《调节仪表重点.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《调节仪表重点.doc（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、 过程控制装置大致分为哪几类？(一)按能源形式分类：可分为气动、电动、液动、混合式等几类，通常气动和电动较为普遍。（气动调节仪表采用气压信号作为能源，具有结构简单、工作可靠、安全防爆、易于维修等特点；电动调节仪表采用220V交流供电或24V直流供电，具有能源选取方便，信号无滞后，远距离传输，易于集中显示和操作，便于和计算机联用等）(二)按信号形式分类：模拟式控制装置和数字式控制装置。模拟式控制装置：传输信号通常为连续变化的模拟量，如气压信号、电流信号、电压信号等。（该装置大都线路简单，工作可靠，抗高频干扰能力强）数字式控制装置：传输信号通常为断续变化的数字量，如脉冲信号。（该装置编程灵活）
2、(三)按结构形式分类 1、基地式调节仪表：2、单元组合式调节仪表； 3、组装式综合控制装置；4、集中分散型综合控制系统。二、在过程控制装置中，它的防爆方法有几种？防爆结构如何？隔离型和安全火花型。1.隔离型防爆结构：是把过程控制装置的电路和接线端子全部放在隔爆表壳表内，表壳强度要足够大，表壳接合面间隙要足够深，而最大间隙宽度要足够。因此，即使装置因事故产生火花，造成表壳内部爆炸时，也不会引起装置外部的爆炸性混合物爆炸。2.安全火花型防爆结构：指在正常状态下或事故状态下所产生的火花及达到的温度均不能引起爆炸性混合物爆炸的一种防爆类型。正常状态是指电气设备在设计规定条件下的工作状态，在正常的断开和
3、闭合电路时也可能产生火花。三、简述积分饱和概念？积分饱和现象有什么危害？当过程控制系统发生积分饱和时，应如何消除？ 网上资料： 积分饱和的概念：如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫做积分饱和。 积分饱和的危害：a,当偏差产生跃变时，位置型PID算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机构的上（下）限，而此时执行机构只能工作在上限。b、系统输出需要很长时间才能达到给定值，在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积累值。c、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要
4、相当一段时间脱离饱和区，因此，引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。 消除方法：a、积分分离法 b、变速积分PID控制算法 c、超限消弱积分法 d、有效偏差法 e、抗积分饱和老师的PPT： 图3-17 电路阶跃响应特性对于电路，只要输入信号不消除，将不断地增加(或减少)，直到输出电压被限制住，即呈饱和工作状态时为止。在正常工作时，电容上的电压恒等于输出电压，但在饱和工作状态时，输出电压已被限制住，而输入信号依然存在，将通过向继续充电(或放电)，所以将继续增加(或减小)，这时它已不等于了，其结果是使的，这一现象称为“积分饱和”。危害：如果这时输入信号极性改变，由于电容上的电压不能突变，故的输出不能
5、及时地跟着变化，调节器的控制作用将暂时处于停顿状态，这种滞后必然使控制品质变坏。 解决积分饱和现象的关键：在电路的输出一旦被限制时，即不能再增加(或减少)时，应设法停止对电容继续按原来方向充电(或放电)，使其不产生过积分现象。四、 简述积分时间T1对系统过渡的影响？我们仍然认为、等参数为定值，但是，由该系统的特征方程式可知，加入积分控制规律后，原来的二阶系统成为三阶系统，如果忽略测量变送器的时间常数，则系统的闭环传递函数为：（2-15） 式中：由式(2-15)可知，这是一个二阶系统，其特征方程为： 或： 其衰减系数： （2-16）由式(2-16)可知： 1，愈大，则愈大，而且可能使大于1；2，
6、愈小，则亦可能使小于1。可以看出（影响）： 1，的大小表示积分作用的强弱，愈小表示积分作用愈强,反之亦然。2，当由大到小变化时，积分作用由弱到强变化，系统过度过程可能由不振荡到振荡，愈小，系振荡愈激烈。 3，积分作用的引入，一方面消除了系统的余差，而另一方面却降低了系统的其他品质指标。五、对过程控制规律有几种实现的方法？一、利用反馈回路实现调节器各种控制规律（用传递函数来表示其输出与输入的关系：即: (225) 图2-15 PID控制规律方框图 当很大时: (2-26) 1.实现控制的规律的方法 调节器的传递函数 (2-27) 所以，要求反馈回路的传递: (2-28) 即反馈回路的特性为实际微
7、分环节（图2-16): 图2-16 作用调节器的方框图2.实现控制规律的方法 调节器的传递函数: (2-29) 所以，要求反馈回路的传递函数: (2-30)即反馈回路的动态特性应为惯性环节，（图2-17a）。工程上实际使用的控制规律为： (a) (b)实际 图2-17 作用调节器的方框图传递函数： （2-31）所以，要求反馈回路的传递函数: 即反馈回路的动态特性应为比例加惯性环节。（图2-17b）。3.实现控制规律的方法调节器的传递函数: 可见，反馈回路的动态特性为实际微分环节与一阶积分环节的串联(图2-16)。 图2-18 作用调节器方框图二、利用集成运算放大器来实现调节器各种控制规律1.运
8、算电路 (1)比例运算电路比例运算电路可分为反相输入运算电路和同相输入运算电路。 图2-19 反相输入比例运算电路 图2-20 同相输入比例运算电路 图2-19所示为反相输入比例运算电路,其输出与输入信号间的运算关系为； (2-35) 图2-20所示为同相输入比例运算电路，其输出与输入信号间运算关系为: (2-36)(2)运算电路 图2-19为反相输入的运算电路，不难推导出其输出与输入的运算关系: 图2-19 运算电路 (2-37)（3）运算电路 图2-20所示为同相输入运算电路； 图2-20 PD运算电路由图可得 (2-38)即 (2-39) 由图2-20可得，因为 所以: (2-40)把式
9、（2-40）代入式（2-39），可得: 即: (2-41)式(2-41)表示图2-20中输出与输入电压成比例微分关系。 2.实现比例、积分、微分控制规律的方法图2-21 构成控制规律方框图图2-21所示为比例运算电路、比例微分运算电路和比例积分运算电路的串联电路。总的传递函数为三者的乘积，即； （2-42）六、试简述零点调整和零点迁移的概念，他们各自的目的是什么？概念：就是说，零点调整使变送器的测量起始点为零，零点迁移是把测量的起始点由零点迁移到某一数值(正值或负值)。零点调整和零点迁移的目的：是使变送器的输出信号下限值与测量范围的下限值相对应，在时，为零点调整： 在时，为零点迁移。当测量的起
10、始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。图4-3为变送器零点迁移前后的输入输出特性。 （a）未迁移 (b)正迁移 (c)负迁移图4-3 变送器零点迁移前后的输入输出特性零点调整的调整量通常比较少，而零点迁移的调整量比较大，可达量程的一倍或数倍，各种变送器对其零点迁移的范围都明确规定。七、 请叙述调节阀的各种流量特性，要求有概念，公式，图表等调节阀的流量特性是指流体通过阀门的相对流量与阀门的相对开度(即阀杆的相对行程)之间的关系，其数学表达式为： (5-5) 式中： -相对流量， 即调节阀在某一开度的流量与全开时流量之比。l/L-相对开度， 即调节阀在
11、某一开度的阀杆行程l与全开时阀杆行程L之比。1.直线流量特性：指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即阀杆单位行程变化所引起的流量变化是一常数，如图5-24图线1所示，其教学表达式； (5-6) 式中：为常数，即调节阀的放大系数。由图可以看出，直线流量特性的调节阀，单位行程变化所引起的流量变化是相等的；2.对数流量特性：指调节阀单位相对行程变化所引起的相对流量变化，与此点的相对流量成正比。如图5-24曲线2所示。即调节阀的放大系数是变化的，它随着相对流量的增加而增大，其数学表达式为； (5-7) 将式（5-7）积分，得；3.快开流量特性这种流量特性在小开度时，就有较大流量，随着开度的增加，流
12、量很快就达到最大，此后再增加开度，流量的变化很小，因此称为快开特性，如图5-24曲线3所示。快开流量特性的调节阀主要用于双位控制和程序控制。 图5-24 调节阀的理想流量特性 1快开流量特性；2直线流量特性；3抛物线流量特性；4对数(等百分比) 流量特性八、请叙述调节阀选择的几大要点及原因(一)调节阀结构型式的选择直通单座阀和直通双座阀应用广泛。当阀前后压差较小，要求泄漏量也较小时，应选直通单座阀；当阀前后压差较大，并允许有较大泄漏量时，则选用直通双座阀。对于含有悬浮颗粒的高粘度介质，为避免粘结、堵塞和便于清洗，可选用角形阀；对于强酸强碱或强腐蚀性介质，可选用膈膜阀；当介质为悬浮颗粒物或浓浊浆
13、状物时，应选用球阀；在大口径、大流量、低压气体的场合工作时，应选用蝶阀；在比值控制或旁路控制时，可选用三通阀；高温介质可选用带翅形散热片的调节阀等。(二)气开、气关形式的选择气动薄膜调节阀有气开与气关两种形式。气开、气关形式的选择主要是从工艺生产的安全要求出发，其决定的原则是；当输入的控制信号中断时，应保证设备和工作人员的安全，如果这时调节阀处于打开位置危害性较小，则应选用气关式，这样，当调节器一旦发生故障或调节器输出管线断裂时，调节阀能自动打开，以保证安全；反之，调节阀处于关闭时危害性较小，则应选用气开式。(三)调节阀流量特性的选择理想流量特性选择表配管状况S=10.6 S= 0.60.3S0.3(低S)选出的工作流量特性 直线 对数 直线 对数直线 对数应选的理想流量特性 直线 对数 对数 对数对数 对数 (四)调节阀口径的确定通常用流通能力来表示流体通过调节阀门的最大能力。流通能力的定义是：当调节阀全开，阀两端压差为100，流体密度为1gcm时，每小时流经调节阀的流量值()。 流通能力： (5-12)由式(5-12)可知： 流通能力C值取决于调节阀的公称通径和阻力系数(阻力系
