开关量控制3-1

1第三章开关量变送器和执行部件•3.1概述•3.2开关量压力变送器•3.3另外几种类型的开关量变送器•3.4开关量信号的摄取方法•3.5执行机构•3.6开闭式阀门的操作及控制电路•3.7转动机械的操作及控制电路•3.8气动和液动的执行机构23.1概述开关量变送器：就是将被测参数转化为标准开关量信息输出的测量设备。•要求：结构简单、体积小、中间转换环节少，可靠性高、造价低。•也可以先转换出模拟量信号再经比较器转换成开关量，但这种方法环节多，结构复杂，价格与故障率均较高，因此通常不这样做。31、常用名词术语•1、设定值用来设定被测量的预期参比信号。上下限值，不同的动作值。例如：电压监测，若100v~120v是正常范围，低于100v，高于120v，要发出报警信号。4常用名词术语•2、位式作用：开关量变量值的数目，一般只取有限的数目。•二位：开关的通/断，信号的高/低，等。•三位：电动机的正/反/停转，变量的正/负/零。•多位：高/低1值、2值、3值……电梯层信号可看成多个开关量信号的组合。5常用名词术语•3、开关量变送器及其特性•能够输出标准开关量信号的控制仪表，如行程开关，料位开关，压力开关，温度开关等装置。•(1)当时，；•(2)当时，；•(3)当时，可能是也可能。如果是增方向通过时，则若是减方向通过时，则1y1xx1yy2xx21xxxyxx2yy1x2x1yy1x2x2y1y变送器输出被测参数2y2yy6常用名词、术语•4、切换值•使输出变量改变的任一输入变量。•5、上切换值（动作值）•输入变量增大时，使输出变量改变的输入变量值。•6、下切换值（返回值）•输入变量减小时，使输出变量改变的输入变量值。7常用名词、术语•7、切换差（回差）•上切换值与下切换值之差。•8、重复性误差•相同条件下，输入变量按照同一方向变化时，连续多次测得的切换值之最大变化值。82、开关量变送器主要技术指标•1、动作的稳定性多次测量时动作值和返回值的稳定。•2、动作的可靠性长时间待机后一旦有动作要非常可靠。尤其在自动保护系统和顺序控制系统中。•3、切换差要有足够数值，并且可调。93、开关量信息的获取方法•1、通过各种形式的开关量变送器获得如压力、流量、液位、温度、电量等。开关量变送器通常仅由测量元件、杠杆机构和微动开关组成。•2、通过模拟量转换至开关量模拟量由常规变送器测得，在经过诸如差值转换器、限幅报警器或者二次仪表的触点转换而来。•3、采用显示仪表上的附加开关。可靠性差，一般不采用10微动开关的外观微动开关是一种施压促动的快速转换开关，因为其开关的触点间距比较小，故名微动开关，又叫灵敏开关。定义11微动开关内部结构操作钮拉钩动触点静触点12工作原理•外机械力通过传动元件（按销、按钮、杠杆、滚轮等）将力作用于动作簧片上，当动作簧片位移到临界点时产生瞬时动作，使动作簧片末端的动触点与定触点快速接通或断开。•当传动元件上的作用力移去后，动作簧片产生反向动作力，当传动元件反向行程达到簧片的动作临界点后，瞬时完成反向动作。•微动开关的触点间距小、动作行程短、按动力小、通断迅速。其动触点的动作速度与传动元件动作速度无关。133.2开关量压力变送器•压力开关：测量介质的压力，当介质压力达到（高于或低于）切换值时，输出开关量信息。•测量元件一般有：弹簧管型，活塞型，膜片型，波纹管型。•差压开关：压力开关的一种，测量元件为双室，被测压差引到弹性元件两侧。14弹簧管型压力开关15F1F2+F3()F1F2()动作值忽略开关力矩返回值忽略开关力矩163.3另外几种类型的开关量变送器•1、流量开关•2、液位开关、料位开关•3、温度开关•4、行程开关、位置开关•5、火焰检测器•6、光敏开关•7、定时开关17•测量要求较准确的场合–节流装置+压差开关–例如：孔板、喷嘴等标准节流装置•测量不要求准确的场合–管道中所设滤网的堵塞信息、磨煤机的断煤信息、润滑油泵起动后回油的信息等1、流量开关18挡板压板微动开关192、液位开关•浮子式•工作压力不超过3MPa•工作温度不超过150°C20•电极式•仅适用于导电度较高的液体中间继电器21继电器22液位开关小结：•浮子式液位开关：适用于工作压力和温度有限制的场合；•电极式液位开关：仅适用于导电度较高的液体；•平衡容器+差压开关：高温高压的场合。230～100°C固体膨胀式的温度开关；100～250°C气体膨胀式的温度开关；250°C以上热电偶或热电阻温度计，经测量变送器变为模拟量信号，再通过电量转换开关转换为开关量信息。例:施密特触发器。3、温度开关24片状杆状25施密特触发器—模拟量转开关量264、行程开关行程开关也称为位置开关，主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合；当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来位置，各触点恢复常态。2728•火焰检测器用于监视锅炉燃烧器的火焰情况。输入检测探头的火焰信号（强度和频率）通过交换电路处理后成为开关量信号。•火焰检测器的种类有火焰导电电极、紫外线火焰检测器和红外线火焰检测器等。4、火焰检测器293.4开关量信号的摄取方法通过对实际系统运行经验的总结，了解到开关量控制系统的故障主要出现在检测部分。所以我们从讨论信号单元的可靠性出发，讨论提高开关量系统可靠性的途径。可靠性(Reliability)：在一定的使用条件和规定的使用时间内，系统持续完成设计功能的概率。30从热工保护系统发生故障的效果看，故障可分为拒动作和误动作两类。误动作率：Ｐ＝误动作次数／实际动作次数拒动作率：Ｑ＝拒动作次数／应当动作次数实际动作次数=正确动作次数＋误动作次数应当动作次数=实际动作次数＋拒动作次数－误动作次数注意，上述表达式是统计值，应该是在较长时间（如一年）的统计结果。31此时信号单元与检测元件的误动作率、拒动作率相等。即Ｐ＝ｐＱ＝ｑ式中：Ｐ、Ｑ为信号单元的误动作率和拒动作率。ｐ、ｑ为传感器的误动作率和拒动作率。1、单一信号法32误动作率：Ｐ＝ＰaＰb拒动作率：Ｑ＝１－(１－Ｑa)(１－Ｑb)＝Ｑa＋Ｑb－ＱaＱb2、信号串联法BAY单元逻辑表达式：333、信号并联法逻辑表达式：BAY误动作率：Ｐ＝１－（１－Ｐa）（１－Ｐb）＝Ｐa＋Ｐb－ＰaＰb拒动作率：Ｑ＝ＱaＱb344、信号的多重化摄取法常用的有先串后并、先并后串，三取二、四取三等。DCBAY逻辑表达式：3536ABDACDBCDABCY逻辑表达式：37对热工保护系统，除了要求其检测信号必须正确可靠外，还要求保护装置的逻辑处理部分和执行机构也必须正确、可靠地动作，这些部分也可以用多重化方法提高可靠性。多重化摄取法，虽然增加了变送器的数量，但对提高测量的准确性，增加系统的可靠性，还是很有必要的。383.5执行机构•执行机构：是开关量控制系统的最后环节，它执行逻辑控制装置发出的指令，去完成某一特定的控制任务。•常见的执行机构有：电动阀门、气动阀门、电动机。39一.火电厂使用的开闭式阀门概况•阀门及其操控要求•阀门电动装置：接受开关量信息，直接操作阀门的开闭的电动执行器。•电动阀门：阀门+电动装置3.6开闭式阀门的操作及控制电路40（1）闸阀及其结构示意图闸板上下运动适用：大口径管道，例如汽水通道41（2）截阀及其结构示意图适用：Dg100mm以下的管道。阀瓣上下运动42（3）蝶阀及其结构示意图不适用：高温高压介质。蝶板旋转运动43（4）球阀及其结构示意图可适用：高压，但工作温度有一定限制。带孔的球体旋转运动44二.电动阀门的主要组成部分及功能•电动装置必须保证能够完全与阀门的操作特性相配合，主要的几点：最大输出转矩阀门操作行程合适的操作速度应配有手动装置电动装置和阀门可分别安装有完善的防护措施452、电动阀门的主要组成部分及功能电动机通过主传动机构减速后带动阀门的启闭件，正齿轮传动和蜗杆蜗轮传动启闭蝶阀和球阀等整定阀门的启闭位置限定电机装置的输出转矩启闭闸阀和截止阀等三向异步电动机，按10-15min短时工作制设计，40W-10kW46三.阀门电动装置的控制电路补充内容（继电-接触器控制系统）1、常用控制电器（1）刀开关；（2）组合开关；（3）按钮；（4）行程开关；（5）熔断器；（6）交流接触器；（7）继电器。