厉玉鸣第四版高职高专化工仪表及自动化第15章

1、动执行器电动执行器液动执行器,执行器,第一节 气动执行器,4,第一节 气动执行器,常用辅助设备,图6-1 气动执行器示意图,5,第一节 气动执行器,一、气动执行器的结构与分类,6,1.执行机构,薄膜式,活塞式,结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。
,推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。
,长行程,行程长、转矩大，适于输出转角（6090）和力矩。
,气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。
,根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。
,结 构,第一节 气动执行器,7,2.控制机构,根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。
,（1）直通单座控制阀,阀体内只有一个阀芯与阀座。
,特点,结构简单、泄漏量小，易保证关闭，甚至完全切断。
,缺点,在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。
,图6-2 直通单座阀,第一节 气动执行器,8,（2）直通双座控制阀,阀体内有两个阀芯和阀座。
,特点,流体流过的时候，不平衡力小。
,缺点,容易泄漏,可分为正作用式与反作用式两种形式。
,根据阀芯与阀座的相对位置,图6-3 直通双座。

2、模拟式显示仪表,一、自动电子电位差计,电子电位差计 是用来测量直流电压信号的，凡是能转换成毫伏级直流电压信号的工艺变量都能用它来测量。
,1.手动电位差计,工作原理,根据平衡法将被测电势与已知的标准电势相比较，当两者的差值为零时，被测电势就等于已知的标准电势。
,图4-1 电压平衡原理图,测量时，可调节滑动触点C的位置，使,同时有,3,第一节 模拟式显示仪表,4,2.自动电子电位差计的工作原理,根据这种电压平衡原理来进行工作。
,特点,用可逆电动机及一套机械传动机构代替了人手进行电压平衡操作；用放大器代替了检流计来检测不平衡电压并控制可逆电机的工作。
,图4-2 电子电位差计原理图,第一节 模拟式显示仪表,5,3.自动电子电位差计的测量桥路,图4-3 电位差计测量桥路原理图,图4-2 电子电位差计原理图,（1）冷端温度补偿问题,举例,用镍铬-镍硅热电偶测量温度，其热端温度不变，而冷端温度从升高到25，这时热电势将降低mV，仪表指针会指示偏低。
,第一节 模拟式显示仪表,如果把R做成随温度变化的电阻，且在温度从0升高到25时，其阻值变化量R20.5，这时，电阻R2上的电压降UD。

3、关系。
这种对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。
干扰作用和控制作用都是引起被控变量变化的因素，如下图所示。
,输出变量输入变量通道 控制通道干扰通道,？,几个概念,2,图2-1 对象的输入输出量,第一节 化工过程的特点及其描述方法,对象的数学模型分为静态数学模型和动态数学模型,3,第一节 化工过程的特点及其描述方法,一般是在工艺流程和设备尺寸等都确定的情况，研究对象的输入变量是如何影响输出变量的。
,研究的目的是为了使所设计的控制系统达到更好的控制效果。
,在产品规格和产量已确定的情况下，通过模型计算，确定设备的结构、尺寸、工艺流程和某些工艺条件。
,（a）,（b）,（c）,用于控制的数学模型（a、b）与用于工艺设计与分析的数学模型（c）不完全相同。
,4,第一节 化工过程的特点及其描述方法,数学模型的表达形式分类,5,1.非参量模型,当数学模型是采用曲线或数据表格等来表示时，称为非参量模型。
非参量模型可以通过记录实验结果来得到，有时也可以通过计算来得到。
,特点,形象、清晰，比较容易看出其定性的特征,缺点,直接利用它们来进行系统的分析和设计往往比较困难,表达形式,对象在一定形式输入作用下。

4、数。
,流量大小：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。
,总量：在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。
,定义,3,概述,质量流量M,体积流量Q,如以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是,流量计：测量流体流量的仪表。
,计量表：测量流体总量的仪表。
,4,概述,5,分 类,第一节 差压式流量计,差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
,通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。
,6,第一节 差压式流量计,一、节流现象与流量基本方程式,1.节流现象,流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。
,节流装置就是在管道中放置的一个局部收缩元件,应用最广泛的是孔板,其次是喷嘴、文丘里管。
,7,第一节 差压式流量计,图3-1 孔板装置及压力、流速分布图,8,第一节 差压式流量计,2.节流基本方程式,流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。
它是根据流体。

5、要的操作参数之一。
,压力的检测与控制,对保证生产过程正常进行,达到高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。
,第一节 压力单位及测压仪表,压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
,压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）,4,第一节 压力单位及测压仪表,为了使大家了解国际单位制中的压力单位（Pa或MPa）与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之间的换算关系表。
,5,6,表3-1 各种压力单位换算表,第一节 压力单位及测压仪表,7,在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。
,当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。
,第一节 压力单位及测压仪表,8,测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。
,1.液柱式压力计,它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。
,优点,这类压力计结构简单、使用方便,缺点,其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。
,第一节 压力单位及测压仪表,2.弹性式压力计,它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
,3.电气式压力计,它是通过机械和电气元件将被测压力转换成。

6、总线控制系统 现场总线系统的产生和特征 现场总线国际标准化 几种有影响的现场总线技术 以现场总线为基础的控制系统,2,第一节 计算机控制简介,定义,用模拟控制器等常规自动化工具实现的自动化系统称之为常规控制系统,也叫模拟式控制系统。
以计算机为主要控制装置的自动化系统称之为计算机控制系统。
,3,第一节 计算机控制简介,一、过程计算机控制系统的组成,图15-1 计算机控制系统组成框图,4,第一节 计算机控制简介,二、过程计算机控制系统的类型,(1)操作指导控制系统(2)直接数字控制系统,5,第一节 计算机控制简介,(3)计算机监督控制(SCC),SCC系统有两种结构形式：一种结构是由上、下位机构成，上位机起监控作用，下位机起DDC作用见图15-3 (a)；另一种结构是由监督计算机与模拟控制器构成 见图15-3(b)。
,6,第一节 计算机控制简介,就其功能而言，有两种形式：一种是寻求控制手段的最优设定值，又称之为SPC控制系统，即根据工况的变化，计算出最优的控制指标作为DDC计算机或模拟控制器的设定值；另一种是设计一个最优控制器，以满足一个控制系统的最优指标，即根据工况来确定控制方式。