过程控制仪表及装置PPT课件

抛物线流量特性 3.3 7.3 12 18 26 35 45 57 70 84 100
当相对位移1变00化 0时， 所引起的相对流量的变化量为：
(1R 1)(L l)9.6700 所引起的相对流量的变化率为（以下面几点为例）：
相对 10 0 时 0位 2 .1 7 2 移 1 3 1 30 为 0 0 7 0 0 0 5 相对 50 0 时 0位 6 .3 5 1 . 移 7 5 1 .7 1 1为 0 0 0 1 0 0 0 9 相对 80 0 时 0位 9 .3 8 0 移 .6 8 0 .6 0 1为 0 0 0 1 0 0 01 [说明]：直线流量特性调节阀在小开度工作时，其相对流量
模拟式：传输信号为连续变化的模拟量 基地式、单元组合式、组建组装式
数字式：传输信号为断续变化的数字量 以微型计算机为核心，功能完善、性能优越
供应基地式气动液位 指示调节仪
供应基地式气动温度 指示调节仪
根据动力能源形式的不同，分三大类： 气动执行仪表：（以压缩空气为能源） 特点：结构简单，维修方便，价格便宜，防火防爆。
2 调节机构（调节阀） 局部阻力可变的节流元件
a 分类
大口径的调节阀 一般选用双座阀，其 所需推力较小，动作 灵活，但泄漏较大。
小口径的调节阀 一般选用单座阀，其 泄漏较小。
电动Ｖ型球阀 直行程电动套筒调节阀 电动调节蝶阀
电动三通合流(分流) 调节阀
气动蝶阀
三通球阀
b 流通能力C
调节阀全开，阀差前为 0后 .1M压 P、 a 流体 重量1为 g/cm3时，每小时通过流阀体门流的量 单位 m3或kg。
电动执行仪表：（以电为能源） 优点：能源取用方便，信号传输速度快，传输距离远， 便于信号处理。 缺点：结构复杂，推力小，不太适用于防爆场合（Ⅲ型 仪表已采用了安全防爆措施）。
液动执行仪表：（以高压液体为能源） 优点：推力最大，动作可靠，精度高。 缺点：高压液源 价格高。
信号： 过程控制仪表均采用统一、标准的联络信号
工作流量特性
⑴ 理想流量特性
调节阀前后压差一定的情况下得到的流量特性， 调节阀的理想流量特性仅取决于阀芯的形状。
① 直线流量特性 指调节阀的相对流量与阀芯的相对位移成线性关系。
d( Q )
调节阀的放大系数
即：
Qmax K
d( l )
L
对如 上式求果 解l ，0 时 得：令 Q ， Q m ： ， inQ Q m m 且 a in R x
实现调节阀气开、气关的四种方式：
d 调节阀的流量特性
调节阀的流量特性：指介质流过阀门的相对流量与阀芯相对 位移之间的关系。
式中：
即： Q f(l )
Qmax
L
QQmax—相对流量，即芯 调在 节某 阀一 阀行程Q时 与全开Q流 ma之 x量比。
lL— 相对位移， 阀即 芯l调 与 行节 全 程阀 开 L之 的 行 比 理想流量特性
对于不可压缩流体的流量，有：
QA0
2g
(p1p2)
——差压流量计中已作介绍
令CA0 2g
则 CQ
p
根据计算所得调节阀的流通 能力确定其尺寸参数公称直径与 阀座直径。（参见P114 表4-2）
c 阀的气开、气关方式 正装阀与反装阀
公称直径Dg 25mm的 调节阀为单导向式，有只正 装阀。
气开阀与气关阀
L0
相对流量
直线流量特性 3.3 13.0 22.7 32.3 42.0 51.7 61.3 71.0 80.6 90.3 100
等百分比流量特
性
3.3 4.67 6.58 9.26 13.0 18.3 25.6 36.2 50.8 71.2 100
快开流量特性 3.3 21.7 38.1 52.6 65.2 75.8 84.5 91.3 96.13 99.03 100
对气动控制仪表：国际统一使用0.02 ～0.1MPa的模拟 气压信号。
对电动控制仪表：国际电工委员会（IEC）规定 Ⅱ型电动仪表：0 ～10mA(DC) Ⅲ型电动仪表：4 ～20mA(DC) 和1 ～5V(DC)
供电方式： 交流供电 和 直流集中供电
体积大、安全性差 直流低电压电源箱
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§4.2 执行器
工作原理：阀杆的受力平衡
pAKL
其中：
p —气动调节器的输出信 压号 力； A—膜片的有效面积； K —弹簧的弹性系数； L—阀杆的位移。 L A p
K 即 Lp
气动执行机构的正作用和反作用：
正作用：当输入气压信号增加时，执行机构的阀杆向下移动； 反作用：当输入气压信号增加时，执行机构的阀杆向上移动；
第四章 过程控制仪表与装置 §4.1 概 述 §4.2 执行器 §4.3 PID调节器 §4.4 数字PID控制算法
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§4.1 概 述
过程控制仪表与装置包括： 控制器、执行器、运算器、可编程控制器等
如控制系统：
f (t)
x(t)
e
控制器
u 执行器
q
被控过程
y(t)
z(t) 检测变送器
分类：
根据信号类型分：
气开式： 当信号 p压 0.0力 2 MP 时 a，阀开始有 打气 开则 ，开 即
气关式： 当信号压力增大反 时而 ，关 阀小，即“关 有” 气。 则
气开、气关方式的选择原则： 保证工艺生产的安全。即：当气源一旦中断时，
阀门处于全开还是全关状态，要依首先能够保证设备 和人身安全的原则而定。
以加热炉为例（见右图） 冷水阀： 气关式 燃料阀： 气开式
气动执行器、电动执行器、液动执行器
组成： 执行器 执行机构 调节机构（调节阀）
作用：接受调节器输出的控制信号，经执行机构将其转换 为相应的角位移或直线位移，来改变调节机构（调 节阀）的流通截面积，以控制流入或流出被控过程 的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。
一、气动执行器
1 气动执行机构
1、上盖； 2、膜片； 3、平衡弹簧； 4、阀杆； 5、阀体； 6、阀座； 7、阀芯；
Q 1(11) l

Qmax R
RL
如l果 0 时 当 Q ， 0 ， Q m 即 in 0 ，则有： Q l
Q max L 特点：阀芯位移变化量相同，则流量变化量也相同；
但相对流量的变化率却不同。
例：某调节阀的相对位移与相对流量的关系如下表（R=30）
相对位移
Q0 Q max 0
l 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100