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1、 冶金过程检测和控制要求 0绪论 按一定工艺要求进行的生产过程的自动控制 用自动化仪表来检测 控制生产 过程控制的作用 0 1 1过程控制 优化技术经济指标提高劳动生产率节约能源改善劳动条件 0 1过程控制与检测仪表 工业中的过程控制是指以温度 压力 流量 物位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制 检测仪表是过程控制的 眼睛 许多过程控制系统不能长期使用的主要原因就在于传感器故障 4 生产过程自动控制系统 由被控制对象 生产设备及流程 检测仪表 控制仪表和执行机构四个基本部分组成 保持锅炉汽包内的液 水 位高度在规定范围内是非常重要的 若水位过低 则会影响产汽量 且锅炉易烧干而发生事故 若水
2、位过高 生产的蒸汽含水量高 会影响蒸汽质量 这些都是危险的 因此锅炉汽包液位是一个重要的工艺参数 锅炉汽包液位控制系统 举例 1 系统由过程检测 系列化生产的自动化仪表组成 0 1 2过程控制的特点 2 被控过程是多种多样 非电量的生产规模大小不一 工艺要求各不相同 产品品种多种多样 则被控过程的形式也多种多样 工业过程大多具有大惯性大滞后及非线性特性 3 控制过程多属慢过程 参量控制参量 T P F L 成分 PH值 4 控制方案十分丰富单变量 多变量控制系统常规仪表控制系统 计算机控制系统高质量 特殊要求 PID 新型控制方法 5 定值控制是一种常用形式消除外界干扰 使被控量稳定在给定值
3、在工业生产中 为了保证生产过程正常 高效 经济地运行 需对工艺过程中的主要参数 如温度 压力 流量 液位 成分等 进行实时检测与优化控制 为此 就要选择合适的检测仪表 采用正确的检测方法进行测量 对这些参数的检测构成了过程检测的基本内容 检测 是指在工业生产过程中 为及时监视 控制生产过程 而对生产工艺参数进行的定性检查和定量测量的过程 实现生产过程参数检测的装置称为过程检测仪表 检测仪表是过程控制系统的重要组成部分 0 1 3检测仪表 过程检测仪表作用 以信息的获取 转换 显示和处理为主要内容的检测技术已经发展成为一门完整的技术学科 在促进生产发展和科技进步的过程中发挥着重要的作用 1 过程
4、检测仪表是现代工业生产过程中产品检验和质量控制的重要工具 如 典型零件的加工质量控制 零件加工尺寸和表面粗糙度是零件加工质量的主要指标 为了避免或者减少零件在加工过程中的废品率和监测加工过程的状态 需要采用在线检测零件尺寸和表面粗糙度的方法 2 检测仪表在生产设备安全运行监测中应用广泛 如 电机转子轴向窜动位移测量 转子窜动量过大 会导致传动设备的转动部分和固定部分发生摩擦引起设备震动 使止推轴承负载过大引起轴瓦加速磨损 甚至发生设备毁坏事故 反应器反应温度自动调节系统 对于带夹套的反应釜 可采用控制进入夹套的加热剂 或冷却剂 流量 稳定釜内温度 保持锅炉汽包内的液 水 位高度在规定范围内是非
5、常重要的 若水位过低 则会影响产汽量 且锅炉易烧干而发生事故 若水位过高 生产的蒸汽含水量高 会影响蒸汽质量 这些都是危险的 因此锅炉汽包液位是一个重要的工艺参数 锅炉汽包液位控制系统 发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 过热蒸汽温度过高可能造成过热器 蒸汽管道等的损坏 因而过热气温的上限一般不应超过额定值5 过热蒸汽温度过低 又会降低热效率 影响锅炉的经济运行 因而过热气温的下限一般不低于额定值10 仪表的发展过程 20世纪50年代以前 主要是人工调节 凭经验指导生产 20世纪50 60年代 基地式仪表对生产过程的简单调节 20世纪60年代开始 控制理论和控制技术及计算机技术的应用推动了生产过程
6、自动化 单元组合仪表进行自动 复杂控制 20世纪70年代以来 出现计算机控制系统 集散控制系统 DCS 在硬件上将控制回路分散化 将数据显示 实时监督等功能集中化 有利于安全控制生产 20世纪80年代以后 出现二级优化控制 在DCS基础上实现优化和先进控制 将检测 显示 调节等几部分组合设计成一个整体装置 直接安装于被控的生产设备附近 只需配上调节阀便可构成一个调节系统 同时具有检测 控制与显示的功能 结构简单 不需要变送器 价格低廉 使用方便 通用性差 信号不易传递 不能实现多种参数的集中显示与控制一般应用于简单控制系统中 基地式仪表集测量 显示 调节各部分功能于一体 单独构成一个固定的控制
7、系统 构成各种单参数或多参数的自动控制系统 基地式仪表 将仪表按其功能 检测变送 控制 显示 分成若干单元 各个单元之间以统一的标准信号相互联系 可以根据实际需要选择某些单元进行适当的组合 搭配各个单元可以适当组合 也可与计算机等设备配合 组合各种复杂的 新型的控制系统 有气动组合仪表和电动单元组合仪表 QDZ和DDZ仪表 两类 单元组合式仪表 具有高度的灵活性和通用性 可以根据实际需要组合 搭配 构成各种单参数或多参数的自动控制系统 单元组合式仪表 采用140kPa压缩空气为能源 以20 100kPa标准统一信号输出 结构简单 价格便宜 性能稳定 工作可靠 安全防火防爆 特别适用于石油 化工
8、等易燃易爆场合 气动单元组合仪表 采用24VDC或220VAC供电 传输信号为电信号 电流 电压或数字 采用4 20mADC或0 10mADC标准统一信号 能源获取方便 信号传输和处理容易 便于实现集中显示和操作等 便于计算机接口 部分仪表 如DDZ 型 采取了先进的安全防爆措施 能构成本质安全防爆系统 同样能应用于易燃易爆场合 目前在工业生产过程控制中应用了最为广泛 电动单元组合仪表 电动单元组合仪表 由电动仪表构成的控制系统中 仪表之间通常采用如图所示的联接方式 即现场与控制室仪表之间采用直流电流信号 控制室内部仪表之间采用直流电压信号 控制系统仪表之间典型联接方式 积木式结构采用微电脑技
9、术 可进行数字运算编程方法简单自整定 自诊断的功能通讯功能 数字控制仪表 50年代末期 主要采用机械式和气动仪表60年代广泛采用 型电动单元组合仪表70年代中期 型电动单元组合仪表成为过程检测和控制的主流产品80年代初 开始采用 型电动单元组合仪表 相继引进了分布式控制系统 DCS 可编程序控制器 PLC 和工业PC机 IPC 我国过程控制技术的发展 0 2本课程介绍 0 2 1课程性质专业必修课程 与物理学 电工技术 模拟电子技术 数字电子技术 流体力学 机械原理 化工原理等课程有密切联系 是一门综合性 实践性较强的专业技术课 教学要求 通过本课程的学习 要求学生能掌握自动检测方法与检测仪表基础知识 掌握常用仪表的结构 原理及应用知识 以便在实际生产过程中能正确选择 使用常用仪表 并具备仪表简单故障的分析 处理能力 0 2 2课程内容 几个常用字母代号 F Flow 流量L Level 物位P Pressure 压力T Temperature 温度W Weight 重量 保持锅炉汽包内的液 水 位高度在规定范围内是非常重要的 若水位过低 则会影响产汽量 且锅炉易烧干而发生事故 若水位过高 生产的蒸汽含水量高 会影响蒸汽质量 这些都是危险的 因此锅炉汽包液位是一个重要的工艺参数 锅炉汽包液位控制系统 发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
