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1、能源化工管理化工检测与控制技术研讨序号2周次1授课形式讲授授课章节名称1-3 控制系统的过渡过程 1-4 工艺管道及控制流程图教学目的通过讲解，使同学们掌握自动控制系统过渡过程的基本形式及其质量指标，基本掌握工艺管道及控制流程图。教学重点过渡过程的质量指标及其表示方法，工艺管道及控制流程图教学难点过渡过程的质量指标及其表示方法，工艺管道及控制流程图使用教具未使用教具。课外作业1复习所学内容2P.17：2、6、8课后体会少部分学生对过渡过程的质量指标掌握得不够好，完成作业有困难，需进一步讲解。授 课 主 要 内 容复习提问：自动控制系统的组成框图由哪几部分组成？如果干扰出现，系统将会这样动作？引
2、入新课。一、过渡过程和品质指标（一）过渡过程1. 控制系统的状态（1）静态（稳态）：被控变量不随时间变化的平衡状态。（2）动态：被控变量随时间变化的不平衡状态。（3）过渡过程：从原有平衡状态过渡到新的平衡状态的过程，即从干扰开始，经过控制， 直到系统重新达到新的平衡状态。也是控制作用不断克服干扰作用的过程。（4）干扰作用：破坏系统平衡，使被控变量偏离设定值的各种外来因素。2. 自动控制系统的过渡过程基本形式（1）发散振荡：被控变量越来越偏离设定值，是不稳定状态，易引起事故。（2）等幅振荡：被控变量始终在设定值附近上下波动，介于稳定和不稳定之间，是临界状态。（3）衰减振荡：被控变量经振荡，越来越
3、靠近设定值，是稳定状态。（4）单调过程：属稳定状态，但变化过程过于缓慢。（二）品质指标1最大偏差最大偏差是指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大数值。它描述了被控变量偏离设定值的程度。超调量max：被控变量最大指示值与新稳态值之差。即以稳态值为基准的第一个波峰。max =B 2衰减比：过渡过程曲线上同向相邻两个波的振幅之比。N=B/B 介于 4:110:1 之间 是动态指标。3余差：过渡过程结束时的残余偏差，为设定值与稳态值之差。余差是静态指标、精度指标。控制系统按有无余差分为有差控制系统（C0）和无差控制系 统（C=0）。4过渡时间：过渡过程所经历的时间。是快速性指标。控制系统受到干扰作用后，
4、被控变量从原有稳定状态过渡到新稳态值的5%（或2%）范围 内，且不再越出时，所经历的时间。过渡时间越短，表示过渡过程进行得越迅速，越容易克服扰动。5振荡周期：过渡过程曲线上同向相邻两波峰间的时间间隔。振荡周期越短，过渡过程时间越短，越易克服扰动。（三）系统响应从五个基本指标看系统的响应，可从稳定性、快速性、精确性三个方面考虑。二、影响系统品质指标的因素1. 对象特性2. 自动化装置的性能三、管道及控制流程图1化工生产的基本流程：原料输入设备前处理过程（分离或精制）化学反应过程后处理过程（提纯反应生成物、回收未反应原料及副产品）输出设备成品2工艺管道及控制流程图（P&ID）图：在工艺流程图上按流
5、程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统、自动报警及联锁保护系统等所构成的图。（1）标注含义：P&ID 图中，每个仪表都有由字母代号组合和回路编号组成的仪表位号。字母代号中第一字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。回路编号第一位数表示工序号，后续数字(二位或三位)表示顺序号。（2）示例：图中，圆圈外加方框表示集散型控制系统，圆圈外不加方框表示离散仪表；圆圈中无横线表示现场安装，有横线表示集中盘面安装（装于仪表盘）。图 1 表示温度检测，装于第一个工序第 01个回路（位置）。图 2 表示第 106 号位置为液位指示控制回路（液位指示控制器装于仪表盘上） 图 3 表示第 598 号位置为流量
6、指示控制单元（现场安装的集散型控制系统）四、小结：1. 掌握衰减振荡的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间及振荡时间等。必须根据具体的控制要求，优先保证主要的质量指标满足要求。2. 应能看懂工艺管道及控制流程图，找出测量点、控制点、控制系统等，明确其标注含义。五、作业：1. 复习所学内容 2. P.17：2、6、8序号3周次2授课形式讲授授课章节名称2-1 概述 2-2 检测环节的质量指标教学目的通过讲解，使学生基本掌握自动检测系统的组成与检测环节的质量指标教学重点检测仪表的质量指标。教学难点检测仪表的质量指标。使用教具未使用教具。课外作业复习所学内容课后体会少数学生对精度的计算掌握得不
7、好，需进一步讲解。授 课 主 要 内 容复习上一章节的内容，由检测仪表引入新课。一、概述1自动检测系统的组成自动检测系统中主要的自动化装置为传感器和显示仪表。其中传感器一般包括敏感元件、传感元件（转换元件）和测量转换电路三部分。显示仪表是自动检测系统显示或输出被测量数值的装置。其显示方式可以是指针式（模拟式）、数字式、图形显示等几种。2. 检测环节常见信号类型化工生产中，常见的被测量类型有热工量、机械量、物质的性质和成分量、电工量等。 为了便于传输、处理和显示，非电量的被测参数通常转换成电气、压力、光等信号类型。3. 检测环节中的信号传递形式模拟信号、数字信号、开关信号。二、测量过程与测量误差
8、（一）测量过程：被测变量信号通过能量的不断变换和传递，并与相应的测量单位进行比较的过程。（二）测量误差：测量值与被测参数真实值之间的差距。1. 测量误差的分类（1）系统误差：误差的大小和符号均不随测量过程而改变，有规律，可修正。主要由仪表本身的缺陷，观测者的习惯、单因素环境条件的变化等引起。（2）随机误差：同样测量条件下，多次测量结果都不重复的误差。随机误差在多次测量时，其总体服从统计规律，大多服从正态分布，具有对称性、有界性抵偿性和单峰性等特点。（3）疏忽误差：由测量者在测量过程中疏忽大意造成，应避免。2. 测量误差的表示方法：（1）绝对误差：测量值与真实值之差。=（2）相对误差：绝对误差与
9、真实值的百分比。（3）相对百分误差（允许误差）：绝对误差限与仪表量程的百分数表示。=m/(仪表上限-仪表下限)*100%三、检测仪表的质量指标1精度（准确度）：一般用引用误差表示。引用误差用仪表的绝对误差与该仪表量程的百分比表示，即将最大引用误差的“”和%去掉后的数值与国标规定的精度等级相靠拢。工业用表的精度等级有：0.5、1.0、1.5、2.5、4.0。2回差（恒定度）：用同一仪表对相同变量值进行正、反行程测量时，其指示值间的最大差值，用输出量程的百分数表示。注意：正常仪表的回差应小于其允许误差，否则，应及时检修。3灵敏度与灵敏限灵敏度指仪表稳定后，指针位移量与被测变量的变化量之比。灵敏限指
10、引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。一般仪表的灵敏限不大于仪表允许绝对误差的一半4线性度：反映检测仪表输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度。用实际测得的输入-输出曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与测量仪表量程范围之比的百 分数来表示。5测量范围与量程：测量范围的上限值 与下限值 之差就是检测仪表的量程。6稳定性：检测仪表在规定的条件下保持其检测特性恒定不变的能力。五、小结：测量仪表的质量指标有精度、回差、灵敏度、线性度和稳定性等。其中精度和回差最主要的指标。应注意合格测量仪表的回差不能超过其允许误差，否则应检修或降级使用。六、作业：复习所学内容。序号4周次2授课形式讲授授课章节名
11、称2-3 检测环节对控制品质的影响 2-4 仪表设备的防护教学目的通过讲解，使学生基本掌握影响控制品质的主要因素，掌握仪表设备的防护方法。教学重点仪表设备的防护方法。教学难点仪表设备的防护方法。使用教具未使用教具。课外作业P3：6、7、8、9课后体会学生这部分内容掌握得较好，完成教学任务，实现教学目的。授 课 主 要 内 容复习提问：检测环节的质量指标有哪些？引入新课。一、检测环节对控制品质的影响1稳定性与可靠性（1）仪表的稳定性与可靠性越好，其维护量越小（2）仪表的电磁兼容性直接影响测量的准确性电磁兼容性指电气设备在规定的电磁环境中能正常工作，而不对该环境或其分设备造成不允许扰动的能力，包括
12、抗电磁干扰能力和发射电磁干扰的极限值。仪表的抗电磁干扰能力越强，而发射电磁干扰的极限值越小，电磁兼容性越好。（3）检测环节的防护能力：包括气象环保能力、防爆性能、机械特性、电气特性（4）仪表安装、使用和维修：合理安装、正确操作、方便维修便于提高控制质量二、纯滞后由于检测元件的安装位置所引入的纯滞后，会使测量信号不能及时反映被控变量的实际值， 影响控制质量，应尽量减小。三、测量滞后由检测元件的时间常数所引起的动态误差，由检测元件的特性所决定。可通过选择快速检测元件、正确使用微分环节等途径来克服。四、电气防爆1. 设计防爆：根据爆炸危险场所的区域等级，设计相应的防爆仪表和电气设备。（1）爆炸性危险
13、场所的划分根据国标规定，爆炸性气体危险场所按危险程度的大小，分为 0 区、1 区和 2 区三个级别， 爆炸性粉尘危险场所分为 10 区、11 区两个级别。危险性前者大于后者。（2）爆炸性危险场所使用的电气设备防爆电气设备分为：类：煤矿井下用电气设备；类：工厂用电气设备增安型“e”：正常运行时不产生点燃爆炸性混合物的火花、电弧或危险温度。隔爆型“d”：具有隔爆外壳，打开外壳前，应先切断电源，否则有爆炸危险。本安型“i”：本质安全，适用于一切危险场所和爆炸性气体，通电时可进行维护。必须和安全栅及外部配线一起构成本安电路，才能防爆。本安型按安全程度和使用场所不同，可分为 ia 和 ib 两个等级，ia 防护等级高于 ib，ia 适用于0 区和 1 区，通常用于工厂，ib 用于 1 区，一般用于煤矿井下。正压型“p”：向外壳内充入惰性气体，使内部压力高于周围危险性环境的压力，以阻止外部爆炸性混合物进入壳内引起爆炸。充油型“o”：把带电部件浸入变压器油中，使其不致引起爆炸性混合物爆炸。充砂型“q”：在外壳内充填细砂，使产生的电弧等不能点燃爆炸性混合物。无火花型“n”：在正常运行条件下，不会发生点燃作用的故障。特殊型“s”：采取其他防爆措施的电气设备。（3）防爆电气设备的选型各类防爆电气均设置永久性铭牌标志。铭牌应包括以下主要内容：
