化工儀表及自動(dòng)化整理

1、1.化工儀表按功能不同，檢測(cè)儀表 (包括各種參數(shù)的測(cè)量和變送)；顯示儀表 (包括模擬量顯示和數(shù)字量顯示)；控制儀表 (包括氣動(dòng)、電動(dòng)控制儀表及數(shù)字式控制器)；執(zhí)行器(包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行器) 2.自動(dòng)化系統(tǒng)。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)；自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)；自動(dòng)控制系統(tǒng)3.傳感器：對(duì)被測(cè)變量作出響應(yīng),把它轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào) 變送器傳感器配以適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理電路把檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電或氣信號(hào)的裝置 4.自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：測(cè)量變送儀表、 控制器、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 被控對(duì)象5. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖：6.自動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)（1）最大偏差A(yù)：第一個(gè)波峰值（2

2、）超調(diào)量B：第一個(gè)峰值A(chǔ)與新穩(wěn)定值C之差，即B=A-C（3）衰減比：前后兩個(gè)峰值的比（4）過(guò)渡時(shí)間：從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所建立的時(shí)間（5）振蕩周期：過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰(或波谷)之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期7. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的反饋原理（1）反饋：把系統(tǒng)的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫反饋（2）負(fù)反饋：反饋信號(hào)使原來(lái)的信號(hào)減弱為了使被控變量下降回到給定值，這樣就達(dá)到了控制的目的，所以要采用負(fù)反饋8.自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類：定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)第二章 過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型1 控制通道：控制作用至被控變量的信號(hào)聯(lián)系。干擾通道：干

3、擾作用至被控變量的信號(hào)聯(lián)系2.機(jī)理建模：根據(jù)對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理，列寫(xiě)出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、動(dòng)量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、設(shè)備的特性方程、化學(xué)反應(yīng)定律、電路基本定律等，從而獲取對(duì)象（或過(guò)程）的數(shù)學(xué)模型。3.實(shí)驗(yàn)建模系統(tǒng)辨識(shí)：應(yīng)用對(duì)象的輸入輸出的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)決定其模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)方法：（1）階躍反應(yīng)曲線法 （2）矩形脈沖法第三章 檢測(cè)儀表與傳感器1.絕對(duì)誤差：指儀表指示值xi和被測(cè)變量的真值xt之間的差值，一般都指絕對(duì)誤差中的最大值max2.相對(duì)百分誤差 3.允許誤差 4.彈性式壓力計(jì)中的彈性元件 （1）彈簧管式彈性元件 （2）薄膜式彈性元件 （3）波

4、紋管式彈性元件 彈性式壓力計(jì)量程及準(zhǔn)確度等級(jí)的選取與計(jì)算，應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)定以保證彈性式 壓力計(jì)的使用壽命及工藝要求。 壓力計(jì)類型的選用要以儀表正常工作及安全生產(chǎn)為前提。 壓力計(jì)安裝會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命及安全。5.應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成的。電阻應(yīng)變片有金屬應(yīng)變片（金屬絲或金屬箔）和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮應(yīng)變時(shí)，其阻值減??；當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生拉伸應(yīng)變時(shí)，其阻值增加。應(yīng)變片阻值的變化，再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)8.流量檢測(cè)儀表分類（1）速度式流量計(jì)

5、（2）容積式流量計(jì) （3）質(zhì)量流量計(jì)9.差壓式流量計(jì)工作原理：差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流量流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。適用范圍：（恒節(jié)流面積變壓降 、管徑50mm）10.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：孔板、噴嘴、文丘里管11.轉(zhuǎn)子流量計(jì)。工作原理：以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。適用范圍：轉(zhuǎn)子流量計(jì)特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升指示值修正（1） 液體流量測(cè)量時(shí)的修正 式中，為用水標(biāo)定時(shí)的刻度流量；為水密度 式中，表示密度為的被測(cè)介質(zhì)實(shí)際流量上式整理可得 式

6、中，為體積流量密度修正系數(shù)同理可導(dǎo)得質(zhì)量流量的修正公式為 式中，為質(zhì)量流量密度修正系數(shù)；為流過(guò)儀表的被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際質(zhì)量流量（2） 氣體流量測(cè)定時(shí)的修正 12.其他流量計(jì)（1）電磁流量計(jì)：當(dāng)被測(cè)介質(zhì)是具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)時(shí)，可以采用電磁感應(yīng)的方法來(lái)測(cè)量流量。特點(diǎn)：能夠測(cè)量酸、堿、鹽熔鹽以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量（2）漩渦流量計(jì)：漩渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)。它可以用來(lái)測(cè)量各種管道中的液體、氣體和蒸汽的流量，是目前工業(yè)控制、能源計(jì)量及節(jié)能管理中常用的新型流量?jī)x表。特點(diǎn)：精確度高、測(cè)量范圍寬、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。（3）科式流量計(jì)：這種流量計(jì)的測(cè)

7、量原理是基于流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生于質(zhì)量流量成正比的科里奧利力特點(diǎn)：能夠直接測(cè)量質(zhì)量流量，不受流體物性（密度、粘度等）的影響，測(cè)量精度高；測(cè)量值不受管道內(nèi)流場(chǎng)影響，沒(méi)有上、下游直管段長(zhǎng)度的要求；可測(cè)各種非牛頓流體以及粘滯和含微粒的漿液。但是它的阻力損失大，零點(diǎn)不穩(wěn)定以及管路振動(dòng)會(huì)影響測(cè)量精度13.物位檢測(cè)儀的主要類型（1）直讀式物位儀表 （2）差壓式物位儀表（3）浮力式物位儀表（4）電磁式物位儀表14.差壓式液位變送器（1）工作原理：利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化地原理而工作的（2）測(cè)量范圍：20m，應(yīng)用于各種液體的液位測(cè)量（3）零點(diǎn)遷移問(wèn)題：一般來(lái)說(shuō)，其壓差與液位高

8、度之間有如下關(guān)系 若被測(cè)介質(zhì)密度為，隔離液密度為，正負(fù)壓室的壓力分別為 兩者之間的壓差為15.法蘭式差壓變送器的應(yīng)用為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器16.其它物位計(jì)(1)電容式物位傳感器：在電容器的極板之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有所不同。因此，可通過(guò)測(cè)量電容量的變化來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面(2)稱重式液罐計(jì)量?jī)x：是根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)的，為了使液位測(cè)量更準(zhǔn)確17.熱電偶溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表（1）構(gòu)成：由三部分組成：熱電偶（感溫元件）；測(cè)量

9、儀表（毫伏計(jì)或電位差計(jì)）；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線（補(bǔ)償導(dǎo)線及銅導(dǎo)線） （2）測(cè)溫原理：只要測(cè)出熱電勢(shì)的大小，就能判斷測(cè)溫點(diǎn)溫度的高低18.常見(jiàn)熱電偶的種類（1）鉑銠30-鉑銠6熱電偶：分度號(hào)為B，測(cè)溫范圍為3001600（2）鉑銠10-鉑熱電偶：分度號(hào)為S，測(cè)溫范圍為-201300 （3）鎳鉻-鎳硅熱電偶：分度號(hào)為K，測(cè)溫范圍為-501000 （4）鎳鉻-考銅熱電偶：分度號(hào)為E，測(cè)溫范圍為-5060019.補(bǔ)償導(dǎo)線為了使熱電偶的冷端溫度保持恒定，采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，這種專用導(dǎo)線成為“補(bǔ)償導(dǎo)線”20.冷端溫度的補(bǔ)償方法（1）冷端溫度保持為0的方法 （2）冷端溫度修正方法

10、（3）校正儀表零點(diǎn)法 （4）補(bǔ)償電橋法 （5）補(bǔ)償熱電偶法21.熱電阻溫度計(jì)（1）組成：熱電阻（感溫元件）；顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）；連接導(dǎo)線（2）測(cè)溫原理：利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化地特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量22.常用熱電阻（1）鉑電阻（測(cè)溫范圍：0650）：一種是，分度號(hào)為Pt10；另一種是，分度號(hào)為Pt100 銅電阻：（測(cè)溫范圍：-50150）一種是，分度號(hào)為Cu50； 另一種是，分度號(hào)為Cu10023.電動(dòng)溫度變送器（1）熱電偶溫度變送器。組成：輸入橋路、放大電路、反饋電路輸入電橋：與熱電偶的冷端安裝在一起，當(dāng)冷端溫度變化時(shí)，RCu的電阻隨溫度的變化也變化，使電橋的兩端產(chǎn)生

11、一個(gè)附加電壓（2）熱電阻溫度變送器。組成：與熱電偶溫度變送器相同輸入電橋：實(shí)質(zhì)上是一個(gè)不平衡電橋。熱電阻被接入其中一個(gè)橋臂，當(dāng)收溫度變化引起熱電阻阻值發(fā)生變化后，電橋就輸出一個(gè)不平衡電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)通過(guò)放大電路和反饋電路，便可以得到一個(gè)與輸入信號(hào)呈線性函數(shù)關(guān)系的輸出電流24.顯示儀表 按照顯示的方式來(lái)分：可分為模擬式、數(shù)字式和屏幕顯示三種 數(shù)字式顯示儀表第四章 自動(dòng)控制儀表1.基本控制規(guī)律：位式控制、比例控制（P）、積分控制(I)、微分控制（D）及它們的組合方式，如比例積分控制（PI）、比例微分控制（PD）、比例積分微分控制（PID）2.位式控制（雙位控制） （1）表達(dá)式： （2）特點(diǎn)：結(jié)

12、構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍3.比例控制 （1）表達(dá)式：即 （2）特點(diǎn)：反應(yīng)快、控制及時(shí) （3）作用：使控制閥的開(kāi)度（即控制器的輸出值）與被控變量的偏差成比例，從而使被控變量趨于穩(wěn)定，達(dá)到平衡狀態(tài)4.積分控制 （1）表達(dá)式：，式中，代表積分速度，為輸出變量，為輸入變差。當(dāng)輸入變差是常數(shù)時(shí)，上式為 （2）特點(diǎn)：反應(yīng)慢，控制不及時(shí)，無(wú)余差5.微分控制（1）表達(dá)式：（2）特點(diǎn)：有超前控制之稱，但它的輸出不能反應(yīng)偏差的大小6.可編程調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)：除了功能豐富的優(yōu)點(diǎn)外，還具有控制精度高、使用方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)器本身還具有自我診斷的功能，維修方便7.可編程控制器（PLC）（1）特點(diǎn)：它的最

13、大特點(diǎn)在于可編程序，可通過(guò)改變軟件來(lái)改變控制方式和邏輯規(guī)律，同時(shí)，功能豐富、可靠性強(qiáng)，可組成集中分散或納入局部網(wǎng)絡(luò)（2）基本構(gòu)成：中央處理器CPU、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出接口（3）編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、功能表圖和某些高級(jí)語(yǔ)言第五章 執(zhí)行器1.執(zhí)行器的分類：按其能源形式可分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三大類2.氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正作用與反作用正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜片上方的薄膜氣室反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜片下方的薄膜氣室4.控制機(jī)構(gòu) （1）直通單座控制閥的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小，易于保證關(guān)閉，甚至完全切斷 （2）直通雙座控制閥的特點(diǎn)：不平衡

14、力小，泄露量較大 （3）正裝：當(dāng)閥體直立，閥桿下移時(shí)，閥芯與閥座間的流通面積減小的成為正裝或正作用式 （4）反裝：如果將閥芯倒裝，則當(dāng)閥桿下移時(shí)，閥芯與閥座間流通面積增大的成為反裝或反作用式5.控制閥的選擇 選用控制閥時(shí)，一般要根據(jù)被控介質(zhì)的特點(diǎn)（溫度、壓力、腐蝕性、黏度等）、控制要求、安裝地點(diǎn)等因素，參考各種類型控制閥的特點(diǎn)合理地選用6.氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式。反之，為氣開(kāi)式氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)?？紤]的原則是：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中

15、斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥7.電氣轉(zhuǎn)換器及電氣閥門(mén)定位器（1）電氣轉(zhuǎn)換器可以把電動(dòng)變送器來(lái)的電信號(hào)變?yōu)闅庑盘?hào)，送到氣動(dòng)控制器或氣動(dòng)顯示儀表；也可以把電動(dòng)控制器的輸出信號(hào)變?yōu)闅庑盘?hào)去驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)控制閥，此時(shí)常用電氣閥門(mén)定位器，它具有電氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門(mén)定位器兩種作用（2）電氣閥門(mén)定位器一方面具有電氣轉(zhuǎn)換器的作用，另一方面還具有氣動(dòng)閥門(mén)定位器的作用，可以使閥門(mén)位置按控制器送來(lái)的信號(hào)準(zhǔn)確定位，還可以改變控制閥的流量特性和實(shí)現(xiàn)正、反作用第六章 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1.簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)：通常是由一個(gè)測(cè)量元件、變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)控制閥和一個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因

16、此也稱單回路控制系統(tǒng)2.控制器參數(shù)的整定方法一類是理論計(jì)算的方法，另一類是工程整定法，目的是為了確定控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值第七章 復(fù)雜控制系統(tǒng)1.串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) （1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路：主回路和副回路；有兩個(gè)控制器：主控制器副控制器；有兩個(gè)測(cè)量變送器，分別測(cè)量主變量和副變量 （2）在串級(jí)控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)變量：主變量和副變量 （3）在系統(tǒng)特性上，串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，使控制過(guò)程加快，具有超前控制的作用，從而有效的克服滯后，提高了控制質(zhì)量 （4）串級(jí)控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有一定的自適應(yīng)能力，可用于負(fù)荷操作條件有較大變化地場(chǎng)合2.

17、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) （1）組成：主控制器F1C、副流量控制器F2C、執(zhí)行器、主測(cè)量變送器、副測(cè)量變送器 （2）特點(diǎn)：它不但能實(shí)現(xiàn)副流量跟隨主流量的變化而變化，而且還可以克服副流量本身干擾對(duì)比值的影響，因此主、副流量的比值較為精確 （3）使用范圍：適用于主物料 在工藝上不允許進(jìn)行控制的場(chǎng)合3.其它復(fù)雜控制系統(tǒng) （1）前饋控制系統(tǒng)：在鍋爐、精餾塔、換熱器和化學(xué)反應(yīng)器等設(shè)備上獲得成功應(yīng)用 （2）選擇性控制系統(tǒng)：生產(chǎn)操作滿足一定的選擇性的邏輯關(guān)系。適用于蒸汽鍋爐、精餾塔等 （3）分程控制系統(tǒng)：一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩臺(tái)甚至兩臺(tái)以上的控制閥。適用于擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍、控制兩種不同的介質(zhì)、用作生產(chǎn)安全的防護(hù)措施第九章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1.集散控制