自动化仪表的故障处理.ppt

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1、自动化仪表故障处理,2013.,目录,1.温度检测仪表故障诊断及处理2.流量检测仪表故障诊断及处理。3.压力检测仪表故障诊断及处理。4.液面检测仪表故障诊断及处理。5.调节阀故障处理。6差压变送器故障诊断及处理。应用中的故障处理。8.简单控制系统的故障判断。9信号连锁和逻辑运算。10.其他。,第一节 温度检测故障判断,例1 计算题：如图所示，分度号K的热电偶误用了分度号E的补偿导线，但极性连接正确。则仪表指示如何变化？,已知：t=500 t0=30，t0=20Ek（500,0）=20.644mvEk（30,0）=1.203mvEE（30,0）=1.801mvEE（20,0）=1.192mvEk

2、（20,0）=0.798mv,计算题解,错用补偿导线以后，根据中间温度定则E=Ek(t,t0)+EE(t0,t0)=Ek(500,30)+EE(30,20)=Ek(500,0)-Ek(30,0)+EE(30,0)-EE(20,0)=20.644-1.203+1.801-1.192=20.046mV若用正确的补偿导线，则和温度t0无关E=Ek(t,t0)=Ek(500，20)=19.842mv所以，仪表指示偏高,例3热电阻温度计中，电阻和温度的关系式线性的吗？,答：是非线性的Rt=Ro（1+At+Bt2+Ct3）Rt，Ro为温度t和温度0时的电阻值A、B、C分度常数，分别为：A=4.28899*

3、10-3 1/B=-2.133*10-7 1/C=1.233*10-9 1/由于 ABC 故 RtRo（1+At）Ro（1+4.28899*10-3t）,热电阻为何要用三线制,例4:热电阻,热电偶测温范围,铂铑30-铂铑6 B 0-1600(短期1800)铂铑10-铂铑 S 0-1300(短期1600)镍铬-镍硅 K-200-1200(短期1300)镍铬-康铜 E-200-750(短期900)铜-康铜 T-200-350(短期400)铜电阻 CU50-50-150铂电阻 PT100-200-850,例5,热电阻分度号看不清怎末办,用万用表R*1档或R*10档测量电阻体的阻值,测出电阻为R,再估

4、计一下周围环境温度为T,最后查电阻-温度对照表,很快鉴别他的分度号.如万用表测得为54,环境温度为20,查电阻-温度对照表,与铜电阻基本一致,因此为铜电阻.,例6,当补偿导线类型和极性不清时怎么办,将两根补偿导线的两端剥皮以后,一端用手拧紧,浸在沸水中,另一端分接显示仪表上,若指针反转,说明极性接反,调换接线后,指针正转到一地定位置,若指针在100左右,说明该显示仪表的分度号正确.,例7,如何选用热电阻.热电偶,热电偶测温范围较高,量程较大,热电阻测温范围较低,量程较小,有振动的场合,宜用热电偶测温精确度较高时,无振动,用热电阻,要求测温元件弯曲安装时,或快速响应时,用铠装热电阻.热电偶,第二

5、节 流量检测仪表故障处理,例1 问答题：被测介质压力温度变化引起流量示值不准，怎样处理？,设孔板设计条件是：P设=1.0MPa（绝压），t（设）=30，实际情况为P实=0.8MPa（绝压）t（实）=25，工况下二次表流量为5000m3/h答：根据补偿公式：,F设=F实,=4509.5M3/h,=5000,设计时的密度和实际不符怎么办,设计时的密度和实际不符怎么办,例2 问答题：用差压变送器测流量，当流量为零时，差压变送器因零位误差，指示为2%，则流量的指示误差为多少？,答：因为流量和差压的平方根成正比，所以差压为2%时，流量为：Q=14.14%当流量很小时，由于差压表的误差引起的流量指示误差是

6、很大的，所以一般都规定流量计应用在其刻度的30%以上。,例3 判断题：容积式流量计,安装椭圆齿轮流量计可以不需要直管段。（）椭圆齿轮流量计的进出口差压增大，泄漏量增大。（）用椭圆齿轮流量计测量流量的过程，同雷诺系数有关。（）对于含有固体颗粒的流体，也可用椭圆齿轮流量计测量。（）由于被测流体可能有杂物，为了保护流量计，所以要加装过滤器。（）,例4 填空题：涡轮流量计,涡轮流量计是一种（速度）式流量计涡轮流量计变送器的仪表常数是（常）温下用（水）标定而得液体粘度在（5）厘斯（1cst=1mm2/s）以下，仪表常数不需要重新标定。涡轮流量计的变送器输出的是（频率）信号，它与流量成（正比）涡轮流量计应

7、（水平）安装涡轮流量计前后应有适当的（直），管段一般为（20D和5D）,涡轮流量计,例5 判断题：电磁流量计,电磁流量计是不能测量气体介质流量的。电磁流量变送器的输出电流与介质流量有线性关系。（）电磁流量变送器和化工管道紧固在一起，可以不必再接地。（）电磁流量变送器的地线接在公用地线、上下水管道就足够了。（）电磁流量变送器电源的相线和中线，激磁绕组的相线和中线以及输出信号线1.2端子是不能随意对换的（）,例6 填空题：科氏力质量流量计,科氏力质量流量计中流量管产生扭曲的两个条件是（流动管的振动）（管内有流体流过）科氏力质量流量计振动管的流体密度越大，则振动管的自然频率越（小）温度变化对科氏力的

8、大小（无影响）但对测量管的扭曲（有影响），因为温度变化对流量管的弹性系数（有影响）,例8 涡街流量计有何特点？,答：主要优点是：1、仪表的标定系数不受流体压力、温度、密度、精度及成分变化的影响，更换检测元件时，不需要重新标定；2、量程比大，液体达1：15，气体达1：303、管道口径几乎不受限制，为25-2700mm4、压力损失相当小5、直接输出与流量成线性关系的电信号，精度较高，可达1%6、安装简便，维护量小，故障极少,其缺点是1、流速分布变动及脉动流将影响测量精度，仪表上下游有直管段要求（上游20D，下游5D），必要时应在上游侧加装整流片；2、检测元件被玷污后将影响测量精度，应定期用汽油、煤

9、油、酒精等对流量元件及其检测小孔进行清洗。,例8续：涡街流量计有何特点？,直管段要求：靶式：15-40D/5D涡轮：20D/5D旋涡：20D/5D（加整流器）水表：8D/5D电磁：5-10D/3-5D均速：6-24D/3-4D,例7 如何更改变送器的测量范围？,孔板和差压变送器配套测流体流量，变送器的测量范围为0-80kPa，对应的流量为0-100t/h。仪表投用后发现，管道内的实际流量很小，变送器的输出只有5.5mA左右。如果希望变送器输出在8mA左右，则如何更改差压变送器的测量范围，更改后测得的最大流量是多少？,解:1、变送器输出5.5mA时的差压p按公式p=pmax（I0-4)/16 已

10、知 变送器的量程差压 pmax=80kPa，输出电流I0=5.5mA，故 p=80（5.5-4)/16=7.5kPa,2、变送器更改后的量程p改 因为变送器输入7.5kPa时的输出为8mA，所以,p改=7.5/,=30kPa,例7续：如何更改变送器的测量范围？,2、变送器p改=30kPa时的流量 因为流量和差压的关系为,已知Mmax=100t/h；Pmax=80kPa；P改=30kPa,所以得变送器量程更改后测得的最大流量为,M=61.23t/h,例7续：如何更改变送器的测量范围？,第三节 压力检测仪表故障处理,例1 问答题,有一被测压力为P=6.5MPa，仪表所处环境为40，工艺要求测量准确

11、到1%（将压力表送到压力检定室检定，其结构符合规程要求），精度等级为0.5级，仪表测量范围为020MPa，但工艺反映该表不准，如何处理？答：根据检查仪表选择原则，被测值应在测量仪表上限2/3处左右，6.5*3/2=9.75MPa所以 选择仪表为010MPa的量限,接上题,查表知 弹簧管压力表 温度系数 为0.00010.001，取=0.0001，测温附加误差值P为6.5*0.0001*（40-20）=0.013MPa这样仪表允许的绝对误差值为：P=0.065-0.013=0.052MPa=0.052/（20-0）=0.26%0.5%说明仪表量程太大，因而测量不准应选择仪表量限为010MPa,精

12、度为0.5级为宜,例2 问答题：为什么液柱高度也可以表示压力？,因为压力是单位面积上所变的作用力，即，P=F/s，式中F为作用力 N，S为面积 M2又因为 F=hsg，式中 为液体密度 Kg/m3，h为液体柱高度 m，g为重力加速度 m/s2所以 P=hsg/s=gh N/m2由此可知：压力等于液柱高度、液体密度、重力加速度的乘积。液体密度在一定温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度来表示。,例3 问答题：写出5种 非法定压力单位与法定压力单位Pa（帕斯卡）之间的换算关系？,1毫米水柱（mmH2O）=9.80665Pa9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa1.333*102P

13、a1工程大气压（kgf/cm2）=9.80665*104Pa9.81*104Pa1物理大气压（atm）=101325Pa1.0133*105Pa1巴（bar）=1000mbar105Pa,例4 问答题,下列的接线图是否有错？如有错，请画一张正确的接线图？,电流表,例4 问答题解,答：正确的图如下。,电流表,第四节 液位检测故障判断及处理,液位测量仪表有浮子式，电容式，差压式，超声波雷达，其判别思路如下：（以电动浮筒液位计为例）,例1 问答题：中压锅炉汽包液面指示波动，但气包却无液面，什么原因？,答：锅炉未投入运行时，仪表人员已将仪表导压管内的封液关好，灌好，但此时汽包内无压力，所以导压管内的封

14、液压在蒸汽保温热量的作用下，产生沸腾，所以造成指示波动，这时，应关闭导压管中的保温蒸汽，使其封液不再沸腾。,例2 问答题,某脱甲烷塔的液位测量采用差压变送器，负压侧和塔的气相部分相连，正压侧在塔釜底部用导压管相连，其导压管用蒸汽伴热保温进行强制气化，如图所示，现液位指示为零，请问是什么原因？怎样解决？答：采用差压法测液位，常用法兰差压变送器如下图。,例2 问答题（图）,A,例2 问答题解,由于正常工作时，导压管内物料全部气化，所以，此时正压室 P+=PA，负压室P-=Po，P=P+-P-=Po+Hr-Po=Hr当强制气化失灵时，正压测管内气体冷凝为液体，塔压又把液体压向正压侧导压管中，使正压侧

15、导压管内液柱升高到某一高度h，此时,PA（塔的一边）PA=Po+HPA(导压管一侧)PA=P+h两式相等 Po+H=P+h P+=Po+H hP=P+-P-=Po+H h-Po=(H-h)当hH 时，PP当h=H 时，液位指示=0也就是说，天气冷时，强制保温失灵时，由于导压管内液柱很高，仪表指示为零，当冷凝液不多时，hH，此时仪表指示偏低，故障处理：解决强制气化伴热保温问题。,例2 问答题解,例3 浮筒液面计如何校验？,例3 浮筒液面计如何校验？,例3 浮筒液面计如何校验？,例3 浮筒液面计如何校验？,例4什么是雷达液面计？它有什么特点？,例4 续：什么是雷达液面计？它有什么特点？,例5 安装

16、雷达液面计时，有哪些注意事项？,例5 安装雷达液面计时，有哪些注意事项？,例5 安装雷达液面计时，有哪些注意事项？,例6 超声波物位计有什么特点？,例6 超声波物位计有什么特点？,例6 超声波物位计有什么特点？,超声波液位计启动以后，仪表没有液位显示或显示时有时无，一般会有哪些原因,超声波液位计启动以后，没有液位显示或显示时有时无，可从以下方面检查原因：检查接线是否正确，电源是否供上。电压是否符合要求液面与探头间有无障碍物，阻断声波的发射与回收液面是否变化太快，表面有否气泡或翻滚波动液位计探头安装是否垂直，如果倾斜，则回波偏离法线，致使仪表无法收到；仪表安装架有否振动液位计安装时，探头与容器壁

17、是否太近，如果液位稍有不平稳，使容器壁回波和直达波之间的声程差异较小，产生干扰叠加现象，从而使仪表指示不准没有液面，或液面太高，进入盲区，致使仪表没有回波信号,例7 差压变送器如何测闭口容器的液面？,例7 差压变送器如何测闭口容器的液面？,例7 差压变送器如何测闭口容器的液面？,例7 差压变送器如何测闭口容器的液面？,例8 如何测量闭口容器的界面？,例8 如何测量闭口容器的界面？,例8 如何测量闭口容器的界面？,例8 如何测量闭口容器的界面？,例8 如何测量闭口容器的界面？,第五节 调节阀故障处理,例1 流量调节曲线是一组锯齿波？原因是？答：由于调节阀的阀杆或阀门定位器的连杆有卡涩现象。例2

18、调节阀在大修之前是好的，大修以后泄漏量反而增加？答：大修时对管道冲洗，有焊渣或杂物堆积到阀门附近，造成阀门损坏，因此在冲洗管道时一定要将调节阀卸下加装短管。,例3 调节阀的泄漏量大，是什么原因？答：若是阀全关时泄漏量大，可能是阀芯或阀座腐蚀、磨损，或阀座外圆被腐蚀。若是阀达不到全闭位置，可能是介质压差太大，执行机构输出力不够，或阀体内有异物。例4 调节阀的动作迟钝是什么原因？答：调节阀的动作迟钝，可能是阀体内有泥浆或粘性大的介质，有堵塞，或结焦现象。若是单方向动作迟钝，可能是波纹薄膜破裂，或有漏气现象。,例5 问答题：气动薄膜调节阀工作不稳，产生振荡，主要原因是什么？答：主要原因有：调节器的输

19、出信号不稳定管道或基座剧烈振动阀门定位器灵敏度过高流通能力C值选的过大，调节阀在小开度状态下工作。阀杆摩擦力大，容易产生迟滞性振荡。执行机构刚度不够，或弹簧预紧量不够，会产生振荡。,例6 某厂由于工艺条件变化，某调节阀经常在小开度下工作，如何解决此类问题？答：第一个方法是降低阀上压差P，在阀后加限流孔板消耗一部分降压，根据Q=C 可知，当P减小时，Q也减小，为保持流量不变，就要增加阀的开度，这样可以避免阀在小开度下工作。第二个方法是关闭管路上串联的手动阀，直到调节阀获得理想的工作开度为止，因为管道的总压降P总=P阀+P管路，P管路增大时，P阀就减小。,例7（1）流量系数C的定义是：调节阀全开时

20、，阀前后差压为（100KPa），流体重度为（1g f/cm3），每（小时）所通过的流体（立方米）数。例7（2）国外采用Cv值表示流量系数，Cv的定义是：调节阀全开，阀前后压差为（1磅/英寸2），温度（60）的清水，每（分钟）所通过的流体（美加仑）数。C值和Cv值的换算关系 是：1Cv=（1.17）C,气动薄膜调节阀的流量特性,流量特性是指流过阀门的调节介质的相对流量与阀杆的相对行程（相对开度）之间的关系。数学表达式：1.理想流量特性；定义：调节阀前后压差不变时，得到的流量特性。特点：完全取决于阀的结构参数。类型：线性、对数、快开。表示调节阀某一开度的流量与全开流量之比，称为相对流量。表示调节阀

21、某一开度下的阀杆行程与全开时阀杆全行程之比，称为相对开度。,可调比（可调范围）,调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比，反映了调节阀调节能力的大小国产调节阀 R=30线性阀：是指调节阀的相对流量与相对开度成线性关系，单位行程变化所引起的相对流量变化是常数。,理想流量特性,线性阀：前述。对数阀：是指单位行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。快开阀：在开度较小时，就有较大流量，随着开度增大，流量很快就达到最大，随后再增大开度时，流量变化很小。故称为快开特性。,各种阀的特点,线性阀：放大系数kv是一个常数。在开度小的时候，流量的相对变化值大，灵敏度过高。控制作用过强，容易造成震荡，

22、对控制不利。开度大时，流量相对变化值小，灵敏度又太小，控制缓慢，不适宜负荷变化大的场合。对数阀：放大系数kv随着相对开度增加而增加，在开度小的时候，控制阀的放大倍数小，控制平稳缓和，在大开度时，放大倍数大，控制灵敏。快开阀：适宜于迅速启闭的双位控制系统。,直线特性和等百分特性各有什么优缺点？,直线特性和等百分特性各有什么优缺点？（续）,调节阀的工作流量特性,定义：实际上调节阀的前后差压是相对变化的，此时得到的调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流量特性。,工作流量特性,配管系数S,配管系数S:调节阀全开时，调节阀上压差Pv与系统总压差P之比。S=Pv/P.S=1时，系统的总压差全部降在

23、调节阀上，工作流量特性就表现为理想流量特性，S减小会带来两个不利后果：1.可调比降低：,2.流量特性畸变,配管系数S的选择,在实际使用中，s选的过大或过小都不妥。S选的过大。在流量相同的情况下，管道阻力损耗不变，但是阀上压降很大，S选的过小，对调节不利。一般希望S值最小不低于0.3.选择原则：S0.6认为工作特性与理想特性相同。0.3S0.6 比较适宜S0.3(流量特性畸变很大）：节能运行。,调节阀的动态特性,气动薄膜调节阀膜头是一个空间，可看做一个气容，从管线和膜头是由气阻和气容组成的一阶滞后环节。时间常数取决于气容和气阻，信号线太长太粗，时间常数就大，对控制不利。通常减小时间常数的措施有：

24、1.尽量缩短引压管线长度。2.选用合适的口径的气动管线。3.加装传输滞后补赏器。,阀门定位器的功能,1.改善阀的静态特性2.改善阀的动态特性3.改变阀原来的一阶滞后特性，使之成为比例特性，气动传送线超过60M,应用阀门定位器。4.改善阀的流量特性，通过改变反馈凸轮的形状。5.用于分程控制。6.用于阀门的反向动作，可改变阀的气开，气闭特性。,例8：计算调节阀流量一台气动调节阀，如阀杆在全行程的50%位置，则流量是否也在最大值的50%？不一定，要以阀的结构特性来定，如是快开阀，流量大于50%，如是直线阀，等于50%，如是对数阀，则小于50%。,100%,100%,I/L,Q/Qmin,对数,快开,

25、直线,例9：计算直线特性调节阀的流量某直线特性调节阀，最大流量为50NM3/H,最小流量为2NM3/H,若全行程为16mm，那么在4mm行程时的流量为多少?可调比为R=QMAX/QMIN=50/2=25在4mm 行程时的流量为Q=QMAX1/R+(1-1/R)I/L=501/25+(1-1/25)*4/16=14 NM3/H,例10：等百分比调节阀流量计算有一等百分比调节阀，可调比为32，若最大流量为100NM3,等百分比调节阀开度为2/3和4/5时的流量是多少？开度为2/3时：,在开度为4/5下的流量,例11：调节阀型号ZMBP-16K 单座 反作用式 气开式 PN1.6MPaZMAN-40

26、BG 双座 正作用式 气关式 PN4.0MPaZMAM-16B 套筒 正作用式气关式 PN1.6MPaZMAS-320B 角型高压 正作用式气关式 PN32MPa,ZMAZ-64BD 偏心旋转正作用式气关式 PN6.4MPaZSHO-16 O 形切断球阀，横装式双缸活塞执行机构，PN1.6MPa ZJHP 单座 精小型 多弹簧执行机构 ZSAT-10B 气关 隔膜 比例式气动活塞执行机构 PN1.0MPa,例12 调节阀的选择 调节阀前后压差较小，要求泄漏量小，一般可选用（）阀 单座 调节低差压、大流量气体，可选用（）蝶阀调节强腐蚀性流体，可选用（）阀 隔膜阀既要求调节，又要求切断时，可选用（

27、）偏心旋转阀噪音较大时，可选用（）阀 套筒阀,例13 直通单座调节阀的特点及应用场合1、泄漏量小，标准泄漏量为0.01%C2、使用压差小，DN100的阀P为120KPa3、流通能力小，DN100的阀C=120,直通双座调节阀的特点及应用场合,例14：偏心旋转阀的特点和应用场合1、流路简单，阻力小，用于含固体悬浮物和高粘度2、流通能力大，DN100的阀C=1603、泄漏量大，标准泄漏量为0.1%C,两位型调节阀，当动作不稳定或出现喘振时，如何加以解决？,两位型的调节阀，因它是一次性全行程动作，动作速度快，加之通常为流闭型，当不平衡力大时，易产生跳跃动作，造成不稳定，特别是对流体进行流量调节时，会

28、产生水击现象，引起喘振。通常可采用下述办法加以解决：（1）将流闭型改为流开型，防止跳跃；（2）根据调节系统的具体要求，可改快开快关为快开慢关，以减小关闭速度；或改为慢开快关，以减小打开速度；或对开、关速度都加以限制。具体方法是对执行机构的进气、排气加阻尼，减慢执行机构动作速度，要进气慢时，对气源、进气管等设阻尼；要排气慢时，在排气口设阻尼。,隔膜调节阀使用、维护时应注意哪些问题？,（1）如阀体衬有防腐衬里，安装在管道上时，应采用耐腐蚀软垫，并注意不要使阀体法兰密封面受损。（2）隔膜储存时，应装在布袋内，放在木制货架上，避免太阳的直晒和接触臭氧，不可用重物堆压。（3）阀储存时，应处于全开启状态，

29、保证隔膜处于无应力状态，特别是簧关型隔膜阀更应注意这一点。阀的两法兰端面应当用纸封上，以防潮气和脏物进入。,隔膜调节阀使用、维护时应注意哪些问题？(续),（4）阀在使用时，不可过分关闭，一旦隔膜压住阀体堰面即可。阀门开启速度也不可太快，速度太快会将负荷力全部加在隔膜螺钉上，会将隔膜损坏。（5）对隔膜和衬里应定期检查，防止因腐蚀和撕裂而损坏其他零件和造成事故。（6）拆卸和更换阀门时，应将两侧流体切实切断，排放残液，同时做好人员防护，穿戴防腐服、面具、手套等，以防腐蚀性流体对人的伤害,确定调节阀口径的步骤是什么？,离心式压缩机产生喘振的原因是什么？简述压缩机防喘振控制的原理,喘振是因离心式压缩机的

30、特性曲线呈驼峰形而引起的。当出口流量下降到小于当时转速下的驼峰值流量时，这时压缩比不仅不会增大，反而会下降，也即出口压力下降，这时就会出现恶性循环，压缩机排出量会继续减小，而出口压力会继续下降，当下降到低于管网压力时，瞬间会出现气体的倒流，随后管网压力下降直至与压缩机出口压力相等，然后压缩机仍处在运转状态，于是又将倒流回来的气体重新压出去，气体如此反复进出,产生强烈振荡,这就是所谓的喘振。一般情况下,压缩机的喘振是因负荷的减小，使被输气体的流量小于该工况下特性曲线喘振点的流量所致。因此，只能在必要时采用部分回流的方法,使之既符合工艺低负荷生产的要求，又满足流量大于最小极限值的需要，这就是防喘振

31、控制原理.压缩机防喘振常用控制方案有两类:（1）固定极限流量防喘振控制；（2）可变极限流量防喘振控制。,防喘振的原理是什么？有哪些控制方案？,固定式极限流量防喘振控制,例15 调节阀的流量系数和口径计算,例15 调节阀的压力恢复系数 FL,例15 球阀，蝶阀：FL=0.55高压力恢复力 直通单座阀：FL=0.90低压力恢复力 直通双座阀：FL=0.85低压力恢复力,例15 什么叫调节阀的的阻塞流 XT,例15 产生阻塞流时，液体的KV如何修正？,例15 产生阻塞流时，气体的KV如何修正？FkXt,例15 什么是膨胀系数？,例题1：液体：选用不同阀体计算KV值（球阀）,例题1：液体：选用不同阀体

32、计算KV值（直通双座阀）,例题2：气体：选用直通单座阀计算流量系数,例题3：蒸气：选用套筒阀计算流量系数,说明C,KV,CV的关系,C,KV,CV如何换算,阻塞流对流量计算有什么影响？,什么是膨胀系数？,调节阀的选择,如何选择调节阀的流开，流闭,流开、流闭是指什么？,如何选择调节阀的气开，气闭,如何选择调节阀的气开，气闭,调节阀计算举例（1）,调节阀计算举例（续）,调节阀流量系数计算（小结）,不可压缩的流体1.首先判断是否为阻塞流：判别式：FL2(P1-FFPV):查表：FL查水的该温度下的饱和蒸汽压：PV查水的临界压力PC查水的临界压力比系数：FF计算PT=FL2(P1-FFPV):,产生阻

33、塞流的临界压差P PT 为非阻塞流 PPT 为阻塞流。,调节阀流量系数计算（小结）,可压缩的流体1首先判断是否阻塞流查XT:临界压差比X=P/P1查表：绝热系数k2求X=P/P13.求FKXT=(k/1.4)XT4.比较X和FKXT5.求膨胀系数y=1-x/3FKXT,6求出pr=p1/pc(比压力）tr=T1/TC(比温度）7求Z(压缩系数）8 若xFKXT 若xFKXT,第六节差压变送器故障判断及处理：,例1 填充题：变送器,横河EJA智能变送器的传感器是（硅谐振）式，它将被测参数转换为（硅梁振动频率），然后通过测（频率）来得到被测差压值。富士FCX-A/C智能变送器的传感器是（硅微电容）

34、式，它将被测参数转换为（静电容量），然后通过测（硅电容）来得到被测差压值。霍尼韦尔ST3000智能变送器的传感器是（复合半导体）式，它将被测参数转换为（硅芯片电阻值），然后通过测（电阻）来得到被测差压值。罗斯蒙特3051C智能变送器的传感器是（硅电容）式，它将被测参数转换为（电容），然后通过测（电容）来得到被测差压值。,HART协议,HART协议是美国ROSEMONT公司在1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通讯协议。在低频的4-20MA模拟信号上叠加幅度为0.5MA的音频数字信号进行双向数字通讯。数字传输率为1.2kbps.由于fsk信号的平均值为0，不影响传输给控制系统的

35、模拟信号的大小。,智能变送器,智能变送器（续）,DCS采用何种通讯方式？,为何数字仪表的性能比模拟仪表稳定？不受周围环境影响？,什么是现场总线智能变送器？,什么是现场总线智能变送器（续）,现场总线仪表,例2 问答题：罗斯蒙特的1151S和3051C智能变送器有什么区别？,答：3051C将电容室移到了电子罩的颈部，远离过程法兰和被测介质。在3051C的检测部件中，增加了传感器存贮器，转换时，微处理器根据这些信息和校正系数，对传感器进行线性修正，提高了仪表精度，另3051C的检测部件中增加了测温传感器。所以3051C的基本精度为0.075%-0.1%,量程比1：100,例3 变送器的故障,有一流量

36、系统，一次元件为孔板，差压变送器为测量仪表，投运后，差压变送器输出不但上升，反而跑零下。试分析其原因？分析，可能有以下原因：变送器高压导管堵塞或泄漏变送器高低压管接反工艺管道的介质流动方向相反变送器有故障,例4 通讯器的使用,下图为手持通迅器和智能变送器接线图，图中在三个位置上画了手持通讯器（分别为A、B、C），但其中有一个不能通信，为什么？,例4：通讯器的使用,答：手持通讯器可以连到变送器的接线端子或其他任何连接处，包括连在负载电阻R的两端，但不能连接在电源上，因为电源为低阻抗，在它两端无法读取信息，所以C手持通信器不能通讯。其他A、B都能工作。,第7节 DCS、PLC应用中的故障处理,简述

37、处理DCS系统网络故障的步骤,发现系统网络报警后，应首先观察收集系统网络诊断信息DCS系统网络出现故障后，一般按以下步骤进行处理：根据网络诊断信息，确认故障可能存在的节点位置对可能的故障节点逐一下电，进一步判断故障点的位置对发现的故障卡件进行更换系统网络恢复正常后，进一步观察测试,例1 分散控制系统（DCS）一般由哪几个部分组成？,答：一般由四大部分组成：1、过程输入/过程输出接口单元，又称数据采集站2、过程控制单元，又叫控制器3、CRT操作站：是DCS的人机接口装置4、高速数据通路。,例2 分散控制系统（DCS）的通信网络有哪几种结构形式？,答：1、星型网络结构2、总线型网络结构3、环型网络

38、结构4、组合网络结构,例3 分散控制系统为什么要进行冗余的结构设计？一般应该有那些冗余？,答：冗余结构设计可以保证系统运行时，不受故障的影响。1、供电系统的冗余：冗余电源可以用另一路交流电源。为了在供电故障时，系统数据不致丢失。还需对RAM采用镍镉电池，大容量电池供电。对大型DCS的冗余供电可用多级并联供电。2、通信系统的冗余：采用双重化的通信系统，也可以用环型拓扑结构。3、过程控制装置的冗余：CPU插板冗余常为双重化冗余，采用热后备方式工作。4、操作站的冗余：2-3台操作站并行工作。,例4 局域网络常用的通讯媒体有哪几种？,答：1、双绞线：可传输数字信号和模拟信号、价廉、数据传输率低（1-2

39、Mbps），现场总线常采用双绞线。2、同轴电缆：有50、75两种。50同轴电缆传输数字信号。数率10 Mbps，它的抗干扰能力强，多站适应性较好，75 同轴电缆一般传输模拟信号，也可传输数字信号，传输速率50 Mbps，常用于电视系统。3、光导纤维，不受电磁干扰影响，数据传输速率高达几百兆波特率，但价格较贵。集散系统的远程通信采用光缆。,例5 什么是网络拓扑？局域网络常见的拓扑结构形式有哪几种？,答：网络拓扑（TOPOLOGY）是网络中各节点之间连接方式的几何抽象。局域网络常见的拓扑结构有总线型、环形、星形3种，而树型是总线型的一般化形式，它是在总线网上引入分支构成，如图：,DCS系统因UPS

40、故障紧急停车时，应采取哪些应急措施？,（1）通知工艺改副线操作；（2）切掉UPS来的各路电源；（3）关闭系统所有交、直流开关；（4）准备好活动硬盘和工程师钥匙，以备系统进行加载启。,题77 什么是控制系统的故障检测与故障诊断？故障检测与诊断有哪些主要方法？,故障检测主要指当控制系统发生故障时，能够及时发现与报警，以保证控制系统的正常运行。控制系统的故障主要有传感器故障、执行器故障、控制器故障、计算机故障等。故障诊断的作用是分离出故障的部位、判断故障的类型，估计出故障的大小与时间、并做出评价与决策，以防止故障扩大和灾难事故的发生。故障检测和诊断方法主要有两大类：一类是基于控制系统数学模型的方法，

41、其中又可分为基于系统静态数学模型和基于系统动态数学模型的故障检测与诊断两种方法；另一类是不依赖于系统数学模型的方法，其中有采用专家系统的诊断方法、模糊数学的诊断方法、模式识别的诊断方法及人工神经元网络诊断方法等。,提高集散型控制系统的可靠性的途径有哪些？在软件、硬件方面各有什么措施？,DCS充分利用计算机技术、通信技术、显示技术、人机交换技术、硬件制造技术和其它电子技术上的一系列最新技术成果。为了提高DCS的可靠性，在系统的结构、CRT操作站的设置、通信系统的配置、系统的自诊断与在线维护功能、电源系统设计以及其它许多环节上均采取一系列措施。DCS在软件、硬件方面采取如下措施以提高可靠性：（1）

42、DCS的硬件采用宇航工艺，可靠性和性能价格比得到提高（2）所有I/O卡具有良好的浪涌电压吸收器及采取滤波、屏蔽等措施，能承受雷雨天气的强烈电磁干扰；（3）对DCS的管理计算机采取一系列安全保密措施，如设置各种权限，提高对数据库和文件等资源的保护；（4）对操作员键盘和工程师键盘加以区别，采用键锁手段，防止人为造成的系统故障。,第8节 简单控制系统故障判断的思路,例1 计算题,有一台比例积分调节器，它的比例度为50%，积分时间为1分，开始时，测量，给定输出都在50%，当测量变化到55%时，输出变化多少？1分钟以后又变化到多少？,例2 计算题,某一流量调节系统，用孔板和差压变送器进行测量，经开方器变

43、成4-20mA输出，流量测量范围0-25t/h，调节器为纯比例作用，调节阀的流量范围0-20t/h，初始时，流量为10t/h，调节器输出为12mA，现需要加大流量，将给定值提高2.5t试问：实际流量变化多少，余差有多少？（调节器的比例度为40%），并画出方块图。,例2 计算题解,例2 计算题解,方块图如下：,例3 问答题：怎样选择单参数调节系统中的正反作用？,答：先规定，1.气开调节阀为+A，气闭调节阀为-A2.调节阀开，被调参数上升为+B，下降为-B则AB=“+”调节器选反作用AB=“-”调节器选正作用,图中，由于阀为气开+A，阀开大，液位下降-B，则（+A）(-B)=”-”，调节器选为正作

44、用。,简单调节回路,简单调节回路（,为何压力、流量调节不用微分，而温度、成分调节用微分？,引入微分以后，比例、积分可以调小些吗？,临界比例度法,临界比例度法（续）,判断下列曲线,例4 问答题,什么是比例、积分、微分调节规律？在自动调节中起什么作用？答：比例调节依据“偏差的大小”来动作，其输出与输入偏差的大小成比例，比例调节及时，但有余差，愈小，调节作用愈强，但比例太强时易振荡。积分依据偏差是否存在来动作，它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时，积分调节作用才会停止。它可以消除余差。但积分作用延长了调节时间，它用积分时间T来表示作用强弱，但积分太强时，也会振荡。T愈小，积分作用愈强。

45、微分调节依据“偏差变化速度来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，它可以阻止被调参数的突变，有超前调节作用，它使调节过程偏差减小，时间缩短，余差减小。对滞后大的对象效果很大，它用微分时间Td来表示强弱，Td大，作用强，太大也会振荡。,例5 判断题,试判断下列调节生产曲线产生的原因？（该系统为PID调节系统）,A答：比例度太大（曲线偏离给定值，而且上下偏离）,B答：积分时间太长（曲线偏离给定值，并向上偏差或向下单方向偏离）,例5 判断题（续）,C答：调节阀杆摩擦（曲线的变化是一些较小的突变）,D答：定位器振荡（曲线呈周期性的锯齿波）,例6 问答题,下图的串级调节系统是否有错，错在哪里？应作如

46、何纠正？为什么？,例6 问答题解,答：有错。因为工艺要求是控制塔釜温度，因此温度是主调。既然温度是主调，那么主调节器的输出是副调节器（流量）的给定值，这样，才能发挥副调的作用。起到提前克服蒸汽干扰的作用。应该改为：,例7 问答题,请纠正下列锅炉汽包水位调节中的错误？,例7 问答题解,有两点错误：1、蒸汽流量应该是负信号，而给水流量是正信号。2、调节阀应该是气关阀,加热炉出口温度和炉膛温度串级调节,TC1,T1,TC2,T2,原料油,燃料油,串级调节系统方块图,LC,主调,LC,副调,调节阀,主对象,主变送器,副变送器,副对象,kp2,km2,km1,kv,kc2,kc1,kp1,kc1,_,_

47、,+,+,_,副回路,主回路,串级控制系统中的主，副控制器正反作用的选择,两个原则：主环和副环都必须使总开环增益为正确保主，副控制回路为负反馈的原则1，从安全角度选调节阀的气开。气关（气开kv为正）2,根据工艺条件，确定副被控对象的特性（变量增，被控变量增，则kp为正，反之kp为负）3，根据负反馈原则，确定副控制器的正负（正作用kc20)4,根据工艺条件，确定被控对象的特性（变量增，被控变量增，则kp1为正，反之kp为负）5 根据负反馈原则，确定主控制器的正负（正作用kc10)保证 kc1kp1km10,加热炉出口温度和炉膛温度串级调节,1，主变量：加热炉出口温度TC12，副变量：炉膛温度TC

48、23，调节阀：安全角度 气开阀 kv04，副控对象 阀开 油增加，炉膛温度上升，kp205,副控制器：保证负反馈 应满足kc2kvkp2km20,因km0,应选kc20,即反作用6 主控对象 阀开 油增加，炉膛温度上升，出口温度上升 kp107 主控制器：保证负反馈 应满足kc1kp1km10,因km10,Kc10 主控制器反作用。,TC1,TC2,原料,燃料油,气开,均匀调节系统(改进前),L,F,塔1,塔2,均匀调节系统(改进后),H,F,塔1,塔2,均匀控制系统,为了解决前后两个塔的供求之间的矛盾可以把液位，流量统一在一个控制系统中均匀控制的要求：1，表征前后矛盾的两个参数是均匀变化的2

49、，表征前后供求矛盾的两个参数缓慢变化3，前后互相联系又互相矛盾的两个参数局限 在允许范围内。,比值调节系统,F,(从),(主),F1,F2,F1,(从),(主),F2,开环,闭环,锅炉双冲量控制系统,LC,给水,a-b,b,a,气关,蒸汽,锅炉双冲量怎样克服虚假液位？,锅炉三冲量控制系统,LC,给水,a-b+c,蒸汽,c,b,a,气关,锅炉三冲量控制系统,前馈调节系统,FY,FC,FT,FT,t2,Q1,Q2,Gd(s),其特点是把干扰测量出来，直接引入调节装置，按照干扰大小进行调节。而不像反馈调节要等到产生偏差才调节。及时。热交换器：经常用前馈调节；换热器：滞后大，时常数大，反应慢；进料量（

50、Q1）前馈补偿输出到蒸汽流量，起到随动副回路的作用,试简述采用专家系统进行故障检测和诊断的方法,由于控制系统的复杂性，使得很多的控制系统的建模非常困难或很不精确；另外，故障的原因、类型、性质也很复杂，因此，基于系统数学模型的故障检测和诊断方法有一定困难。鉴于上述情况，引入专家系统，通过综合性的分析，加强逻辑推理，是进行故障检测与诊断的一条有效途径。,题74 试简述采用专家系统进行故障检测和诊断的方法（续）,采有专家系统来诊断故障的方法如图：,试简述采用专家系统进行故障检测和诊断的方法（续）,该系统主要由两大部分组成：知识库与推理库。知识库中存有一系列反映引起故障的因果关系的规则，它属于判断性的