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1、Beijing University of Posts and Telecommunications 第2章 过程参数检测与变送 Date1 Beijing University of Posts and Telecommunications 上一次课 温度检测 压力检测 热电阻 热电偶 金属 半导体 第三导体定律 等值替换 测温原理 Date2 Beijing University of Posts and Telecommunications 2.4 流量的检测与变送 2.4.1 流量的概念与检测方法 1. 流量的基本概念：瞬时流量（单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量） 累积流量（某段
2、时间内流过工艺管道某截面的流体总量） 体积、重量与质量流量。 体积 流量 ： 重量 流量 ： (N/h) (N) 质量 流量 ： 三种流量之关系 （瞬时） （累积） （瞬时） （累积） （瞬时） （累积 ） (2) （1 ） (3) Date3 Beijing University of Posts and Telecommunications 2. 流量的检测方法 （1）体积流量检测方法 容积法：单位时间内排出流体的固定体积数 速度法：管道内的平均流速乘以管道面积 （2）质量流量检测法 间接法：体积流量乘以密度 直接法：仪表直接测得 Date4 Beijing University of P
3、osts and Telecommunications 2.4.2 典型流量检测仪表 1. 容积式流量计：标准“计量空间”、进出口压差 椭圆齿轮流量计 精度高，高粘度 Date5 Beijing University of Posts and Telecommunications 2. 速度式流量计 （1）节流式（差压式）流量计： 伯努利方程： 流体连续性方程： Date6 Beijing University of Posts and Telecommunications 分别为流量系数和膨胀系数 。 Date7 Beijing University of Posts and Telecom
4、munications （2）涡街流量计 Date8 Beijing University of Posts and Telecommunications 3.直接式质量流量计（科氏流量计） a) 水静止、管摆动；b) 、c) 水流动、管摆动 出水侧的摆动先于入水侧；出水侧摆动的相位超前入水侧； 相位差质量流量 Date9 Beijing University of Posts and Telecommunications 双弯管型：水按箭头流入、流出；A、B、C三处各按一组压 电换能器：A处加交变电压，B、C检测振动幅度相位差4 20mA 质量流量 Date10 Beijing Univer
5、sity of Posts and Telecommunications 2.5 物位的检测与变送 典型物位检测仪表 1. 差压式液位计：取压口与底部同一水平线 Date11 Beijing University of Posts and Telecommunications 取压口低于容器底部 正迁移 Date12 Beijing University of Posts and Telecommunications 2. 电容式液位计 原理：介电常数不同电容变化物位 Date13 Beijing University of Posts and Telecommunications 3. 超声
6、波液位计 Date14 Beijing University of Posts and Telecommunications 第3章 过程控制仪表 调节器 、电/气转换器、执行器、安全栅 Date15 Beijing University of Posts and Telecommunications 3.1 3.1 过程控制仪表概述过程控制仪表概述 1 调节器的功能 （1）偏差显示 调节器的输入电路接收测量信号和给定信号，两者相减 后的偏差信号由偏差显示仪表显示其大小和正负。 （2）输出显示 调节器输出信号的大小由输出显示仪表显示，习惯上显 示仪表也称阀位表。阀位表不仅显示调节阀的开度，而且
7、通 过它还可以观察到控制系统受干扰影响后的调节过程。 Date16 Beijing University of Posts and Telecommunications （3）内、外给定的选择 当调节器用于定值控制时，给定信号常由调节器内部提 供，称为内给定；而在随动控制系统中，调节器的给定信号 往往来自调节器的外部，则称为外给定。内、外给定信号由 内、外给定开关进行选择或由软件实现。 （4）正、反作用的选择 工程上，通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大 时，称为正作用调节器；而将调节器的输出随反馈输入的增 大而减小时，称为反作用调节器。 Date17 Beijing University
8、 of Posts and Telecommunications （5）手动切换操作 在控制系统投入运行时，往往先进行手动操作改变调 节器的输出，待系统基本稳定后再切换到自动运行状态； 当自动控制时的工况不正常或调节器失灵时，必须切换到 手动状态以防止系统失控。 （6）其它功能 如抗积分饱和、输出限幅、输入越限报警、偏差报警 、软手动抗漂移、停电对策等，所有这些附加功能都是为 了进一步提高调节器的控制性能 Date18 Beijing University of Posts and Telecommunications 2 执行器 执行器在过程控制中的作用是接受来自调节器的控制信号 ，改变其阀
9、门开度，从而达到控制介质流量的目的。执行器直 接与控制介质接触，是过程控制系统的最薄弱环节。 若执行器是采用电动式的，则无需电/气转换器；若执行器 是采用气动式的，则电/气转换器是必不可少的。 3 安全栅 安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表，其作用一方 面保证信号的正常传输；另一方面则控制流入危险场所的能量 在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保过程控 制系统的安全火花性能。 Date19 Beijing University of Posts and Telecommunications 1-双针垂直指示器 2-外给定指示灯 3-内给定设定轮 4-自动软手动硬手动 切换开关 5
10、-硬手动操作杆 6-输出指示器 7-软手动操作板键 DDZ-型仪表 Date20 Beijing University of Posts and Telecommunications DDZ-型仪表的特点 测量信号：15V.DC； 外给定信号：420mA.DC； 内给定信号：15V.DC； 测量与给定信号的指示精度：1； 输入阻抗影响：满刻度的0.1； 输出保持特性：0.1（每小时）； 输出信号：420mA.DC； 调节精度：0.5； 负载电阻：250750。 Date21 Beijing University of Posts and Telecommunications 调节器的线路实例
11、Date22 Beijing University of Posts and Telecommunications 数字式控制器数字式控制器 Date23 Beijing University of Posts and Telecommunications 数字式控制器的硬件电路 Date24 Beijing University of Posts and Telecommunications 3.2 执行器 3.2.1 执行器的构成原理 组成：执行机构 调节阀 执行器接受调节器输出的控制信号，并转换成直线位移或 角位移来改变调节阀的流通面积，以控制流入或流出被控过程 的物料或能量，从而实现对
12、过程参数的自动控制。 气动、电动、液动 Date25 Beijing University of Posts and Telecommunications 1. 气动执行机构 1-上盖 2膜片 3一平衡弹簧 4一阀杆 5阀体 6阀座 7阀芯 Date26 Beijing University of Posts and Telecommunications 气动执行机构有正作用和反作用两种形式: 当输入气压信号增加时阀杆向下移动时称正作用； 当输入气压信号增加时阀杆向上移动时称反作用。 在工业生产中口径较大的调节阀通常采用正作用方式。 Date27 Beijing University of P
13、osts and Telecommunications 气动薄膜执行机构的静态特性 A为膜片的有效面积； K为平衡弹簧的弹性系数 气动执行机构的动态特性可近似成一阶惯性环节，其惯 性的大小取决于膜头空间的大小与气管线的长度和直径。 Date28 Beijing University of Posts and Telecommunications 2. 电动执行机构 电动执行机构的组成框图 Date29 Beijing University of Posts and Telecommunications （1） 直通单座阀 流体对阀芯的不平 衡作用力大。一般用在小 口径、低压差的场合。 q结构简
14、单、泄漏量小。 3调节机构 调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变 的节流元件。根据不同的使用要求，阀门的结构型 式很多。 Date30 Beijing University of Posts and Telecommunications （2） 直通双座阀 阀体内有两个阀芯和阀座。 q流体流过时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相 反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。 q但是，由于加工的限 制，上下两个阀芯阀座不易 保证同时密闭，因此泄漏量 较大。 Date31 Beijing University of Posts and Telecommunications 3.2.2 气动执
15、行器的应用 1. 调节阀的尺寸 通常用公称直径Dg和阀座直径dg表示，它们的确定是合理 应用执行器的前提条件。确定调节阀尺寸的主要依据是流 通能力C。 当流体为不可压缩时，通过调节阀的体积流量为: Date32 Beijing University of Posts and Telecommunications 依据流通能力的定义，则有 流通能力C与调节阀的结构参数有确定的对应关系。 这就是确定调节阀尺寸的理论依据。 可得流通能力与流体重度、阀前后压差和介质流 量三者的定量关系，即 Date33 Beijing University of Posts and Telecommunications 调节阀尺寸的确定过程为： 求得最大的流通能力 然后选取大于 查表确定出Dg和dg的大小。 的最低级别的C值， Date34 Beijing University of Posts and Telecommunications 执行器的“气开、气关”有四种构成方式 序号 执行机构 作用方式 阀体作用 方式 执行器气开、 气关形式 a正正气关 b正反气开 c反正气开 d反反气关 Date35 Beijing University of Posts and Telecommunications 3 调节阀的流量特性 调
