船用自动化仪表(chapter_two--1)[兼容模式]

1、chapter 2自动化仪表section 1气动仪表的主要元部件及主要环节section 2气动变送器section 3气动显示仪表section 4气动调节器section 5执行机构及气动仪表的管理要点匈儒幺/“孝aharbin engineering university j本章的基本要求&i掌握气动仪表的主要元件及基本环节；z自动化仪表的品质指标；3 了解气动变送器、气动显示仪表和气动调节器的基本结 构和工作过程；4掌握迁移原理；5掌握调节其参数整定的一般原则harbin engineering universitysection 1自动化仪表的分类 按能源分：电动仪表、气动

2、仪表、液动仪表 按功能分：测量仪表、显示仪表、调节器、执行机构 按结构形式分：基地式一单元组合式：标准信号气动：0.02mpao.impa电动：4ma20ma dc一倒:，一孝harbin engineering university气动仪表的主要元部件1、压力基础知识简介2、弹性元件3、节流元件4、气体容室5、喷嘴挡板机构6、气动功率放大器harbin engineering university压力基础知识简介压力检测及仪表压力是工业生产中的重要工艺参数之一。如在化工、 炼油等生产工艺中，经常会遇到压力，包括高压、超高压 和真空度（负压）的测量。压力检测的方法工程上习惯把垂直作用于作用单位

3、面积上的力称为“压力”。 即p = f/s彩倒修幺先7孝harbin engineering university压力的单位是“帕斯卡"lpa=ln/m2impa =106pa1 工程大气压=1kg /cm2= 9.80665 x 104pa h 0.1mpa=lbar工程中压力的表示方式有：表压、负压（真空度）、差压、绝 对压力。工业中所用仪表的压力指示值， 大多数为表压和差压。harbin engineering university表压、绝对压力、负压（真空度）、差压之间的关系:p表压一p绝对压力大气压力p真空度p大气压力-p绝对压力p差压=被测压力1被测压力2一p被测压力p装

4、l i一大气压力线力真/绝1r_ p被测压力八p兜l绝对压力的零线harbin engineering university气动仪表的主要元部件及主要环节 构成气动仪表的主要元件有：弹性元件、节流元件、气体容室、 喷嘴挡板机构和功率放大器。常用的弹性元件有5种:(1)单圈弹簧管将截面为椭圆形的金属空心管弯成 270°圆弧形，顶端封口，当通入压力0后, 它的自由端就会产生位移。测压范围较宽，可高达looompa。harbin engineering university(2)多圈弹簧管为了在测低压时增加位移，可以 将弹簧管制成多圈状。(3)膜片用金属或非金属材料做成的具有弹性的 圆片(

5、有平膜片和波纹膜片)。在压力作 用下，其中心产生变形位移。可测低压。(4)膜盒将两张金属膜片沿周口对焊，内充硅油。使膜片增加强度。(5)波纹管位移最大，可测微压(vlmpa)。p*f =s*ek是有效面积；e是弹性系数(刚度)节流元件具体分为毛细管式恒节流孔 三*。=0.180.3111111)和小孔 式(d=0.25,0.3, 0.5mm)(a) 毛细管(b)小孔式变节流孔决气阻(节流元件的特性参数)线性气阻 氏=上gi非线性气阻g = ky结构形式：圆锥-圆锥型，圆柱- 圆锥型，圆子求-圆锥型q) 05憔一圈锥型<6)圜柱一圈锥51 <c)圆球一圈健巾g为流量，恒气阻，可调气阻

6、变气阻harbin engineering university气体容室气室储存空气量能力的大小t-cdp dm=cjdt dt气体容室内，每升高单位压力所 需增加的空气量。g为流量dp = -gdt 两边积分喷嘴挡板机构喷嘴挡板机构示意图气动仪表的气源压力为0.14mpa,入由滤清减压阀来调整。恒节;p = ki lh式中，ki=tg(p,是比例系数，实 际上它是a、b两点间的平均斜率。喷嘴挡板机构的静特性 （静特性：稳定工况下，背 压室压力p与挡板开度h之 间对应的关系。）背压室的压力变化范围为静特性定义：在稳定工况下， 背压与挡板开度 之间的对应关系。特性曲线的特点：(1)挡板全关，背压

7、接 近气源压力。(2)挡板全开，背压接 近大气压力。(3)挡板全关到全开， 背压随挡板开度增 大而下降。p喷嘴挡板机构的静特性气动功率放大器气动阀门定位器几乎所有的气动仪表，都在喷嘴挡板机构 的输出端串联一个气动功率放大器。对喷 嘴挡板结构输出的压力信号进行流量放大, 或流量、压力放大，即功率放大。输入反馈凸轮气源dc球阀与锥阀输入t-推杆下移 一球阀开大、锥阀 开小一输出t金属横片和弹簧片a 0.14mpa*温g耗气型气动功率放大器结构原理图（盘harbin engineering universitys阶段1:膜片有位移，阀杆无位移（消除膜片与锥阀的间隙）阶段2：都无位移阶段3:膜片和阀杆

8、同时位移、pb = k2a巳pa称放大器的起步压力（克服弹簧3的预紧力）2、3、气动仪表的组成原理1、放大环节 反馈环节 比较环节harbin engineering university一气动仪表的构成原理如果起步压力调整得合适，放大器将 工作在曲线更陡、更接近直线部分，（如a-b段）,这样仪表能够获得较 高的灵敏度、精度和工作的稳定性。例：由喷嘴挡板机构和气动功率放大器组成的二级功率放大器，已知气动功率放大器的放大倍数为16,求气动功率 放大器的压力输出范围。16*(0.1-0.02)=1.28mpa解：因为喷嘴挡板机构的输出气压为（0.02（mmpa） 所以气动功率放大器的气压输出范围为

9、气动仪表的反馈环节在气动仪表中，总是把输 出端的输出信号引回到输 入端，构成负反馈气路。负反馈：当放大倍数足够大时，消除主回路的非线性影 响因素，补偿干扰引起的误差，提高仪表的精度；采用 不同的反馈回路，可以很方便的实现不同的调节规律。 如比例、积分和微分的作用规律。节流通室（节流分压器）：比例调节节流盲室：积分调节比例惯性环节：微分调节生"i7harbin engineering university1）节流分压器特性：比例环节实现比例作用规律rpi = d , p po = kpok f十k2）节流盲室特性：一阶惯性环节实现积分作用规律工p2 = pi（l -。一丁）3）比例惯性

10、环节实现比例微分作用规律r比较环节：信号的综合和比较位移平衡式：一将信号转换成位移，按位移平衡原理在一根不定支点转动 的杠杆上进行比较，其位移差就是挡板的位移变化量。力平衡式：一将信号转换成力的形式出现在比较环节上，按力平衡原理 进行比较，所得的不平衡力经弹性元件转换成挡板位移， 作为气动放大器的输入信号。力矩平衡式：一将信号转换成力矩的形式，按力矩平衡原理在一根定支点 转动的杠杆上进行比较，将不平衡力矩转换成挡板位移。自动化仪表的主要品质指标1、仪表的误差2、仪表的灵敏度3、仪表的稳定性4匈髓幺/心harbin engineering university基本误差由于仪表结构中的间隙、摩擦、

11、刻度不均或分度不准等 原因造成的误差，即为仪表本身缺陷所造成的误差。附加误差由外界条件变化引起的误差成为附加误差。绝对误差（又称指示误差）检测仪表的指示值x与被测量真值xt之间存在的差值称 为绝对误差a。表示为：a=|x-xt|由于真值是无法得到的理论值。实际计算时，可用精确度较 高的标准表所测得的标准值x。代替真值x”表示为：a= |x-x0|仪表在其标尺范围内各点读数的绝对误差中最大的绝对误 差称为最大绝对误差相对误差相对误差是指仪表的绝对误差和检测仪表的指示值之比的 百分数。表示为：相对误差=（/指示值）*100%相对误差的大小可以反映仪表的测量准确度w窗修n /"孝人harb

12、in engineering university仪表精确度（精度）为了便于量值传递，国家规定了仪表的精确度（精度） 等级系列。如0.5级，l0级，l5级等。仪表精度的确定方法：将仪表的基本误差去掉“土”号及 “”号，套入规定的仪表精度等级系列。harbin engineering university例如：某台仪表的基本误差为土l0%,则确认该表的精确度 等级符合l0级；如果某台仪表的基本误差为±1.3%,则该表 的精确度等级符合l5级。harbin engineering universityillustration某台测温仪表的测温范围为一100700c,校验该表时 测得全量程

13、内最大绝对误差为+ 5c,试确定该仪表的精度 等级。解：该仪表的基本误差为：5700 + 100*100% = 0.625%将该表的6去掉“十”号与“%”号，其数值为0.625。由 于国家规定的精度等级中没有0.625级仪表，而该仪表的误 差超过了 0.5级仪表所允许的最大绝对误差。故：这台测温仪表的精度等级为l0级。灵敏度和分辨率灵敏度表示指针式测量仪表对被测参数变化的敏感程度, 常以仪表输出（如指示装置的直线位移或角位移）与引起此位 移的被测参数变化量之比表示：ays =axs 仪表灵敏度；ay仪表指针位移的距离（或转角）； ax -引起ay的被测参数变化量。灵敏限表示指针式仪表在量程 起

14、点处，能引起仪表指针动作 的最小被测参数变化值。i | i i i i i i i i ix100harbin engineering university对于数字式仪表，则用分辨率或分辨力表 示灵敏度和灵敏限。分辨率表示仪表显示值的精细程度。 万分之一。数字仪表的显示位数越多， 分辨率越高。仪表的稳定性在相同的外界条件下，仪表对同一个测量点多次测量结果的 稳定程度。不灵区由于仪表活动部件的摩擦、间隙、弹性元件滞后现象的存在， 当输入信号有一微小变化时，仪表输出仍然不变，这就是不 灵敏区。灵敏限引起仪表输出有一微小变化时，所需输入量的最小变化值，一 般认为不灵敏限等于1/2不灵敏区。岁滤幺无2

15、孔普harbin engineering university一review气动仪表的主要元部件及主要环节 构成气动仪表的主要元件有：弹性元件、节流元件、气体容室、 喷嘴挡板机构和功率放大器。气动仪表的组成原理放大环节、反馈环节和比较环节自动化仪表的主要品质指标仪表的误差彩倒修幺先7孝harbin engineering universitysection 2气动变送器part 1气动差压变送器的结构和工作原理part 2差压变送器的特性分析part 3调零和调量程part 4迁移原理part 5差压变送器使用时的保护part 6常见的故障分析及排除w 匈"工:harbin engi

16、neering university变送器定义：连续测量被测参数并将其转变为统一信号的仪表分类：气动变送器(0.02-0.1mpa),温度变送器，压力变送器, 压差变送器。结构：测量+气动转化+反馈三部分，测量部分因被测参数、 敏感元件不同而有所不同，但气动转化部分相同.气动差压变送器气动差压变送器的结构和工作原理(1)测量部分一把被控量变为轴向推力p - 4测=apm1=q测可=f膜%* ap1、基体2、基座3、膜片4、硬芯5、单向过载保护密封圈6、主杠杆7、密封圈8、出轴密封簧片9、主杠杆10、c型弹簧片11、硅油harbin engineering university5-档板4 顶针架

17、3顶针6-喷嘴2 迁移螺钉7 迁移弹簧1 放大器8 主杠杆9-锁紧螺母20-琐紧螺钉19 反馈波纹管18量程调节指点17 底版12-负压理16-密封簧片13 膜盒15-紧固螺母14正压室10d争压误差 调节螺母qbc单杠差压变送器结构原理图harbin engineering universityharbin engineering university一气动差压变送器的结构和工作原理(2)气动转换部分把测量部分输出的挡板微小位 移转换成0.02mpao.impa的气 压信号作为差压变送器的输出。(3)反馈部分帮助系统达到新的平衡态， 防止(4)力矩平衡原理m测量=m反馈大小相等，方向相反力矩

18、平衡原理%v正压大小相等，方向相反 初测=0f膜 初反=。出下波4皿测=m反耳莫町a负压pft*ap = k单*绿 卜波*12harbin engineering university单杠杆差压变送器的放大系数k单单杠杆差压变送器受力分析图可见，差压变送器的输出p出于测量信号放大环节在k单中，尸膜、尸波和都是固定不变的，唯一可调的是，2。| p 出=0.02-0.1mpa j反馈波纹管上移t 单1 1量程t； < 反馈波纹管下移t，2 1 女单t i量程1。要得到较大的量程，就必然使人增长。为不使变送器体积过于庞大，将大量程变送器制作成双杠杆式变送器。干调零和调量程每次投入工作前，都需要

19、调零和调量程调零： ap = 0 p出=0.02mpa调量程：ap二apnnxp 出=0.1mpa注意：绝不是输入的测 量信号为o, p出也等于0。*ap = k 单*ap耳英町pf波林 调节方法：1 .让正负压室均通大气，使ap=0,观察变送器输出压力是否为 0.02mpa,若不是，调节迁移（调零）弹簧，使夕出=0.02mpa.2 .单杠差压变送器中，f膜、&和4都是固定的，因此只需要向上 移动波纹管，使乡变大，看是否会输出0.lmpa的气压，否则应 松开量程支点的锁紧螺母，上移支点调整q|3 .重新调零、调量程，直到零点和量程准确为止。咨双杠杆式变送器一p,双杠杆差压变送器工作原理

20、图q反lm vl且工口 里才王支点p出i wwwp2pi双杠杆差压变送器受力分析图q=pl*apq，=5k*p 出q=q5l2l单杠杆差压变送器的量程有限，为了进一步扩大量程，可采 用双杠杆差压变送器。pfe*ap"*ap上移量程支点时，减小的同时，4增大，因此&k进一步减小，当 v，3时，双杠杆差压变送器的量程比单杠的最大量程还要大。差压变送器有微差变送器、低差压变送器、中差压变送器和i 高压差变送器之分。不同数量级的差压变送器，其测量信号i p最大变化范围的数量级不同。微差压变送器的ap变化范围i 只有几十毫米水柱，而高压差变送器的ap最大变化范围高达| 几个mpa。不同

21、数量级的差压变送曲结构上的主要区别是，! 测量膜盒的有效面积不同。金金石商萧幺/x孝 4harbin engineering university例：假定，p的最大变化范围是01000mmh20,具体的调 零和调量程过程为：1 .让正负压室均通大气，使，p=0,观察变送器输出压力是 否为0.02mpa,若不是，拧动迁移（调零）弹簧，使中出 =0.02mpao2 .逐渐增大正压室压力，使中出=0.lmpa,观察正压室压力 是否为looommeho,若小于它，说明量程小了，则松开 量程支点的锁紧螺母，上移反馈波纹管，反之亦然。3 .重新调零、调量程，直到零点和量程准确为止。电动差压变送器电动差压变

22、送器将被测量的物理量转化为420ma的标准电流输出信号，目前，在船舶机舱中主要以电容式电动差压变送器为主。电容式差压变送器的基本组成可用下面的方框图表示。电容式差压变送器组成方框图一倒一，一孝harbin engineering university测量部件测量部件的作用是把被测差压4p转换成电容量的变化，其 核心是差动电容敏感元件。差动电容敏感元件包括中心感压膜 片，可动电极，正负压侧弧形电极（固定电极），电极引线， 如图所示。正压侧、负压侧隔离膜片和基体等,电容引线电容式差压变送器的敏感元件s = k，邸s一膜片在差压4p的 作用下的位移量 p一差压 ki一比例系数转换放大电路转换放大电路

23、的作用是将上述差动电容的相对变化值转换 成标准的电流输出信号。还具有零点调整、量程调整、正负迁 移和阻尼调整等功能。其原理框图如下图所示。电容差压变送器转换放大电路原理框图电容式差压变送器零点和量程调整典型的电容式差压变送器是1151等系列变送器，以此为例说明。气路与电路连接图(a)所示为气路与电路连接方法图(b)所示为电容式变送器负载特性(a)气路及电路的连接0oo 50 65g 1 000(b)负载特性西50012203040电源电压/v(dc)1151差压变送器连接方法负载特性迁移原理所谓迁移，是指根据实际需要将变送器量程的 起点从零迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终 点都改变，但量程

24、保持不变。以测量锅炉水位为例说明其迁移原理。德落幺先“孝稔harbin engineering university例：参考水位罐检测锅炉水位装置锅炉水位低于参考水位；_正压室接参考水位，负压室接测量l水位：锅炉水位越高，差压变送器二二2-参考锅炉 、3 g三三二水位罐输入压差越小，输出压力越低； 假设水位变化最大600mm,最高水 位时压力差为0,对应输出0.02mpa,压差4p = 600mm水柱，最低水位时a-截止阀、 最大输出o.impa。b-平衡阀 一9水位高一压力低，不符合感官习c-泄放阀 惯，因此改变测量管与差压变送器 的接口，正压室接测量水位，负压 室接参考水位，调整迁移弹簧与

25、零 点和量程，使水位最低压差apn 600mm水柱，时输出压力0.02mpa, 水位最高压差p=0时输出o.impa。水位管二t奉印 6-阀箱 hii5-差压变送器w德彷幺充/孝、kharbin engineering universityw匈儒7 %"号' ;harbin engineering university迁移可分为正迁移和负迁移。正迁移将量程起点从0迁移到某个正值；负迁移将量程起点由0迁移到某个负值。上述例子中，将变送器零点从p=o迁移到p=600mm水柱，所 以是负迁移。由图可知，变送器迁移后，量程起点和终点都改变，但量程不变。 x例：假定蒸汽锅炉的压力范围为

26、0.6-1 mpa器 不用零点迁移，只能选用量程为（mmpa的压力变送器, 即 0-0.02, 1-0.1零点负向迁移且缩小量程,用零点量程迁移， gp0.6-0.02; 1-0.1温度变送器的零点迁移和量程调整0 5001800a.未迁移变送器输出i0/mab.零点正向迁移变送器输出i0/ma0500 1800c.零点正向迁移 且缩小量程量程迁移的优点:1 .适应不同测量范围的要求2 .提高精度和灵敏度(1-0.6) xi% = 0.004w倒端幺/2孝harbin engineering university< (1-0) xi% = 0.01差压变送器使用时的保护变送器阀组注意事项

27、1、首先接通气源2、零点、量程、迁移量调节3、变送器阀组投运注意事项harbin engineering university问题的解决常见的故障分析及排除 变送器没有输入，但输出压力达最大值的故障 变送器有输入，但无输出或输出达不到ompa 变送器无输入，但输出不为0.02 mpa 零点漂移 差压变送器有输出信号，但很迟钝或达不到满值的故障 输出压力波动1、没有测量信号但输出压力达最大值的故障原因及处理方法1、减压阀输出压力过大修理或更换减压阀2、喷嘴沾污处理干净3、气源与输出管线相通遥控板切换前阀漏更换4、气源与输出管线接错重接5、膜盒上弹簧片变形拆下来矫正或更换2、分析处理气动差压变送器

28、没有差压时，输出降不到零点 (20kpa)的故障原因及处理方法1、喷嘴堵疏通2、排气嘴堵疏通3、由于零点弹簧失去垂直位置或由于弹簧承受扭力 一重新调整4、膜盒变形更换膜盒4匈/幺%*号harbin engineering university问题的解决3、分析处理气动差压变送器有输出信号，但很迟钝或达不到满值的故障原因及处理方法1、输出管道泄漏老化的胶质管线要更换2、负载容量太大推动大容量负载时，要加中间器3、减压阀流量不足清洗或更换减压阀4、膜盒上弹簧片损坏矫正弹簧片或更换5、膜盒漏油更换膜盒4、分析气动差压变送器产生零点漂移的原因并处理原因及处理方法1、喷嘴挡板沾污擦拭清洗2、顶针螺钉松动

29、用小板手、小旋具锁紧3、输出管道、反馈回路漏气更换管道或波纹管4、膜盒漏油更换膜盒harbin engineering university问题的解决5.分析处理气动差压变送器输出特性不好变差大的故障原因及处理方法1、喷嘴挡板沾污擦拭清洗2、放大器反馈或背压器漏气堵漏或更换零件3、膜盒或毛细管漏油更换膜盒，彻底堵塞毛细 管的漏动4、膜盒上弹簧片变形拆下来校正，重新装配5、气源流量不足，压力不稳清洗减压阀6、放大器线性不好清洗放大器或更换零件harbin engineering university问题的解决6.分析处理气动差压变送器输出压力不能稳定在一点上，一碰 就降到零，再一碰就超过满度的故

30、障原因及处理方法1、反馈回路堵塞或严重漏气更换胶管或波纹管2、调量程支架与机架脱节重新装配harbin engineering university，噎阳、即八七力harbin engineering universityexercise and correction波纹管是属于 元件，其作用是ca弹性支撑元件，用于提高弹性敏感元件的刚度b.弹性支撑元件，用于调整系统的零点c.弹性敏感元件，用于产生与输入的压力信号成比例的位移d.弹性敏感元件，用于对输入的气压信号进行延时置于反馈回路的波纹管，其有效面积越大，则仪表的 da.灵敏度越高b.基本误差越小c.放大系数越大 d.放大系数越小长单二尸膜

31、*"f波%在节流元件中，变节流孔不包括ca.圆锥一锥式 b.圆柱一锥式c.小孔式恒节流孔d.圆球一圆锥式节流盲室是属于ba.比例环节b.积分环节c.微然双d.惯性环节 w露渊？九*孝弋之harbin engineering university 在气动仪表中，喷嘴挡板机构的作用是.da.把输入的气压信号转换成挡板位移 b.把输入的气压信号放大k倍输出 c.对输入气压信号延时输出 d.把挡板位移变化转换 成气压信号输出 喷嘴挡板机构实质上是_工a.变气阻单元b.节流盲室 c.节流分压器 d.弹性气室在喷嘴挡板机构中，若喷嘴堵塞，则 da.保持输出压力不变b.输出气压等于零c.输出气压为

32、0.02mpad.输出气压为014mpa在耗气型气动功率放大器中，若把弹簧片的刚度调大，则会使ba.放大倍数增大b.起步压力提高c.排大气量增大d.灵敏度提高气动功率放大器的起步压力是指 d a.输入信号为的0.02 mpa输出信号b.输入信号为0的输出信号c.输出信号为0的输入信号d.输出信号为0.02mpa的输入信号气动放大环节的输入信号是 c 。a.喷嘴背压b.挡板开度c.比较环节的输出d.反馈环节的输出功率放大器的起步压力调整得合适，则放大器将使喷嘴挡板机 构工作在特性曲线的b部分。a.直而平 b.直而陡 c.曲而平d.曲而陡有一台量程为0100c温度仪表，其最大绝对误差为l5c, 仪

33、表精度为aa.l5级 b. 1.5% c1 级 d.1%修一、其harbin engineering university在组成仪表的基本环节中，不包括的环节为 da.比较环节b.放大环全c.反馈环节d.给定环节在仪表中，d=a/a*100%,其中a是绝对误差，a是仪表的指示值，则6表示ba.精度b.相对误差c.灵敏度d.变差喷嘴挡板机构后面为什么要串联一个气动功率放大器?耗气型气动 功率放大器有什么特点？答:由于喷嘴挡板机构中恒节流孔孔径很小。尽管背压室压力可以在002- (mmpa之间变化，但因空气量太少，不能直接动作执行机构，同时信号 传递较远的距离其压力信号也会衰减，故在喷嘴挡板机构后

34、面必须串联 一气动功率放大器，对喷嘴挡板机构的输出进行气体流量放大，或压力 和流量放大，即功率放大。耗气型气动功率放大器，对喷嘴挡板机构的 输出不仅能进行气体流量放大，还能进行压力放大，在工作期间一部分 工作气体要从放大器小孔排放出去，故称耗气型气动功率放大器。什么是仪表的基本误差、附加误差、绝对误差、相对误差?什么是仪表的精度？ 它们之间有什么区别和联系？答：基本误差：是指仪表的最大绝对误差与仪表测量范围（量程）之比的百分 数。基本误差的产生主要是由于仪表结构中的间隙、摩擦、刻度不均或分度不 准等原因所造成的，即为仪表本身缺陷所造成的误差。它是衡量仪表好坏的一 个重要指标。附加误差：是仪表在

35、使用中，由于外界条件的影响，如环境温度、湿度、振动 等所引起的误差。一般在仪表设计中预先都采取了一些补偿措施来减小附加误 差，但不可能彻底消除。在仪表的说明书中，规定了使用方法和使用条件，以 免带来过大的附加误差。绝对误差:是指仪表的指示值与被测参数的真值之差的绝对值，又称为指 示误差，若仪表表示的被测参数值为a,而被测参数的真值是a。，则绝对误差 可表示为：=a-a。相对误差6：是指仪表的绝对误差所占该仪表指值的百分数相对误差6= （a/指示值）*100%仪表的精度/是指仪表在规定条件下允许的最大绝对误差八曲占仪表的最大 测量范围（量程）a的百分数，仪表的相对误差和精度都是仪表精确度的指标，

36、一般情况下，仪表的相对误 差小，仪表的精度高，但要求出相对误差必须先求绝对误差，而绝对误差是 在某一个指示值下，其真值与指示值之间的差值，真值是很难得到的，而精 度是最大指示误差与全量程比值的百分数，应用很广泛，常取掉百分号的数 值就作为该仪表的精度。从上式可看出若已知仪表的量程和精度则可以确定 该仪表的基本误差。什么叫迁移？为何检测锅炉水位采用负迁移?答：而零点迁移则是把测量起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。当测量 起始点由零变为某一正值，称为正迁移；反之，当测量起始点由零变为某一负 值，称为负迁移。送器正压室的压力不断增加。同时进行负迁如果把参考水位管接正压室，测量水位管 接负压室，

37、这时差压变送器输入的压 差信号4p为正值，差压变送器是能正常工作的。但随着锅炉测量水位的上升， p却减小，变送器输出信号也随之减小。这样，变送器的输出与锅炉测量水 位的变化方向正好相反，显示仪表指示锅炉的水位方向必然相反。这完全不符 合人们的习惯，很容易给管理人员造成错觉。为了有效解决这个问题，我们可 把参考水位管接到差压变送器的负压室上，把测量水位管接到正压室。现在变 送器的输出就可与锅炉测量水位的变化方向一致，即随着测量水位的升高，0 aharbin engineering universitysection 3气动显示仪表一、qxz-405-c型pi调节器二、qpz-h型气动微分器三、调

38、节器参数整定的一般原则鲤40%!调节器 i 执行器被控对象户警数 _a 变送器：|传感器：harbin engineering universityqxz型色带指示仪的优点:1 .采用力矩平衡原理2 .读数方便，显示形式鲜明，便于远观3 .外形尺寸小，便于高密度安装，集中控制4 .采用射流报警，结构简单，精度高，性能可靠组成： 测量机构：力矩平衡原理 指示机构 报警机构：气体射流原理法篦端z光a字harbin engineering universityqxz型色带指示仪结构原理图j遮光指示板；2转轮；3传送带；4一测量波纹管；5钩子；6一支点；7粗调范围螺钉;8固紧螺钉；9一平衡板10转板；

39、11一反馈顶杆；12零位调整螺钉；13微调范围螺钉;14 一喷嘴；15一恒节流孔；16一阻尼器；17一挡板；18顶尖；19一支点螺母；20一反馈弹簧；21波纹膜片；22滑轮；23传送带；24一平衡弹簧；25一零位弹簧26喷管；27接收管；28挡片；29一压力接受器；30膜片；31一顶杆；32一触头；33微动开关；34照明女色带指示仪的调整1、零位调整2、量程调整3、报警值调整4、阻尼器阻尼值的调整阻尼器的作用：1 .省掉了功率放大器，简化了系统结构i2 .由于仪表的灵敏度比较高，如果直接从背压室引入反馈i 信号，在稳态时，遮光板会上下振荡。! 二一曲:7人:harbin engineering

40、 university比较部分lqxz-405-c型比例积分调节器结构比较部分放大部分反馈部分工作原理测量t t顺时针旋转t喷 嘴挡板间距j一背压t一 p出t -pf>pz一逆时针旋 转一实现比例作用的暂态 平衡恒节流孔 m变节流孔 4m58型气动调节器结构原理图放大部分结构组成：比较部分 放大部分 反馈部分/4比较部分反馈部分图 2 -45测量气源 给定输出比例积分微分调节器结构原理图；2喷嘴；3浮动环；4正反馈波纹管；5测证波纹管(b)或给定波纹管(a)； 6一正、反作用切换板;微分阀；8微分气室；9一积分阀；10一积分气室；11一负反馈波纹管；12给定波纹管(b)或测量波纹管(a)

41、； 13比例带调整杆；14比例带盘力矩平衡图2 - 46浮动环上的作用力矩加测=p5ab m 给=pi2ab m 正=paa 负=犷。 工勿=023/调节单元背面12r"二 测量气源 给定输出图2 - 45比例积分微分调节器结构原理图金基；2 演嘴；3浮动环；4一正反馈波纹管；5测量:波纹管b)或给定波纹管(a)； 6一正、反作用切换板;7微分阀；8微分气室；9一积分阀；10一积分气室；h一负反馈波纹管；12给定波纹管(b)或测量波纹管(a); 13一比例带调整杆；14比例带盘£m = op12ab-(p5+p5)ab+ ('出+功出)/口一尸44口=0= a?出

42、ams a = -xoo% = ps尸出htano=a/b尸5 = tan® x 100% o<e<9o积分'气室7微分y 气室4调节单元背面测量气源 给定输出 harbin e3p5=10%50c%在m58型气动调节器中，比例、积分、微分作用是如何实现的?如何调整比例带pb、积分时间ti、和微分时间td?答：在m58型pid调节器中，比例作用是通过浮动环绕比例带 调整杆偏转的角度与给定值和测量值之间的偏差值成比例实现 的，改变比例带调整杆的位置可整定比例带，顺时针转动比例 带调整杆pb减小，逆时针转动pb增大。积分作用是通过节流盲室输出接正反馈波纹管4,进行正反

43、 债实现的，调整节流盲室的节流阀开度，可整定积分时间ti。微分作用是通过比例惯性环节的输出接在负反馈波纹管11进 行负反馈实现的，调整微分阀的开度可整定微分时间td。在m58型气动调节器中，其正、反作用是如何切换的？为什么？答:m58型调节器正、反作用切换是通过切换板6来实现的， 在浮动环上作用4个波纹管，其中波纹管4,11分别接正反馈 信号、负反馈信号，当把切换板转至a位时，测量信号接波 纹管12,给定信号接波纹管5,这时，调节器是反作用式的。 因随测量信号的增大，浮动环将绕比例带调整杆顺时针转 动，挡板离开喷嘴，其输出压力将低，当把切换板转一个 90° ,即由a位转至b位，此时，

44、测量信号接波纹管5,给定 信号接波纹管12,当测量信号增大时，浮动环绕比例带调 整杆逆时针转动，挡板靠近喷嘴，使输出压力信号增大。harbin engineering university给水调节阀这是一种带有阀门定位器的气动调节阀。阀门定位器的作用是消除由膜 片阀内的阀杆所引起的滞后现象。 滞后现象产生的原因是由于填料 太紧或流动阻力太大而使其摩擦 力过大所造成的。放大环节反馈环节;比较环节j0241；x1o 0| |12y压力升高的信号<ojf阀门器输入/带阀门定位器的调节阀的特点: 结构复杂，阀杆推力大关小给水阀16h1514 气源22,7气动调节阀及阀门定位器原理图一曲:7人:h

45、arbin engineering university常见故障及管理要点1)常见故障(1)水位波动(2)实际水位与给定值(3)实际水位与显示值不符 2)管理要点(1)管理好气源(2)注意调节器和气动计算器整定的参数(3)要定期清洁喷嘴挡板和放大器(4)防止波纹管扭曲、并圈及锁紧螺母松动调节器参数的工程整定方法在控制系统设计或安装完毕后，被控对象、测量 变送器和执行器这三部分的特性就完全确定了，不能 任意改变。只能通过控制器参数的工程整定，来调整 控制系统的稳定性和控制质量。控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案， 求取使控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就 是确定最合适的控制器比例度依

46、、积分时间4,和微 分时间4。7 如何通过一定的方法和步骤，确定系统处于最佳过渡过程时， 控制器比例度r 积分时间刀，和微分时间%?所谓的最佳就是在一定的评价标准下得到的，通用的 标准为衰减比4: 1, 10: 1 （衰减曲线法）。在这个前提下， 尽量满足准确性和快速性要求，即绝对误差积分时间最小， 这时系统不仅具有适当的稳定性和快速性，而且又便于人工 操作和管理。习惯上把满足这一衰减过程的调节器参数称为 最佳参数。控制器参数整定的方法很多，主要有两大类，一类是理 论计算法，另一类是工程整定法。理论计算的方法是根据已知的各环节特性及控制质量的要 求，通过理论计算出控制器的最佳参数。这种方法由于

47、比 较繁琐、工作量大，计算结果有时与实际情况不甚符合， 故在工程实践中长期没有得到推广和应用。工程整定法是在已经投运的实际控制系统中，通过试验或 探索，来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人 员在现场经常使用的。常用的工程整定方法 经验法（试凑法）：凭经验凑试。其关键是“看曲线，调 参数”。 临界比例带法：属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统 临界振荡试验所得数据（临界比例度9和振荡周期期d）,按 经验公式求出调节器的整定参数。 衰减曲线法：也属于闭环整定方法，但不需要寻找等幅振荡 状态，只需寻找最佳衰减振荡状态即可。 反应曲线法：属于开环整定方法。以被控对象控制通道的阶 跃响应为依据，

48、通过经验公式求噂子器的最佳参数整定值harbin engineering university经验法凭经验凑试。其关键是“看曲线，调参数”。在闭环的控制系统中，凭经验先将控制器参数放在一个 数值上，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上观察过渡过 程曲线，根据依、刀、力t过渡过程的影响为指导，对比 例带p0、积分时间刀和微分时间弓逐个整定，直到获得满意 的曲线为止。经验法的方法简单，但必须清楚控制器参数变化对过渡 过程曲线的影响关系。在缺乏实际经验或过渡过程本身较慢 时，往往较为费时。jw 画，q /”孝人harbin engineering university控制器参数对控制过程的影响:td合

49、适6现修幺/2字八餐harbin engineering universityjtd较小经验法整定的规律及注意1-经验法整定参数范围harbin engineering university祓调量特点kpti(min)to(min)流量时间常数小，并有噪声，故k,较小较小，不用微分1-2.5o.m温度对象有较大滞后，常用微分1653-100.5-3压力对象的滞后不大，不用微分143.5043液位允许有静差时，不用积分和微分1.25-52 .若发现被控量变化缓慢，不能尽快达到稳态，这是由于pb过 大或ti过长引起的。pb过大，曲线漂浮较大，变化不规律；ti 过长，去现代有振荡分量，接近给定值很缓

50、慢。3 .pb过小，ti过短，td太长都会导致振荡衰减得慢，甚至不衰 减。pb过小，振荡周期较短；ti过短，振荡周期较长；td太长, 振荡周期最短。4 .若整定过程中出现等幅振荡，并且通过改变调节器参数不能 消除这一现象，则可能是阀门定位器调教不准，调节器或变送 器的放大器调校不准等因素造成的。临界比例带法（稳定边界法）属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统临界振荡试验 所得数据（临界比例度也和振荡周期心），按经验公式求出 调节器的整定参数。.置调节器7；-8, t0, 比例度pf较大值，将系统投 入运行。（2）.逐渐减小p ,加干扰观察, 直到出现等幅减振荡为止。记 录此时的临界值p，和7；。这里的p即为比例带pb系统临界振荡曲线海德萧幺/2孝harbin engineering university稳定边界法整定参数计算表根据p，和，,，按经 验公式计算出控制器 的参数整定