工业控制基础

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1、1第二篇 第二篇2第五章3第一节 概 述 检测是化工生产过程的眼睛，通过仪表来获取生产的物流、能流信息，以便对化工生产过程进行有效的控制。 测量：被测变量与其相应的标准单位进行比较，从而获得一个确定的量值。4 标准单位：米 m（1）定义值 1m =（ 赤道北极的距离）/107 于是巴黎米尺产生了，一个用白金制成的X 形状、带有温度修正在值刻线的标准单位产生了。（2）光在真空中1/299792458 秒内通过的路径。 5测量的基本知识直接测量：被测量直接与测量单位进行 比较。如长度、压力的测量。间接测量：测量与被测量有函数关系的 量。如蒸汽的压力与温度的 对应关系。6测量过程中的形态能转换单态能

2、的变换双态能的变换物体A形态能量B形态能量物体B形态能量C形态能量A形态能量7测量方法的比较方式偏差测量：被测量与初始状态的偏离量。 如液柱式压力计；压力表等。微差测量：被测量与一个已知量进行比 获得偏差，结果是已知量与 偏差的和。零差测量：是一种随动测量法，用一个 已知量跟随未知量变化，二 者差值为零。 8测量方法显示方法图示相互可转换零 位 式数 字 式模 拟 式偏 差 式12.359仪表内部的信号传输过程开环系统：电流表 传递函数：Y（s）= K1K2K3s K1K2K3s 电流压力角度指针ITX10仪表内部的信号传输过程闭环系统：电位差计。 传递函数：（s）=K1K2/s e放大器伺服

3、电动机SM-UfK3+e测量电桥esKKKKK3212111仪表的质量指标（ MTBF）有效性=仪表的计量性、操作性能、可靠性能和经济性能。平均修复天数平均无故障工作时间平均无故障工作时间12测量误差的分析方法与指标一、误差的性质分类（1）随机误差:测量值二、二各不相同，其大小与方向不可事先确定。（2）系统误差:多次测量后,误差分布的大小与方向。（3）粗大误差:是一种偶然性误差,概率小。13精密度、正确度与准确度精密度:对同一被测量进行多次测量的 重复性程度。反映随机误差。正确度:对同一被测量进行多次测量值偏离 真值的程度。准确度:精密度与正确度的综合。14精密度、正确度、准确度 精密度 正确

4、度 准确度 0t0t0txxx15误差的正态分布图有界性、单峰性、对称性、抵偿性。x-2-32316例：误差判别歌唱演员打分时： 去掉一个最高分、去掉一个最低分后，取平均分。（防止粗大误差） 打枪时后一弹头从前一弹孔中穿过是极为罕见的。 （随机误差） 射击运动员成绩好是：精密度高的好枪、正确度好的瞄准，二者的结合，即准确度好。17仪表误差的表示方法（1）绝对误差：仪表示值与真实值之差的绝对值。 =|X X t|= |X X 0| 基本误差限：= （单位）（2）引用误差= / M% M = X max X min 量程：标尺上限 - 标尺下限18精度等级、国家标准精确度：仪表用来表示测量结果可靠

5、程度。表示：用相对百分误差去掉“”和“%”。国家标准序列： 标准表、范型表、实用表。 级标准表：0.005、0.02、0.05 ； 级标准表：0.1 、0.2 、0.35 、0.5 ; 一般标准表：1.0 、1.5、2.5 、4.0。 符号:1.01.519引用误差、允许误差、工艺要求引用误差是仪表的实际误差：引max允许误差是仪表精度特级所规定的误差： 表允=表允 M工艺允许误差即工业要求误差限： 工允 引max 表允 工允同理: 引max 表允 工允20 检测仪表的分类 （1）接触式与非接触式仪表。 （2）标准表(计量室) ; 范型表(实验室) ; 实用表(现场)。 （3）按工艺参数分:

6、压力( P )、物位( L ) 、流量( F ) 、 温度( T ) 、成分( A ) 。 21例:某温度检测仪表的测量范围为 100600 ，校验该表时得到的最大绝对误差为3 ，试确定该表的精度等级？解： = / M% =3/（600100）% = 0.6 %对照精度等级: 0.5、1.0、1.5 0.5 0.6 1.0 应取1.0级因为: 引max 表允 工允若工艺要求误差为3 以上则符合要求。22变差(加差)与灵敏度回差：仪表的正、反 行程之差。灵敏度= /x灵敏度限/xmin上行程下行程23 变差计算公式：=X上 X 下 变差的引用误差= (/ M)% M = X max X min

7、|max| |表允|否则不合格。另外：仪表的分度值应大于或等于表允 灵敏度限不应大于表允的一半。24灵敏度：示值的输出变化量（角或线位移） 与输入变化量之比。/X灵敏限：引起输出量发生变化的最小输入 改变量。 即可分辨时X min 。仪表的分度值应大于或等于表允灵敏度限不应大于表允的一半。25第二节 压力检测及仪表 压力是工质热力状态的主要参数之一,普通的压缩机安装数只压力表，重要的参数现场必须安装双表显示。 由现场安装到远传的压力表是生产自动化的需要，压力传感器或变送器是实现信号远传的主要仪表。26压力表压力变送器27压力的表示方法与关系图人们习惯在大气压下生活 并认为是无压01标准大气压P

8、绝0P表P负-760mmHg大气压线28液柱式压力计 P=gh U型管式 单管式 斜管式PX1PX2PXPXhhh2930弹簧管的各种横截面图 扁圆形 椭圆形 半圆形 双圆形 8字形 厚壁扁圆形31上图 弹簧管下图 压力表机心32弹簧管压力表原理图压力表3334压力表的安装 （冷凝管与隔离罐）冷凝管 隔离罐隔离膜隔离液隔离介质1被测介质235各种膜式压力表36以膜片为测量元件低程精密压力表37压力表的校验被校表 标准表油杯油泵38不锈钢压力表39消防表高压表40霍尔变送器霍尔效应 -+BII-+EH41霍尔变送器结构示意图结构ByS NN SPXyyIEHByByIEH-y+y042霍尔元件与

9、霍尔效应43霍尔元件、检测器扩散硅杯44波纹膜片45膜片膜盒组件46膜 盒47电动差压变送器R0P2P1 I0 O2 O1膜盒主杠杆副杠杆连接簧片放大器线圈检测片磁钢反馈线圈 磁分路 调零簧48电动差压变送器R0P2P1 I0 O2 O149电容式差压变送器结构框图简图P2P1 输出信号0 20mA定电极C1C2解调器功放器反馈、保护电源、振荡硅油动电极50电容式差压变送器电容式差压变送器51电感式、电容式压力传感器 电感式 电容式PL1L2p1p2C1C252p2硅微电容传感器硅微电容传感器p1C1C2尺寸：长宽9mm、高度7mm硅膜片位移：4m安装采用预张紧技术5354电容式压力变送器示意

10、图传感器 测量桥路r1r2C2C1U055电容式差压变送器法兰式差压变送器56应变片式压力变送器应变片：金属或半导体晶片r 变大r 变小57应变片式的测量电桥传感器 测量桥路r1r2r3r4U058硅扩散杯式差压变送器扩散杯P2P1r0.635r0+-TtTrR1 459r0.635r0+-TtTrR1R1 、R4变小R2R3R4R2 、R3变大0.812r606162硅扩散杯式压力变送器63扩散硅杯式差压变送器法兰式差压变送器64压力表种类一览氧气表氢气表氨气表氯气表天蓝色深绿黄色褐色乙炔表可燃气表惰性气体、液体白色红色黑 色65常用压力表规格型 号测量范围精度等级Y-60Z-0.10, 0

11、0.1, 00.16,00.25, 00.4, 0 0.6,01.0, 01.6, 02.5,04.0, 0 6.0, 0 10,016, 025, 040, 0600.1, 0.2, 0.4,0.5, 1.0, 1.5,2.5Z:轴向无边T:径向带边ZQ:轴向带边Y-100Y-100TY-150Y-150ZQT-200T-25066压力仪表的选择 由被测介质的性质选用压力表种类;测压范围选择量程;工艺要求选择精度；操作及安装条件选择型号、尺寸。 正常压力时被测压力应为量程的：1/32/3 。 脉动压力时被测压力应为量程的：1/31/2。 高压力时被测压力应不超过量程的：1/33/5。 67数