化工儀表及自動化

1、化工儀表及自動化第一章自動限制系統(tǒng)根本概念第一節(jié)化工自動化的主要內容包括自動檢測、自動保護、自動操縱、自動限制第二節(jié)自動限制系統(tǒng)的根本組成及表示形式干擾作用象對1、自動化裝置的三個局部：測量元件與變送器、自動限制器、執(zhí)行器被控變量2、自動限制系統(tǒng)的表示形式方框圖3、自動限制系統(tǒng)是具有被控變量負反應的閉環(huán)系統(tǒng),這是與自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng) 比擬最本質的區(qū)別4、儀表的圖形符號O Q,就地安裝儀表集中儀表盤面安裝儀表就地儀表盤面安裝儀表圖中的實線改為虛線就是分別的盤后安裝儀表5、字母代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能A分析報警F比分數(shù)L物位P壓力T溫度傳送例如：PIC是一臺具有指示功

2、能的液位限制器；TRC是一臺同時具有指示、記錄功能的溫度 限制器；LICA是一臺具有指示、報警功能的液位限制器第三節(jié)自動限制系統(tǒng)的分類定值限制系統(tǒng)、隨動限制系統(tǒng)自動跟蹤系統(tǒng)、程序限制系統(tǒng)順序限制系統(tǒng)第四節(jié) 自動限制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標、限制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài),隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的 動態(tài)二、限制系統(tǒng)的過渡過程1、穩(wěn)定過程非周期衰減過程、衰減振蕩過程2、不穩(wěn)定過程等幅振蕩過程、發(fā)散振蕩過程三、限制系統(tǒng)的品質指標1、最大偏差為A；超調量為B 2、衰減比為B: B/ ； 3、余差為C 4、過渡時間 5、振 蕩周期第二章過程特性及其數(shù)學模型第一

3、節(jié)化工過程的特點及其描述方法1、研究對象的特性就是用數(shù)學的方法來描述出對象輸入量與輸出量之間的關系,這種數(shù)學描述稱為對象的數(shù)學建模,一般將被控變量看作對象的輸出量,而干擾作用和限制作用看作對象的輸入量2、對象的數(shù)學模型可分為靜態(tài)和動態(tài)數(shù)學模型3、數(shù)學模型的表達式：1非參量模型即是采用曲線或者數(shù)據(jù)表格等來表示；2參量模型即是采用數(shù)學方程式來描述第二節(jié)對象數(shù)學模型的建立機理建模和實驗建模第三節(jié)描述對象特性的參數(shù)一、 放大系數(shù)KK在數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比,越大, 表示對輸出量的影響越大.二、時間常數(shù)T時間常數(shù)越大,被控變量的變化也越慢,到達新的穩(wěn)定值所需時間也越大三、滯

4、后時間1、傳遞滯后一般用p 0表示；2、容量滯后 用ph表示第三章檢測儀表與傳感器第一節(jié)概述一、程與測量誤差絕對誤差相對誤差三、儀表的性能指標1、 精確度相對百分誤差為max100%允許誤差為允儀表允許的最大絕對誤差值100%去掉土、號即是儀表的精確度越大表示精確度越低2、什最大絕對差值 變差二量程100%3、 靈敏度與靈敏限適用于指針式儀表4、 分辨力適用于數(shù)字式儀表5、 線性度f 器100%量程第二節(jié)壓力檢測及儀表一、壓力單位及測壓儀表p=F/S二、彈性式壓力記 測量范圍為幾百帕到數(shù)千兆帕三、電氣式壓力計 標準信號：直流電流420mA空氣壓力0.020.1MPa1霍爾片式壓力傳感器 從彈性

5、元件的位移轉換成霍爾電勢 2、應變片式壓力傳感器利用電阻應 變原理3、壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應四、壓力計的選用及安裝1、儀表測量范圍確實定測量穩(wěn)定壓力時最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3;測量動脈壓力時最大工作壓力不應超過測量上限的1/2;測量高壓壓力時最大工作壓力不應超過測量上限值的3/5;被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/32、儀表精度級的選取第三節(jié)流量檢測及儀表一、概述流量測量的分類：速度式流量計；容積式流量計；質量流量計二、差壓式流量計 利用節(jié)流原理：包流通面積,變壓降.節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置 標 準節(jié)流裝置即把裝置標準化,取壓方法有角接取壓法和法蘭取壓法三、

6、轉子流量計包壓降,變節(jié)流面積第四節(jié)物位檢測及儀表一、 概述 測量液體的叫液位計,固體的叫料位計,兩種密度不同的叫界面記二、差壓式液位變送器1、工作原理 P H g3、零點遷移問題 P H 1g (h2 h1)2g零點改變,量程不變、電容式物位傳感器1、原理電容量C ,D ln d2、液位的檢測第五節(jié)溫度的檢測及儀表一、溫度檢測方法：接觸式測溫儀表；非接觸式測溫儀表二、熱電偶溫度計1、插入第三種導線的問題只需保證引入線兩端的溫度相同即可,不影響原熱電偶所產生的熱 電勢數(shù)值2、冷端溫度的補償1)冷端溫度保持為0c的方法2)冷端溫度修正方法 E(t,0)=E(t,ti)+E(ti,0)3)校正儀表零

7、點法4)補償電橋法 利用不平衡電橋產生的電勢,來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值5)補償熱電偶法三、熱電阻溫度計1、原理 利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而變化的特性即是電阻溫度效應來進行溫度測量的2、工業(yè)常用熱電阻：鋁,銅第六節(jié)現(xiàn)代檢測技術與傳感器的開展采用間接測量的思路,利用易于獲取的其他測量信息, 通過計算來實現(xiàn)被檢測量的估計. 也稱 為軟儀表技術,就是利用易測過程變量,依據(jù)這些易測過程變量與難以直接測量的待測過程變 量之間的數(shù)學關系,通過各種數(shù)學計算和估計方法,實現(xiàn)對待測過程變量的測量第七節(jié)顯示儀表按顯示的方式分為：可模擬式、數(shù)字式、屏幕顯示三種第四章自動限制儀表第一節(jié)概述限

8、制儀表的開展過程大體經歷了三個階段：基地式限制儀表、單元組合式儀表中的限制單元以微處理器為基元的限制裝置第二節(jié)根本限制規(guī)律及其對系統(tǒng)過渡過程的影響限制器的限制規(guī)律指P與e之間的函數(shù)關系P=f(e)=f(z-x)一、雙位限制1、制規(guī)律是限制器只有連個輸出值,相應的限制機構只有開和極限位置,又稱為開關限制2、表達式為：產生持續(xù)的等幅振蕩過程Pmax,e0 P=Pmin,e0二、比例限制(P)1、規(guī)律是限制閥的開度與被控變量的偏差成比例.2、表達式為P=Kpe Kp越大,比例限制作用越強e3、比例度=Xmax Xmin 100% o其值越大,表示限制作用越弱 PpmaxPmin4、余差的產生存在余差

9、是比例限制的缺點由于限制系統(tǒng)固有的原因,使得到達新的平衡 時被控變量值會比原來平衡值小三、積分限制I消除余差 限制動作緩慢,會由現(xiàn)限制不及時,1、限制規(guī)律：限制作用的輸出變化量 P與輸入偏差e的積分成正比2、表達式P=Ki f edt當偏差e是常數(shù)A時,變成P=Ki/Adt= Ki At3、由于積分限制限制動作緩慢,會出現(xiàn)限制不及時所以有：比例積分限制 PI表達式P=Kp e+ Ki / edt.用積分時間Ti來代替Ki得P=Kp e+ - f edt假設偏差為常數(shù)A代入得TP=Kp A+ kp/edt.缺點：對象滯后很大時,限制時間較長,最大偏差較大；負荷變化過于劇 T烈時,限制作用不及時四

10、、微分限制PID超前限制1、限制規(guī)律：限制器的輸出信號與偏差信號的變化速度成正比,de2、表達式：P=Td dt1c de3、比例積分微分限制規(guī)律為 P= Kp e+ - f edt+TD Tdt第五章執(zhí)行器第一節(jié)氣動執(zhí)行器1、由執(zhí)行機構和限制機構兩局部組成.2、作用：前者是執(zhí)行器的推動裝置,它按限制信號壓力的大小產生相應的推力,推動控 制機構動作,即是將信號壓力的大小轉換為閥桿位移的裝置；后者是執(zhí)行器的限制部 分,它直接與被控介質接觸,限制流體的流量,即是將閥桿的位移轉換為流過閥的流 量的裝置3、氣動執(zhí)行器的結構和分類1執(zhí)行機構：薄膜式和活塞式2限制機構：直通單座限制 閥、直通雙座限制閥、角

11、形限制閥、三通限制閥、隔膜限制閥、蝶閥、球閥、凸輪繞 曲閥、籠式閥4、限制閥的流量特性：指的是被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度間的關系； 限制閥的理想流量特性：直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性、快開 特性.5、限制閥的選擇：氣開式與氣關式的選擇主要從工藝生產上平安要求出發(fā).考慮原那么是 信號中斷時,應保證設備和操作人員的平安.如果閥處于翻開位置時危害性小,那么應 選用氣關式,以使起源系統(tǒng)發(fā)生故障,起源中斷時,閥門能自動翻開.反之閥處于關 閉時危害性小,那么應選用氣開閥第六章簡單限制系統(tǒng)第一節(jié)簡單限制系統(tǒng)的結構與組成簡單限制系統(tǒng)的方框圖第二節(jié)簡單限制系統(tǒng)的設計1、被控變量的選擇2、操縱變量的選擇3、測量元件特性的影響4、限制器限制規(guī)律的選擇限制器正反作用確實定對于測量元件及變送器,其作用方向一般是正的.對于被控對象的作用方向,當操縱變量增加時,被控變量也增加的對象屬于正作用, 反 之為負作用.對于限制器,當給定值不變時,被控變量測量值是增加時,限制器的輸出也增加屬于正 作用方向,或者當測量值不變時,給定值減少時,限