【正文】 在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。 另一類選擇的副變量就是操縱變量本身,這樣能及時克服它的波動,減小對主變量的影響。副回路由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。T1C的輸出作為T2C的給定值，而后者的輸出去控制執(zhí)行器以改變操縱變量。（3）對于反應快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位控制等，要在記錄曲線上嚴格得到4∶1衰減曲線比較困難。 方法 理論計算的方法和工程整定法。 第三節(jié) 操縱變量的選擇在自動控制系統(tǒng)中，把用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量。選擇被控變量的原則① 被控變量應能代表一定的工藝操作指標或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過程中較重要的變量。圖121 液位控制系統(tǒng) 圖122 溫度控制系統(tǒng)表12 被測變量和儀表功能的字母代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析電導率密度電壓流量電流時間或時間程序物位水分或濕度壓力或真空數(shù)量或件數(shù)放射性速度或頻率溫度黏度力供選用位置差比（分數(shù)）積分、累積安全報警控制（調(diào)節(jié)）檢測元件指示自動手動操作器積分、累積記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖傳送閥、擋板、百葉窗套管繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu)圖123　簡單控制系統(tǒng)的方塊圖從圖中可知簡單控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。⑤ 體積較大、成本較貴、結(jié)構(gòu)復雜、維修麻煩,并只能應用于防爆要求不太高的場合 216。結(jié)論① 串、并聯(lián)管道都會使閥的理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴重。流向一般是底進側(cè)出。 根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種。 第十章 執(zhí)行器一、概述執(zhí)行器作用 接受控制器的輸出信號,直接控制能量或物料等調(diào)節(jié)介質(zhì)的輸送量,達到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。 各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進入單元儀表，既解決了儀表發(fā)熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。 優(yōu)點216。 正、反作用的選擇二、DDZⅢ型電動控制器1. DDZⅢ型儀表的特點（1）采用國際電工委員會（IEC）推薦的統(tǒng)一標準信號。氣動單元組合儀表是以 ,各單元之間以統(tǒng)一的 ～,整套儀表的精度為1級。216。 優(yōu)點① 可以用有限的單元組成各種各樣的控制系統(tǒng),具有高度的通用性和靈活性。 積分控制器輸出的變化速度與偏差成正比。三、多位控制對系統(tǒng)的控制效果較好，但會使控制裝置的復雜程度增加。例如在前所述的溫度控制系統(tǒng)中，屬于對象性質(zhì)的主要因素有：換熱器的負荷大小，換熱器的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。 三種綜合指標① 偏差絕對值對時間的積分,簡記為IAE 采用絕對值,可避免正負積分面積相消的現(xiàn)象。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。五種重要品質(zhì)指標（1）最大偏差或超調(diào)量最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。 采用階躍干擾的優(yōu)點：216。結(jié)論：在自動化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動態(tài)更為重要。（自動跟蹤系統(tǒng)）給定值隨機變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。圖76 自動控制系統(tǒng)方塊圖其他控制系統(tǒng)用同一種形式地方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)當進料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變化時，可以將該溫度變化測量后送至溫度控制器TC。 在自動控制系統(tǒng)中,將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備、機器、一段管道或設(shè)備的一部分叫做被控對象,簡稱對象。分類 模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表屏幕顯示儀表第一節(jié) 模擬式顯示儀表一、自動平衡電子電位差計電位差計是用來測量電勢或電位的,當它與熱電偶配合時,可以用來測量和顯示溫度。170。 二、核輻射物位計射線的透射強度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關(guān)系見式（49）。 當 D 和 d 一定時，電容量 C 的大小與極板的長度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù)ε的乘積成比例。三、用法蘭式差壓變送器測量液位為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應使用法蘭式差壓變送器，如下圖所示。鉑電阻絲；5161。由圓柱體形成的卡曼漩渦，其單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率為? 熱學法? 電容法? 壓差法漩渦頻率的檢測方法 圖313 圓柱檢出器原理圖1161。170。170。170。170。 ③如果差壓計必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖35所示。切斷閥（1）測量液體的流量時，應該使兩根導壓管內(nèi)都充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導壓管內(nèi)的液體密度相等。放空閥；4161。導壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計安裝或使用不正確導壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會引起較大的測量誤差。將式（35）代入式（36），有（37）式中, 為一比例系數(shù)。 10—差動變送器 。 2—測量膜片 。 三、力矩平衡式差壓變送器變送器是單元組合式儀表中不可缺少的基本單元之一。 ① 必須保證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心,并使節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直。 ①在加工制造和安裝方面,以孔板為最簡單,噴嘴次之,文丘里管最復雜。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。 以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。對于測量范圍為0～，,允許的最大絕對誤差為 % = (MPa) 因為此數(shù)值小于工藝上允許的最大絕對誤差,故符合對測量準確度的要求,可以采用。工藝上要求就地觀察，并能高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。凝液管；４161。②安裝地點應力求避免振動和高溫影響。③ 測量液（氣）體壓力時，取壓點應在管道下（上）部，使導壓管內(nèi)不積存氣（液）體。 舉例 以美國費希爾羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。 一 、智能變送器的特點①性能穩(wěn)定,可靠性好,測量精度高,基本誤差僅為177。170。電阻應變片有金屬和半導體應變片兩類，被測壓力使應變片產(chǎn)生應變。170。 警惕：在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。 1—彈簧管；2 —拉桿；3 —扇形齒輪；4 —中心齒輪；5 —指針；6 —面板；7 —游絲；8 —調(diào)整螺絲；9 —接頭彈簧壓力表基本測量原理單圈彈簧管是一根彎成270176。 第二節(jié) 彈性式壓力計定義：彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。當然儀表的準確度等級越高,能使測溫誤差越小,但為了不增加投資費用,不宜選過高準確度的儀表。”號及“%”號后, ,～,。 六、化工檢測的發(fā)展趨勢、數(shù)字化、智能化七、例題分析1. 某臺具有線性關(guān)系的溫度變送器,其測溫范圍為 0～200℃,變送器的輸出為 4～20mA。2. 數(shù)字信號數(shù)字信號是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號,通常用二進制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。 儀表的反應時間有不同的表示方法 當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。即式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。 儀表的準確度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。能為自控設(shè)計提供正確的工藝條件和數(shù)據(jù)。 對某些關(guān)鍵性參數(shù)設(shè)有自動信號聯(lián)鎖保護裝置，是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。 絕大多數(shù)化工生產(chǎn)處于手工操作狀況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示情況，用人工來改變操作條件，生產(chǎn)過程單憑經(jīng)驗進行。n 能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴大，達到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用率、保障人身安全的目的。 作用：對過程信息的獲取與記錄作用。能根據(jù)工藝要求,正確地選用和使用常見的檢測儀表及控制儀表。 測量誤差：由儀表讀得的被測值 (測量值)與被測參數(shù)的真實值之間的差距。舉例：例11　某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗該表時得到的最大絕對誤差為177。 儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。 注意：上述指標僅適用于指針式儀表。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。②按表達示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號型、遠傳指示型、累積型等。 (1)根據(jù)儀表的輸出范圍確定在各溫度測試點的輸出標準值x標。 (5)由計算結(jié)果可知,非線性誤差的最大值Δfmax = ,故線性度δf為 注意：在具體校驗儀表時,為了可靠起見,應適當增加測試點與實驗次數(shù),本例題只是簡單列舉幾個數(shù)據(jù)說明問題罷了。 壓力的檢測與控制,對保證生產(chǎn)過程正常進行,達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的。 它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進行測量的。 一、彈性元件 彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當通入被測的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴張變形。 　圖24 電接點信號壓力表1，4 161。紅燈第三節(jié) 電氣式壓力計定義：電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。固定電極； 3161。③具有溫度、靜壓的自動補償功能,在檢測溫度時,可對非線性進行自動校正。 實現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測量范圍的變更（3）變送器的校準（4）自診斷圖210 手持通信器的連接示意圖注意 要對智能型差壓變送器每五年校驗一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠離生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是危險或不易到達的地方，給變送器的運行和維護帶來了極大的方便。② 導壓管水平安裝時應保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。170。⑤當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按Δp＝177。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 所以。 定義流量大?。簡挝粫r間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時流量。 第一節(jié) 差壓式流量計差壓式（也稱節(jié)流式）流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它是根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導而得的。②當要求壓力損失較小時,可采用噴嘴、文丘里管等。所以在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管。 差壓變送器可以將差壓信號Δp轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標準的氣壓信號或電流信號,可以連續(xù)地測量差壓、液位、分界面等工藝參數(shù)。 5—推板 。13—永久磁鋼 。四、差壓式流量計的測量誤差在現(xiàn)場實際應用時，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達10％～20％。170。170。②引壓導管最好垂直向下，如條件不許可，導壓管亦應下傾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使氣泡易于排出。1161。排放閥；5161。引壓導管；3161。測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進入差壓計）的介質(zhì)流量時，必須采取隔離措施。 LZD系列電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計主要由流量變送及電動顯示兩部分組成。170。 優(yōu)點質(zhì)量流量計的最后輸出信號只與介質(zhì)的質(zhì)量流量M成比例,這就能從根本上提高流量測量的精度,省去了煩瑣的換算和修正。法蘭式測量頭；2161。內(nèi)電極；2161。216。接受器三、雷達式液位計雷達式液位計是一種采用微波技術(shù)的液位檢測儀表。當被測溫度為下限時，Rt有最小值Rt0，滑動觸點應在RP的左端，此時電橋的平衡條件是（63）圖65 平衡電橋結(jié)論滑動觸點B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。下頁圖為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖每個環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個部分，稱為“環(huán)節(jié)”?？刂破鲝V義對象被控變量測量值z給定值干擾作用fx圖78 簡化方塊圖三、反饋自動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)，是由于反饋的存在造成的xKβyze圖79 負反饋系統(tǒng)小結(jié)自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。第三節(jié) 過渡過程和品質(zhì)指標一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)自動控制目的：希望將被控變量保持在一個不變的給定值上，這只有當進入被控對象的物料量（或能量）和流出對象的物料量（或能量）相等時才有可能。 舉例圖711 控制系統(tǒng)方塊圖控制器執(zhí)行器對象被控變量測量、變送給定值干擾當干擾作用于對象，系統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負反饋作用下，經(jīng)過一段時間，系統(tǒng)重新恢復平衡。216。 超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度。５％（也有的規(guī)定為177。與IAE相比,它對最大偏差的數(shù)值更加敏感。