热控讲义PPT参考幻灯片

热工控制基础知识,什么是热控？热控班组的工作是什么？,请大家重点掌握讲义中的红色字体内容,1,2,热工仪表基础知识,热工仪表：用来测量热工参数的仪表,超声波流量计,差压变送器,压力表,2,2020/4/30,仪表的误差,绝对误差：仪表的指示值与被测量的真实值之间的差值。相对误差：绝对误差值与标准值之比的百分数。引用误差：仪表的绝对误差折合成该仪表测量范围的百分数。引用误差去掉百分号后，用来表示仪表的精确度等级。基本误差：仪表测量结果中的最大引用误差称为仪表的基本误差。允许误差：根据仪表精确度等级规定，某种仪表的基本误差有一个允许值，称为仪表的允许误差。,3,2020/4/30,仪表的质量指标,精确度（精确度等级）：精确度用来反映仪表测量误差偏离真值的程度。回程误差：对同一检测点，上升指示值与下降指示值之差称为回程误差。灵敏度：仪表的输出量变化与引起该变化的输入变化量的比值。指示值稳定性：仪表指示值受使用条件影响程度的大小，多用影响系数来表示。动态特性：仪表能否尽快地反映出被测物理量的变化情况。,4,2020/4/30,热工计量单位,SI基本单位包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位由于人类健康安全防护上的需要而确定的具有专门名称的SI导出单位国家选定的非国际单位制单位由以上形式构成的组合形式的单位由SI词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位,5,2020/4/30,SI基本单位,6,2020/4/30,包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位,7,2020/4/30,包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位,8,2020/4/30,由于人类健康安全防护上的需要而确定的具有专门名称的SI导出单位,9,2020/4/30,国家选定的非国际单位制单位,10,2020/4/30,用于构成十进倍数和分数单位的SI词头,11,2020/4/30,常用仪表介绍,温度测量：热电偶、热电阻、双金属温度计压力测量：压力表、压力变送器、压力开关差压测量：差压变送器、差压开关液位测量：双色水位计、电接点水位计、导波雷达流量测量：孔板流量计、弯管流量计、超声波流量计、涡街流量计转速测量：磁阻式探头距离测量：电涡流传感器,12,2020/4/30,温度测量元件,温度：表示物体冷热程度、反映物体内部热运动状况的物理量称为温度。温标：衡量物体温度的标尺叫做温标，它是温度的数值表示方法。常用温度测量元件：热电偶、热电阻、双金属温度计、膨胀式温度计,13,2020/4/30,热电偶,原理：基于两种不同金属之间的热电现象。在两种不同金属导体焊成的闭合回路中，当两焊接端的温度不同时，在其回路中就会产生电动势，这种现象叫做热电效应，相应的电动势叫做热电势，在回路中产生的电流称为热电流。特点：（1）测量精确度高；（2）结构简单，制造方便；（3）动态响应快；（4）可进行远距离测量；（5）测温范围广。,14,2020/4/30,热电阻,原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的特性，来测量温度的感温元件称为热电阻。特点：（1）测量精确度高；（2）输出信号大，灵敏度高；（3）不需冷端温度补偿；（4）测温稳定性好；（5）元件结构复杂，热响应时间长。,15,2020/4/30,热电阻测量电路,二线制接法采用两线制的测温电桥如图所示：左图为接线示意图，右图为等效原理图。从图中可以看出热电阻两引线电阻RW和热电阻Rt一起构成电桥测量臂，这样引线电阻RW因沿线环境温度改变引起的阻值变化量2RW和因被测温度变化引起热电阻Rt的增量值Rt一起成为有效信号被转换成测量信号，从而影响温度测量精度。,16,2020/4/30,分析两线制由于引线电阻的误差图中，r为引线的电阻，Rt为Pt电阻，其中由欧姆定律可得：1=+2=+2+0=1-2+2当Rr=Rt时（电桥平衡），V0=-I2*2r。从V0的表达式可以看出，引线电阻的影响十分明显，两线制接线法的误差很大。,17,2020/4/30,三线制接法三线制接线法构成如图所示测量电桥，可以消除内引线电阻的影响，测量精度高于两线制。目前三线制在工业检测中应用最广。而且，在测温范围窄或导线长，导线途中温度易发生变化的场合必须考虑采用三线制热电阻。,18,2020/4/30,由欧姆定律可得：1=+22=+20=1+22+2=12+212当Rr=Rt时，电桥平衡，I1=I2，V0=0。可见三线制接线法可很好的消除引线电阻，提高热电阻的精度。,19,2020/4/30,四线制接法如图所示，在热电阻感温元件的两端各连两根引线，此种引线形式称为四线制热电阻。在高精度测量时，要采用如图所示四线制测温电桥。此种引线方式不仅可以消除内引线电阻的影响，而且在连接导线阻值相同时，可消除该电阻的影响，还可以通过CPU定时控制继电器的一对触点C和D的通断，改变测量热电阻中的电流方向，消除测量过程中的寄生电势影响。四线制测量方式不受连接导线的电阻的影响.,20,2020/4/30,压力测量元件,压力：垂直作用在单位面积上的力称为压力，物理学中称为压强。绝对压力：以完全真空作零标准表示的压力。当用绝对压力表示低于大气压力的压力时，把该绝对压力称为真空。表压力：以大气压力作为零标准表示的压力。表压力为正时，简称压力。表压力为负时，称为负压力或真空。差压：以大气压力之外的任意压力作零标准表示的压力。常用压力测量元件：弹簧管式压力表、膜盒式压力表、绝对压力表、压力变送器、差压变送器,21,2020/4/30,几种常用压力单位换算表,22,2020/4/30,逻辑运算基础,逻辑运算又称布尔运算，布尔用数学方法研究逻辑问题，成功地建立了逻辑演算。他用等式表示判断，把推理看作等式的变换。这种变换的有效性不依赖人们对符号的解释，只依赖于符号的组合规律。这一逻辑理论人们常称它为布尔代数。20世纪30年代，逻辑代数在电路系统上获得应用。随后，由于电子技术与计算机的发展，出现各种复杂的大系统，它们的变换规律也遵守布尔所揭示的规律。逻辑常量与变量：逻辑常量只有两个，即0和1，用来表示两个对立的逻辑状态。逻辑变量与普通代数一样，也可以用字母、符号、数字及其组合来表示，但它们之间有着本质区别，因为逻辑变量的取值只有两个，即0和1，而没有中间值。逻辑运算：在逻辑代数中，有与、或、非三种基本逻辑运算。表示逻辑运算的方法有多种，如语句描述、逻辑代数式、真值表、卡诺图等。逻辑函数：逻辑函数是由逻辑变量、常量通过运算符连接起来的代数式。同样，逻辑函数也可以用表格和图形的形式表示。逻辑代数：逻辑代数是研究逻辑函数运算和化简的一种数学系统。逻辑函数的运算和化简是数字电路课程的基础，也是数字电路分析和设计的关键。,23,2020/4/30,逻辑加法（“或”运算）逻辑加法通常用符号“+”或“”来表示。逻辑加法运算规则如下：0+0=0，00=00+1=1，01=11+0=1，10=11+1=1，11=1从上式可见，逻辑加法有“或”的意义。也就是说，在给定的逻辑变量中，A或B只要有一个为1，其逻辑加的结果为1；两者都为1则逻辑加为1。逻辑乘法（“与”运算）逻辑乘法通常用符号“”或“”或“”来表示。逻辑乘法运算规则如下：00=0，00=0，00=001=0，01=0，01=010=0，10=0，10=011=1，11=1，11=1不难看出，逻辑乘法有“与”的意义。它表示只当参与运算的逻辑变量都同时取值为1时，其逻辑乘积才等于1。逻辑否定（非运算）逻辑非运算又称逻辑否运算。其运算规则为：0=1（非0等于1）1=0（非1等于0）,思考：逻辑运算中三取二如何实现？,24,2020/4/30,模拟信号（analogsignal）：是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。,数字信号（digitalsignal）：指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于有数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。,模拟输入信号（AI）分类,25,2020/4/30,模拟输出信号（AO）分类,数字输入信号（DI）数字输出信号（DO）,26,2020/4/30,自动控制系统基础,典型范例：,观察水位思考处理方式执行阀门操作,27,2020/4/30,热工自动控制基本概念,纯手工方式：人的观察大脑思考手动执行半手工方式：测量信号远传大脑思考手动远方执行自动方式：测量信号远传单回路调节器自动执行综合自动方式：测量信号远传DCS自动执行,28,2020/4/30,PID调节原理,PID(Propotional-Integrate-Differential)比例-积分-微分优点：原理简单；适应性强；鲁棒性强。,29,2020/4/30,理想PID控制器,KP-比例系数；TI-积分时间常数；TD-微分时间常数。,30,2020/4/30,比例调节的特点：比例动作的调节器对干扰有及时而有力的抑制作用。存在静态误差，不能做无静差调节积分调节的特点：只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。输出将停在新的位置而不复原位，保持静差为零。对干扰有及时而有力的抑制作用。动作迟缓，动态品质变坏，过渡过程时间延长，甚至造成系统不稳定。微分控制的特点：微分反映变化率，可使系统动态特性改善，但微分作用过强，可能导致系统稳定性变差。对于大时滞系统，微分控制不能改善系统品质。噪声大的系统也不宜加入微分，容易导致调节阀开度饱和。,31,2020/4/30,PID调节规律,比例积分微分调节器：,微分作用：加快系统的动作速度，减小超调，克服振荡。积分作用：消除静差三者结合，可达到快速敏捷，平稳准确,32,2020/4/30,PID控制中，P是最基本的控制作用，它在整个过程中均起作用；微分控制主要在前期起作用；积分控制主要在后期起作用。PID控制u(t)先跳变到最大值，然后逐渐下降，并到一定值开始上升，由于积分作用输出呈积分上升。,33,2020/4/30,控制系统,DCS控制系统（DistributedControlSystem，分散控制系统）DEH控制系统（DigitalElectricHydraulicControlSystem，数字电液控制系统）PLC控制系统（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）,34,2020/4/30,DCS控制系统,DCS系统采用ABB公司生产的Symphony控制系统网络结构：环形,35,2020/4/30,36,2020/4/30,MARKVI控制系统,MARKVI控制系统是GE公司于1999年推出的一种新型控制系统，主要用于燃机、汽机的控制，