【正文】 器。過程控制與自動(dòng)化儀表 湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 涂春鳴 主要內(nèi)容 ? 緒論 ? 檢測(cè)儀表 ? 調(diào)節(jié)器 ? 執(zhí)行器和防爆柵 ? 調(diào)節(jié)對(duì)象的特性及實(shí)驗(yàn)測(cè)定 ? 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 ? 復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng) ? 自動(dòng)化儀表概述 ? 溫度檢測(cè)儀表 ? 壓力檢測(cè)儀表 ? 流量檢測(cè)儀表 ? 液位檢測(cè)儀表 ? 成分分析儀表 檢測(cè)儀表主要內(nèi)容 自動(dòng)化儀表概述 ?自動(dòng)化儀表概念 ?單元組合式儀表特點(diǎn) ?檢測(cè)儀表功能、原理性組成 ?測(cè)量誤差、真值、精度 ?零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整 自動(dòng)化儀表概念 自動(dòng)化儀表主要類型 ?檢測(cè)儀表 —— 對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量 ?調(diào)節(jié)儀表 —— 調(diào)節(jié)器，根據(jù)測(cè)量值與給定值的偏差，按一定調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出調(diào)節(jié)命令 ?執(zhí)行器 —— 根據(jù)調(diào)節(jié)儀表的命令對(duì)生產(chǎn)裝置的物料或能量進(jìn)行控制 輔助單元 —— 完成計(jì)算、變換、顯示、安全操作等功能 單元組合式儀表特點(diǎn) ?將儀表按其功能分成若干單元 ?各個(gè)單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相互聯(lián)系 ?具有高度的靈活性和通用性，各個(gè)單元可以適當(dāng)組合，也可與計(jì)算機(jī)等設(shè)備配合，組合各種復(fù)雜的、新型的控制系統(tǒng) ?有氣動(dòng)組合儀表和電動(dòng)單元組合儀表（ QDZ和 DDZ儀表）兩類 過程控制發(fā)展概況 氣動(dòng)單元組合儀表（ QDZ） ?采用 140kPa壓縮空氣為能源，以 20～100kPa標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)輸出 ?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定、工作可靠、安全防火防爆 ?特別適用于石油、化工等易燃易爆場(chǎng)合 過程控制發(fā)展概況 電動(dòng)單元組合儀表（ DDZ） ?采用 010mA 或 420mA標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào) ?體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便、便于計(jì)算機(jī)接口 ?部分儀表（如 DDZⅢ 型）采取了先進(jìn)的安全防爆措施，能構(gòu)成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，同樣能應(yīng)用于易燃易爆場(chǎng)合 過程控制發(fā)展概況 ? DDZ： DDZⅠ ：電子管式， 0~10 mA DC DDZⅡ ：晶體管式， 0~10 mA DC DDZⅢ ：集成電路式， 4~20 mA DC 傳輸、放大、變換、測(cè)量方便，易與計(jì)算機(jī)配合使用，但防爆性能只能是安全火花型防爆，內(nèi)部設(shè)安全單元 ? QDZ： 20~100kPa，低于 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 本質(zhì)安全型防爆，信號(hào)傳輸慢，傳輸距離短，管線安裝不方便 QDZ與 DDZ比較 直流優(yōu)點(diǎn) ： 1. 不受線路感抗影響，易與交流感應(yīng)干擾區(qū)分； ，不受線路負(fù)載性質(zhì)影響。感受被測(cè)參數(shù)的變化，并發(fā)出與之相適應(yīng)的信號(hào)（壓力變化、電阻變化等）。 ?在計(jì)算誤差時(shí)，一般用約定真值或相對(duì)真值來代替。 ?相對(duì)誤差：儀表的絕對(duì)誤差與真值的百分比。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有 級(jí)儀表，而該儀表的誤差超過了 的最大絕對(duì)誤差。超過了工藝允許的數(shù)值。 儀表的靈敏度 ?儀表的靈敏度是表達(dá)儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。 對(duì)于數(shù)字式儀表，則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限。 紅外線測(cè)溫計(jì) 光學(xué)高溫計(jì) 輻射式溫度計(jì) 通過測(cè)量物體熱輻射功率來測(cè)量溫度。 玻璃管溫度計(jì) 電接點(diǎn)式 玻璃管溫度計(jì) 固體 膨脹 式溫度計(jì) ： 用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。 用壓力表指示溫度。 接觸電勢(shì) 當(dāng)不同導(dǎo)體 A、 B接觸時(shí)，兩邊的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在接觸處產(chǎn)生 接觸電勢(shì) 。但從上述公式可以得出基本結(jié)論： 對(duì)于確定的熱電偶，熱電勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān) 。 普通型 鎧裝型 普通熱電偶 熱電偶類型 理論上任何兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體都可以組成熱電偶，但考慮有良好的應(yīng)用性能，必須對(duì)熱電偶材料加以選擇。 延長(zhǎng)導(dǎo)線 ：廉價(jià)電偶的冷端處理 補(bǔ)償導(dǎo)線 ：選配低溫段與電偶有相同熱電效應(yīng)的廉價(jià)導(dǎo)體 冰浴法 把熱電偶的冷端插入盛有絕緣油的試管中 ，然后將試管放入裝有冰水混合物的容器中 ， 保持冷端為 0℃ 。39。 銅電阻價(jià)格 便宜 ， 線性度好 ，但溫度稍高 易氧化 ，常用于 50~+100 ℃ 溫度測(cè)量。 將溫敏晶體管和外圍電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)測(cè)溫器件。 接觸測(cè)溫元件的安裝原則（續(xù)） ?熱電偶及熱電阻在安裝時(shí)，應(yīng)使其接線盒的面蓋向下，以免雨水或其他污物滲漏。 測(cè)溫元件的選型原則（續(xù)） ?熱電偶測(cè)溫反應(yīng)速度快、適于遠(yuǎn)距離傳送、便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用、價(jià)廉，故只在測(cè)量范圍低于 150℃ 時(shí)才選用熱電阻。 2. 數(shù)字式指示儀表 數(shù)字式指示儀表是以數(shù)字電壓表為主體而構(gòu)成的測(cè)量?jī)x表。 模擬控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)是： Ⅰ 、 Ⅱ 型： 0~10mA、 0～ 10V III型： 4～ 20mA、 1～ 5V 溫度變送器原理 模擬式溫度變送器 模擬式溫度變送器有多個(gè)品種、規(guī)格，以配合不同的傳感元件和不同的量程需要，但結(jié)構(gòu)基本相同。 Ei = Et + ?VRcut0 + VRcu0 － VR4 零點(diǎn)遷移 1800 500 1800 0 變送器輸出Io/mA 溫度T/℃ 500 1000 0 變送器輸出Io/mA 溫度T/℃ 500 1000 0 變送器輸出Io/mA 溫度T/℃ 20 4 4 4 20 20 a. 未遷移 b. 零點(diǎn)正向遷移 c. 零點(diǎn)正向遷移 且縮小量程 溫度變送器的零點(diǎn)遷移和量程調(diào)整 RP1為零點(diǎn)遷移電位器 ， RP2為量程遷移電位器 ， 改變 RP2， 可改變反饋電壓 Vf的分壓比 ， 即改變反饋強(qiáng)度 ， 因而改變整個(gè)變送器的量程 。 經(jīng) Tf隔離 ， 經(jīng)整流 、 濾波 ，在 Rf、 Cf 上得到與 IO成正比的直流反饋電壓 V’f 電源 變送器的供電電源是 +24V。 西儀 444系列溫度變送器 上海橫河 YT200溫度變送器 小 結(jié) 溫度測(cè)量 熱電阻 集成溫度傳感器 溫度變送器 動(dòng)圈儀表 自動(dòng)記錄儀 測(cè)量方法 非接觸式 接觸式 ? ? ? 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo) 熱電偶