化工仪表总结工艺10级.ppt
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1、总结,第一章 自控系统概述,自控系统的组成环节:被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器自控系统的变量:被控变量,控制变量(操纵变量),干扰(扰动)自控系统方框图:,自动控制系统的分类按设定值的不同情况,将自动控制系统分为三类:定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。定值控制系统 设定值保持不变(为一恒定值)的反馈控制系统称为定值控制系统。随动控制系统 设定值不断变化,且事先是不知道的,并要求系统的输出(被控变量)随之而变化。程序控制系统 设定值也是变化的,但它是一个已知的时间函数,即根据需要按一定时间程序变化,自控系统的过渡过程和品质指标,控制系统的过渡过程:在阶跃干扰作用下,过
2、渡过程的几种形式:,控制系统的品质指标:,1、最大偏差或超调量A2、衰减比n,3、余差C4、过渡时间5、振荡周期或频率,通道:输入变量对输出变量的作用途径控制通道:操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作用途径扰动通道:扰动变量f(t)对被控变量c(t)的作用途径,第二章 过程特性,过程特性的类型:,有自衡的非振荡过程,无自衡的非振荡过程,有自衡的振荡过程,具有反向特性的过程,一阶被控过程控制通道的动态方程为:,一阶被控过程扰动通道的动态方程为:,有纯滞后,2.3 过程特性的一般分析,描述有自衡非振荡过程的特性参数有放大系数K、时间常数T和时滞。对自动控制系统的影响?,放大系数K,控制通道的放大
3、系数Ko希望Ko稍大.,扰动通道的放大系数Kf希望Kf小一些.,(1)控制通道时间常数To对控制系统的影响在相同的控制作用下,过程的时间常数To越大,被控变量的变化越缓慢。To越小,被控变量的变化越快。希望To适当小,(2)扰动通道时间常数Tf 对控制系统的影响过程的时间常数Tf 越大越好,相当于对扰动信号进行滤波。希望Tf大,(1)纯滞后对控制通道的影响,希望o小(2)纯滞后对扰动通道的影响 对f 无要求。,容量滞后是多容量过程的固有特性,是由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。,容量滞后,2.4 过程特性的实验测定方法,阶跃扰动法(反应曲线法),放大系数 K=B/A 时间常数 T
4、纯滞后,一阶系统,放大系数K:K=c(t)-c(0)/A 时间常数T:T=2、3之间的距离纯滞后:=1、2之间的距离,二阶系统,仪表性能指标,1、精确度(简称精度):精度等级:允许误差去掉“”号及“%”后,系列化圆整后的数值。允许误差,第三章 检测变送,温度检测,热电偶温度计测温原理常用热电偶补偿导线及其作用冷端温度的补偿热电阻温度计测温原理常用热电阻三线制接法,弹性式压力表弹性元件 目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。,流量检测,差压式流量计,开方器,标准节流装置孔板、喷嘴、文丘里管转子流量计-测量原理及应用椭圆齿轮流量计:涡轮流量计电磁流量计旋涡流量计(涡街流量计),差压式物位
5、仪表:,物位检测,差压式液位变送器零点迁移问题,静压式物位检测,零点迁移取压口(零液位)与压力(差压)检测仪表的入口不在同一水平高度,会产生附加静压误差。在这种情况下,可通过对压力(差压)变送器进行零点调整,使它在只受附加 静压(静压差)时输出为“零”,这种方法称为“零点迁移”。零点迁移有无迁移、负迁移和正迁移三种情况。,变送器的一些共性问题,零点调整和零点迁移,线性化,变送器信号传输方式,量程调整,零点迁移,使变送器的输出信号下限值ymia与测量范围的下限值xmin相对应,在xmin=0时,称为零点调整,在xmin0时,称为零点迁移,当测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移;当测量的起始点
6、由零变为某一负值,称为负迁移,零点调整使变送器的测量起始点为零,零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值:,xmin,xmax,xmin,xmax,零点迁移的方法模拟变送器:调Z0,第四章 显示仪表,自动平衡式显示仪表-与测量元件配合使用自动电子电位差计-热电偶(较高温度)自动电子平衡电桥-热电阻(较低温度)工作原理,第五章 执行器,气动执行器的组成执行机构控制机构气动执行器的气开、气关型式气开式:信号压力增大,流通截面积增大,阀开度增大,失气时阀全关;气关式:信号压力增大,流通截面积减小,阀开度减小,失气时阀全开。,执行机构正作用形式:信号压力增大,推杆向下。反作用形式:信号压力增大,推杆
7、向上。,控制机构正作用:阀芯向下,阀杆向下,流通面积减少。反作用:阀芯向上,阀杆向下,流通面积增大。,执行器由执行机构和控制(调节)机构两个部分构成,执行机构,调节机构,PO,IO,F l,M,流通截面积,操纵变量的流量,执行机构根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达)。它是执行器的推动装置,它按控制信号的大小产生相应的推力,推动控制机构动作,所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置 控制机构根据推力产生位移或转角,改变开度。它是执行器的控制部分,它直接与被控介质接触,控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置,理想流量特性,所谓理想流量特性,就是在阀前后压差为一定的情况下(
8、p常量)得到的流量特性。理想流量特性取决于阀芯的形状,不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性。,理想流量特性,理想流量特性有三种形式:直线、等百分比(对数)及快开等。由阀芯的形状决定。,(1)串联管道时,*流量特性发生畸变 直线特性快开特性 等百分比特性直线特性,*可调比减小,工作流量特性(P 变化),控制阀的选择:,调节阀结构型式的选择气开、气关型式的选择流量特性的选择,调节阀在串联管道时的工作流量特性与S值的大小有关,即与工艺配管情况有关。因此,在选择其特性时,还必须考虑工艺配管情况。,1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性,2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性,具体做法:,第
9、六章 控制器,基本控制规律及其对系统过渡过程的影响(1)比例控制器:,可调整参数是比例度。特点:控制器的输出与偏差成比例;克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短;但存在余差,负荷变化越大,余差就越大。,(2)比例积分控制器:,可调整参数是比例度和积分时间TI。特点:积分作用的输出是与偏差的积分成正比,只要偏差存在,控制器的输出就会不断变化,直至消除偏差为止;过渡过程结束时是无余差的;但加上积分作用,会使稳定性降低,虽然在加积分作用的同时,可通过加大比例度,使稳定性基本保持不变,但超调量和振荡周期都相应增大,过渡过程的时间也加长。,(3)比例积分微分控制器:,比例积分微分控制器,可调整参数是比例度
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