《柴油机自动化》课件第三章

第三章船用气动仪表自动化仪表不仅能在反馈控制系统中，对运行参数进行自动控制，还能对运行参数进行自动测量和显示。按功能分类有：测量仪表、显示仪表、调节器和执行器第一节自动化仪表的基本知识一．自动化仪表的主要品质指标1．绝对误差：又称指示误差，被测参数值与真实值之差。△=A-A02．相对误差：绝对误差与该仪表指示值之比

3．基本误差：最大绝对误差与仪表的测量范围之比的百分比

4．精度：表示仪表的准确度

5．附加误差：外界条件的影响引起的误差。

6．仪表的灵敏度：仪表对输入信号开始有反应的灵敏程度。S=△y/△x7．仪表的稳定性:在相同外界条件下，仪表对同一测量点多次测量结果的稳定性。

8．仪表的不灵敏区、灵敏限、变差：

当输入信号一个微小的变化时，仪表输出仍然不变，这就是不灵敏区。

灵敏限是指引起仪表输出一个微小变化时，所需输入量的最小变化值，一般认为灵敏限等于1/2不灵敏区。

仪表的变差：仪表的正行程和反行程指示值之差二．气动仪表的主要元部件１．弹性元件１）弹性元件的种类A.弹性支承元件（１）作用：用于支承，平衡和增强弹性敏感元件的刚度（２）螺旋弹簧，片簧

B.弹性敏感元件（１）作用：将承受的压力或轴向推力转变成位移信号（２）波纹管，金属膜片，橡胶膜片，弹簧管和金属膜盒２）刚度和有效面积E—刚度Q—轴向推力S—位移变形量P—空气压力Fc—弹性元件有效面积２．节流元件１）节流元件的种类

A.恒节流孔毛细管直经为0.18~0.3mm小孔的规格有0.25mm0.3mm0.5mm长度为4mmB.变节流孔２）气阻的概念气阻R、压力降△P和气体流量G关系为：图3-1-4恒节流孔３．气体容室１）定容气室２）弹性容室:dm-空气储存量dp-空气压力增量图3-1-6气体容室图3-1-7气体容室储蓄特性４．喷嘴挡板机构：气源压力0.14MPa△Pd=K1×△h图3-1-8喷嘴挡板机构示意图图3-1-9喷嘴挡板机构的静特性５．气动功率放大器△P出=K2×△Pd图3-1-10耗气型气动功率放大器结构原理图图3-1-11推力与膜片位移的关系三．气动仪表的组成原理图3-1-12气动仪表的组成原理１．放大环节图3-1-13二级气动功率放大器图3-1-14起步压力的调整２．反馈环节１）节流分压器２）节流盲室图3-1-15节流分压器结构示意图

图3-1-16节流盲室结构示意图

３）比例惯性环节图3-1-18比例惯性环节结构示意图

图3-1-19比例惯性环节充放气过程曲线３．气动仪表的比较环节1)平衡原理(1)位移平衡原理(2)力平衡原理(3)力矩平衡原理第二节气动变送器一．气动差压变送器的结构和工作原理１．气动差压变送器的结构２．工作原理及特性M反=M测F·l2·P出=F·l1·△P二．调零和调量程１．调零－调调零弹簧当△P=0时使P出=0.02MPa２．调量程（0.02~0.1MPa）上下移动波纹管上移K单减小，量程增大。下移K单增大，量程减小。举例

双杠杆差压变送器三．迁移原理图3-2-3用参考水位罐检测锅炉水位装置图3-2-4差压变送器的负迁移特性四、差压变送器的使用保护和常见故障分析1.差压变送器的使用保护2.常见故障分析及排除第三节气动显示仪表一．气动色带指示仪的结构和工作原理喷嘴指针转轮传动带波纹管平衡板支点调零螺钉喷嘴挡板微调螺钉反馈气室反馈平衡弹簧反馈杆转动板传动带支点平衡弹簧滑轮接受管压力接受器1．

结构：测量机构、指示机构、报警机构。2．工作原理3．特点仪表的力矩平衡原理阻尼器的作用－－消除振荡现象二、气动色带指示仪的调整

1．调零：改变挡板的初始开度。

2．调量程１)粗调－－改变螺钉２７的上下位置２)微调－－转动螺钉１２３)步骤－－(见书P71)3．上下限报警值的调整

1）转至100%，下面挡板转出→上限报警

2）转至0%，上面挡板转出→下限报警

拉长或压短挡板的长度可改变上、下限报警值

第四节气动调节器

一．ＱTM-23J型气动PID调节器

1.结构和工作原理

由比较、放大、反馈三个基本环节组成

2.调节器参数的调整

1）PB调RF

2）TD调RD

3）Ti调RI二、M58型气动PID调节器

一、结构和工作原理

各波纹管上产生的力矩为

M测=P5·F·bM给=P12·F·b

M正反馈=P4·F·aM负反馈=P11·F·a

稳态时，合力矩

∑M=M给–

M测–M负反馈–

M正反馈=0

即P12·F·b–P5·F·b–P11·F·a–P4·F·a=0

若测量信号P5增加到P5+△P5，系统达到新的稳态时

P12·F·b–（P5+△P5）·F·b–

（P出+△P出）·F·a–P4·F·a=0

则△P5·b=△P出·a

故PB=△P5/

△P出=a/b×100%图3-4-3浮动环上的作用力矩二、调节器的调整PB——通过转动比例带调节杆来实现的Td——通过改变微分阀的开度实现Ti——通过改变微分阀的开度实现三．NAKAKITA型PID调节器图3-4-4NAKAKITA型PID调节器结构原理图四．调节器参数的整定１．调节器参数对控制系统动态过程的影响图3-4-5PB和Ti改变时控制过程曲线图谱２．常用的工程整定方法１）经验法：又称现场凑试法２）衰减曲线法：以衰减比为4:1的衰减震荡过程作为整定要求的３）临界比例带法：又称临界震荡法或稳定边界法４）反映曲线法：又称飞升曲线法第