过程控制第四章执行器

1、课后习题课后习题l什么是控制器的控制规律，控制器有哪些基本的控制规律？l双位控制是怎样的？有何优缺点？l比例控制为什么会产生余差？l试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？l什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响l某比例积分控制器输入、输出范围均为420mA，若将比例度设定为100、积分时间设为2min，稳态时输出调为5mA，某时刻，输入阶跃增加0.2mA，试问经过5min后，输出将由5mA变化到多少？l比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？l理想微分控制的数学表达式是什么？为什么常用实际的微分控制规律？l试写出比例、积分、微分（PID）三

2、作用控制规律的数学表达式l试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点，积分和微分为何不能单独使用？lPID调节器中，比例度P、积分时间TI、微分时间TD分别具有什么意义？在调节器动作过程中产生什么影响？若将TI取为、TD取为0，分别代表调节器处于什么状态？l什么是调节器的正反作用？在电路中如何实现？l给出实用PID数字表达式，数字仪表中常用哪些改进型PID算法？第四章第四章执行器及安全栅执行器执行器l自动调节阀自动调节阀l电磁阀电磁阀l电压调整装置电压调整装置l电流控制器件电流控制器件l控制电机控制电机自动调节阀自动调节阀自动调节阀执行机构阀体气动（能在易燃易爆环境中工作）电动（能源取用方便，信

3、号传递迅速）液动（推力大）（直通单座阀、直通双座阀、角阀、隔膜阀、蝶阀等）气动单座阀气动单座阀气动执行机构直行程角行程薄膜式活塞式（推力大，适合大口径高压降场合）（蝶阀、风门等）正作用：压力增大，阀杆下移反作用：压力增大，阀杆上移气开式：有压力，阀杆开启气关式：有压力，阀杆关闭行程规格：10mm、16mm、25mm、40mm、60mm、100mm调节阀的流量系数调节阀的流量系数l对于不可压缩的流体，在通过调节阀时产生的压力损失p与流体速度之间的关系为pApAQmKgKpacm21 .16232/,22vpAQv l流量系数：阀两端的压差为100Kpa，流体密度为1000Kg/m3的条件下，流经

4、调节阀的流量。记为C。l额定流量系数：阀全开时的流量系数，记为C100（表示阀的流通能力，只与阀的口径和结构有关） pCQ10pQAC1009. 5100100AACC 可压缩流体流量系数的修正可压缩流体流量系数的修正pCQ10p2p1p1恒定，p2增大，当阀两端压差超过pcr时，流量不再随着压差增大而增大，而是停在最大值Qmax处crpmaxQLF可压缩流体阻塞流的判断可压缩流体阻塞流的判断l以空气为流体做实验发现：给定阀门的压差比（xp/p1）在产生阻塞流时总是固定的值xT（临界压差比）l一般流体产生阻塞流的条件：TkXFx 未产生阻塞流TkXFx 产生阻塞流Fkk/kair k： 可压缩

5、流体的绝热指数 kair ：可压缩流体的绝热指数不可压缩流体流量系数的修正不可压缩流体流量系数的修正l当pvc小于入口温度下流体介质饱和蒸汽压pv时，产生闪蒸。继续降低 pvc即产生阻塞流，此时pvc pvcrp1p2p2p1pvc节流处缩流处l定义恢复系数（只与结构流路形式有关，可查）vFvcrpFpcvFppF28. 095. 0vcrcrvcrcrdefLppppppF121)(时产生阻塞流)()(12122vFLvcrLvcrLcrpFpFppFpFpcrpp气体（蒸汽）流量系数的修正气体（蒸汽）流量系数的修正l可压缩流体，在调节阀内其体积由于压力降低而膨胀，密度减小，引入膨胀系数Y以

6、修正气体密度的变化l温度压力变化引起气体密度变化，引入压缩系数Z进行修正TkXFxY31111RTpZ低雷诺系数修正低雷诺系数修正l流量系数都是在湍流的情况下测定的，非湍流情况需要进行修正。Re3500 湍流 CRep阀门定位器阀门定位器l如果只有弹簧弹力和薄膜压力，则力平衡时阀芯的开度（线位移）与气压成正比。l为了克服摩擦，流体作用于阀芯的不平衡力等对阀门定位的影响，引入阀门定位器。电电/气阀门定位器气阀门定位器I电动调节阀电动调节阀伺服放大器电动机减速器阀位置发生器输入信号010mA阀行程安全栅安全栅（防止危险电能从控制信号进入现场仪表的安全保护器）（防止危险电能从控制信号进入现场仪表的安

7、全保护器）l电阻式l中继放大式l齐纳式l光电式l变压器式电源单元工业交流电调节器安全栅安全栅执行器变送器级别最小引爆电流爆炸气体混合物种类Ai120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳B70i120乙烯、乙醚、丙稀腈Ci=70氢、乙炔、二硫化碳、水煤气、焦炉煤气齐纳式安全栅齐纳式安全栅l限流电阻（通过信号正常时，阻值为0；电流一旦超出安全范围，阻值骤）l电路没有进入保护状态时，接地不起作用（避免信号通过大地短接或者形成干扰）RIiFuVi安全场所危险场所RVi安全场所危险场所隔离式安全栅隔离式安全栅l检测端安全栅利用变压器隔离器件，分别将输入、输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量信号窜入现场（检测端安全栅和执行端安全栅）