9电动调节仪表

1、第九章电动调节仪表第一节概述一、单元组合仪表的产生及特点以前，组成自动调节器的各个环节装在一个表壳里，把从检测元件来的信号作为输入信号，该表的输出信号直接控制执行机构。这类仪表通常称为基地式调节仪表。一般只用于构成单回路调节系统，实现局部自动化。随着工业生产的不断发展，生产规模的日益扩大，要求对生产工艺过程进行集中控制，实现生产过程的综合自动化，以便更好的监视和控制整个生产过程。而基地式调节仪表不能适应这一要求。为了适应工业生产发展的需要，从五十年代开始就逐渐产生了单元组合仪表。这种仪表是根据自动检测与调节系统中各组成环节的不同功能和使用要求，分成能独立实现一定作用的几个单元，而各单元之间的联

2、系则采用统一标准信号。这些单元的不同组合就能构成各种不同的自动检测或自动调节系统。单元组合仪表按其所用的能源，可分为电动单元组合仪表（简称DDZ仪表）和气动单元组合仪表（简称QDZ仪表）。电动单元组合仪表根据其所用的基本元件又可分成DDZ-I型（电子管为基本元件）、DDZ-U型（晶体管为基本元件）、DDZ-m型（采用集成电路）三个系列。电动单元组合仪表都采用统一的标准信号，DDZ-I型和DDZ-U型为010mADC,DDZ-山型为420mADC。电动单元组合仪表有很多优点。例如这些单元仪表的不同组合可以实现各种调节规律的调节系统；采用统一标准信号，可以使指示、记录单一化；更重要的是，便于和电子

3、计算机及其他数字化装置联用，适用于大规模生产的自动化要求。但是对于简单的参数自动调节系统来说，应用它，无论在经济上、还是在安装维修上，都不如基地式自动化仪表优越，基地式仪表结构简单、紧凑、成本低、维修方便。另外，单元组合仪表一般来说是连续作用的调节装置，对于那些调节质量要求不高的系统，在一般情况下，往往不必采用复杂的自动化仪表，大多采用断续作用的仪表就可以满足要求了。所以，具有断续作用或PID连续作用的动圈调节仪表、TA系列仪表等简单调节器在小型企业里还是大量采用的。二、电动单元组合仪表的发展我国电动单元组合仪表的发展是从五十年代后期开始的，大体上分为电子管型、晶体管型和集成电路型等三个阶段。

4、DDZ-I型仪表早在1964年就开始生产了。它在石油、化工、冶金、电站等工业部门得到了应用，效果较好。但是DDZ-I型仪表采用的是电子管元件，调节器采用多单元的构成形式，因而体积大，外部接线也较复杂。吸收DDZ-I型仪表在研制、使用过程中的经验教训，接着开始了DDZ-H型仪表的研究工作。DDZ-II型仪表曾经广泛的应用在冶金、化工、石油、发电等部门。七十年代中期，在DDZ-H型仪表的基础上，进一步研究完成以集成电路为主要元件的DDZ-山型仪表。这种仪表采用了集中供电方式，并采用420mADC的国际统一标准信号；它是一个本质上安全型的仪表，是在DDZ-U型的性能上扩大了一些功能。目前，DDZ-n

5、i型仪表正在一些生产现场运行，性能比较稳定，效果良好。第二节DDZ-II型仪表的特点、单元划分及型号命名法一、DDZ-n型仪表的特点DDZ-II型仪表概括起来有如下的特点：1、DDZ-H型仪表采用010mADC统一信号。2、将这套仪表分成几个单元。这样具有通用型，使用灵活，改组自动调节系统较容易。各单元适当地组合，可构成实现不同的调节规律的调节系统。3、各单元采用力平衡和电平衡原理，便于提高仪表的精度、灵敏度和改变测量范围。4、反映迅速。适合于远距离传送及集中控制。5、结构设计上贯彻了标准化、系列化和通用化的原则，以保证同类型产品的互换性。便于使用、维护和降低成本。6、DDZ-n型仪表采用半导

6、体元件、印刷电路等，尽可能采用插接和无触点器件。提高仪表的先进性、可靠性。二、DDZ-n型仪表的单元划分我国成批生产的DDZ-II型仪表共划分为下面八个单元。1、变送单元用来测量压力、流量、温度、液位等参数，并将测量值转换成010mADC标准信号之后，再传送到显示单元或调节单元，以便进行指示、记录、调节。2、显示单元与不同的变送器配合使用，对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算。3、调节单元根据被调节参数的测量值与给定值的偏差实现比例、比例积分、比例积分微分等调节规律，对执行机构输出010mADC的控制信号。4、计算单元根据不同的需要，对其它单元输出的010mADC信号进行各种运算（如加、减

7、、乘、除、开方等），构成各种复杂的自动调节系统。5、给定单元用于提供调节单元所需要的给定值信号010mADC。6、转换单元用来把20100kPa的标准气动信号转换成010mADC的统一标准电信号，或者把010mADC的统一标准电信号转换成20100kPa的标准气动信号，把电动与气动单元组合仪表联系在一起，从而扩大DDZ仪表的使用范围。7、执行单元根据调节单元送来的调节信号或手控信号，操作阀门或闸板，以达到调节目的。8、辅助单元配合上述单元完成信号切换、遥控等辅助操作。三、DDZ-II型仪表的型号命名法DDZ-II型仪表各单元的型号由两大部分组成，中间用短横线分开。第一部分由三个汉语拼音大写字母

8、组成。第一个字母均为D,以表示电动单兀组合仪表。第二个字母表示产品大类：变送单元（B）、给定单元（G）、显示单元（X）、辅助单元（F）、执行单元（K）、计算单元（J）、转换单元（Z）、调节单元（T）。第三个字母表示产品小类，用下列字母代表：温度、温差（W）、压力（Y）、差压（C）、流量（L）、液位（U）、机械量（J）、成分分析（F）、电工量（D）、直流毫伏转换（H）、交流毫伏转换（J）、频率转换（P）、气/电转换（Q）、加法（J）、乘法（C）、乘除（S）、开方（K）、指示（Z）、积算（S）、记录（J）、连续调节（L）、断续调节（D）、报警（B）恒流给定（A）、分流（F）、角行程（J）、直行程（

9、Z）、调节阀（F）、电动操作（D）、液动执行（Y）、气动操作（Q）、信号（X）。第二部分由两节组成。第一节的三位阿拉伯数字表示产品系列、规格和序号，具体内容可由产品手册查出。但变送、显示、调节、执行等单元以外的其余单元则只用二位阿拉伯数字。第二节由一个或几个汉语拼音字母组成，表示附加功能。K快速；B防爆；F防腐。举例：DBW-100KB型表示电动温度变送器，热电偶式，快速，防爆。DTL-121型表示电动连续作用式调节器，带手动操作器。第三节DDZ-ID型仪表的特点、单元划分及型号命名法一、DDZ-ID型仪表的特点1、在信号制上采用国际IEC推荐的信号标准现场传输信号为420mADC,控制室联络

10、信号为15VDC,信号电流与电压的转换电阻为250欧，并联传输方式。优点：（1）电气零点不是从零开始，不与机械零点重合，因此不但充分利用了晶体管的线性段，而且容易识别断电、断线等故障。（2）采用并联信号传输方式，便于同计算机、巡回检测装置等配套使用。（3）现场变送器采用两线制，不但节省了大量电缆和安装费用，而且还有利于安全防爆。2、采用线性集成电路优点:（1）由于在集成电路中，材料、元件和电路三者集成一体，简化了线路，减少了仪表元件的数量，这不仅提高了仪表的可靠性，而且使仪表的应用功能扩大。（2）由于集成运算放大器漂移小，增益高，从而使仪表的稳定性和精度得到提高。3、采用24VDC集中供电，并

11、备有蓄电池作为备用电源优点：（1）各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入单元仪表，既解决了发热问题，也为仪表防爆提供了有利条件。（2）备用电源可有利于安全停车。4、结构合理（1）差压变送器采用矢量机构。（2）温度变送器具有线性化电路，使输出信号与温度信号之间呈线性关系。（3）基型调节器有全刻度指示调节器和偏差指示调节器两种。调节器的自动、手动切换以无平衡、无扰动的方式进行，并有硬手动和软手动两种方式。（4）整套仪表可构成安全火花型防爆系统。二、型号命名及规格编号型号由三个拼音大写字母组成：第一个字母均为D,表示电动单元组合仪表产品。第二个字母代表各产品的分类：变送单元（B）、转换单元（Z）、

12、计算单元（J）、调节单元（T）、显示单元（X）、给定单元（G）、安全单元（A）、辅助单元（F）、执行单元（K）。第三个字母代表产品的名称：温度（W）、压力（Y）、差压（C）、流量（L）、浮筒液位（F）、气/电转换（Q）、电/气转换（D）、电/气阀门F）、加减（J）、乘除（C）、开方（K）、积算（S）、记录（J）、比率（B）、调节（L）、手操（Q）、报警（B）、限幅（S）、隔离（G）、安全保持器（B）、分电盘（P）、电源箱（D）、指不'（Z）等。规格编号：产品规格编号由四位数字组成。第一位数字为“3”，表示III型电动仪表的产品，以区别I型、II型仪表。第二、三、四位数字根据不同产品表示

13、不同的用途及特点。关于附加规格，根据用途和特点，单独标志。表9-3-1DDZ-口型与DDZ-ID型仪表主要性能特点比较系列性能DDZ-II型DDZ-m型信号0-10mADC4-20mADC、1-5VDC信号传输方式电流传送电流接收电流传送电压接收供电电源220VAC单独供电24VDC集中供电电气元件分立兀件线性集成电路安全栅无有防爆类型隔爆型安全火花型调节器结构性能偏差指示手/自动需先调平衡切换无保持电路功能一般由反馈回路构成PID功能相互干扰系数较大全刻度指示、偏差指示软手动/自动无平衡无扰动切换有保持电路功能较全，有特种功能调节器和附加单兀相互干扰系数小，由串联形式构成PID功能同计算机联

14、用兼容性一般兼容性好价格便宜较贵适用场合一般场合易燃易爆场合第四节调节单元(DDZ-m型)调节单元是DDZ-川型电动单元组合仪表中的一个重要单元。它接受15V直流电压信号，经过PID运算后，输出420mA直流电流信号。III型调节器的基型有两种一一全刻度指示调节器和偏差指示调节器。这两种调节器的线路结构基本相同，仅指示电路有差异。本节以全刻度指示调节器为例分析介绍。一、调节器线路分析基型调节器的原理图如图9-4-1，调节器的整机方框图如图9-4-2所示。由图可以看出，基型调节器由控制单元和指示单元两部分组成。控制单元包括输入电路、比例微分电路、比例积分电路、输出电路(V/I转换电路)、软手动和

15、硬手动电路。指示单元包括输入信号指示电路和给定信号指示电路。III型调节器的输VB是从24伏电源获得的10V电平，Vcm2是R1=R2=R3=R4(VF-(Vi+Vcm1)/R)+(VF-Vcm2)/R=(VB+Vo1/2)-VF)所以VF=(Vi+Vcm1+Vcm2+Vo1/2+VB)/3同理可求出同相输入端的电位Vt(以0V为基准)：Vt=(Vs+Vcm1+Vcm2+VB)/3VF=Vt，所以:Vo1=2(Vs-Vi)或Vo1=-2(Vi-Vs)(9-4-3)看出：采用差动输入方式，使输出信号Vo1与导线压降由于采用了电平移动电路，满足了输入电路运算放大器的共模输入电压范(3)把两个以0V

16、为基准的(15V)的Vi和Vs转换马以VB电平为基准的偏差输出信号Vo1,并且放大了两倍。(9-4-1)由于由式(1)(2)1=1(以VB为基准)(9-4-2)(9-4-3)Vcm1、Vcm2无关。1、输入电路输入电路主要由IC1构成，它将对输入信号和给定信号进行减法运算，同时对其偏差值进行2倍放大。为了消除由于导线电阻的压降而造成的误差，并保证以零伏为基准的15V信号都能进入运算放大器的共模输入电压范围，入电路采用偏差差动电平移动电路。输入信号和给定信号因导线电阻而在输入端产生的等效压降，设=R5=R6=R=500K欧，R7=R8=5K欧，IC1为理想运算放大器，即开环增益为8,输入阻抗为8

17、,则反相输入端电位VF(以0V为基准)可由下式求得：2、比例微分电路比例微分电路由CdRd电路和IC2构成，它将对偏差信号进行比例微分运算，Rp为比例电位器，Rd为微分电位器，Cd为微分电容器。比例微分电路由无源比例微分网路与比例运算器两部分串联组成。当输入信号Vol为一阶跃作用时，在t=0+,即加入阶跃信号瞬间，由于电容Cd上的电压Vcd不能突变，输入信号Vol全部加到IC2同相端T点，因此T点电压Vt一开始就有一跃变，其数值为Vt(0+)=Vo1;随着电容Cd充电过程的进行，Cd两端电压Vcd从零伏起按指数规律不断上升，Vt按指数规律不断下降。当充电时间足够长时，输入电压Vol在9.1千欧

18、上的电压全部被充电到Cd内时，充电过程结束，此时Vt(8)=Vo1/n,并保持该值不变。比例微分电路的输出信号Vo1与同相端T点的电压Vt为简单的比例关系，其比例系数为a。当输入信号Vo1以阶跃作用加入后，Vo2的变化曲线形状与Vt相同，其数值应为：Vo2=aVt比例系数a是通过调整电位器Rp来实现的。设置Rpo的目的是为了限制a的最大值，。因电路参数Rp=10k欧Rpo=39欧，所以a的变化范围是1250。比例微分电路主要参数：微分增益Kd=10微分时间Td=(0.0410)min比例增益a/n=(1/10)253、比例积分电路由比例运算和积分两部分电路组成。由Ci与Cm组成比例运算电路，即

19、：Vo3p=-(C1/Cm)Vo2由Ri与Cm组成积分运算电路，即：Vo3i=-(t/mRiCm)Vo2设Vo3为以10V为基准的IC3的输出信号，即：Vo3=Vo3p+Vo3i=-(Ci/Cm)Vo2-(t/mRiCm)Vo2=-(Ci/Cm(1+t/mRiCi)Vo2当Vo2跃变化时，Vo3按比例变化-(Ci/Cm)Vo2,以后它将按积分规律变化。Cm为积分电容器，Ri为积分电位器，积分时间取决于Cm电容器和Ri电位器。调整Ri电位器可以得到所需要的积分时间。4、输出电路当正的输入信号Vo3通过电阻R1加到运算放大器IC4的反相输入端时，IC4的输出电压降低，于是复合管的电流增大，即I。&

20、#39;增大，Io亦增大，Vf下降这KR电阻反馈到相输入端，组成比例运算电路，使Vf与Vo3有一一对应关系，即Io'与Vo3成比例关系，所以Io取决于Vo3。当忽略复合管的基极电流时：Io=Io-If设IC4为理想运放，R1=R2=R,贝U:VF-VT=(24-VB)/(1+K)R)R+VB=(24+KVB)/(1+K)(VF-(Vo3+VB)/R=(Vf-VF)/KRIo'=(2Vf)/Rf解方程组得：Io'=KV3/Rf同理：If=(VF-(Vo3+VB)/R=(24-VB-(1+K)Vo3)/(1+K)R5、指示电路它将以零伏为基准的15V输入信号转换成以VB为基

21、准的15mA的电流信号，用电流表加以指示。它实际上是一个比例系数为1的运算放大器，亦采用差动电平移动电路，同时也是个电压-电流转换器。当开关K处于“测量”位置，并假设IC5为理想运算放大器时，R均为500千欧，不难求出Vo=Vi于是Io'=Vo/RL=Vi/Rl当输入Vi=15V时，调整Rl即可得到15mA所需指示电流范围。当开关切换至“标定”时，IC5接收数值为3v的标准电压信号，电表应指示在50%(给定指示电流表也指50%，即两针重合)，如果不准，应调整电流表的机械零点和线路量程电阻RL中的电位器。DTL-3110型全刻度指示调节器1、用途DTL-3110型全刻度指示调节器是DDZ

22、-m型电动单元组合仪表调节单元中的一个基型品种，它接受变送器或转换器的15VDC输出信号作为输入信号，与15VDC给定信号进行比较，对其偏差值进行比例、微分、积分运算之后，输出420mA信号送到操作端，实现对温度、压力、流量、液面等工艺参数的自动调节。输入信号和给定信号的指示采用纵型刻度为100mm的张丝悬挂式双针指示计。调节器的“自动-r手动”切换是无平衡、无扰动的，所以在切换时不引起工艺过程的扰动，并且操作方便。作为手动调节器设有硬手动和软手动两种，在软手动状态，具有良好的输出保持特性。2、调整与检定(1)检定所需标准器设备(见表9-4-1)检定装置误差限应小于被检调节器误差限的1/3;稳

23、定度小于1/51/10;分辨率小于1/101/20。在检定之前应通电预热15分钟。表9-4-1标准器及设备名称数量准确度说明数字电压1土0.05%2土0.1%420mA,辅助输出15V阶跃信号发生器1土0.1%阶跃信号输出15V加减器1土0.5%三通道输入，有+、一切换和15V输出标准电阻箱1土0.02%2X25a或ZX25标准电阻3土0.02%RX71-11阻值自定稳压电源1土1.0%24±10%V切换，对地绝缘秒表1土1.0%030min兆欧表1土1.0%0500VDC仪表校验仪1土0.1%厂可代替信号发生器、阶跃信号发生器在检定的过程中应以缓慢的速度按输入信号初始同一方向逼近检

24、定点，不允许在任何点产生过冲现象。(2)检定项目(见表9-4-2)表9-4-2检定项目金定类别检定项目名修后检定使用中检定外观检检静差检检比例带刻度误差检检一再调时间刻度误差检检预调时间刻度误差检检给定指示刻度误差检检输入指示刻度误差检检输出指示刻度误差检检偏差指示刻度误差检检电源变化影响静差检不检保持特性检不检切换误差检不检绝缘电阻检检(3) 检定原理接线图(见图9-4-3和图9-4-4)检定方法a)静差检定按图9-4-3进行接线。静差：调节器在稳态时输入值（被控值）X与给定值W之间的差，用量程的百分数表示。图9-4-3检定原理接线图（I）1一数字电压表；2给定输入信号源；3输入信号源；4偏

25、置信号源5一直流稳压电源；6电阻箱；7加减器；8一调节器；X一输入端；S一输出端；W一给定输入端；D一电源端；K1-1-开环；K1-2一闭环调节器接成闭环；反作用；外给；自动；适配器正作用（即加减器做加法运算）比例带定在100%;再调时间最小；预调时间切除。调节外给定信号源依次给出量程的10%、50%/、100%。调节偏置信号源，使调节器输出稳定在量程的50%（以数字电压表的示值为准）同时用数字电压表测量与外给定相对应的各点输入信号值。按下式计算各点静差：8n=（Xn-Wn）/SX100%式中an一某点静差值，%;Xn一对应点的输入信号值，V;Wn一对应点的外给定信号值，V;S一被控量量程，V

26、。取其静差中的最大值为调节器的静差。在10%、50%、100%各点为土0.5%。比例带刻度值的检定按图9-4-4原理接线图9-4-4检定原理接线图1-数字电压表；2-给定输入信号源；3-输入信号源；4一阶跃信号源5直流稳压电源；6电阻箱；8调节器；X输入端；S输出端；W给定输入端；D电源端；K1-1不加阶跃信号；K1-2加阶跃信号调节器接成开环；正作用；外给；再调时间最大或切除（X10档）；预调时间最小或切除；比例带100%。将外给定信号和输入信号稳定在相应的位置上，要求无偏差。用软手动将输出稳定在量程下限值（即1.000V）。然后将比例带刻度对准100%，再将调节器从手动切换到自动，同时加入

27、输出量程10%的阶跃信号，当输出稳定后用数字电压表测量调节器的输出值，并计算输出的变化量V。按下式计算实际比例带xp:xp=（x/v）X100% 式中xp-实际比例带，%;x一调节器输入变化量（即阶跃信号值），V;V调节器输出变化量，Vo按下式计算比例带刻度误差：ap=（xp1-xp）/xp1X100%式中ap一比例带刻度误差，；xp1一比例带的示值，;xp一比例带的实际值，。技术指标：比例带100%刻度指示误差为+100%、50%。 再调时间刻度值的检定按图9-4-4原理接线再调时间：原称积分时间。预调时间：原称微分时间。手动1:软手动。手动2:硬手动。调节器接成开环；手动1；正作用；再调时

28、间最大；预调时间最小或切除；比例带在实际的100%。米用秒表记时法。将输出稳定在量程的50%;给定信号、输入信号稳定在相应的位置，使之无偏差。首先将比例带调整到实际的100%，做法如下：将调节器从手动1切换到自动，输入加入量程10%的阶跃信号，用数字电压表监测输出值，调节比例带刻度盘，使输出也变化量程的10%，即此时刻度盘的位置为实际的100%。将调节器恢复到初始状态。调节器从手动1切换到自动；再调时间对准1分钟刻度上，输入加入+20%的阶跃信号，在比例作用结束后，立即启动秒表观察调节器输出信号变化，当输出变化量程的20%时，停秒表计时。秒表所记的时间即为实际的再调时间。最后将调节器恢复到初始

29、状态，加入-20%的阶跃信号，重复上述检定程序。按下式计算再调时间刻度误差：8tin=(Ti-Tin)/TiX100%式中atin一某方向再调时间刻度误差，%;Ti一再调时间刻度示值，min;Tin-对应方向再调时间实际值，min;取其最大值为调节器再调时间刻度误差。再调时间1分钟刻度指示误差为土25%。 预调时间刻度值的检定按图9-4-4原理接线。调节器接成开环；正作用；在手动1位置；再调时间最大；预调时间切除；比例带在实际的100%;输入、给定在相应的位置，要求无偏差；输出稳定在量程的下限值(即1.000V)。米取秒表记时法。将调节器从手动1切换到自动，预调时间刻度对准1分钟处；输入阶跃信

30、号能使调节器输出从0变化到量程的100%;观察调节器的输出，当输出变化到量程的100%时立即启动秒表，当输出下降到2.832V时，停止秒表记时。调节器恢复到初始状态；输出稳定在量程的100%,加入相同值反方向的阶跃信号，重复上述检定程序。按下式计算实际预调时间：TDn=Vd*Tdn式中TDn预调某方向的实际时间，min;Tdn-秒表所记时间值，min;Vd一微分作用增益(Vd=10)。按下式计算预调时间刻度误差：atdn=(TD-TDn)/TDX100%式中atdn一某方向预调时间刻度误差，%;Td预调时间刻度示值，min;TDn一对应方向预调时间实际值，min。取其最大值为调节器预调时间刻度

31、误差。预调时间刻度误差应小于土25%。指示刻度值的检定指示刻度误差包括外给定、输入、输出、偏差指示器的刻度误差和回程误差，其检定方法都相同。按图9-4-4原理接线。调节器接成开环；正作用；再调时间最大；预调时间最小或切除；比例带在任意位置。以给定指示刻度值的检定为例。调整给定信号源、使给定指示器的指针依次对准量程的0%、50%、100%、105%、100%、50%、0%,用数字电压表测量对应各点给定信号源的输出值（即为指示刻度的实际值）。按下式计算各点的刻度误差：8cn=（Wno-Wn1）/VX100%式中acn一某点指示刻度误差，%;Wno一对应点的刻度示值，V;Wn1对应点的刻度实际值，V

32、;V一指示器的测量量程，V。取各点刻度误差中的最大值为该指示器的刻度误差。按下式计算各点的回程误差：acbn=cn1-acn2I式中acbn-某点回程误差，%;acn1对应点上行程误差值，%;acn2对应点下行程误差值，%.取各点回程误差中的最大来该指示器的回程误差。给定指示刻度误差为土2.0%，回程误差为1.0%;输入指示刻度误差为土2.0%,回程误差1.0%;输出指示刻度误差为土2.5%，回程误差1.25%;偏差指示刻度误差为土1.0%,回程误差0.5%.绝缘电阻的测试用额定直流电压500V的兆欧表测量输入端、输出端、电源端短接与地之间的电阻。输入、输出短路对地的绝缘电阻大于20M欧。3、

33、故障处理1）、24V电源短路或电源加不上D4、D5击穿或保险丝环。2）、10V电平不可调或较低IC7或T3环，W6电位器接触不良。3）、输出大于20mAIC4或T2坏。T1或IC3坏。4）无输出或输出低于4mA输出端开路，IC4或T2坏，IC3或D7、T1坏。5）输出不稳定IC4不良，输出电路有虚焊。6）输出保持特性不好IC3不良，J2继电器的线圈对触点漏电，IC3的反相输入端有漏电现象，C7积分电容器漏电。7）软手动操作不正常Ko1开关、Ko2开关接触不良或漏电，J2继电器漏电或接触不良。8）硬手动不正常Ko1开关、硬手动电位器Wo2接触不良，W4、W5接触不良。9）2%比例带闭环跟踪误差大

34、IC1、IC2不良，W8调整电位器接触不良。10）500%比例带闭环跟踪误差大IC3不良，W7调整电位器接触不良。11）输入信号和给定信号的指示为最大或最小IC5、IC6已坏，测量/标定开关接触不良，内外给定切换开关接触不良，双针指示计卡针。当双针指示计卡针时，把它的两侧盖卸下，轻轻地拔动指针即可。12）内给定指示不稳定内给定电位器Wo1接触不良，D9稳压管有虚焊。13）外给定指示灯不亮指示灯坏，外给定指示灯电源线路有虚焊。14）PID自动工作不正常一般来说如果手动操作正常，则毛病出于输入电路和比例微分电路，常常是IC1或IC2坏。当微分电路电容器C4坏时，无微分作用。IC2的同相输入端对其它

35、电路漏电时，微分作用也不正常。15）自动/手动切换扰动大J1、J2继电器接触不良，IC2的交流分量大。第五节安全单元一、基本概念所谓“安全火花”是指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。采取一定措施后，对在正常状态或事故状态所产生的“火花”均为“安全火花”的仪表，称之为安全火花型防爆仪表。III型仪表中属于安全火花型防爆仪表的有：二线制差压变送器、温度变送器、安全保持器（安全栅）和电气阀门定位器。安全火花型防爆仪表在本质上是安全的，因此国外也称这种仪表为本质安全防爆仪表，简称本安仪表。安全火花型仪表的防爆系统安全火花型防爆系统如图9-5-1所示。它不仅在危险场所使用安全火花型仪表，而且

36、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置了安全栅，这样构成的系统就实现了安全火花的要求。图9-5-1安全火花型防爆系统如果上述系统中不采用安全栅，而由分电盘代替，尽管变送器、执行器是安全火花防爆仪表，但分电盘只能起信号隔离作用，不能限压、限流，系统已不再是安全火花型防爆系统。应当指出，有了安全栅，系统也不一定是安全火花型防爆系统，若在现场仪表中有很大的L、C,当线路出现故障（短路、断路）时，也可能产生非安全火花，弓I起爆炸事故。所以一个线路是不是安全火花电路的必要条件，其一是自身不产生非安全火花，其二是安全场所的非安全火花不能窜入危险场所。三、仪表防爆等级标志仪表的防爆等级标志有以下三种：（1）HI

37、IIe-“H”指安全火花型，“III”指最小引爆电流小于70mA,“e”指自燃温度为e组；（2）B3d-“B”指隔爆型，“3”指3级防爆，“d”指自燃温度为d组；（3）AB3d-“A”指安全型，AB3d表示主体为安全型，接线盒附件隔爆型，3级防爆d组。四、防爆电气设备的类型及标志1、防爆安全型（标志A）,是指在正常运行时不产生火花、电弧或危险温度，以提高安全程度的电气设备。2、隔爆型（标志B）,是指在设备内部发生爆炸时，不引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备。3、防爆充油型（标志C）,是指将可能产生火花、电弧或危险温度的带电部件浸在油中，使其不引起油面上爆炸性混合物爆炸的电气设备。4、防爆通风、

38、充气型（F）,是指向外壳内充入正压新鲜空气或惰性气体，并保持正向，以防止外部爆炸性混合物进入外壳内部的电气设备。5、防爆安全火花型（标志H）,是指电路系统中，在正常或故障情况下产生的电火花都不引起爆炸性混合物爆炸的电气设备。6、防爆特殊型（标志T）,是指结构上不属于上述各型规定，采取其它防爆措施的电气设备。五、安全栅安全保持器安装在控制室内，好象栅栏一样，将危险场所与非危险场所隔开，起着防爆作用，所以被形象的称为“安全栅”或“防爆栅”。如图9-5-2所示。危险场所！安全场所I-5"*信号能流1、电阻式安全栅电阻式安全栅是利用电阻的限流作用，把流入危险场所的能量限制在临界值以下，从而达

39、到防爆目的，如图9-5-3所示。变送器二次表电源=i-SIL危险场所R非危险场所图9-5-3电阻式安全栅2、齐纳式安全栅（见图9-5-4）齐纳式安全栅由三部分组成，见图9-5-5原理方框图。1）快速熔断器这是一种特殊元件，当外界的电流或电压超过其额定值时能快速熔断，具有电压、电流切断功能，防止危险电压、电流进入。2）限压电路这部分由齐纳二极管或其它限压元件组成。当外界进入的电压超过齐纳二极管的齐纳电压时，齐纳二极管反向击穿导通，使外界电压稳压在齐纳电压上，同时由于齐纳二极管的特性，其电流急剧增大，使快速熔断器快速熔断，切断危险电压进入，保护现场安全。在正常工作状态下齐纳二极管或其它限压元件处于

40、截止状态，不影响系统正常工作。3）限流电路这部分由线性元件（如电阻器）或非线性元件（如晶体三极管、集成电路）组成。当现场发生故障时，例如负载短路等，由于限流电路的作用，把故障电流限制在安全值之内，保护现场安全。正常工作状态时，限流电路能顺利地通过工作电流，不影响系统的正常工作。3、隔离式安全栅隔离式安全栅有两种。一是与二线制变送器配合的输入式安全栅；二是与操作端（执行器或电/气阀门定位器）配合的输出式安全栅。输入式安全栅一方面为二线制变送器提供电源，同时把从变送器来的420mA的电流信号成比例的转换成电流信号（420mA）或电压信号（15V）输出；输出式安全栅将来自调节单元或其他单元的420m

41、A电流成比例的转换成电流信号（420mA）输出。两者都限制危险能量流入危险场所。两者的共同特点是隔离和限能。43图9-5-4R1、R2限流电阻；DW1、LB800齐纳安全栅DW2齐纳二极管；F快速熔断丝本安端非本安端图9-5-5齐纳安全栅原理方框图下面以DAB型安全保持器为例对工作原理加以说明。1）输入式安全保持器。如图9-5-6所示。输入式安保器由能量限制电路、电路、DC/AC变换器等几部分组成。I/I隔离变换危险场所安全场所4-20mADCI.V。图9-5-6输入式安全保持器方框图I/I隔A、信号变换过程信号通道是：由变送器来的420mA电流信号，经限能器进入离变换电路。I/I隔离变换电路

42、将输入电流进行隔离、功率放大后得到与输入电流相等的输出电流I。（420mA），或流经250欧姆电阻产生15VDC的电压输出信号。能量通道是：24V直流电源经DC/AC变换器通过自激振荡、整流滤波等环节变换成所需要的交、直流电压，以便为能量限制电路和I/I隔离变换电路提供电源，并且通过能量限制电路为现场变送器提供直流电源。B、安全保护原理输入式安保器的安全保护作用是通过隔离、限压、限流等措施来实现的。线路中的I/I隔离变换电路和DC/AC变换器实现了安保器的输入端、输出端、电源端三者间的互相电气隔离。能量限制电路的作用是限制传往危险场所的二线制变送器的电压、电流的最大值。由于其乘积小于能引起爆炸

43、的危险能量的最小值，所以当安保器的输出侧或电源侧发生故障而产生危险能量，经过能量限制回路传到危险场所时，所剩余的能量以不能引起爆炸，从而确保了二线制变送器的安全火花性能。2）输出式安全保持器如图9-5-7所示，输出式安保器由I/I隔离变换电路、能量限制电路、DC/AC变换器等部分组成。信号通道是：来自调节器或其它单元的420mA的电流信号，经过I/I隔离变换电路进行隔离、功率放大后转换成与输入电流相等的输出电流。在正常情况下，此电流经能量限制电路后就成为输出电流信号I。（420mADC）。安全场所危险场所1来自调节器图9-5-7输出式安全保持器方框图能量通道是：24V直流电源经DC/AC变换器

44、后为I/I隔离变换电路、能量限制电路提供所需的电源。安全保护原理同输入式安保器。复习题：9-1将DDZ-口、DDZ-ID分别填入相应的括弧中:1、（）现场传输信号为010mADC.2、（）现场传输信号为420mADC.3、（）信号传输方式为电流传送电压接收。4、（）信号传输方式为电流传送电流接收。5、（）接受同一信号的各仪表均应并联。6、（）接受同一信号的各仪表均应串联7、（）信号下限与仪表机械零点重合。8、（）信号下限不与仪表机械零点重合。9、（）各仪表允许有公共接地点。10、（）各仪表不能有公共接地点。11、（）各单元由220VAC单独供电。12、（）各单元由24VAC单独供电。13、（）

45、现场变送器采用二线制连接。14、（）现场变送器采用四线制连接。15、（）各单元均有电源变压器。16、（）各单元没有电源变压器。17、（）为隔爆仪表。18、（）为安全火花型仪表。19、（）差压变送器采用矢量机构。20、（）差压变送器一般为双杠杆机构。21、（）温度变送器有线性电路。22、（）温度变送器无线化电路。23、（）调节器有保持特性。24、（）调节器无保持特性。25、（）调节器只有偏差指示。26、（）调节器有偏差指示和全刻度指示。27、（）调节器手动-自动无扰切换无须平衡。28、（）调节器手动自动无扰切换须预先平衡。答：1、4、6、7、10、11、14、15、17、20、22、24、25、

46、28填DDZ-H,其余填DDZ-m.92DDZ-山型仪表与DDZ-型型仪表相比，有哪些特点？答：有五个主要特点：1、采用线性集成电路。2、采用国际标准信号制，现场传输彳号为420mADC，控制室络信号为15VDC,信号，电流与电压转换电阻为250欧。3、集中统一供电，由电源箱供给各单元24V直流电源，并备有蓄电池作为备用电源。4、结构合理，功能多样。5、可构成安全火花型防爆系统。93在DDZ-山型仪表中，为什么现场与控制室之间采用420mA电流信号，而控制室内部采用15V电压信号？答：420mA电流信号适宜在现场和控制室之间远距离传输，可以避免传输导线上压降损失引起的误差。94什么是两线制？答

47、：两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根导线既是电源线，又是信号线。9-5两线制有什么优点？答：与四线制（两根电源线、两根俯信号线）相比，两线制的优点是：1、可节省大量电缆线和安装费用。2、有利于安全防爆。9-6在DDZ-山型仪表的电路设计中，为什么要采用10V电平移位电路？答：在DDZ-m型仪表的电路中，由于大量使用集成运算放大器，而集成运放需要正负双电源供电，考虑到仪表整个系统的供电方便，所以在电路设计时，采用了一个10V的基准电压。这样便把仪表的输入电压移位到以10V为基准，而在仪表内部将24V单电源变为一10V、+14V的双电源。但输入信号和输出信号是以0V为基准的，

48、所以在仪表的输入和输出电路中，都采用了电平移位电路。9-7识别下列DDZ-m型仪表的型号和规格。1、DBC-2310;2、DBW-1120H;3、DTZ-2110;4、DXB-1300;5、DXS-2100;6、DFA-1100。答：1、DBC-2310:差压变送器，工作压力400kPa（4kg/cm2），测量范围0600Pa至04kPa（060mmH2O至0400mmH2O）。带单法兰。2、DBW-1120H:温度变送器，线性分度，架装，测温元件为K型（EU2）热电偶，安全火化防爆。3、DTZ-2110:指示调节器，双通道，全刻度指示，上下限报警。4、DXB-1300:指示报警仪，上下限报警

49、。5、DXS-2100:开方积算器，机械6位显示。6、FDA-1100H:安全栅，变压器隔离式，单检测端。9-8在简单调节系统中，如何选择调节器类型？答：1、连续调节。可按常用调节规律（见下表）加以选用。常用调节规律被控变量调节规律流里、官道压力比例+快速积分温度、分析比例+积分+微分压力比例+积分液位比例或比例+积分2、位式调节。仅作联锁和自动开、停车之用，或允许执行机构全开、全关，调节品质要求不高的系统。可选用二位、三位等位式调节器。要求适当改善调节品质时，可选用具有时间比例、位式比例积分、位式比例积分微分调节规律的位式调节器。9-9对于调节器“正”、“反”作用的定义，如下几种说法中你认为

50、哪种才是严格无误的？A、调节器的输出值承受测量值的增加而增加的，为“正”作用，反之为“反”作用。B、调节器的输出值随偏差值的增加而增加的，为“正”作用，反之为“反”作用。C、调节器的输出值随正偏差值的增加而增加的，为“正”作用；而调节器的输出值随正偏差值的增加而减小的为“反”作用。答：C9-10填空DDZ-II型调节器，“手动”向“自动”切换时，若要达到无扰动切换，必须预先使（）“自动”向“手动”切换时，若要达到无扰动切换，必须预先使（）。答：偏差等于零，手动拔盘刻度值对准自动输出值。9-11画出电川型调节器的方框图（以DTL3110为例）。答：9-12简述电m型调节器输入电路的三种作用。答：

51、1、对15VDC的测量信号和给定信号进行减法运算，得到偏差vi,并把Vi放大两倍；2、完成电平移动，把以0V为基准的信号转换为以10V为基准的信号；3、消除导线电阻上压降的影响，为实现集中供电创造条件。9-13m型调节器的调节精度与闭环跟踪误差是不是一个意思？其意义如何？答：两者有一定联系，但不是一个意思。调节精度是静态偏差与量程的百分比，反映了调节器消除残余偏差的能力，其大小主要决定于比例积分电路运算放大器开环放大倍数的大小。闭环跟踪意味着是调节器接成自闭系统时输入跟踪给定值之差，蛇反映的是调节器的运算精度，其大小主要决定于输入、微分、积分电路中各运算放大器失调电压和失调电流的大小。9-14

52、当调节系统出现积分饱和时，如何以人工办法尽快消除积分饱和，且对系统的扰动最答：简便而有效的办法是：把“自动-r手动”切换开关切向“手动”（若DDZ-m型调节器要切向“硬手动”）。切向“手动”前，要事先调整手动拨盘的刻度值，使其对应于调节器的输出值，然后再切向“手动”。待偏差指示值回到零之后再切回“自动”。这样做，可以减轻积分饱和对调节过程带来的不利影响。9-15DDZ-型型调节器的调校内容主要有哪些？答：有如下一些：1、输入和给定指示的校验；2、手动操作特性和输出指示的校验；3、自动/手动切换特性的校验；4、PID特性校验；5、闭环跟踪特性校验。9-16在电动山型仪表电路中的报警电路RC环节是A、抗随机干扰信号；B、给BG1加一个偏置电压；C、是一个校正补偿环节