t），而反饋控制補(bǔ)償其他所有的干擾。值得注意的是，這三個基本操作M，D，A，仍然在更為“先進(jìn)”的控制策略中測量的是由傳感器和發(fā)射機(jī)進(jìn)行。決策是由前饋控制器和反饋控制器，TIC-10。行動是由蒸汽閥門措施控制。 一般來說，在硬件和人力的需要設(shè)計(jì)、實(shí)施和維護(hù)它們，相比于反饋控制更為昂貴的是控制策略。因此，他們在設(shè)計(jì)等方面必須是合理的（通過金錢才可以實(shí)現(xiàn)）。最佳的程序是先設(shè)計(jì)并執(zhí)行一個簡單的控制策略，同時(shí)考慮到，如果它不令人滿意，那么設(shè)計(jì)一個更“先進(jìn)”的戰(zhàn)略才是合理的。這是非常重要的，然而必須承認(rèn)，這些先進(jìn)的戰(zhàn)略仍然需要一些反饋

20、補(bǔ)償。 Unit 28過程控制設(shè)備設(shè)備用于監(jiān)測和控制程序流非常廣泛。有形建筑和細(xì)節(jié)，這些設(shè)備一般都在圖書儀器。許多優(yōu)秀的書籍已經(jīng)出版給予詳細(xì)說明了大量的設(shè)備在日常使用。淺談一些較常見的控制設(shè)備，見下文。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)請讀者參閱參考報(bào)和目前制造商的文獻(xiàn)。1 ，測量元件這或許是最重要的組成部分的任何控制系統(tǒng)。沒有準(zhǔn)確的測量控制變量就不可能取得令人滿意的控制。變數(shù)通常選擇的測量溫度，壓力，流量，液位和組成。通常情況下，這是一個變量的函數(shù)的變量是理想的選擇，控制測量，以促進(jìn)事項(xiàng) 。例如，沸點(diǎn)溫度通常用來作為衡量組成的分餾標(biāo)準(zhǔn)。某些用語與測量需要的定義，即（一）準(zhǔn)確度是接近表明價(jià)值的真正價(jià)值。（二）靈敏度

21、是衡量小的變化來衡量變量將導(dǎo)致作出反應(yīng)。大的變化，它沒有反應(yīng)又被稱為死區(qū) 。（三）精度可界定為一些重要的數(shù)字來衡量這些變數(shù)可以讀取。因此，精密儀器不一定是準(zhǔn)確的。傳感器和發(fā)射機(jī)進(jìn)行測量（m）操作控制系統(tǒng)。傳感器產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，機(jī)械，電氣，或類似的，相關(guān)的進(jìn)程變量的措施。發(fā)射機(jī)又轉(zhuǎn)換到這一現(xiàn)象的信號可傳輸信號相關(guān)的進(jìn)程變數(shù)。2 主控制器如前所述，主控制器可以被看作兩個部分組成，即?？刂谱兞亢涂刂破鞅旧?。，首先是比較理想的測量值，控制變量，并計(jì)算兩者之間的差別的錯誤。第二部分經(jīng)營改變設(shè)定的最后控制元件的方式，以盡量減少誤差最小的時(shí)間與最低干擾系統(tǒng) 。管制行動的選擇取決于控制器的動態(tài)行為的其他組成部

22、分的控制回路。在正常操作期間的一塊工藝設(shè)備，造作者調(diào)整溫度，流量，壓力等問題，通過改變設(shè)定適當(dāng)?shù)目刂破鞯闹?，并允許控制器來調(diào)節(jié)閥位置的新的一套tm61一點(diǎn)是達(dá)成共識。然而，可能會有場合（例如，在啟動或關(guān)閉）時(shí)，運(yùn)營商希望能夠改變閥直接。這可以與大多數(shù)所有控制器通過簡單地改變杠桿從“自動” ，以“手動”的控制。在這個職位上，手動運(yùn)動的旋鈕如下設(shè)置點(diǎn)的經(jīng)營者發(fā)出一個直接信號，閥門驅(qū)動器設(shè)置的閥門在任何想要的位置。3 。最后控制單元唯一的控制元件的重要的是自動調(diào)節(jié)閥。一個典型的安排中顯示圖。 6.1 。它包括兩個主要部分，馬達(dá)和閥的閥體。電機(jī)部分可在電子或氣動操作。如果是氣動的空氣壓力可能會高于或低

23、于適用的隔膜要看，出于安全理由，閥門應(yīng)開啟或關(guān)閉的事件，在你的空氣供應(yīng)失敗 。閥門可單或雙座（ Fig.6.12 ） 。與單層次閥閥芯是受到全微分壓力閥跨越。這種閥門很敏感，壓力波動和強(qiáng)大的動力要素所需要的大型壓力下降。雙坐在閥平衡壓差但很難獲得完整的關(guān)閉。4 。其他內(nèi)容除了上述四個基本要素，所有控制回路，其他因素也可能存在。這些措施包括這種裝置作為指標(biāo)，錄像機(jī)，傳感器和警報(bào)器。指標(biāo)包括 指針，液體柱，等等。大多數(shù)文書在過去利用固定尺度或移動指針顯示測量變量。然而，隨著新的手段，目前的數(shù)字指標(biāo)來衡量變量數(shù)值形式是找到更廣泛地應(yīng)用。記錄用來提供連續(xù)記錄測量變量的時(shí)間。圖表記錄器使用基本相同的尺度

24、與所使用的指標(biāo)，但有更多的時(shí)間協(xié)調(diào)指定傳感器是用來轉(zhuǎn)換信號從一個到另一個能源形式或從一個層面到另一個信號。例如，傳感器通常用來轉(zhuǎn)換電子電流信號到信號所需要的氣動控制閥。報(bào)警或關(guān)機(jī)單元用來異常情況的發(fā)生過程中。這些單位被激活時(shí)，測量變量的控制回路超過某一預(yù)選邊界。（選： JM庫爾森和怡富理查森，化學(xué)工程。第一卷。 3 ，第二版， Pergamon出版社， I979 。  *選：克里斯答：克勞森，原則工業(yè)化學(xué)， John Wiley Sons出版公司， 1978年。 ）Reading Material測量設(shè)備溫度測定用于測定溫度的設(shè)備很多，各種測量設(shè)備均有其特點(diǎn)及局限性。JONES將測量

25、儀器測量溫度所基于的不同機(jī)理，將溫度測量儀器進(jìn)行了分類。即：膨脹型溫度計(jì)狀態(tài)改變型溫度計(jì)基于電學(xué)的溫度計(jì)ss基于輻射或者光學(xué)溫度計(jì)其中，（a）類型包括了雙金屬溫度計(jì)，液體玻璃溫度計(jì)，液體金屬溫度計(jì)，氣體溫度計(jì)。圖6.13為一典型液體溫度計(jì)，當(dāng)玻璃球周圍的溫度升高，玻璃球內(nèi)水銀體積膨脹，以至于比玻璃球的體積更大，迫使其通過螺旋型毛細(xì)管，進(jìn)而指示溫度值。氣體溫度計(jì)有相類似的機(jī)理，這兩種溫度計(jì)都有簡單可靠的特點(diǎn)，廣泛用于記錄和控制過程。（b）類主要包括壓力式溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)也與圖6.13所示構(gòu)造相似，泡內(nèi)部分裝盛液體，螺旋毛細(xì)管內(nèi)推動壓力由液體上部的蒸汽壓提供。（c）類型中重要代表為溫差電偶溫度計(jì)。溫

26、差電偶溫度計(jì)是工業(yè)過程中最常見的測溫儀器之一，它利用的原理是當(dāng)兩種不同溫度的異種金屬接觸時(shí)，會產(chǎn)生溫差電勢。產(chǎn)生的電動勢用毫伏計(jì)或分壓計(jì)測定（圖6.14）。將熱電偶的測量端插入待測溫度介質(zhì)中，而另一端溫度則保持不變，這就使得兩端電勢隨測量溫度溫度變化而變化。電阻溫度計(jì)也是（c）類溫度計(jì)的典型代表，是常用的具有較高精確度的溫度測量儀器。它由熱敏性電阻組成，并使用電橋測定電阻。這種工業(yè)測量儀器外表上看起來像熱電偶溫度計(jì)，但其探測端帶有彎曲的線圈電阻。然而，熱電偶溫度計(jì)測量的是測量點(diǎn)的溫度，電阻溫度計(jì)測量的是一個更大的熱敏元件的平均溫度。（d）類型的溫度測量儀器用于高溫的測量中(>400)，光

27、測高溫計(jì)原理是將未知溫度的高溫物體發(fā)出的單色輻射與某個標(biāo)準(zhǔn)相比較。這種輻射高溫計(jì)也是將從輻射體輻射出來的能量集中到一個熱電偶的連結(jié)點(diǎn)來進(jìn)行測量。液位測量液位通常依靠漂浮物，利用液體靜壓或者利用電橋來確定。液體靜壓可以由適當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)測量設(shè)備來測定。圖6.15為典型的揮發(fā)性液體液位測量裝置。如果液體是非揮發(fā)性的，則不需要進(jìn)行冷凝貯存，高壓和低壓系統(tǒng)應(yīng)該顛倒過來，并且連接單元也應(yīng)斷開。漂浮物漂浮狀態(tài)與液體靜壓無關(guān)，有可能是浮于液體表面，也有可能位于液體之中。前種狀況下漂浮物的密度小于液體密度，漂浮物小部分浸入液體中，后種情況是漂浮物密度大于液體密度。所以，靜止漂浮的物體會有一定的漂浮位置，運(yùn)動的漂浮物

28、也會在液體平面上下等距離穩(wěn)態(tài)跳動。任何時(shí)刻的漂浮位置都可以測取，這樣液位就可以靠漂浮物凈重來測定了。應(yīng)用電容的測定方法測定液位時(shí)，一般為大的圓柱型容器。一個電極插入罐體中心，罐壁則作為另一個電極。罐體則可以作為一個通州的電容器，電容量隨著液位不同而不同。電容（進(jìn)而得出液位）則可用穩(wěn)定電橋測量。Unit 29控制作用的模式（I）按照如何控制回路時(shí)間滯后的補(bǔ)償分類以下控制器。通斷控制器；一個控制機(jī)制只有兩個離散值的輸出。全開或全閉。比例控制器；控制器的輸出信號與偏差成正比。比例-復(fù)位控制器；控制器的輸出信號與時(shí)間積分的偏差成正比。速率控制器；控制器輸出信號與速率偏差成正比。1. 通斷控制器這是最簡

29、單的自動化控制的形式，有時(shí)被稱為兩個位置控制，通斷這個術(shù)語實(shí)在是一個誤稱，因?yàn)樵诩确峭耆ㄒ卜峭耆珨辔恢玫碾p位控制也是可能存在的。然而，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的兩個位置控制系統(tǒng)或關(guān)閉，這個術(shù)語通常適用。在兩個位置控制，只要控制變量偏離預(yù)定的設(shè)定點(diǎn)，該控制器最終控制的因素兩種極端的立場。該控制器不能移動最終控制到任何兩個極端的位置。控制變量的偏差對控制設(shè)計(jì)是必須的，但一般小于1%的范圍圖6.16顯示了適用于通斷控制器在燃?xì)鉅t的操作。當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，偏差信號即設(shè)定點(diǎn)之間的區(qū)別和測量溫度是積極的并且然療閥應(yīng)當(dāng)開放。燃料閥保持開放，直到偏差信號變成零時(shí)燃料閥關(guān)閉，但由于系統(tǒng)的大容量，溫度繼續(xù)上升，測量變量高于

30、設(shè)定點(diǎn)，創(chuàng)造一個消極的偏差信號，達(dá)到高峰后，在溫度下降到低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)閥門在打開，溫度不作出反應(yīng)，但繼續(xù)下降，達(dá)到最低點(diǎn)燃后上升到設(shè)定點(diǎn)開始另一個周期。由于其簡單的通斷的開關(guān)非常受歡迎，而且往往適用于多重類型的控制問題。一般情況下，當(dāng)控制回路的時(shí)滯小，容量（如持有能量或物料的能力）大，且兩極限位置可調(diào)節(jié)到允許輸入值比正常操作值稍高或稍低時(shí)，通斷控制功能最佳。當(dāng)這些條件沒有遇到時(shí)，通斷開關(guān)將導(dǎo)致更多的控制變量，因?yàn)檫@兩個極端閥也將或多或少的供應(yīng)控制劑。2. 控制率由于許多化學(xué)過程包含多重阻抗和容抗，以至于某種變化發(fā)生的時(shí)間與所測變化施加于控制機(jī)構(gòu)的時(shí)間存在相當(dāng)?shù)臏?。這個問題可用一個控制操作得到部

31、分解決，該控制操作與偏差的變化速率成正比，而不是與偏差的幅值成正比。例如，快速偏差表明發(fā)生了激烈的反應(yīng)，控制器的反應(yīng)效率將作出反應(yīng)糾正了較大的偏差，即是這個較大的偏差變小。由于這個特點(diǎn)，有時(shí)看來這個效率實(shí)際上與預(yù)測變化了；因此，它有時(shí)被稱為“防患未然”的行為。這個控制模式也往往被成為“衍生工具”速率操作從不是單獨(dú)的，但結(jié)合比例或比例復(fù)制除外，它除了控制器的增強(qiáng)外還增強(qiáng)了控制反應(yīng)的速率和穩(wěn)定性，特別是對慢響應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)速率在啟動程序時(shí)是特別有用的，當(dāng)大量的調(diào)整帶來到達(dá)最初設(shè)定點(diǎn)非?？臁eading Material控制作用的模式（II）3、比例控制一些化學(xué)過程不允許的變化和不斷循環(huán)所產(chǎn)生的開關(guān)

32、控制對照。一個順暢的控制作用，可同比例控制對照。在一個固定的線性關(guān)系的價(jià)值之間存在的控制變量和位置的最終控制元素。比例控制動作的最終控制元素為每個值確定的位置控制變量。這種行動方式如圖6、 17所示。假設(shè)回路溫度控制器是一個比例控制器?？刂崎y位置和出口溫度之間的關(guān)系可由圖6、17中罐蒸汽代表。這項(xiàng)控制回路設(shè)置點(diǎn)為200，具有擴(kuò)大行動范圍從150至250。當(dāng)控制變量在150以下，閥門是敞開的。但是，當(dāng)溫度在150至200，比例控制的變量（i，e，溫度）的比例的行動中顯示的數(shù)字。例如，在175閥只有75敞開；在200的只有50等。最后，當(dāng)變量達(dá)到250或以上的閥門完全關(guān)閉。通過這些操作發(fā)生比例控制

33、稱為控制器的比例帶。如圖6、17所示，例如，比例帶的延伸從150至250。帶的比例通常是用控制器的全量程的百分比表示。例如，在文書中顯示的滿量程范圍如圖6、17所示是100至300。由于比例控制行動在150至250時(shí)，比例帶為（250-150）/（300-100），或50。然而，如果該控制器具備充分量程范圍為1000，則比例帶將為100/ 1000，或10。控制變量（溫度，）圖6、17比例控制行動這個比例帶是可在大多數(shù)的控制器和領(lǐng)域調(diào)諧向最佳反應(yīng)工藝變化的。在調(diào)諧控制器，它應(yīng)該記住的是，比例帶的寬度是決定的任何改變閥的控制運(yùn)動量的變量。遵循的規(guī)則是：“大的比例帶，小的控制變量對任何閥而言：位置

34、改變則控制變量隨之改變。雖然比例控制器提供較平滑的開關(guān)控制型，但它有一個重要的限制。例如，假設(shè)水箱中的液體溫度被控制在200溫度時(shí)，比例控制器顯示如圖6、17。在這種情況下，溫度在設(shè)定點(diǎn)時(shí)，控制閥開放50。現(xiàn)在，如果進(jìn)口的主要入口流量增加，從而給控制系統(tǒng)增加了負(fù)載，罐的溫度將下降且控制閥門開放程度也會增加。最后，控制閥會找到新的位置，這一過程將是200溫度出口流平衡的回歸。然而，當(dāng)平衡是在一些新的位置重新確立了控制閥門的位置時(shí)，即從開放50的位置偏移，我們就開始控制這一過程。這是所有比例偏置型控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，因?yàn)樵摍C(jī)制是無法應(yīng)付負(fù)載發(fā)生變化的進(jìn)程。大部分比例控制器都具有手動復(fù)位調(diào)整，消除了比例

35、帶設(shè)定點(diǎn)的偏移問題。當(dāng)復(fù)位完成自動，它被稱為比例加復(fù)位控制的作用。4、比例加復(fù)位控制在控制比例加復(fù)位模式下，自動復(fù)位。在這種控制模式下，盡快控制控制變量偏離上方或下方的設(shè)定點(diǎn)（i、e，只要一些偏移發(fā)展），還有一漸進(jìn)和自動轉(zhuǎn)變的比例帶，使得變量返回設(shè)定點(diǎn)。因此，當(dāng)比例控制僅限于單個閥門位置控制變量時(shí)，就可以控制比例加復(fù)位控制閥門位置以適應(yīng)負(fù)載的變化。圖6、18通過一個典型的例子說明并展示了復(fù)位功能的用途。測量變量的控制和無復(fù)位。由于控制機(jī)制自動復(fù)位集合在系統(tǒng)偏差的控制點(diǎn)，比例加復(fù)位控制通常被稱為“整體”的控制作用。比例加復(fù)位控制廣泛應(yīng)用于化工過程，它特別適用于超負(fù)載變化過程。Unit 30過程控

36、制系統(tǒng)為了了解思路，讓我們討論一個熱交換器，蒸汽加熱冷凝氣。這個過程如圖6.19.這個單元的目的是加熱流體從入口溫度為Ti (t)到出口時(shí)溫度為T(t)。如上所述，加熱介質(zhì)是冷凝氣，假如沒有熱量損失到環(huán)境中，即換熱器和管道都保溫良好，那么，過程流體獲得的能量就等于蒸汽釋放的熱量。在這種情況下釋放的熱量是冷凝蒸汽的潛在熱量。在這個過程中有很多變數(shù)可以改變，造成出口溫度偏離器理想的數(shù)值，如果發(fā)生這種情況則必須采取行動來糾正這種偏差，也就是說，目的是要控制出口過程中溫度保持理想的數(shù)值。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑之一，首先測量文圖T(t)，然后比較其理想的數(shù)值，在此基礎(chǔ)上比較，決定做什么以糾正任何偏差，流動的

37、蒸汽可用于正確的偏差，也就是說如果溫度高于理想數(shù)值，蒸汽閥可以節(jié)流切斷流入換熱器的蒸汽流量，如果溫度低于期望值，蒸汽閥可以打開讓更多的蒸汽流入換熱器。所有的這一切都可以由一個操作員做到，而且由于程序是相當(dāng)簡單的，（操作）它基本沒有問題。然而，在大多數(shù)過程機(jī)械有數(shù)百個變量而且必須得在以一定的數(shù)值，這一程序?qū)⑿枰拚罅康牟僮?。因此，我們要?shí)現(xiàn)自動控制。也就是說，我們需要有方法來控制ianliang而不需要操作人員干預(yù)。這就是我們所說的自動過程控制。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的控制系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)和實(shí)施。一種可能的控制系統(tǒng)和它的基本組成部分如圖6.20所示。要做的第一件事就是衡量出口溫度的過策劃過程流。這是通過一個

38、傳感器（熱電偶，電阻溫度裝置，填補(bǔ)系統(tǒng)溫度計(jì)，熱敏電阻等）。該傳感器連接到發(fā)射機(jī)身體，其中的輸出的傳感器將其轉(zhuǎn)化為一個信號足夠強(qiáng)大到足以傳送給控制器。這個控制器接受信號，這涉及到溫度，并比較其與所期望的數(shù)值。根據(jù)這一比較，控制器決定做什么，保持溫度在其理想的數(shù)值。在此基礎(chǔ)上作出決定，控制器然后發(fā)送另一個信號，最終控制元件，反過來又操縱蒸汽流量。前面規(guī)定提出的所有控制系統(tǒng)的四個基本組成部分。他們是（1） 識別，往往被稱為首要因素（2） 發(fā)射機(jī)，也稱為繼發(fā)因素（3） 控制器，控制器的“腦”（4） 足以后的控制因素，往往是一個控制閥，但并非總是如此，其它常的最后的控制要素，變速泵，傳送帶，和電動馬達(dá)Reading Material典型控制系統(tǒng)1.液面控制在任何裝置中，界面上都存在兩個相（例如：液氣兩相），因此就有維持液面恒定的方法，這些方法需要與裝備的設(shè)計(jì)想結(jié)合，通常由設(shè)備中的傾注洗滌器或流量自動控制元件來實(shí)現(xiàn)。圖6.12表示在圓柱體底部的液面控制的典型布置圖，控制閥應(yīng)安裝在泵的排出管線上。2.壓力控制對