【正文】 從流體力學(xué)來看，執(zhí)行器是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件。 調(diào)節(jié)閥的 gD 和 gd 是根據(jù)計算出來的流通能力 C來選擇的。流通能力 C表示執(zhí)行器的容量，其定義為：調(diào)節(jié)閥全開，閥前后壓差為 、流體密度為 1 3cmg時，每小時流過閥門的流體流量（體積（ m3）或質(zhì)量（ kg））。 由流通能力的公式 35為： pqC V ?? ? （式 35） 式 35中， Vq 為流體的體積流量； ? 為流體重度； p? 為調(diào)節(jié)閥前后壓差。 由式 (35)可以算得最大流量時的 10000098005m a x ???C。 應(yīng)選擇單座閥 gD =20mm， gd =12mm。 作用方式選擇 執(zhí)行器有氣開、氣關(guān)兩種形式。所謂氣開式，即當(dāng)氣動執(zhí)行器輸入壓力p 時，閥開始打開，也就是說有信號壓力時閥開，無信號壓力時閥關(guān)。對于氣關(guān)式則反之 ，即有信號壓力時閥關(guān)，無信號壓力時閥開。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 在本系統(tǒng)中，考慮到以上安全生產(chǎn)情況的需要：當(dāng)熱水閥 S6 輸入信號為零或調(diào)節(jié)失靈時，應(yīng)防止蒸汽進入反應(yīng)器誘發(fā)反應(yīng)進行使溫度不斷升高產(chǎn)生危險，所以應(yīng)選用氣開形式；而當(dāng)冷水閥 V V8 輸入信號為零或調(diào)節(jié)失靈時，為保證生產(chǎn)安全應(yīng)使閥處于打開狀態(tài)以阻止反應(yīng)器內(nèi)溫度的上升，所以應(yīng)選用氣關(guān)形式。 調(diào)節(jié)閥型號選擇 通過以上分析，本系統(tǒng)可選用上海巨良電磁閥制造有限公司生產(chǎn)的 ZMAP 系列氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥。 ZMAP 氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥由氣動薄膜多彈簧執(zhí)行機構(gòu)和單座閥組成。 它 具有高度低、重量輕、動作可靠、泄露量小、安裝維修簡便及不會發(fā)生火災(zāi)爆炸等優(yōu)點。它適應(yīng)與對泄漏量要求嚴格、閥前后壓差低及有一定粘度和少量纖維介質(zhì)的場合， ZMAP 標準型使用溫度為： 17℃到 230℃； ZMAPG散熱型使用溫度為： 230℃到 450℃； ZMAPD 低溫型使用溫度為： 196℃到 60℃。本文中選擇ZMAP 標準型即可。本文中選用的各調(diào)節(jié)閥的具體特性和選型如表 35 所示： 表 35 調(diào)節(jié)閥選型一覽表 閥門編號 作用方式 流量特性 公稱通徑（ mm） 額定流量系數(shù) 彈簧壓力范圍（ Pa） 供氣壓力（ M Pa） 產(chǎn)品型號 S6 氣開型 對數(shù)型 20 20100 ZMAP 標準型 V7 氣關(guān)型 對數(shù)型 20 20100 ZMAP 標準型 V8 氣關(guān)型 對數(shù)型 20 20100 ZMAP 標準型 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 閥門定位器選型 閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的主要附件，通常與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用，它接受調(diào)節(jié)器的輸出信號，然后以它的輸出信號去控制氣動調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥動作后，閥桿的位移又通過機械裝置反饋到閥門定位器，閥位狀況通過電信號傳給上位系統(tǒng)。閥門定位器能夠增大調(diào)節(jié)閥 的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門的線性度，克服閥桿的磨擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。 閥門定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動閥門定位器、電 氣閥門定位器和智能式閥門定位器。 閥門定位器按輸入信號分為氣動閥門定位器、電氣閥門定位器和智能閥門定位器。氣動閥門定位器的輸入信號是標準氣信號，例如， 20100kPa 氣信號，其輸出信號也是標準的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號，例如，420mA 電流信號或 15V 電壓信號等，在電氣閥門 定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號到撥動控制閥。智能電氣閥門定位器它將控制室輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門開度對應(yīng)于控制室輸出的電流信號。并且可以進行智能組態(tài)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，達到改善控制閥性能的目的。 按閥門定位器輸出和輸入信號的增益符號分為正作用閥門定位器和反作用閥門定位器。正作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號也增加，因此，增益為正。反作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號減小，因此，增益為負。 本系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 器輸出信號即閥門定位器的輸入信號為電信號，所以應(yīng)選擇電 氣閥門定位器。 分程控制是通過閥門定位器或電 氣閥門定位器來實現(xiàn)的。它將調(diào)節(jié)器的輸出壓力信號分程幾段，不同區(qū)段的信號有相應(yīng)的閥門定位器轉(zhuǎn)化為 20～ 100kPa 壓力信號，使調(diào)節(jié)閥全行程動作。本系統(tǒng)的分程控制是調(diào)節(jié)閥異向動作的分程控制，如圖 32所示： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 32 調(diào)節(jié)閥異向動作圖 根據(jù)各調(diào)節(jié)閥的動作方向可知，熱水閥 S6 為氣開型閥門，對應(yīng)的閥門定位器應(yīng)選擇輸入信號為 12～ 20mA，冷水閥 V V8 為氣關(guān)型閥門，對應(yīng)的閥門定位器應(yīng)選擇輸入信號為 4～ 12mA。 本系統(tǒng)采用常熟市常儀儀表有限公司生產(chǎn)的 ZPD1121 型號的電 氣閥門定位器。其規(guī)格參數(shù)為：輸入信號 4～ 12mA， 12～ 20mA；輸出信號 20～ 100kPa；氣源壓力 140kPa；行程范圍 直行程 10～ 100mm；耗氣量 450L/h。 檢測變送器選型 被控參數(shù)（變量）以及其它一些參數(shù)、變量的檢測和將測量信號傳送至控制器是設(shè)計過程控制系統(tǒng)中的重要一環(huán)。對被控參數(shù)迅速、準確地測量是實現(xiàn)高性能控制的重要前提。檢測與變送設(shè)備主要根據(jù)被檢測參數(shù)的性質(zhì)與系統(tǒng)設(shè)計的總體考慮來決定。被檢測參數(shù)性質(zhì)的不同 ，準確度要求、響應(yīng)速度要求的不同以及對控制性能要求的不同都影響檢測、變送器的選擇，要從工藝的合理性、經(jīng)濟性加以綜合考慮。 檢測及變送器件的選擇主要從以下幾點考慮： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 ； ； ； ； 。 溫度傳感器選型 溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常見、最基本的參數(shù)之一。任何化學(xué)反應(yīng)和物理變化都和溫度有關(guān)，它約占生產(chǎn)過程中全部過程參數(shù)的 50％左右。 測量溫度的方 法很多，從測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式測溫和非接觸式測溫兩類。接觸式測溫是通過測量體與被測介質(zhì)的接觸來測量物體溫度的；非接觸式測溫是通過接受被測介質(zhì)發(fā)出的輻射熱來判斷溫度的。 接觸式測溫儀器目前在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的主要是熱電偶和熱敏電阻溫度計。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，其主要缺點是溫度傳感器靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。 當(dāng)測量低于 150℃的溫度時，由于熱電偶輸出的熱電動勢很小，故本系統(tǒng)采用熱電阻 溫度傳感器。熱電阻溫度計的最大特點是性能穩(wěn)定、測量精度高、測溫范圍寬，同時還不需要冷端補償，一般可在 270～ 900℃范圍內(nèi)使用。 熱電阻溫度計是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的性質(zhì)來測量溫度的。工業(yè)上常見的幾種熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。其中銅電阻由于銅易于加工提純，價格便宜，而且電阻與溫度幾乎呈線性關(guān)系。在 50～ 150℃測溫范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，因此，本系統(tǒng)采用銅電阻溫度傳感器。在 50℃ ~150℃范圍內(nèi)，銅電阻值與溫度的線性關(guān)系可用下式 36 表示： ? ?tRRt ??? 10 (式 36) 式中， tR 與 0R 分別為 t(單位為℃ )與 0℃時的電阻值； ? 為銅電阻溫度系數(shù)， ???? ℃1。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 因為系統(tǒng)的控制要求最高反應(yīng)溫度為 120℃，由精度要求為177。 1℃知，若所選量程范圍為 50～ 150℃，則其精度等級為 %。 本文選擇江 蘇普能儀表有限公司的 WZ 系列的 WZC2F430 熱電阻，精度選擇 級。它采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯 F46，適用于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫，是反應(yīng)釜等惡劣環(huán)境下的專用測溫儀表，防腐效果和使用壽命經(jīng)國內(nèi)諸多企業(yè)長期使用事實驗證。測溫范圍為 0150℃，熱響應(yīng) ? 8s，防爆等級為dIIBT4,dIICT5。 溫度變送器選型 溫 度變送器由基準單元、 R/V 轉(zhuǎn)換單元、線性電路、反接保護、限流保護、 V/I轉(zhuǎn)換單元等組成。它將測溫?zé)犭娮栊盘栟D(zhuǎn)換放大后 ，再由線性電路對溫度與電阻的非線性關(guān)系進行補償，經(jīng) V/I轉(zhuǎn)換電路后輸出一個與被測溫度成線性關(guān)系的 420mA的恒流信號或 DC 15V 的電壓信號。，并將信號送顯示儀表或調(diào)解器實現(xiàn)對溫度的顯示或自動控制。溫度變送器原理如圖 33所示： 圖 33 溫度變送器原理圖 本系統(tǒng)選擇北京坤銳測控技術(shù)有限公司的 SBWR 系列熱電偶、熱電阻溫度變送器。它具有以下優(yōu)點：工作環(huán)境溫度寬；高精度冷端補償電路，全溫度范圍絕對誤差177。 ℃；先進的非線性校正電路，輸出信號與被測溫度成線性關(guān)系；內(nèi)帶漂移自校正系統(tǒng)，在工 作溫度范圍內(nèi)保證測量精度。 熱 電 阻或 熱 電 阻測 量 單 元信 號 處 理和 轉(zhuǎn) 換 單 元顯 示 單 元現(xiàn) 場 總 線輸 出 信 號長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 壓力傳感器選型 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力的檢測和控制是保證工藝要求、生產(chǎn)設(shè)備和人身安全的必要條件。工程上的壓力就是物理學(xué)中的壓強，即垂直而均勻地作用于單位面積上的力?，F(xiàn)代工業(yè)中壓力檢測儀表由于測量的條件和精度不同分為四類：彈性式壓力表、液柱式壓力表、電氣式壓力表和活塞式壓力表。壓力檢測儀表的選擇原則是： 、被測介質(zhì)的性質(zhì)和使用環(huán)境條件等選擇壓力檢測儀表。 ，應(yīng)該確定量程留有余地。測量較平穩(wěn)的壓力時，壓力表 的上限值應(yīng)為被測壓力最大值的 4/3 倍；測量波動較大的壓力時，壓力表的上限值應(yīng)為被測壓力最大值的 3/2 倍；為了保證測量精度，被測壓力的最小值，一般應(yīng)不小于儀表量程的 1/3。 。 本文選擇杭州潤辰科技有限公司的 PRC802 硅壓阻式壓力傳感器。其優(yōu)點是 : 316L 不銹鋼隔離膜片、全不銹鋼結(jié)構(gòu)，高精度、高輸出、高可靠、耐腐蝕性優(yōu)良，外型結(jié)構(gòu)多樣化。其工作溫度： 40℃到 125℃，響應(yīng)時間 :10ms，量程為 0 到 2MPa（本系統(tǒng)中最高承受壓力為 ）。 本系統(tǒng)選擇北京坤銳測控技術(shù)有限公司的SBWR 系列熱電偶、熱電阻溫度變送器。 壓力變送器選型 一般意義上的壓力變送器主要由測壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測量電路和過程連接件三部分組成。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標準的電信號（如 420mADC 等）， 以供給指示報警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。 壓力變送器根據(jù)測量范圍可分一般壓力變送器（ ～ 35MPa）、微差壓變送器（ 0～ ）和負壓變送器三種。 本系統(tǒng)選擇 杭州潤辰科技有限公司配套壓力傳感器使用的 PRC906 高溫型壓長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 力變送器。它采用進口的高精度、高穩(wěn)定性的帶不銹鋼隔離膜片的壓阻式傳感器和高性能專用放大電路板裝入不銹鋼殼體組成。傳感器經(jīng)計算機自動測試并用激光調(diào)阻工藝進行全溫度范圍的零點和滿量程補償，使其具有優(yōu)良的溫度特性和良好的靈敏度線性。傳感器被設(shè)計帶不銹鋼隔離膜片的全不銹鋼體，可適用于溶度較高的粘稠介質(zhì)。標準信號輸出，抗干擾能力強，適用于遠距離傳輸。 報警裝置選型 報警裝置，是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來 提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動的電子產(chǎn)品。它與工業(yè)生產(chǎn)密不可分，分為機械式報警裝置和電子報警裝置，經(jīng)常應(yīng)用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運輸、醫(yī)療救護、應(yīng)急救災(zāi)、感應(yīng)檢測等領(lǐng)域。本設(shè)計中，反應(yīng)釜反應(yīng)壓力的高低主要取決于反應(yīng)器中反應(yīng)物 A與 B的比例以及反應(yīng)溫度。反應(yīng)壓力隨反應(yīng)溫度變化，反應(yīng)溫度下降，反應(yīng)壓力也下降；反應(yīng)溫度上升，反應(yīng)壓力也上升，反應(yīng)劇烈進行時溫度繼續(xù)升高，壓力還會急劇升高。如果反應(yīng)釜中的壓力過大，就有可能發(fā)生爆炸。反應(yīng)壓力的改變實質(zhì)上是溫度變化的前奏，而壓力的變化及其測量變送都要比溫度的變化和測量快 ，反應(yīng)壓力作為安全報警，不僅可以作為對反應(yīng)器安全的判斷指標，而且它的測量變送快的特點，使得采取安全措施的時間留有一定的裕度。安全監(jiān)控的主要作用是使整個反應(yīng)安全、有序、高效的進行。壓力報警原理圖如圖 34所示： A / D 轉(zhuǎn) 換P L C控 制 信 號報 警裝 置反 應(yīng) 釜 壓 力壓 力 測 量 變送 器給 定 壓 力上 限 圖 34 壓力報警原理圖 本設(shè)計采用成都維克安科技有限公司的氣體壓力報警器（全不銹鋼材質(zhì) 120 分貝報警器）。壓力報警器由電接點壓力表、警燈和電源適配器組成，當(dāng)監(jiān)測到壓力超過上限報警值、低于下限報警值、超出上限與下限設(shè)定的區(qū)間報警值時就會鳴 笛報警；廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站等工業(yè)部