儀表基礎(chǔ)知識(韓)

儀表基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課程1、測量誤差概念誤差的分類:

按誤差數(shù)值表示的方法分為：絕對誤差、相對誤差、引用誤差.

按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分為：系統(tǒng)誤差（規(guī)律誤差）、隨機誤差（偶然誤差）、疏忽誤差（粗大誤差）.真值與約定真值（近似真值）、相對真值（標(biāo)準(zhǔn)表示值）.儀表的精度等級是指基本誤差（儀表在規(guī)定參比工作條件下，即標(biāo)準(zhǔn)工作條件下的最大誤差）的最大允許值.精度=（最大誤差/測量范圍）*100%2化工過程儀表的分類

按讀取測量值的位置可分為：就地測量儀表:就地壓力表、溫度計、液位計、流量計等）遠(yuǎn)傳信號測量儀表:各類變送器、位置開關(guān)等.

按測量參數(shù)性質(zhì)可分為：分析、流量、物位（液位）、壓力、溫度等.按分析目的分為：安全檢測報警分析儀（可燃、有毒氣體檢測）、成分分析儀表.成分分析儀的分類：離線分析儀（分析室儀器）、在線分析儀（COD分析儀、PH計、F離子分析儀等）.3分析儀表流量的概念：是指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量。4、流量測量質(zhì)量流量的常用單位有：kg/h、t/h等體積流量的常用單位有：l/h、m3/h等質(zhì)量流量M=體積流量Q*流體密度ρ流體流動狀態(tài)的分類：A、層流（雷諾數(shù)Re〈2300）B、過渡流（2300〈Re〈4000）

C、紊（湍）流（雷諾數(shù)Re〉4000）雷諾數(shù)是指流體慣性力與粘性力的比值。與流體有關(guān)的物理參數(shù)：溫度、壓力、密度、粘度、速度、流量等。

流體的密度與溫度、壓力的關(guān)系：氣體的密度隨溫度的升高而減小、隨壓力的增大而增大，液體的密度主要隨溫度升高而減小、而與壓力關(guān)系不大。常用的流量測量儀表種類有：渦街流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計孔板節(jié)流裝置流量計錐形管流量計威力巴流量計楔式流量計質(zhì)量流量計電磁流量計壓力單位：Pa、

MPa、KPa.壓力表的分類：普通壓力表、真空壓力表、隔膜壓力表、膜盒壓力表、膜片壓力表、特種壓力表（氧氣壓力表、氨壓力表等）、電接點壓力表、電阻遠(yuǎn)傳壓力表、差壓表等.壓力變送器的種類：表壓變送器、絕壓變送器、差壓變送器、液位壓力變送器、流量差壓變送器等，根據(jù)傳感器原理可分為：電容式變送器、單晶硅諧振式變送器、半導(dǎo)體電阻式變送器等.5壓力測量根據(jù)測量原理不同可分為：壓力測量式、浮力測量式、雷達(dá)波反射式、超聲波反射式、核子輻射式、電容式等.差壓液位/界面變送器測量的公式：P=ρgh，ΔP=(ρ1-ρ2)gh,差壓變送器的遷移量為：P=P+-P-，儀表的調(diào)校范圍與其安裝高度無關(guān)。磁翻柱液位計、磁致伸縮液位計、浮標(biāo)液位計都是根據(jù)恒浮力原理進(jìn)行測量的，有頂裝和側(cè)裝兩種形式，頂裝磁致伸縮液位計由探測桿和抱探測桿上下浮動的浮子組成。6液位測量溫度測量的分類：熱電偶（B、S、K、E、T等分度號）、熱電阻、雙金屬熱膨脹式溫度計等接觸式儀表，紅外線、熱輻射等非接觸式儀表.接觸式測溫儀表比較簡單、可靠，測量精度較高；但因測溫元件與被測介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交金剛，幫需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。7溫度測量PID參數(shù)整定

PID控制的數(shù)學(xué)模型：G（S）=KP（1+1/TiS+TDS）

P：比例度，P=1/KP，KP為系統(tǒng)增益或放大倍數(shù)，KP越大則系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，但會導(dǎo)致系統(tǒng)容易出現(xiàn)超調(diào)而發(fā)生振蕩，甚至發(fā)散；

I：積分時間，或者說復(fù)位時間，Ti越大，則系統(tǒng)調(diào)整時間越長，達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間越長，系統(tǒng)表現(xiàn)的越穩(wěn)定；

D：微分時間，或置位時間，一般在大滯后系統(tǒng)中引入，起超前作用以消除系統(tǒng)滯后影響，防止因反應(yīng)滯后帶來的更大的超調(diào).1PID參數(shù)的含義

在實時控制中，一般要求被控過程是穩(wěn)定的，對給定量的變化能夠迅速跟蹤，超調(diào)量要小且有一定的抗干擾能力。一般要同時滿足上述要求是很困難的，但必須滿足主要指標(biāo)，兼顧其它方面。參數(shù)的選擇可以通過實驗確定，也可以通過試湊法或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)法得到。下面對以上方法進(jìn)行詳細(xì)地論述。2調(diào)節(jié)器參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定不是唯一的，事實上比例、積分和微分三部分作用相互影響。從應(yīng)用的角度看，只要被控對象主要指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求即可。為此人們根據(jù)長期的實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，各種不同被控對象的PID的參數(shù)都是有一定的范圍。這就給現(xiàn)場調(diào)試提供了一個基準(zhǔn)。用經(jīng)驗數(shù)據(jù)法確定PID控制器參數(shù):試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響程度，邊觀察系統(tǒng)的運行，邊修改參數(shù)，直到滿意為止。一般情況下，增大比例系數(shù)Kp會加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，有利于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩使穩(wěn)定性變差。減小積分系數(shù)KI將減少積分作用，有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定，但系統(tǒng)消除靜差的速度慢。增加微分系數(shù)KD有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，是超調(diào)減少，穩(wěn)定性增加，但對干擾的抑制能力會減弱。用試湊法確定PID控制器參數(shù)（1）比例部分整定。首先將積分系數(shù)KI和微分系數(shù)KD取零，即取消微分和積分作用，采用純比例控制。將比例系數(shù)Kp由小到大變化，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)，直至速度快，且有一定范圍的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi)，且響應(yīng)曲線已滿足設(shè)計要求，那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。

在試湊時，一般可根據(jù)以上參數(shù)對控制過程的影響趨勢，對參數(shù)實行先比例、后積分、再微分的步驟進(jìn)行整定。（2）積分部分整定。如果比例控制系統(tǒng)的靜差達(dá)不到設(shè)計要求，這時可以加入積分作用。在整定時將積分系數(shù)KI由小逐漸增加，積分作用就逐漸增強，觀察輸出會發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的靜差會逐漸減少直至消除。反復(fù)試驗幾次，直到消除靜差的速度滿意為止。注意這時的超調(diào)量會比原來加大，應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c比例系數(shù)KP。（3）微分部分整定。若使用比例積分（PI）控制器經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍達(dá)不到設(shè)計要求，或不穩(wěn)定，這時應(yīng)加入微分作用，整定時先將微分系數(shù)KD從零逐漸增加，觀察超調(diào)量和穩(wěn)定性，同時相應(yīng)地微調(diào)比例系數(shù)KP、積分系數(shù)KI，逐步使湊，直到滿意為止。這種方法適用于有自平衡的被控對象，是模擬系統(tǒng)中臨界比例度法的擴充。其整定步驟如下：（1）選擇一個足夠短的采樣周期T。所謂足夠段，就是采樣周期小于對象的純之后時間的1/10。（2）讓系統(tǒng)作純比例控制，并逐漸縮小比例度e（e=1/KP）是系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩。此時的比例度和振蕩周期就是臨界比例度eK和臨界振蕩周期TK。（3）選定控制度。所謂控制，就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將系統(tǒng)的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較，其比值即控制度。3擴充臨界比例度法在參數(shù)整定中，經(jīng)驗法是簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的工程整定方法之一，它是一種湊試法，參數(shù)預(yù)先設(shè)置的數(shù)置范圍和反復(fù)湊試的程序是本方法的核心，一直試到衰減速比趨于4：1過渡過程曲線為止，而適應(yīng)這種4：1振蕩過程的參數(shù)有多種，其中PI乘積最小的一種為最佳參數(shù)選擇。在最佳參數(shù)選擇的基礎(chǔ)上，如再加上微分調(diào)節(jié)，則應(yīng)再把PI參數(shù)適當(dāng)減小一些。因為微分調(diào)節(jié)是超前作用的調(diào)節(jié)，其實質(zhì)是阻止被調(diào)參數(shù)的變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使過渡過程衰減大些，所以要保持原來的衰減比，PI就應(yīng)適當(dāng)減小一些。一般在參數(shù)的具體調(diào)校中，下列一些調(diào)整方法值得借鑒。流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在選用小比例度參數(shù)調(diào)整過程中，常出現(xiàn)過渡過程曲線振蕩問題，而采用增加比例度、減小積分時間的方法，既可克服振蕩，又有使消除靜差速度加快