仪表常识 公共课.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仪表常识,公共课,什么叫仪表？,一般用以检出、测量、观察、计算各物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。比如说：流量计、压力表、温度表、数显仪等等。有些也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能的。比如说调节阀、压力开关等等,仪表常识,公共课,什么叫仪表？,一般用以检出、测量、观察、计算各物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。比如说：流量计、压力表、温度表、数显仪等等。有些也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能的。比如说调节阀、压力开关等等,都有些什么仪表？,那就多了，分不同的行业，有运用在工业上的仪表，有食品上的仪表、化工方面的仪表。但大部分仪表都差不多。具体有：流量计、压力表、温度表、液位计、数显仪、变送器、电磁阀、调节阀、等等。,我们公司都有些什么仪表,？,测压力的仪表有：压力表（就地），厂家：上海精普仪表、上海自动化仪表厂。如图：,压力变送器（远传），厂家：罗斯蒙特（,Rosemount,）、川仪横河（,EJA,），,如图：,测,温度的仪表,有：双金属温度计、液体压力式温度计（就地）如图：,热电偶、热电阻（远传）厂家：上海精普仪表、上海自动化仪表厂,如图：,测,流量的仪表,有：,转子流量计、椭圆齿轮流量计（就地）,孔板流量计、电磁流量计、质量流量计,测,液位的仪表,有：,玻璃板液位计、磁翻板液位计，如图：,测液位的很多，就不多说了,调节阀：气动薄膜调节阀、电动调节阀,简单说一下什么是压力、温度、流量、液位、调节阀等基本知识,，,压力,：垂直作用在物体单位面积上的力称为压强，工程上常称为压力。对象的实际压力称为绝对压力，,压力（压强）,P=F/A,标准单位：,Pa,KPa,MPa,工程单位：巴、毫米水柱、毫米汞柱、标准大气压、工程大气压等。,压力单位之间的换算,：,单位,公斤力,/,厘米,2,（,f/,2,）,兆帕（斯卡）,（,Mpa,）,巴,（,bar,）,标准大气压,（,ATM,）,毫米水柱,（,H,2,O,）,毫米水银柱,(,Hg),磅,/,英寸,（Ib/in,2,）,f/,2,1,0.0981,0.981,0.9678,10,4,735.6,14.22,Mpa,10.2,1,10,9.869,1.02,10,5,7.50,10,3,1.45,10,2,bar,1.02,0.1,1,0.9869,10.2,10,3,750,14.50,atm,1.0332,0.1013,1.0133,1,1.0332,10,4,760,14.696,H,2,O,10,-4,9.81,10,-6,98.1,10,-6,0.9678,10,-4,1,73.56,10,-3,1.422,10,-2,Hg,1.36,10,-3,1.333,10,-4,1.333,10,-3,1.316,10,-3,13.6,1,19.34,10,-3,Ib/in,2,70.3,10,-3,6.89,10,-3,68.9,10,-3,68.05,10,-3,70.3,51.72,1,压力表示方法,：,大气压：大气自重产生的压力,表压：以大气压作为它的基准,绝压：以绝对真空作为它的基准,真空度：低于大气压的压力,关系式：表压,=,绝对压力,-,大气压,真空度,=,大气压,-,绝对压力,问题,：我们在,DCS,画面上看到的压力是表压还是绝压？,温度：,温度是用来表示物体冷热程度的物理量,温度测量有接触式和非接触式测量：,接触式温度计：利用热交换，充分接触。如体温计，某种物体的物理特性，如热胀冷缩，金属温度计。,非接触式温度计：利用高温辐射等。,温标：,摄氏温标：用,t,表示，单位记为,国际温标：热力学基本温度，用符号,T,表示，单位是开尔文，记为,K.,t=T-273.15,我们公司主要温度测量,:,是采用热电阻和热电偶测温的（远传部件）,热电阻测温原理：,是利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性质测温的。对于金属导体，在一定的温度范围内，其电阻值和温度的关系为：,Rt,=,Rto,1+a,（,t-to,）,式中：,Rt,温度为,t,时的电阻值，,。,Rto,温度为,to,时的电阻值，,。,a,电阻温度系数，即温度每变化,1,时金属电阻变化的相对值，单位为1/,。,当,Rto,、,Rto,一定时，,Rt,与,t,之间具有单值函数关系，电阻值的大小便反映了温度的高低。,铂电阻（,Pt100,）：,铂电阻的特点是准确度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化介质中，甚至在高温下，其物理和化学性质都非常稳定。测量范围为：（,-200650,）,热电偶测温原理,：,热电效应,-,两种不同的导体或半导体连接成一个闭合回路，若两点温度不同，回路中会产生热电动势。,显示端,测量端,流量,：,流量，就是指单位时间内通过管道（或设备）某一截面的流体数量。通常叫做瞬时流量。,常用单位：吨,/,小时（,T/h,），千克,/,小时（,kg/h,），立方米,/,小时（,m3/h,）,差压式流量计：,差压流量计是基于流体流动的节流原理，在管道中装节流元件，流体流过节流元件时，在节流元件前后产生压差，在一定条件下压差与流量具有确定的函数关系。因此，可以通过测量节流元件前后的压差来测量流量。,标准节流装置：孔板、喷嘴、文丘里管,液位,在容器或设备中储积的液体高度称为液位液位,测量的单位为长度单位（一般是,mm,、,m,）,液位计的形式,:,直读液位计,是一种使用最早和最简单的液位计，常用的有玻玻管式和玻璃板式两种，,差压式水位计,原理是，在容器上安装平衡容器，利用液体静力学原理使水位转换成差压，用导压管将差压信号传到差压计，差压计指示出容器的水位浮球液位计。,浮球液位计是通过检测浮球位置来测量液位的仪表。,超声波料位计,发出声波返回的时间来检测物位的仪表。,调节阀,：,调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等,调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。,调节阀的流量特性,，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种流量特性的意义如下：,等百分比特性,（对数）,等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。,线性特性（线性）,线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。,抛物线特性,流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性,调节阀作用形式：,（,正作用）工作原理：当信号压力通入到薄膜气室时，在膜片上产生一个推力，并使推杆部位移动，将弹簧压缩，直到弹簧的反作用与信号压力在膜片上产生的推力相平衡。示图如下：,100,L/,（,P/,kPa,100,p.Ae,KL,20,0,（反作用）工作原理,：与正作用式一样，所不同的是反作用执行机构的信号压力通入到波纹膜片的下方，信号压力增加时，波纹膜片向上移动，示图如下：,L/,（,%,）,100,0,20,100,P/,kPa,PAe,KL,简单介绍,DCS,画面位号字母的意义：,如,:PICA-306,P-,代表什么？,I-,代表什么？,C-,代表什么？,A-,代表什么？,306-,代表什么？,简单介绍公司所用的控制系统的厂家：,苏天化,：,旧装置控制系统：,DCS,厂家：,ABB,的,Freelance2000,系统,新装置控制系统：,DCS,厂家：横河的,CS3000,系统,旧压缩机控制系统：美国,CCC,公司，,新压缩机控制系统：北京康吉森公司的系统,TRICONEX,博源联化,：,40,万吨,60,万吨甲醇装置：,DCS,厂家：,ABB,的,Freelance2000,（,AC800F,）系统,40,万吨,ITCC,和,SIS,：北京麦肯韦尔信息控制系统有限公司，,iCS,triplex(Trusted,IEC1131TOOLSET,60,万吨,ITCCSIS,和新增空压机：北京康吉森自动化设备技术有限责任公司，,TRICONEX(,Tristation,1131 4.1),开工锅炉和化水：浙江中控技术有限公司，,SUPCON(,AdvanTrol,-Pro V2.50),汽车装车台：上海触点信息技术科技有限公司，,iFIX,3.5,测量与误差,测量及分类,测量就是通过一定的实验方法、借助一定的实验器具将待测量与选作标准的同类量进行比较的实验过程。测量结果应包括数值、单位以及结果可信赖的程度,(,不确定度,),三部分。,按照测量方法来划分，测量分为直接测量和间接测量。,直接测量是指可以用测量仪器或仪表直接读出测量值的测量。如用米尺测长度，用温度计测温度，用电表测电流、电压等都是直接测量。,间接测量是指通过一个或几个直接测得量，利用已知函数关系计算出的物理量。如用单摆法测量重力加速度,g,时，,g,=42,L/T,2,，周期,T,、摆长L,是直接测量值，而,g,是间接测量值。,误差及分类,物理实验就是对一些物理量进行测量的过程。任何待测的物理量在一定客观条件下总存在着一个真实的值，称之为该物理量的真值,(true value),。但是，由于实验理论的近似性、实验仪器灵敏度和分辨能力的局限性、环境的不稳定性等因素的影响，待测量的真值实际上是不可能通过测量准确复现的，我们永远无法准确得知。测量结果和真值之间总有一定的差异，这种差异定义为测量误差。测量误差可以用绝对误差表示，也可以用相对误差表示。设测量值,x,的真值为,a,，则：,(),xa,绝对误差（,1.1-1,）,%100)()()(=,aEr,真值绝对误差相对误差,（,1.1-2,）,由于真值是不能确知的，所以测量值的误差也不能确切知道，因此测量的任务就是给出被测真值的最佳估计值，并估算出这种最佳估计值的可靠程度。,仪表精度等级的概念是什么在正常的使用条件下,仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度,.,引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差,.,在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度,.,准确度等级就是最大引用误差去掉正,负号及百分号,.,准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一,.,我国工业仪表等级分为,0.1,0.2,0.5,10,1.5,2.5,5.0,七个等级,并标志在仪表刻度标尺或铭牌上,.,仪表准确度习惯上称为精度,准确度等级习惯上称为精度等级,.,仪表精度,=,（绝对误差的最大值,/,仪表量程）*,100%,以上计算式取绝对值去掉,%,就是我们看到的精度等级了,.,仪表精度是根据国家规定的允许误差大小分成几个等级的,.,某一类仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的百分比误差的最大值。我国过程检测控制仪表的精度等级有,0.005,、,0.02,、,0.1,、,0.35,、,0.5,、,1.0,、,1.5,、,2.5,、,4,等,.,一般工业用表为,0.5,4,级,.,精度数字越小说明仪表精确度越高,.,举例说明：,现场管道上装有两块压力表，量程范围是,0-10MPa,精度等级是,1.5,级，分别显示是,5.28MPa,，,5.18MPa,，请问那个显示是对的？,我们进行计算分析：压力表的精度等级是,1.5,级，计算误差：,10,1.5%=0.15MPa,说明两块表的显示差如果在,0.15MPa,范围内，我们就可以确定这两块表的显示都正确。,所以我们在,DCS,画面上看到同一根管道上的数据有时不同，只要在误差范围内是正确，每块仪表都有精度等级，根据精度等级越高，误差范围越小，我们公司用的压力变送器的精度是,1,级的，温度显示（远传）,1,级，压力表是,1.5,级，,自动控制系统,：,控制方式一般分为手动或自动两大类，如果纠正系统的偏差是由人直接操作，这种回路称为手动控制系统；如果系统具有反馈通道组成的闭环回路并能自动纠正偏差，这种系统称为自动控制系统，或叫自动调节系统。如图所示。,自动调节系统其作用是把来自变送器的标准测量值，并与给定值比较，若产生偏差，调节器则按事先选定的调节规律调整偏差，并通过调节阀来执行调节器的调节指令,基本调节规律,是指调节器的调节环节产生的调节规律。也就是当调节器接受了偏差信号（即输入信号）以后调节信号（即输出信号）的变化规律。各种不同的调节规律是为了适应不同的生产要求而设计的。在自动化领域中最基本的调节规律有三种：比例凋节、积分调节和微调节,比例调节作用是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。,积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数,Ti,Ti,越小,积分作用就越强。反之,Ti,大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成,PI,调节器或,PID,调节器。,微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成,PD,或,PID,控制器。,在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。对于温度系统：,P,（,%,）,20-60,，,I,（分）,3-10,，,D,（分）,0.5-3,对于流量系统：,P,（,%,）,40-100,，,I,（分）,0.1-1,对于压力系统：,P,（,%,）,30-70,，,I,（分）,0.4-3,对于液位系统：,P,（,%,）,20-80,，,I,（分）,1-5,Kp,=100/P,Ki,=,kp,*T/I,Kd,=,kp,*D/T,分别介绍一下各个参数的意义：,T,：计算周期，就是各多少时间计算一次,U(n,)=Kpe(n)-e(n-1)+Kie(n)+Kde(n)-2e(n-1)+e(n-2),单位是秒。一般,1,秒或者,0.5,秒甚至,5,秒都行。,P:,比例带,I,：积分时间,D,：微分时间,P,、,I,、,D,跟,kp,ki,kd,有什么关系呢？,Kp,=100/P,Ki,=,kp,*T/I,Kd,=,kp,*D/T,简单介绍苏天化,18,万吨甲醇的联锁控制原理：看图,