這是一個(gè)關(guān)于化工儀表基礎(chǔ)PPT，包括了自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，自控系統(tǒng)分類，自控系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)，傳遞函數(shù)和方塊圖（線性系統(tǒng)），管道及儀表流程圖（PID圖），過程參數(shù)的檢測(cè)概述，壓力檢測(cè)，溫度檢測(cè)，流量檢測(cè)，物位檢測(cè)，成分和物性檢測(cè)，軟測(cè)量技術(shù)，執(zhí)行器概述，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)和流量特性，閥門定位器，執(zhí)行器的選擇、計(jì)算和安裝等內(nèi)容，化工自動(dòng)化及儀表 第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 自動(dòng)控制：在無人直接參與的情況下，利用控制器使被控對(duì)象的被控變量自動(dòng)的按預(yù)先給定的規(guī)律去運(yùn)行。 工業(yè)自動(dòng)化：采用自動(dòng)控制裝置，部分或全部取代人工操作，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。 自動(dòng)控制系統(tǒng)：被控對(duì)象和控制裝置的總體。包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱。 一、 人工控制 二、自動(dòng)控制 三、常用術(shù)語 被控對(duì)象：需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過程。 被控變量：對(duì)象內(nèi)需要保持一定數(shù)值（或按一定規(guī)律變化）的物理量。即對(duì)象的輸出。 控制變量（操縱變量）：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量。 干擾（擾動(dòng)）：除控制變量外的一切作用于對(duì)象并使被控變量發(fā)生變化的因素，歡迎點(diǎn)擊下載化工儀表基礎(chǔ)PPT。

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化工自動(dòng)化及儀表 第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)概述 第一節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 自動(dòng)控制：在無人直接參與的情況下，利用控制器使被控對(duì)象的被控變量自動(dòng)的按預(yù)先給定的規(guī)律去運(yùn)行。 工業(yè)自動(dòng)化：采用自動(dòng)控制裝置，部分或全部取代人工操作，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。 自動(dòng)控制系統(tǒng)：被控對(duì)象和控制裝置的總體。包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱。 一、 人工控制 二、自動(dòng)控制 三、常用術(shù)語 被控對(duì)象：需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過程。 被控變量：對(duì)象內(nèi)需要保持一定數(shù)值（或按一定規(guī)律變化）的物理量。即對(duì)象的輸出。 控制變量（操縱變量）：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量。 干擾（擾動(dòng)）：除控制變量外的一切作用于對(duì)象并使被控變量發(fā)生變化的因素。 給定值（設(shè)定值）：工藝規(guī)定被控變量所要保持的數(shù)值。 偏差：給定值與測(cè)量值之差。 輸出：即被控變量。 輸入：凡對(duì)被控變量有影響的一切因素， 四、自控系統(tǒng)的組成 被控對(duì)象、控制器（包括比較機(jī)構(gòu)）、 執(zhí)行器、測(cè)量變送環(huán)節(jié)。 被控對(duì)象、執(zhí)行器、測(cè)量變送環(huán)節(jié)統(tǒng) 稱為廣義對(duì)象。 五、自控系統(tǒng)組成方塊圖 第二節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求 一、基本要求：穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確。 二、反饋 把系統(tǒng)的輸出返回到輸入端，與給定值比較，并最終又影響到系統(tǒng)的輸出的過程。 1、負(fù)反饋：反饋的結(jié)果是使系統(tǒng)的偏差變得越來越小的反饋。 2、正反饋：反饋的結(jié)果使系統(tǒng)的偏差變得越來越大的反饋。 3、特性：系統(tǒng)輸出輸入間的關(guān)系。 4、環(huán)節(jié)：組成系統(tǒng)的各個(gè)部分或整個(gè)系統(tǒng)。 四、正作用、反作用 1、正作用：輸入增大，輸出也增大。 2、反作用：輸入增大，輸出減小。 一個(gè)良好的自控系統(tǒng)，必須是閉環(huán)負(fù)反饋的，即整個(gè)系統(tǒng)必須是反作用的。 第三節(jié)自控系統(tǒng)分類 一、按給定值分：定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。 二、按系統(tǒng)的連續(xù)性分：連續(xù)性控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)。 三、按系統(tǒng)的變量數(shù)分：?jiǎn)巫兞靠刂葡到y(tǒng)、多變量控制系統(tǒng)。 四、按系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述分：線性控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)。 第四節(jié) 自控系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 一、系統(tǒng)的過渡過程 1、零初始條件：在干擾進(jìn)入前，系統(tǒng)的輸入、輸出都作為零。 2、穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)： 穩(wěn)態(tài) 被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)，亦稱定常態(tài)。此時(shí)系統(tǒng)的輸入、輸出均不隨時(shí)間而變。即各變量的導(dǎo)數(shù)為零。此時(shí)輸入、輸出間的關(guān)系稱為穩(wěn)態(tài)特性。 動(dòng)態(tài) 被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)。此時(shí)系統(tǒng)輸入、輸出間的關(guān)系稱為動(dòng)特性。 3、系統(tǒng)的過渡過程 系統(tǒng)從偏離平衡狀態(tài)回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程。 被控變量的變化規(guī)律取決與對(duì)象特性與干擾的形式。 階躍干擾；過程中突然出現(xiàn)的、對(duì)被控變量影響較大的、過一段時(shí)間又突然消失的干擾。這種干擾形式簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。 系統(tǒng)在階躍干擾作用下的過渡過程形式： 非周期衰減 衰減振蕩 等副振蕩 ④發(fā)散振蕩 ⑤單調(diào)發(fā)散 是衰減的穩(wěn)定過程， ④⑤為不穩(wěn)定過程。 二、描述系統(tǒng)過渡過程的品質(zhì)指標(biāo) 一般以衰減振蕩的過渡過程為依據(jù)來討論。 1、最大偏差或超調(diào)量 最大偏差A(yù)。 超調(diào)量B。B=A-C。或 2、衰減比n 前后相鄰兩個(gè)波峰值（以新穩(wěn)值為基準(zhǔn)）之比。即 n= n要大于1。一般為4：1或10：1。 3、余差c 有差控制 無差控制 4、過渡時(shí)間 從干擾進(jìn)入對(duì)到系統(tǒng)重新建立平衡所需時(shí)間。 從理論上講，要達(dá)到新的平衡需無限長(zhǎng)的時(shí)間，實(shí)際上，當(dāng)被控變量進(jìn)入新穩(wěn)值的 5%（或 2%）的范圍并不再越出為止 所經(jīng)歷的時(shí)間，可視為過渡時(shí)間。一般希望其小一些。 例1 某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖示。試求最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間（給定值為200 )。 第五節(jié) 傳遞函數(shù)和方塊圖（線性系統(tǒng)） 一、問題的引入 二、拉普拉斯變換 可將時(shí)間域函數(shù) 轉(zhuǎn)換為復(fù)數(shù)域函數(shù) 。 1、定義:若函數(shù) 在s復(fù)述平面是收斂的，則 為象函數(shù)， 為原函數(shù)。 2、常用函數(shù)的拉氏變換（1）、階躍函數(shù) ={ F(s)= ， 當(dāng)A =1時(shí) ，F(xiàn)(s)= (2)、斜坡函數(shù)f(t)={ F(s)= 當(dāng)A=1時(shí)，F(xiàn)(s)= (3)、指數(shù)函數(shù)f(t)={ F(s)= (4)、線性性質(zhì) L[Af(t)]=AF(s) L[f (t)+f (t)]=F (s)+F (s) （5)、端點(diǎn)性質(zhì) 終值定理： 初值定理： 三、傳遞函數(shù) 對(duì)線性系統(tǒng)，其輸入輸出關(guān)系可用微分方程來描述。 a y 進(jìn)行拉氏變換，并令初始條件為零，得 Y(s)= 傳遞函數(shù)的性質(zhì)： （1）、是一種數(shù)學(xué)模型，與系統(tǒng)的微分方程相對(duì)應(yīng)； （2）、是系統(tǒng)本身的屬性，與輸入無關(guān)； （3）、只適用于線性定常系統(tǒng)； （4）、描述的是一對(duì)確定的變量間的關(guān)系，即一個(gè)輸入對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出，稱單變量系統(tǒng)描述，又稱外部描述（對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部變量的特性不能反映）； （5）、不能反映非零初始條件下系統(tǒng)的運(yùn)行情況。 （6）、G(s)有正負(fù)之分：X(s) Y(s) （+) X(s) Y(s) (-) 四、方塊圖（方框圖） 將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)間的作用關(guān)系用方塊圖來表示十分簡(jiǎn)單明了。應(yīng)用方塊圖的代數(shù)運(yùn)算使系統(tǒng)的分析運(yùn)算變得十分簡(jiǎn)單，因此，方塊圖是自控系統(tǒng)分析中的一個(gè)重要工具。 方塊圖：把控制方案已定的控制系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)用一個(gè)填入相應(yīng)傳遞函數(shù)的方塊來表示，方塊間用帶箭頭的線條表示其相互間的信號(hào)聯(lián)系及作用方向，便構(gòu)成了方塊圖。 1、基本元素 （1）、加法器 用于信號(hào)的相加或相減。當(dāng)兩信號(hào)相減時(shí)，又稱比較器。 （2）、信息 系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的輸入輸出。用帶箭頭的線段表示，箭頭表示信息的作用方向。各分支點(diǎn)上信息值相等，并具單向性。 2、方塊圖的運(yùn)算法則 (1)、環(huán)節(jié)串聯(lián) (3)、反饋回路 前向傳遞函數(shù)：系統(tǒng)輸出與偏差之比。即 3、復(fù)雜方塊圖的化簡(jiǎn)及應(yīng)用 對(duì)于復(fù)雜的方塊圖，可通過化簡(jiǎn)轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的基本形式，步驟如下。 （1）、確定系統(tǒng)的輸入輸出； （2）、利用代數(shù)法則進(jìn)行等效變換，把相互交叉的回路分開，整理成規(guī)范的串并聯(lián)、反饋連接形式； （3）、利用相應(yīng)的運(yùn)算法則從內(nèi)到外依次化簡(jiǎn)，組合整理，最終形成一個(gè)方框，即為所求的總的傳遞函數(shù)。 解：（1）、定值控制 為輸入， 為輸出， （即給定值不變，其增量為零）。 ， 其等效方塊圖為 例3 如圖是某原油加熱系統(tǒng)。各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)分別為 解：這是一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，被控對(duì)象為加熱爐，被控變量為原油出口溫度，控制變量為燃油流量。 ， 例4：有一復(fù)雜方塊圖如下，求其傳遞函數(shù)。 第六節(jié) 管道及儀表流程圖（PID圖） 按流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等，便構(gòu)成了PID圖。 在繪制PID圖時(shí)，圖例符號(hào)要按有關(guān)的技術(shù)規(guī)定，可參見化工部設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)HGJ7-87《化工過程檢測(cè)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符號(hào)統(tǒng)一規(guī)定》。 一、圖形符號(hào) 1、測(cè)量點(diǎn)（包括檢測(cè)元件、取樣點(diǎn)） 2、連接線 均以細(xì)實(shí)線表示 3、儀表（包括檢測(cè)、顯示、控制）的圖形符號(hào) 細(xì)實(shí)線圓圈（儀表圈），直徑約10mm。 三、儀表位號(hào)：由字母代號(hào)組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)組成。 阿拉伯?dāng)?shù)字在儀表圈的下半部，第一位表示段號(hào)，后繼數(shù)字表示序號(hào)。 通過PID圖可看出各儀表的測(cè)量點(diǎn)、被測(cè)變量、功能、工段號(hào)、序號(hào)、安裝方式等。如圖1-25（P15）中 表示測(cè)量點(diǎn)在加熱蒸汽管線上的具指示功能的壓力表，為就地安裝，2工段，06號(hào)； 表示測(cè)量點(diǎn)在脫乙烷塔頂部的具指示功能的壓力控制器，為集中盤面安裝，2工段，07號(hào)。 第二章 控制系統(tǒng)基本組成環(huán)節(jié)特性分析 自控系統(tǒng)的特性取決于組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)的特性。故必須深入了解各環(huán)節(jié)的特性，才能更好地設(shè)計(jì)、投運(yùn)自控系統(tǒng)。 一、對(duì)象特性及其對(duì)過渡過程的影響 1、對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描述（數(shù)學(xué)模型） 數(shù)學(xué)模型：用來描述對(duì)象輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)方程、曲線、表格等。 通道：對(duì)象輸入至輸出的途徑（信號(hào)聯(lián)系）。 控制通道：控制作用至被控變量（輸出）的通道。 干擾通道：干擾作用至被控變量的通道。 3、對(duì)象機(jī)理模型的建立 （1）、一階線性對(duì)象（可用一階線性微分方程來描述其特性的對(duì)象） 根據(jù)物料衡算可得 (3)、純滯后環(huán)節(jié)在受到輸入作用后 ，輸出不是立即響應(yīng)輸入發(fā)生變化，而是要等上一段時(shí)間才開始響應(yīng)，這種現(xiàn)象稱為純滯后。 （4）、數(shù)學(xué)模型的無因次化 在推導(dǎo)對(duì)象數(shù)學(xué)模型時(shí)，變量都是有因次的，但在自控系統(tǒng)分析和研究中，往往不注重變量的絕對(duì)變化量，而主要是考慮它們與某一基準(zhǔn)值（一般是變量的平衡狀態(tài)值）的相對(duì)變化量，因此，微分方程就可以化成無因次形式。 設(shè)一個(gè)有因次的一階微分方程為 變量 的穩(wěn)態(tài)值為 ， 的穩(wěn)態(tài)值為 ，則 (2 )、時(shí)間常數(shù)T 對(duì)于不同的對(duì)象，或同一對(duì)象對(duì)于不同的輸入，其輸出對(duì)輸入的反應(yīng)快慢是不一樣的。一般用時(shí)間常數(shù)來描述對(duì)象對(duì)輸入反應(yīng)的快慢程度。 對(duì)無滯后的一階線性對(duì)象，當(dāng)有一階躍輸入時(shí)，其特性方程解析解為 當(dāng) 時(shí)， ，可見，時(shí)間常數(shù)為當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用時(shí)，其輸出達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間�；�?qū)ο筝敵霰３殖跛俣冗_(dá)到最終穩(wěn)態(tài)值所需時(shí)間。（物理意義） （3）、滯后時(shí)間 根據(jù)其性質(zhì)不同，可分為純滯后（傳遞滯后）和容量滯后（過渡滯后）。 純滯后：由于物料或能量的傳遞需通過一定的距離而引起的滯后。其響應(yīng)曲線如前述。 容量滯后：由于物料或能量的傳遞需克服一定的阻力而引起的滯后（等效純滯后）。具有容量滯后的對(duì)象稱為多容對(duì)象。其響應(yīng)曲線如下。 當(dāng)二者同時(shí)存在時(shí)，常把二者之和稱為滯后時(shí)間或時(shí)間滯后 。 5、對(duì)象特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法 在調(diào)節(jié)閥上人為地施加階躍信號(hào)，并自動(dòng)記錄下系統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行下被控變量的響應(yīng)曲線，根據(jù)響應(yīng)曲線近似得到對(duì)象的特性參數(shù)， （1）、階躍反應(yīng)曲線法 特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行；但一般測(cè)量不太準(zhǔn)。一般所施加的輸入作用是額定值的5-10%. （3）、矩形脈沖波法 （4）、頻率特性法（正弦曲線法） 二、測(cè)量變送環(huán)節(jié)特性及其對(duì)過渡過程的影響 測(cè)量變送環(huán)節(jié)包括測(cè)量元件（敏感元件、傳感器）和變送器。 1、測(cè)量元件 種類繁多，（化工生產(chǎn)中5大參數(shù) ）以熱電阻為例。 （1）、熱電阻體 設(shè)熱電阻體質(zhì)量為M，比熱為C，表面積為F， 給熱系數(shù)為 ， 根據(jù)熱量衡算得 令 （2）、有套管的熱電阻 如右圖示為帶套管的熱電阻。假設(shè)套管溫度均勻，且由上部散失的熱量可忽略。 對(duì)套管有 對(duì)熱電阻有 三、執(zhí)行器特性及其對(duì)過渡過程的影響 以氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器為例，其特性主要取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性。 此種控制系統(tǒng)中，控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁，易使動(dòng)作機(jī)構(gòu)損壞，故實(shí)際使用的雙位控制器都設(shè)有中間區(qū) 。即 2、比例控制(P) 控制器輸出與輸入偏差成正比。 為克服位式控制的缺點(diǎn)，可把位數(shù)增加到無窮多位，即對(duì)應(yīng)一定的偏差，控制器都有一定的輸出（閥位），于是就變成了比例控制 比例作用與比例度對(duì)過渡過程的影響 比例控制必然存在余差。例如簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，假設(shè)控制通道、干擾通道均為一階滯后環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)分別為 隨動(dòng)系統(tǒng)：傳遞函數(shù)為 積分作用特性 (2)、比例積分（PI） 積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響（同一 下） 4、比例微分控制（PD） （1）、微分控制(D) 根據(jù)偏差的變化速度進(jìn)行控制，控制器的輸出與偏差的變化速度成正比。 (3)、微分作用與微分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響 微分作用總是力圖阻止被控變量的一切變化。 5、比例積分微分控制（PID） 理想的PID控制規(guī)律為 第三章 過程參數(shù)的檢測(cè) 第一節(jié) 概述 化工生產(chǎn)中，為了正確地指導(dǎo)生產(chǎn)，保證安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，離不開參數(shù)的檢測(cè)（包括溫度、壓力、流量、液位、物性及組成五大參數(shù)及噪聲、振動(dòng)的測(cè)量，另外還有轉(zhuǎn)化率、催化劑活性等難以直接在線檢測(cè)的參數(shù)的檢測(cè)）。 檢測(cè)技術(shù)在理論和方法上與物理、化學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)及信息學(xué)密切相關(guān)。 一、檢測(cè)過程與誤差 1、檢測(cè)過程 利用專門的技術(shù)工具，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)換，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的值的過程。 或者：將被測(cè)量與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)單位進(jìn)行比較而得到被測(cè)量的值的過程。 檢測(cè)系統(tǒng)的組成： 例3 某被測(cè)溫度變化范圍為70～80 ，工藝要求測(cè)量誤差不超過 1%，現(xiàn)有兩臺(tái)精度等級(jí)均為0.5 級(jí)的溫度測(cè)量?jī)x表，其中一臺(tái)的量程為0～100 ，另一臺(tái)的量程為0～200 。試問這兩臺(tái)儀表能否滿足測(cè)量要求。 解：由題意知，被測(cè)溫度的最大允許絕對(duì)誤差為 量程為0～100 儀表的最大絕對(duì)誤差為 量程為0～200 儀表的最大絕對(duì)誤差為 可見，只有量程為0～100 的儀表才能滿足要求。 結(jié)論：（1）、根據(jù)儀表的校驗(yàn)結(jié)果來確定精度等級(jí)時(shí)，由引用誤差得到的數(shù)值應(yīng)往上靠一檔次； （2）、根據(jù)工藝要求來選測(cè)量?jī)x表時(shí)，由引用誤差得到的數(shù)值應(yīng)往下靠一檔次， （3）、儀表精度與量程有關(guān)，在精度等級(jí)不變的情況下，減小量程，可減小測(cè)量誤差。 2、非線性誤差 實(shí)際測(cè)得的輸入輸出特性曲線（校準(zhǔn)曲線）與理論直線間的最大偏差和儀表量程的百分比。如圖（1）。 6、重復(fù)性 用來表示相同條件下同一臺(tái)儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)在同一方向多次測(cè)量所得曲線不一致的程度。如下圖。取 與 中較大者為 。 重復(fù)性= ×100% 三、變送器的基本特性和構(gòu)成原理 傳感器的作用是基于各種自然定律和基礎(chǔ)效應(yīng)，把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號(hào)，如電壓、電流、電阻、位移、頻率、力等。但由于傳感器輸出信號(hào)種類繁多，且往往很弱，因此，除了單純以顯示為目的的檢測(cè)系統(tǒng)外，多數(shù)情況下都需利用變送器把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，送到顯示裝置以指針、數(shù)字、曲線等形式顯示出來，或同時(shí)送到控制器進(jìn)行控制。 模擬信號(hào) ：在時(shí)間上連續(xù)變化，即在任何時(shí)刻都可確定其數(shù)值的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào)。 開關(guān)信號(hào)：用兩種狀態(tài)或兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號(hào)。 氣動(dòng)壓力變送器 2、模擬式變送器基本構(gòu)成原理 由模擬元件構(gòu)成。包括測(cè)量放大、反饋三部分，另外還有零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移裝置。如下圖。 . 2、變送器信號(hào)傳輸方式 變送器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，其工作電源由控制室送來，輸出信號(hào)傳送到控制室。電動(dòng)模擬式變送器采用四線制或二線制。（氣動(dòng)的則為氣壓信號(hào)）智能式變送器采用全數(shù)字量雙向傳輸信號(hào)，即現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式，目前廣泛采用一種HART協(xié)議通訊方式，即在一條通訊電纜中同時(shí)傳輸4～20mADC信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 四、彈性式壓力檢測(cè) 1、彈性元件 （1）、膜片 沿外沿固定的片狀圓形薄板或薄膜，按剖面形狀可分為平薄膜片和波紋膜片。 波紋膜片是一種壓有環(huán)狀同心波紋的圓形薄膜，其波紋數(shù)量、形狀、尺寸和分布情況與壓力測(cè)量范圍及線性度有關(guān)。有時(shí)將兩塊膜片沿周邊對(duì)焊起來，成一薄膜盒子，內(nèi)充液體（如硅油），稱為膜盒。 膜片（膜盒）受壓位移量很小，具良好的線性關(guān)系。但只用膜片測(cè)壓，其精度不高，一般為2.5級(jí)。一般是把膜片與其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)合起來使用，把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如膜盒式差壓變送器、電容式壓力變送器等。 （2）、波紋管 具有同軸環(huán)狀波紋、能沿軸向伸縮的測(cè)壓彈性元件。在其頂端安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是靈敏度高，適合低壓信（ ），缺點(diǎn)是時(shí)滯大，精度一般為1.5級(jí)。 （3）、彈簧管 通常是彎曲成圓弧形的空心管子（中心角一般為 ），其橫截面是橢圓或扁圓形。 3、膜盒式差壓變送器 基于力矩平衡原理工作的。由測(cè)量部分（膜盒）、 杠桿系統(tǒng)、放大器、反饋機(jī)構(gòu)組成。 以DDZ-III型膜盒式差壓變送器為例。其結(jié)構(gòu)示意如下圖。 （1）、測(cè)量部分 測(cè)量部分的作用是把被測(cè)差壓 轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿下端的輸入力 。 制造時(shí)， 。因膜片工作時(shí)位移量很�。◣资�微米），故認(rèn)為其面積保持不變，即保證了 與 間的線性關(guān)系。 軸封膜片為主杠桿的支點(diǎn)，同時(shí)又起密封作用。 （2）、主杠桿 杠桿系統(tǒng)的作用是進(jìn)行力的傳遞和力矩比較。為便于比較，把杠桿系統(tǒng)進(jìn)行分解。 （4）、副杠桿 垂直向上作用于副杠桿上，使其以M為支點(diǎn)逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)副杠桿上的銜鐵靠近差動(dòng)變壓器，兩者間距離地變化通過位移檢測(cè)放大器轉(zhuǎn)換成4～20mA直流電流 ，作為輸出；同時(shí) 通過電磁反饋裝置產(chǎn)生電磁反饋力 ，使副杠桿順時(shí)針偏轉(zhuǎn)。當(dāng) 與 對(duì)杠桿系統(tǒng)所產(chǎn)生的力矩 、 達(dá)平衡時(shí)，變送器達(dá)平衡狀態(tài)。 調(diào)零彈簧的張力 與 、 一起構(gòu)成一個(gè)力矩平衡系統(tǒng)。 （5）整機(jī)特性 若將霍爾片放在一個(gè)非均勻磁場(chǎng)中（B 隨位置呈線性變化）移動(dòng)，則 與位移呈線性關(guān)系。 將霍爾片與彈性元件相連，當(dāng)彈性元件受壓產(chǎn)生彈性形變時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中移動(dòng)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，這樣就在被測(cè)壓力（或差壓）與霍爾電勢(shì)間建立了一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 五、電氣式壓力檢測(cè) 1、應(yīng)變片式壓力傳感器 (1)、結(jié)構(gòu) 2、壓阻式壓力傳感器 七、壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝 1、選用 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力監(jiān)測(cè)的要求、被測(cè)介質(zhì)的特性、現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，本著節(jié)約的原則，合理選擇儀表的量程、精度等級(jí)、類型。 （1）、量程選擇 儀表的量程是指儀表可按規(guī)定的精度對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的范圍。它是根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小來確定的。為保證敏感元件在安全范圍內(nèi)可靠的工作，同時(shí)考慮到被測(cè)對(duì)象的異常情況，所選儀表的量程必須留有足夠的余地。 壓力穩(wěn)定時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過最大量程的 ，即 壓力波動(dòng)較大或脈動(dòng)時(shí)， ; 測(cè)高壓時(shí)， 最小工作壓力不應(yīng)小于滿量程的 當(dāng)被測(cè)壓力變化范圍較大，最大和最小工作壓力不能同時(shí)滿足要求時(shí)，應(yīng)首先滿足最大工作壓力的要求。 ④、測(cè)波動(dòng)劇烈（如泵、壓縮機(jī)出口）的壓力時(shí)，應(yīng)在壓力表前加裝針型閥和緩沖罐，必要時(shí)還需加裝阻尼器。如圖（e）。 ⑤、測(cè)粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內(nèi)和導(dǎo)管內(nèi)充滿隔離液，必要時(shí)可采取保溫措施。如圖（f）。 ⑥測(cè)含塵介質(zhì)壓力時(shí)，最好在取壓裝置后安裝一個(gè)除塵器。如圖 。 ③差壓變送器的安裝 引壓管與變送器間 第三節(jié) 溫度檢測(cè) 一、方法、分類 二、熱電偶及其測(cè)溫原理 1、熱電效應(yīng)和熱電偶 熱電效應(yīng) 把兩種不同材料（導(dǎo)體或半導(dǎo)體）制成的兩根電極組成閉合回路，如右圖， 若將其兩個(gè)接點(diǎn)分別置于不同的溫度 、 中，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。這兩根電極的組合就叫熱電偶。圖 中 和 為接觸電勢(shì)， 和 為溫差電勢(shì)。一般來說，后者與前者相比可忽略不計(jì)。 整個(gè)閉合回路的熱電勢(shì)為 4、熱電偶的分類和分度表 為保證熱電偶工作可靠，并具有足夠的精度，電極材料在工作溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足： ①熱電性質(zhì)穩(wěn)定；②物理化學(xué)性能穩(wěn)定；③熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大；④熱電勢(shì)與溫度間盡量成線性關(guān)系；⑤具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；⑥復(fù)制性、互換性好。 （1）、分類 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)（分度號(hào)）的熱電偶。 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶：沒有統(tǒng)一的分度號(hào)（表）的熱電偶。主要用于某些特殊場(chǎng)合的溫度測(cè)量。 中國從1988年起全部按IEC標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、R、E、K、N、J、T等標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為中國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型號(hào)的熱電偶。 如上圖，由錳銅電阻 、 、 和熱敏銅電阻 組成的不平衡電橋串聯(lián)在熱電偶回路中，在設(shè)計(jì)的冷端溫度 (如 ）時(shí)，滿足 = 、 = ，此時(shí)電橋平衡， ，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電偶的熱電勢(shì)。 當(dāng)冷端溫度由 變化到 （設(shè) > ），熱電勢(shì)減小，但 阻值增大，電橋不再平衡，而有一輸出 ，此時(shí)回路輸出的熱電勢(shì)為 。經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓正好等于熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化，于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋是按 設(shè)計(jì)的，即 三、熱電阻 工業(yè)上常見的熱電阻 2、輻射式溫度計(jì) 五、溫度檢測(cè)儀表的選用和安裝 1、選用 ①應(yīng)注意各種溫度儀表的特點(diǎn)和適用范圍 溫度檢測(cè)儀表種類很多，在選用時(shí)應(yīng)注意其特點(diǎn)和適用范圍。 目前工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有雙金屬溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻和輻射式溫度計(jì)等。雙金屬溫度計(jì)一般用于就地檢測(cè)和指示，測(cè)量精度不高；熱電阻、熱電偶和輻射式溫度計(jì)可用于溫度信號(hào)的在線測(cè)量，其中熱電偶、熱電阻在工業(yè)上應(yīng)用最多。熱電阻適于 以下的中低溫檢測(cè)，熱電偶適于 ～ 范圍的中高溫檢測(cè)。輻射式一般用于 以上的高溫檢測(cè)。 ②要綜合考慮測(cè)量精度、信號(hào)制、穩(wěn)定性等技術(shù)要求。 ③注意儀表的工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)特性（氧化性、還原性、腐蝕性等），選擇合適的保護(hù)套管、連接導(dǎo)線等附件。 取壓方式：①角接取壓（環(huán)隙取壓、單獨(dú)鉆孔取壓） ②法蘭取壓 3、 流量方程 5、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校正 轉(zhuǎn)子流量計(jì)是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)（ 、1atm）下用清水或空氣標(biāo)定的，實(shí)際使用時(shí)，如果被測(cè)介質(zhì)的密度、工作狀態(tài)發(fā)生變化、必須進(jìn)行修正。 （1） 、被測(cè)介質(zhì)為液體時(shí) 四、電磁流量計(jì) 五、渦輪流量計(jì) 特點(diǎn)： ①渦輪流量計(jì)安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間不須密封和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而測(cè)量精度高，可達(dá)0.5級(jí)以上。 ②反應(yīng)速度快，可測(cè)脈動(dòng)流量。 ③ 流量與渦輪轉(zhuǎn)速間成線性關(guān)系 ，量程比一般為10:1。 ④主要用于中小口徑的流量測(cè)量。 ⑤適用于潔凈介質(zhì)，渦輪前要安裝過濾裝置。 ⑥ 流量計(jì)前后要有一定長(zhǎng)度的直管段，長(zhǎng)度為10D和5D以上。 ⑦流量計(jì)的流量系數(shù)是用 清水標(biāo)定的，當(dāng)介質(zhì)密度、粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn)行補(bǔ)償。 六、旋渦流量計(jì)（渦街流量計(jì)） 七、容積式流量計(jì) 以單位時(shí)間內(nèi)排出的流體標(biāo)準(zhǔn)體積數(shù)來對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的儀表。是測(cè)量最準(zhǔn)的一類流量計(jì)。主要有橢圓齒輪式、腰輪式、螺桿式、刮板式、活塞式等。下面以橢圓齒輪流量計(jì)為例來介紹。 二、差壓式液位計(jì) 2、變浮力式 差動(dòng)變壓器 五、核輻射式物位計(jì) 利用放射源產(chǎn)生的核輻射線（通常為 射線）穿過一定厚度的被測(cè)介質(zhì)時(shí)，射線的投射強(qiáng)度隨介質(zhì)厚度呈指數(shù)規(guī)律衰減的原理而設(shè)計(jì)和工作的物位計(jì)。 式中 進(jìn)入介質(zhì)前的輻射強(qiáng)度 物料的吸收系數(shù) 物料厚度 穿過物料后的射線強(qiáng)度 第六節(jié) 成分和物性檢測(cè) 一、熱導(dǎo)式氣體成分檢測(cè) 一種物理式分析方法，混合氣體中待測(cè)組分的熱導(dǎo)率與其他組分熱導(dǎo)率有明顯差異，當(dāng)待測(cè)組分濃度變化時(shí)，將引起混合氣體熱導(dǎo)率的變化，通過熱導(dǎo)池將這一變化轉(zhuǎn)化成電熱絲電阻值的變化，從而間接得出待測(cè)組分的含量。利用這一原理制成的儀表稱為熱導(dǎo)式氣體成分分析儀。 混合氣體熱導(dǎo)率 二、紅外式氣體成分檢測(cè) 凡不對(duì)稱的雙原子或多原子氣體分子，都會(huì)吸收某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅外線，待測(cè)組分濃度越大，則吸收越強(qiáng)。如 氣體在4.65 附近對(duì)紅外線有極強(qiáng)的吸收能力，而 氣體的紅外線特征吸收波長(zhǎng)則在4.26 和 2.78 附近。 三、溶解氧的檢測(cè) 四、PH值的測(cè)定 五、濁度的檢測(cè) 第七節(jié)軟測(cè)量技術(shù) 第六章 執(zhí)行器 第一節(jié) 概述 一、執(zhí)行器在自控系統(tǒng)中的作用 執(zhí)行器接受來自控制器的控制信號(hào)，通過本身的開度變化來達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。是自控系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 二、執(zhí)行器的構(gòu)成 執(zhí)行器還常配有一定的輔助裝置，如閥門定位器和手操機(jī)構(gòu)。 四、工作原理 執(zhí)行器接受來至控制器的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成閥桿的直線位移（或閥板的角位移），從而改變閥芯與閥座間的流通面積，進(jìn)而改變控制變量的流量，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 五、執(zhí)行器的作用方式 正作用式（氣開閥）、反作用式（氣關(guān)閥）。 第三節(jié) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 以上計(jì)算公式只適用于一般液體，由于 的影響因素眾多（如流體種類、性質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)等），因此必須考慮不同的流體以及其流動(dòng)狀態(tài)對(duì) 的影響。例如低雷諾數(shù)的液體、氣體、蒸汽等，都不能直接利用上式來計(jì)算 ，需進(jìn)行修正�？刹殚喯嚓P(guān)資料。 二、流量特性 實(shí)際使用中，S值選擇過大或過小都不合適。S過大，閥上壓降大，要消耗過多能量；S過小，流量特性將發(fā)生畸變。對(duì)控制不利。因此S值不可太小，一般不小于0.3，通常取S=0.3～0.5. 三、調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比 第五節(jié) 閥門定位器 二、 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各有其特點(diǎn)，并且都包含有各種品種�？梢愿鶕�(jù)實(shí)際使用要求，結(jié)合各自特點(diǎn)，綜合考慮選用哪一種。 另外還要考慮整個(gè)調(diào)節(jié)閥的作用方式。 2、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的選擇 主要依據(jù)以下幾點(diǎn) ①流體性質(zhì)、種類、粘度、毒性、腐蝕性、是否含懸浮顆粒等； ②工藝條件 如溫度、壓力、流量、壓差、泄漏量等； ③過程控制要求 控制精度、可調(diào)比、噪聲等。 根據(jù)以上各點(diǎn)，并參照各種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其使用場(chǎng)合，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮。另外還需考慮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的材質(zhì)、公稱壓力等級(jí)和上閥蓋形式等問題�？蓞㈤喯嚓P(guān)資料。 二、流量特性的選擇 工藝配管情況與流量特性的關(guān)系 三、調(diào)節(jié)閥口徑的選擇57T紅軟基地

化工儀表第五版PPT：這是化工儀表第五版PPT，包括了化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容，自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式，基本組成，方塊圖，工藝管道及控制流程圖，圖形符號(hào)，字母代號(hào)，儀表位號(hào)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類，自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)，控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)，控制系統(tǒng)的過渡過程，控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)，影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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