测试技术与自动化仪表总复习

仪表测量仪表压力物位变送器控制器控制统控制仪表流量温度执行器第一篇过程测量仪表压力测量及变送物位测量及变送流量测量及变送温度测量及变送返回压力（差压）测量及变送1.压力的定义、单位2.表示方法及相互关系绝压:以绝对真空作为它的基准表压:以大气压作为它的基准，高于大气压的压力，工程上最常用。真空度:以大气压作为它的基准，低于大气压的压力图2-1不同压力表示方法的关系3分类就地指示：弹簧管压力表工作原理选择类型:信号类型、测量介质测量范围（3种情况）精度校验标准表的选择?校验数据合格确定精度或报警：电接点压力表远传：压力（差压）变送器输入输出关系（要求会计算），接线方式（电Ⅲ）电容式差压变送器工作原理P(△P)→△C,差动电容→IP(△P)→x三变送器1、变送器的作用将被测参数（P、L、T、F···）转换成标准统一信号（4～20mA、20～100kPa、0～10mA等）远传，供显示、记录、控制、运算、报警等。差压温度液位流量电流含水率…….压力工艺参数变送器显示记录控制现场控制室返回2、变送器的输入输出关系输入：Xmin～Xmax变送器测量范围L=Xmax―Xmin变送器量程输出：Ymin～Ymax输出信号范围不同类型的变送器，其能源及输出的标准信号范围不同。输出信号能源气动变送器：20～100kPa140kPa70年代-80年代中电动变送器:电Ⅱ型0～10mA；220VAC80年代中-90年代初电Ⅲ型4～20mA24VDC90年代初---其他类型没有特殊说明，变送器的输入X和输出Y一般为线性关系。返回例2-1：一电Ⅲ型压力变送器，测量范围2～10MPa，在控制室测得信号为12mA时，所测压力是多少MPa?当所测压力为7.6MPa时，输出为多少mA?)MPa()(X62210420412)mA(.)(.Io2154420210267变送器输出与测量值的换算：minminmaxminmaxminOOY)YY(XXXX)PI(Y或测量值与变送器输出的换算：minminmaxminmaxminX)XX(YYYYX各种输出与被测参数满足线性关系的变送器均可适用。返回只要知道测量范围，就可对输入、输出进行换算。3、变送器的连线方式（3）四线制（1）二线制：电Ⅲ型现场控制室二线制变送器返回（2）三线制现场控制室四线制变送器三线制变送器物位测量及变送总结：原理（少于10字）、特点（优点、缺点）、测量范围大小（定性）、精度高低（定性）、远传/就地、适用场合。浮力式变浮力：浮筒恒浮力：磁翻板、自动跟踪、浮球、钢带静压式仪表：应用液柱高度产生的静压。其它物位计电容（射频导纳）超声波雷达核辐射一、浮力式液位计恒浮力式：翻转式:就地指示、防爆、无电源、价格便宜变浮力式：返回浮筒(了解）浮球式液位计：远传、高粘度、量程小、精度低钢带式液位计:就地/远传指示、防爆、量程大、精度高自动跟踪式液位计:就地/远传指示、量程大、精度高二、差压式液位计静压原理：应用液柱高度产生的静压。确定差压变送器的：正负压力表示、正负迁移判断、迁移量、测量范围、量程。还可用于界位测量。返回(1)分别计算正负压室两侧静压P1、P2,求ΔP=P1-P2(2)令被测液位H=Hmin时:即:ΔPmin=迁移量D，其代数和为正则正迁移；为零则无迁移；为负则负迁移。(3)差压变送器量程:L=ΔHmaxρg(4)迁移后差压变送器的测量范围：D～L+D由于差压变送器出厂时的测量范围下限通常为0。返回气（PghhghHP03211)()气PghP03)(02111ghghgHPPP迁移量为:1120hghg差压变送器的量程：测量范围：gH1max)(~)(02111max0211ghghgHghgh11200hghg负迁移11200hghg正迁移零点迁移仅改变测量范围上、下限，量程大小不变。即：H=Hmin,I=4mA;H=Hmax,I=20mA。minmaxminmax:~:~:420oHHHPPPImA会计算H、I、三者之间的关系。P三、其它物位计1.电容式物位计圆筒电容器：固定R和r，改变ε或L。测量非导电介质液位测量导电介质液位用高频无线电波测量系统导纳，将单纯测量电极电容变化变为测量复数阻抗变化，排除挂料影响。导电挂料足够长RC1XC挂挂2.射频导纳物位计返回H→△C共同特点：精度低、量程小，用于小液位测量不同介质吸收射线的能力不同。3.核辐射物位计三、其它物位计计算超高频电磁波往返液面的时间，确定空高h。5.雷达液位计3.核辐射物位计返回4.超声液位计：气介、（液介）共同特点：非接触测量第四章流量测量及变送1流量的定义、单位瞬时流量累计流量体积流量质量流量第四章流量测量及变送QvA0limtdVVQdtt速度式差压式电磁涡轮式漩涡：涡街、旋进漩涡容积式椭圆齿轮腰轮刮板质量式直接式：科里奥利间接式：温度压力补偿式质量流量计对比：工作原理、流量方程、精度高低(定性)、量程比高低(定性)、压力损失大小(定性)、直管段要求、适用介质。共同特点：精度低、需要直管段共同特点：精度高、不需要直管段体积流量：温度、压力影响特点：精度高，不受温度、压力、粘度等变化的影响。dmMdt一、差压式流量计1.节流原理：动压能与静压能转换，恒截面、变压差。返回节流装置引压管路非标准标准节流元件（3种）取压方式（3种）组成三阀组和差压计：三阀组的作用及操作顺序二、容积式流量计容积分界法：以固定容积对流体进行连续计量并累积。返回三、电磁流量计v→Ex电磁感应四、涡轮式流量计v→f动量矩守恒直接式科氏力质量流量计六、质量流量计v→fc→θ或△t)1(220ffKC可同时测量密度：五、旋涡流量计涡街流量计流体自然振动旋进旋涡流量计流体强迫振动v→旋涡频率f流体振动1温度的定义摄氏温标2温标的定义及相互关系华氏温标热力学温标宏观微观第五章温度测量及变送玻璃管式就地指示：膨胀式热电偶双金属式压力式远传分类，分度号，分度表热电阻金属导体半导体PtCu分度号，分度表对比：原理、就地/远传、精度高低、测量范围大小、线性度、优缺点、适用场合中低温高温一、膨胀式温度计物体受热体积膨胀。分为气体、液体、固体膨胀式。返回玻璃管式：气、液体膨胀就地指示：膨胀式双金属式：固体膨胀压力式：气、液体膨胀共同特点：就地指示、防爆、精度低二、热电偶温度计热电效应：包括温差电势和接触电势。2.冷端温度补偿的作用和补偿方法返回1.补偿导线的作用，与相应的热电偶的连接方式（型号匹配与正负极性连接正确）。E(t,0)＝E(t,t0)+E(t0,0)'B'A'0t0t现场控制室分度表的使用条件。查表计算E(t,0)返回分度表的使用条件。查表计算,EttEE(t,0)3.计算的常用公式：)t,t(E)t,t(E)t,t(EABBAAB000①EAA(t,t0)=0；EAB(t,t)=0；理解参考电势方向的概念②第三种导体定律：接入第三种导体，只要与第三种导体相接的两接点温度相同，则对回路中电势无影响。0(,)ABEtt三、热电组温度计返回物质自身电阻随温度发生变化。热电阻金属导体半导体PtCu分度号，分度表测量范围、精度、线性度等常用热电阻分度号、连接导线要求（三线制）。rrtRr控制规律与控制器执行器第二篇过程控制仪表返回一、控制器的作用二、控制规律三、控制器当Pv≠Sv时，控制器按照选定的控制规律，使输出变化量△Mv对执行器产生控制作用，消除或克服偏差。控制规律研究的是△Mv与Dv之间随时间变化的关系。基本控制规律:P、PI、PD、PID，统称PID控制规律。掌握各控制规律的特点，适用对象范围。了解控制器的基本功能。掌握正、反作用的定义。返回第八、九章控制规律与控制器二控制规律PPIPDPIDtDVfMV,/PBIDKPTT、、过渡过程品质指标公式，特点、适用场合控制规律的实现：通过改变控制参数（PB、TI、TD）到极限值，来获得不同的控制规律)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP返回1.根据被控对象的特性、各控制规律的特点选择控制规律适用：滞后较小、负荷变化不大，无余差要求的被控对象，如中间储罐的液位、精馏塔塔釜液位、不重要的蒸汽压力控制系统。特点：输出与偏差成比例，KP↑（PB↓）→控制作用↑。调节作用快，克服干扰能力强。但存在余差，且KP↓（PB↑）→余差↑。①P控制质量主要取决于控制器的控制规律（P、PI、PD、PID）选择和控制参数(KP或PB、TD、TI)设置。TD→0，TI→∞，PDvKMvP返回适用：滞后小、负荷变化不大，不允许有余差的被控对象，如大多数压力、流量控制系统，不允许有余差的液位控制等。②PI:特点：输出与偏差的积分成比例，可消除余差。但TI↓→控制作用↑，滞后大，会降低系统稳定性，可适当加大PB（KP↓）保持稳定性，但A相应增大，Ts加长。TD→0，PI)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIPDvdtT1DvKMvIP返回③PD:特点：根据Dv变化趋势，进行超前控制，具有预测作用。TD↑→控制作用↑。适用：温度、成分等容量滞后的对象，且工艺无余差要求的被控对象。不适用于：纯滞后对象。适用：温度、成分等容量滞后且不允许有余差的被控对象。④PID:特点：微分输出与偏差变化速度成正比，积分可消除余差。适当调整PB、TI和TD，可获得较高控制质量。TI→∞，PD)dtdDTD(KMVDVPV)dtdDvTDvdtT1Dv(KMvDIP返回2控制参数(KP或PB、TD、TI)的确定被控对象PB（%）TI（分）TD（分）液位20~80流量40~1000.1~1压力30~700.4~3温度20~603~100.5~3根据控制参数对过渡过程品质(稳、快、准）的影响),DSTnT微分控制作用，相对稳定性（震荡，快速性（））（快速性，（震荡，相对稳定性积分控制作用SITnT),）（快速性，（震荡，相对稳定性比例控制作用SPBTnKP),,二控制器1控制运算（控制规律的实现）)1(dtdDVTDVdtTDvKMVDIP了解控制器的基本功能。控制规律的实现：通过改变控制参数（PB、TI、TD）到极限值，来获得不同的控制规律3正反作用：构成负反馈正作用：)1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP反作用：)1(dtdDvTDvdtTDvKMvDIP5.内、外给定选择与提供内给定信号：内给定：由控制器内部设置，用于定值控制系统；外给定：来自外部输入，用于随动控制系统。4.手/自切换与手动操作自动：控制器输出Mv根据控制规律随Dv变化而变；手动：控制器输出Mv与Dv无关，此时控制规律无效。直接由手动操纵Mv，类似直接手调阀门开度。在自动控制系统刚投入运行时，先进行手动操作来改变控制器输出信号，等到系统基本稳定后再切换为自动运行。第十章执行器一执行器的作用二按能源分类气动执行器电动执行器液动执行器作用：接受控制信号，改变操纵变量，使测量值保持在给定值或一定范围内。二气动执行器执行机构薄膜执行机构活塞式执行机构长行程执行机构原理：输入输出关系作用正反作用不平衡力，阀门定位器调节机构分类直行程：角行程：性能指标节流原理流量系数:决定阀的口径Dg、dg可调比:理想、实际流量特性:理想（四种），实际正装、反装特点物理意义三、性能指标1.流量系数C表示调节阀的最大流通能力的参数。返回3/100010022mkgKPaACpAQ22.04gDC流量系数C的大小取决于阀门公称通径Dg和全开时阻力系数ξ（dg)。阀过大,工作在小开度,调节质量不好;阀过小,即使全开也不能适应最大流量,造成工艺不能正常工作调节阀的固有特性2可调比R定义：