控制儀表及裝置重點

控制儀表及裝置1、模擬式控制儀表及裝置主要以DDZ-Ⅲ型儀表為主。主要特點：元器件以線性集成電路為主，儀表結(jié)構(gòu)合理、功能多樣，采用國際標準信號和集中統(tǒng)一供電，整套儀表可構(gòu)本錢質(zhì)平安型防爆系統(tǒng)，從而保證了儀表的穩(wěn)定性和可靠性，使用方便。主要性能指標：4-20MA或1-5V，根本誤差±0.5%,響應(yīng)時間不超過1s，供電24VDC等2、儀表的分析方法儀表整體結(jié)構(gòu)上看，模擬式控制儀表有兩種構(gòu)成形式。儀表整機采用單個放大器，其放大器可由假設(shè)干級放大電路或不同的放大器串聯(lián)而成。屬于這一類的儀表有DDZ-Ⅱ型儀表、大局部的變送器以及氣動儀表等。整個儀表可以劃分為三局部：輸入局部、放大器和反響局部。整機由數(shù)目不等的運算放大器電路以不同形式組裝而成。如DDZ-Ⅲ、I系列和EK系列儀表等。這一類儀表的線路是由假設(shè)干個運算放大器電路組裝而成，主要是運算放大器電路以串聯(lián)形式相連。3、模擬調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器的作用是將被控變量測量值與結(jié)定值進行比擬，然后比照擬后得到的偏差進行比例、積分、微分等運算，并將運算結(jié)果以一定的信號形式送往執(zhí)行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。模擬調(diào)節(jié)器控制算法由電路實現(xiàn)，數(shù)字控制器含CPU控制算法由程序?qū)崿F(xiàn)?！布雌?測量值-給定值〕如果偏差大于零，稱為正偏差；如果偏差小于零，那么為負偏差。如果偏差增大時，輸出變量也增大，那么調(diào)節(jié)器為正作用調(diào)節(jié)器。如果偏差增大時，輸出變量反而減小，那么調(diào)節(jié)器為反作用調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器選用正作用還是反作用，還得看對象特性及執(zhí)行器的特性，總的目的是要確保整個自動控制系統(tǒng)是一個負反響的！調(diào)節(jié)規(guī)律：調(diào)節(jié)器的輸出信號與輸入信號之間隨時間變化的規(guī)律根本的運算規(guī)律有比例、積分、微分三種，通常簡稱為PID調(diào)節(jié)規(guī)律。調(diào)節(jié)器真正實現(xiàn)控制的本質(zhì)在于選擇適宜的調(diào)節(jié)規(guī)律4、雙位控制雙位控制是自動控制系統(tǒng)中最簡單也很實用的一種控制規(guī)律，調(diào)節(jié)器輸出只有2個固定的數(shù)值，即只有2個極限位置，其根本的控制規(guī)律可描述為：由于位式控制的執(zhí)行器是從一個固定位置到另一個固定位置，所以整個系統(tǒng)不可能保持在一個平衡狀態(tài)，被控變量總在設(shè)定值的附近波動，其過渡過程是持續(xù)的等幅振蕩，滯回區(qū)間的大小影響振蕩頻率。振蕩頻率低，控制質(zhì)量差；振蕩頻率高，影響執(zhí)行器的使用壽命。位式控制的特點：簡單、過渡過程是振蕩的位式控制的適用范圍：1.時間常數(shù)大2.純滯后小3.負荷變化不大也不劇烈4.控制要求不高。5.純比例控制P純比例控制也是一種最根本的控制規(guī)律，純比例控制能克服位式控制振蕩、不穩(wěn)定的缺點。比例調(diào)節(jié)規(guī)律表達式：u0是偏差e=0時的調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定輸出值KP是調(diào)節(jié)器的比例增益或放大倍數(shù)〔與對象增益的區(qū)別〕可以明顯地看出比例調(diào)節(jié)器的一個特點：控制及時。一旦偏差不為0，調(diào)節(jié)器的輸出即刻發(fā)生改變。比例增益KP是比例調(diào)節(jié)器輸出變化量u與偏差e之比：但是，在工業(yè)現(xiàn)場，一般都習(xí)慣于用比例度來表示比例作用的強弱比例度的定義：輸入信號相對變化量占輸出信號相對變化量的百分數(shù)。其中：C——儀表常數(shù)，當(dāng)輸入輸出是統(tǒng)一信號時，儀表常數(shù)C＝1，在沒有特定指明的情況下，C＝1，因為在一個系統(tǒng)中所選用儀表的信號制一般都是統(tǒng)一的KP越大越小比例作用越強。結(jié)論：·純比例控制系統(tǒng)，過渡過程結(jié)束以后必定存在余差?！P越大或越小余差越小KP越大或越小控制作用越強余差越小、最大偏差越小KP太大或太小控制作用太強穩(wěn)定性降低、甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定純比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點：控制及時、kp表征比例作用的強弱、控制結(jié)果有余差純比例控制適用場合：干擾幅度較小、純滯后較小、負荷變化不大、控制要求不太高6、比例積分控制PI當(dāng)工藝對控制質(zhì)量有更高要求，不允許控制結(jié)果存在余差時，就需要在比例控制的根底上，再加上能消除余差的積分控制作用。比例積分控制就是由比例作用和積分作用二種控制作用組合而成積分作用：積分作用是指調(diào)節(jié)器的輸出與輸入〔偏差〕對時間的積分成比例的特性。表達式為：Ti：積分時間，因為Ti在分母底下，所以Ti越大積分作用越小。只要有偏差存在，調(diào)節(jié)器輸出會不斷變化，直到偏差為0――消除余差調(diào)節(jié)器的輸出是偏差隨時間的積分，當(dāng)t較小時，調(diào)節(jié)器輸出u(t)很小，控制作用很弱，不能及時克服干擾作用，所以一般不單獨采用積分作用，而與比例作用配合使用。積分調(diào)節(jié)特點：能消除余差；動作是慢慢來的〔因而不單獨使用〕，產(chǎn)生相位滯后；TI表征積分作用的強弱，TI越大，積分作用越弱：會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。比例積分控制作用：比例積分(PI)控制由比例和積分二種控制作用組合而成積分時間的定義：在階躍輸入下，積分作用的輸出變化到比例作用的輸出所經(jīng)歷的時間。控制點偏差和調(diào)節(jié)精度：實際PI調(diào)節(jié)器的KI值比擬大但仍是一個限值。因此當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸出穩(wěn)定在某一值時，測量值和給定值之間依然存在偏差〔也就是說實際PI調(diào)節(jié)器不可能完全消除余差〕，這種偏差通常稱為控制點偏差。當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸出變化為滿度時，控制點的偏差達最大，其值為：控制點最大偏差的相對變化值即為調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度〔Δ〕，考慮到調(diào)節(jié)器輸入信號和輸出信號的變化范圍是相等的，故有：調(diào)節(jié)精度是調(diào)節(jié)器的重要指標，它表征調(diào)節(jié)器消除余差的能力。KI越大，調(diào)節(jié)精度越高，消除余差的能力越強。積分作用對過渡過程的影響：采用比例積分控制作用時，積分時間對過渡過程的影響具有兩重性。在同樣的比例度下，縮短積分時間Ti，將使積分調(diào)節(jié)作用加強，容易消除余差，這是有利的一面。但縮短積分時間，加強積分調(diào)節(jié)作用后，會使系統(tǒng)振蕩加劇，有不易穩(wěn)定的傾向。積分時間越短，振蕩傾向越強烈，甚至?xí)蔀椴环€(wěn)定的發(fā)散振蕩，這是不利的一面?？记绊氈骸镆敕e分作用以后，能消除余差，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性必然會降低，所以在使用過程中應(yīng)適當(dāng)降低比例作用〔增大比例度或降低比例增益〕★當(dāng)對象滯后很大時，可能控制時間較長、最大偏差也較大；負荷變化過于劇烈時，由于積分動作緩慢，使控制作用不及時，此時可增加微分作用7、比例微分控制PD比例控制規(guī)律和積分控制規(guī)律，都是根據(jù)已經(jīng)形成的被控變量與給定值的偏差而進行動作。但對于慣性較大的對象，為了使控制作用及時，常常希望能根據(jù)被控變量變化的快慢來控制。在人工控制時，雖然偏差可能還小，但看到參數(shù)變化很快，估計到很快就會有更大偏差，此時會先改變閥門開度以克服干擾影響，它是根據(jù)偏差的速度而引入的超前控制作用，只要偏差的變化一露頭，就立即動作，這樣控制的效果將會更好。微分作用就是模擬這一實踐活動而采用的控制規(guī)律。微分控制主要用來克服被控對象的容量滯后(時間常數(shù)T)，但不能克服純滯后。微分作用：指調(diào)節(jié)器的輸出與輸入變化率成比例關(guān)系，成比例的特性。表達式為：Td：微分時間，Td越大微分作用越強微分作用的目的：克服對象滯后大的影響，改善過渡過程品質(zhì)。微分作用的原理：根據(jù)偏差信號變化速度來確定調(diào)節(jié)器的輸出，改變操作變量〔超前控制〕。比例微分控制作用：當(dāng)參加階躍輸入時，微分作用產(chǎn)生了一個函數(shù)，當(dāng)t>0時，u(t)＝e(t)，很顯然這種控制作用在實際應(yīng)用中沒有什么態(tài)大的意義所以：微分作用不能作為一種單獨的調(diào)節(jié)規(guī)律來使用，理想的PD作用不能直接使用；微分作用一般多用于對象時間常數(shù)較大的系統(tǒng)之中。實際的比例微分控制作用：從前面的波形圖中可以看到，如果調(diào)節(jié)器的輸入為階躍信號，理想PD調(diào)節(jié)器的輸出為脈沖信號，而脈沖信號不可能被其它環(huán)節(jié)〔執(zhí)行器〕所接收到。在工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場時不采用理想的PD作用，而采用實際的PD作用。實際的PD作用表達式為：式中，Kd為微分增益，它反映了實際微分特性與理想微分特性接近的程度，Kd越大微分作用越接近理想程度，Kd一般為5～10。另外還有一類Kd<1的單元，稱為反微分器，它具有緩慢信號變換的作用。微分作用對過渡過程的影響：由于增加微分作用，可以減小比例度，因而微分時間越大，余差也就越小。一般溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)常需加微分作用，其他系統(tǒng)需要較少。有些系統(tǒng)由于反響太快，可加“反微分”，以降低系統(tǒng)的靈敏度。微分作用的特點：1、對于有過渡滯后的對象，采用PD控制能明顯改善過渡過程的品質(zhì)；2、PD控制有超前作用3、Td，微分作用加強，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，Td太大，微分作用太強，導(dǎo)致反響速度過快，引起系統(tǒng)振蕩4、引入微分作用以后，不能消除余差，但余差會有所減少5、微分作用對純滯后的對象不起作用。8、比例積分微分控制PID在工業(yè)生產(chǎn)中，常將比例、積分、微分三種作用規(guī)律結(jié)合起來，可以得到較為滿意的控制質(zhì)量，包括這三種控制規(guī)律的控制器稱為比例積分微分三作用控制器，習(xí)慣上稱為PID控制規(guī)律，其理想的輸出與輸入的關(guān)系為：理想PID算法實際PID算法Ki——積分增益，一般較大，III型模擬調(diào)節(jié)器約104～105Kd——微分增益，一般為5～10PID調(diào)節(jié)器的構(gòu)成：調(diào)節(jié)器是對輸入信號與給定信號的偏差進行PID運算，因此它包括偏差檢測和進行PID運算的兩局部電路。II，U偏差ε給定值測量值偏差檢測電路PID運算電路偏差檢測電路通常稱為輸入電路。偏差信號一般采用電壓形式，所以輸入信號和給定信號在輸入電路內(nèi)部是以電壓形式進行比擬。如果輸入是電流，必須通過一個精密電阻轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓。PID運算電路是關(guān)鍵局部。其構(gòu)成方式有以下幾種：1、由放大器和PID反響電路構(gòu)成由微分電路與積分電路復(fù)合而成。DDZ-II型及基地式模擬控制儀表多采用這種方式。簡單但相互干擾系數(shù)大。2、由PD和PI電路串聯(lián)構(gòu)成由集成運算放大器和PC電路構(gòu)成。DDZ-III調(diào)節(jié)器采用這種電路。相互干擾沒有前一種大，但由于電路串聯(lián)，各級的誤差將累積放大，對各局部電路的精度要求較高。3、由P、I、D電路并聯(lián)構(gòu)成防止了級間誤差累積放大，對保證整機精度有利。同時，并聯(lián)結(jié)構(gòu)可消除TI、TD變化對調(diào)節(jié)器實際整定變量的影響。但KP的改變將使實際的積分時間KPTI和實際的微分時間TD/KP發(fā)生變化。4、由P、I、D電路串、并聯(lián)構(gòu)成具有第三種的優(yōu)點，同時不存在調(diào)節(jié)器變量間的相互影響。9、根本構(gòu)成環(huán)節(jié)的特性模擬控制器都是由各種放大器和由電(氣)阻、電(氣)容構(gòu)成的根本環(huán)節(jié)組合而成.

DDZ－II型儀表〔包括調(diào)節(jié)器〕DDZ-III型儀表〔包括調(diào)節(jié)器〕III型儀表優(yōu)點電源220VAC24VDC集中供電·可用24VDC蓄電池作備用電源·儀表內(nèi)部沒有變壓器，不發(fā)熱，為實現(xiàn)更好的防爆措施提供條件。防爆隔離防爆本安防爆型故障狀態(tài)：電流小于35mA，電壓小于35VDC，可帶電維修。輸出0~10mA4~20mA①電氣零點從4mA開始，不與機械零點重合，容易識別斷電、斷線等故障。②只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，便可接收其他電流信號，例如將10～50mA等直流電流信號轉(zhuǎn)換為l～5V信號。③因為最小輸入信號不為零，為現(xiàn)場變送器實現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。變送器與調(diào)節(jié)器用兩線聯(lián)接，既節(jié)省電纜線和安裝費用，還有利于平安防爆。輸入0~10mA4~20mA1~5V元器件別離元件〔電阻、電容、晶體管……〕集成電路〔運放電路……〕①由于集成運放均為差分放大器，且輸人對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。②由于集成運放有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。③由于采用了集成電路，焊點少，強度高，大大提高了儀表的可靠性。10、變送器和轉(zhuǎn)換器變送器的構(gòu)成：變送器是基于負反響原理工作的，其構(gòu)成如圖。包括測量局部、放大器和反響局部。測量局部測量局部C放大器K反響局部F調(diào)零、零點遷移xziz0zfye+-yyminymaxxminxmaxx0原理圖輸入輸出特性圖測量局部：檢測被測信號x，并將其轉(zhuǎn)換成能被放大器接受的輸入信號zi。反響局部：把變送器的輸出信號y轉(zhuǎn)換成反響信號zf，再回送至輸入端輸入與輸出之間的關(guān)系：K——放大器的放大系數(shù)F——反響局部的反響系數(shù)C——測量局部的轉(zhuǎn)換系數(shù)當(dāng)滿足深度負反響的條件，即時，上式變?yōu)樯鲜秸f明，在的條件下，變送器輸出與輸入之間的關(guān)系取決于測量局部和反響局部的特性，而與放大器的特性幾乎無關(guān)。如果轉(zhuǎn)換系數(shù)C和反響系數(shù)F是常數(shù)，那么變送器的輸出與輸入將保持良好的線性關(guān)系。變送器的根本特性和構(gòu)成原理：傳感器的作用是基于各種自然規(guī)律和根底效應(yīng)的前提下，把被測變量轉(zhuǎn)化為一個與之成對應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號，如電壓、電流、電阻、頻率、位移、力等等。但由于傳感器的輸出信號種類很多，而且信號往往十分微弱并伴有非線性，因此，除了局部單純以顯示為目的的檢測系統(tǒng)之外，多數(shù)情況下都要利用變送器來把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成遵循統(tǒng)一標準的模擬量或者數(shù)字量輸出信號，送到顯示裝置以指針、數(shù)字、曲線等形式把被測量顯示出來，或者同時送到控制器對其實現(xiàn)控制。變送器根本的輸入輸出特性：對于一個檢測系統(tǒng)來說，傳感器和變送器可以是兩個獨立的環(huán)節(jié)，也可以是一個有機的整體。但是，變送器的輸入輸出特性通常是因指包括敏感元件和變送環(huán)節(jié)的整體特性，原因：一是人們往往更關(guān)心檢測系統(tǒng)的輸出與被測物理量之間的對應(yīng)關(guān)系，二是敏感元件的某些特性往往需要通過變送環(huán)節(jié)進行處理和補償以提高測量精度，例如：線性化處理、環(huán)境溫度的補償?shù)鹊?。變送器根本的輸入輸出特性xmax和xmin分別為變送器測量范圍的上限值和下限值ymax和ymin分別為變送器輸出信號的上限值和下限值11、變送器的一些共性問題量程調(diào)整量程調(diào)整〔即滿度調(diào)整〕的目的是使變送器的輸出信號的上限值ymax〔即統(tǒng)一標準信號的上限值〕與測量范圍的上限值xmax相對應(yīng)。量程調(diào)整的方法模擬式變送器：1.改變反響局部的反響系數(shù)Kf2.改變測量局部轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki數(shù)字式變送器：軟件實現(xiàn)12、零點調(diào)整和零點遷移目的：都是使變送器輸出信號的下限值ymin〔即統(tǒng)一標準信號的下限值〕與測量范圍的下限值xmin相對應(yīng)。在xmin=0時，為零點調(diào)整；在xmin≠0時為零點遷移。也就是說，零點調(diào)整使變送器的測量起始點為零，而零點遷移那么是把測量起。始點遷移到某一數(shù)值〔正值或負值〕。當(dāng)測量起始點由零變?yōu)槟骋徽?，稱為正遷移；反之，當(dāng)測量起始點由零變?yōu)槟骋回撝?，稱為負遷移。零點調(diào)整的方法：1.模擬變送器：調(diào)Z02.數(shù)字變送器：軟件調(diào)節(jié)13、線性化原因：傳感器組件的輸出信號與被測參數(shù)之間往往存在著非線性關(guān)系模擬式變送器非線性補償方法:使反響局部與傳感器組件具有相同的非線性特性2.使測量局部與傳感器組件具有相反的非線性特性數(shù)字式變送器非線性補償方法:軟件實現(xiàn)14、變送器信號傳輸氣動變送器：兩根氣動管線〔氣源和信號〕電動模擬變送器：二線制、四線制四線制：供電電源和輸出信號分別用二根導(dǎo)線傳輸二線制：二根導(dǎo)線同時傳送變送器所需的電源和輸出電流信號RLRL四線制變送器Io電源二線制變送器RLErrIo二線制優(yōu)點：節(jié)省連接電纜、有利于平安防爆和抗干擾數(shù)字變送器：雙向全數(shù)字量傳輸信號(現(xiàn)場總線通信方式)、HART通訊協(xié)議方式15.差壓變送器差壓變送器是將液體、氣體或蒸汽的壓力、流量、液位等工藝變量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號，作為指示記錄儀、調(diào)節(jié)器或計算機裝置的輸入信號，以實現(xiàn)對上述變量的顯示、記錄或自動控制。力平衡式差壓變送器這類差壓變送器是基于力矩平衡原理工作的，它是以電磁反響力生產(chǎn)的力矩去平衡輸入力生產(chǎn)矩。但這類變送器目前主要用于氣動產(chǎn)品，電動杠桿式的變送器目前已經(jīng)被淘汰DDZ-III型差壓變送器△△P膜盒Fi杠桿系統(tǒng)△M位移檢測放大器電磁反響機構(gòu)FfIo電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件，整個變送器無機械傳動、調(diào)整裝置，并且測量局部采用全封閉焊接的固體化結(jié)構(gòu)。儀表結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠，具有較高的精度。電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出信號也是標準4～20mADC電流信號。擴散硅式差壓變送器是一種無杠桿式的。采用硅杯壓阻傳感器為敏感元件。具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單和穩(wěn)定性好的優(yōu)點，精度也較高。變送器包括測量部件和放大線路兩局部敏感元件由硅片組成，即硅杯。它既是彈性元件，又是檢測元件。當(dāng)硅杯受壓時，壓阻效應(yīng)使其上的擴散電阻〔應(yīng)變電阻〕阻值發(fā)生變化，從而使由這些電阻組成的電橋產(chǎn)生不平衡電壓。單晶硅材料純、功耗小、滯后和蠕變極小、機械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，以擴散硅壓阻傳感器作為檢測元件的壓力檢測儀表得到了廣泛的使用。16.溫度變送器溫度變送器與各種熱電偶或熱電阻配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標準信號。溫度變送器可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，以將其他能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝變量也變成相應(yīng)的統(tǒng)一標準信號。溫度變送器有兩線制和四線制之分，各類變送器又有三個品種：直流毫伏變送器、熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器。前一種是將輸入的直流毫伏信號轉(zhuǎn)換成4-20MA直流電流和1-5V直流電壓的統(tǒng)一輸出信號。后兩種那么分別與熱電偶和熱電阻相配合，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一輸出信號。熱電偶溫度變送器：把mV信號轉(zhuǎn)換為標準電流輸出熱電偶溫度變送器應(yīng)要解決冷端溫度補償和線性化處理兩個內(nèi)容熱電阻溫度變送器：把Ω信號轉(zhuǎn)換為標準電流輸出熱電阻溫度變送器應(yīng)克服引線電阻的影響和線性化處理兩個內(nèi)容最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測溫度t成線性對應(yīng)關(guān)系17.一體化溫度變送器指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測溫元件形成一個整體，可直接安裝在被測設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標準信號4～20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場安裝方便等優(yōu)點，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，使用時應(yīng)注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度18.電/氣轉(zhuǎn)換器電/氣轉(zhuǎn)換器是將電動儀表輸出的4-20MA直流電流信號轉(zhuǎn)換成可被氣動儀表接受的20-100KPA標準氣壓信號，以實現(xiàn)電動儀表和氣動儀表的聯(lián)用，構(gòu)成混合控制系統(tǒng)，發(fā)揮電、氣儀表各自的優(yōu)點。19、乘除器乘除器可對兩個或三個1-5V的直流電壓信號進行以下四種運算，運算結(jié)果以1-5V直流電壓或4-20MA直流電流輸出。乘后開方，U0=乘除器最根本的運算關(guān)系是乘除復(fù)合運算，而實現(xiàn)乘除復(fù)合運算的根底是乘法運算。20、開方器開方器對1-5V的直流電壓信號進行開方運算，運算結(jié)果以1-5V的直流電壓或4-20MA的直流電流輸出。其運算關(guān)系為：——其中K為開方系數(shù)開方器的作用是實現(xiàn)開方運算，它是控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用的一種運算器。通常運用于節(jié)流式流量計中，對差壓變送器的輸出信號進行開方運算后可以得到與被測流量成比例的信號。實現(xiàn)開方運算有許多方法，對乘除器作適當(dāng)改動或者直接使用乘除器都可以。但一般來說在開方器中還設(shè)有小信號切除電路，這是因為開方器對小信號的運算精度很低，而乘除器中沒有小信號切除電路，所以在工程上還是比擬少用乘除器來實現(xiàn)開方運算的。一般還是用開方器開方器在節(jié)流裝置流量測量中的應(yīng)用指示記錄儀瞬時流量節(jié)流裝置差壓變送器開方器比例積算器累計流量控制器開方運算的實現(xiàn)通過改變乘除器信號線的連接方式來實現(xiàn)開方運算或?qū)Τ顺骶€路作適當(dāng)改良，也可采用折線逼近和應(yīng)用霍爾元件等方法來實現(xiàn)。DDZ-Ⅲ型開方器DDZ-Ⅲ型開方器的作用是對1-5VDC的輸入信號進行開方運算，運算結(jié)果以1-5VDC或4-20ADC輸出，其運算關(guān)系式為主要技術(shù)指導(dǎo)標為：輸入信號1~5VDC；輸出信號1~5VDC或4~20mABC；電源24VDC；根本誤差±0.5%(輸入信號＞10%時)；小信號切除輸入信號＜1.04V時，輸出切除DDZ-Ⅲ型開方器的構(gòu)成原理，由輸入電路、開方運算電路、小信號切除電路及輸出電路等組成。21、積算器積算器屬于顯示單元儀表，其作用是是對輸入信號進行累計計算。積算器分為兩種，一種是比例積算器，另一種是開方積算器。積算的根本概念與原理以流量累計積算為例，對于比例計算器，其輸入信號為與瞬時流量成正比的信號，累計的流量總量由計數(shù)器跳過的字數(shù)來顯示，每跳過一個字相當(dāng)于一定的流量。因此，在一段時間內(nèi)流過的流體總量可表示為Q=K*N式中Q—--流體總量；K――計數(shù)器跳過一個字所代表的流量；N――該段時間內(nèi)計數(shù)器跳過的字數(shù)。例：有一臺氣動表QXS－100開方積算儀，R＝1000，今要它跳500個字，它的輸入信號應(yīng)等于多少？解：設(shè)跳字數(shù)為N，最大跳字數(shù)為Nm〔都是指在單位小時內(nèi)跳的數(shù)〕 因為P入＝Po+△P,Q=KN,△P=(KN)2 △PMAX=(KNm)2 其中Po＝20，△PMAX＝80，Nm＝1000 所以△P/△PMAX＝〔KN/KNm〕2 △P＝〔N/Nm〕2△PMAX ＝〔500/1000)2△PMAX＝20KPA 于是P入＝20+〔500/1000〕2*80＝20+20 ＝40KPA例：氣動乘法器的運算公式是：P出＝PA*PB。假設(shè)PA＝60KPA，PB＝40KPA，那么P出應(yīng)該為多少？解：使用以下公式計算：所以，P出=[(PA-20)/(100-20)*(PB-20)/(100-20)]*(100-20)=30KPA23、執(zhí)行器執(zhí)行器作用是接受調(diào)節(jié)器送來的控制信號，自動地改變操作量〔如介質(zhì)流量、熱量等〕，到達對被調(diào)參數(shù)進行調(diào)節(jié)的目的。是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的終端部件。調(diào)節(jié)閥是執(zhí)行器中最廣泛使用的形式。執(zhí)行器的好壞直接影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作。執(zhí)行器是指：閥門－調(diào)節(jié)閥(連續(xù)的)、開關(guān)閥(過程控制范疇)電機－連續(xù)的、開關(guān)的(屬于流體機械的范疇，起執(zhí)行器的作用)〔執(zhí)行器通常專指閥門〕執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用：接收調(diào)節(jié)器〔計算機〕輸出的控制信號，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而到達調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。它是控制系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)。在惡劣環(huán)境下工作，也是控制系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)分類：按能源分，執(zhí)行器可為：氣動、電動、液動，目前主要是用氣動的。電動執(zhí)行器：電動執(zhí)行器由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩局部組成。電動執(zhí)行機構(gòu)可將來自調(diào)節(jié)器的電信號轉(zhuǎn)換成為位移輸出信號，去操縱閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu)，以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。依據(jù)電動執(zhí)行機構(gòu)的位移信號，完成調(diào)節(jié)任務(wù)的裝置稱為調(diào)節(jié)機構(gòu)。氣動執(zhí)行器主要特點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、故障率低、價格廉價、維護方便、本質(zhì)防爆、容易做成大功率等。由執(zhí)行機構(gòu)與調(diào)節(jié)機構(gòu)兩局部組成。執(zhí)行機構(gòu)：有薄膜式和活塞式兩種。薄膜式簡單、價廉但只能直接帶動閥桿，行程短。活塞式的特點是行程長，但價格貴。薄膜式：主要局部：氣室、薄膜、彈簧正作用—氣壓信號增加，推桿向下動作。反作用—氣壓信號增加，推桿向上動作。正作用反作用正作用反作用活塞式執(zhí)行機構(gòu)根本結(jié)構(gòu)和工作原理根本部件：活塞和氣缸PP1P2活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動，兩側(cè)可以分別輸入一個固定信號和一個變動信號，或兩側(cè)都輸入變動信號。輸出特性有比例式及兩位式兩種兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個位置移到另一極端位置比例式是在兩位式根底上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號壓力成比例關(guān)系。調(diào)節(jié)機構(gòu)：它是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)局部。在執(zhí)行機構(gòu)推力的作用下，調(diào)節(jié)機構(gòu)的閥芯產(chǎn)生一定的位移或轉(zhuǎn)角，從而直接調(diào)節(jié)流體的流量，以克服干擾對系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。正作用〔正裝〕：閥芯下移時，閥芯與閥座之間的流通截面積減少的。反之為反作用〔反裝〕。主要局部：上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥芯、閥座主要類型：直通單座閥、直通雙座閥、隔膜閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、球閥、角形閥、高壓閥、三通閥、套筒閥、二位工切斷閥等調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點主要構(gòu)成：閥體、閥座、閥心、和閥桿或轉(zhuǎn)軸1—執(zhí)行機構(gòu)2—閥桿3—閥芯4—閥座5—閥體6—轉(zhuǎn)軸7—閥板常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點——直通單座調(diào)節(jié)閥閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小〔甚至可以完全切斷〕允許壓差小〔雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大〕。雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。直通雙座調(diào)節(jié)閥閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大的特點。上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄漏量較大。它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合角形調(diào)節(jié)閥閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好，在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進底出。但側(cè)進底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。三通調(diào)節(jié)閥閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否那么會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進，分為兩個出口流出。合流三通調(diào)節(jié)閥分流三通調(diào)節(jié)閥蝶閥蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、本錢低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥蝶閥套筒閥套筒閥的結(jié)構(gòu)比擬特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口〔節(jié)流孔〕，套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價格比擬貴。套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強，流體阻力小等優(yōu)點，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。偏心旋轉(zhuǎn)閥“O”形球閥1、閥芯為一球體2、閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。3、該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大4、流量特性為快開特性，一般用于位式控制?！癘”形球閥“V”形球閥閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)?！癡”形球閥執(zhí)行器的選型執(zhí)行機構(gòu)的選擇可以根據(jù)實際使用要求，綜合考慮確定。選擇執(zhí)行機構(gòu)時，還必須考慮執(zhí)行機構(gòu)的輸出力〔力矩〕應(yīng)大于它所受到的負荷力〔力矩〕。負荷力〔力矩〕包括流體對閥芯產(chǎn)生的作用力〔不平衡力〕或作用力矩〔不平衡力矩〕閥桿的摩擦力、重量以及壓縮彈簧的預(yù)緊力對于氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu):工作壓差小于最大允許壓差但當(dāng)所用調(diào)節(jié)閥的口徑較大或壓差較高時，執(zhí)行機構(gòu)要求有更大的輸出力，此時可考慮用活塞式執(zhí)行機構(gòu)，也可選用薄膜執(zhí)行機構(gòu)再配上閥門定位器。調(diào)節(jié)機構(gòu)的選擇主要依據(jù)是：〔1〕流體性質(zhì)如流體種類、粘度、腐蝕性、是否含懸浮顆粒〔2〕工藝條件如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量〔3〕過程控制要求控制系統(tǒng)精度、可調(diào)比、噪音氣開、氣關(guān)的選擇氣開式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力輸入時閥翻開，無信號壓力時閥全關(guān)氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥:有信號壓力時閥關(guān)閉，無信號壓力時閥全開氣開氣關(guān)的選擇考慮原那么是：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的發(fā)全，如閥門處于翻開位置時危害性小，那么應(yīng)選用氣關(guān)式；