自动化 课件 题例分析 部分

第一章仪表的δ允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的δ允越小，表示仪表的精确度越高。

将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。

目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。

例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级。

解 该仪表的相对百分误差为如果将该仪表的δ去掉“±”号与“％”号，其数值为0.8。

由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。

例题分析1. 某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为 0～200℃,变送器的输出为 4～20mA 。

对试根据以上校验数据确定该仪表的变差、准确度等级与线性度。

解:该题的解题步骤如下。

(1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出标准值x 标。

任一温度值的标准输出信号(mA)为例如,当温度为50℃时,对应的输出应为其余类推。

(2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差Δ正与Δ反 ,并算出正、反行程之差Δ变 ,分别填入下表内(计算Δ变时可不考虑符号,取正值)。

(3)由上表找出最大的绝对误差Δmax ,并计算最大的相对百分误差δmax 。

由上表可知%8.0%1002007004±=⨯-±=δ4+--=输入下限值输入上限值输出下限值）温度值（输出上限值I )(840200)420(50mA I =+--=)(10.0max mA =∆%625.0%10042010.0max =⨯-=δ去掉δmax 的“±”号及“%”号后,其数值为0.625 ,数值在0.5～1.0之间,由于该表的δmax 已超过0.5级表所允许的δ允,故该表的准确度等级为1.0级。

(4)计算变差由于该变差数值在1.0级表允许的误差范围内,故不影响表的准确度等级。

注意若变差数值Δ变max 超过了绝对误差Δmax ,则应以Δ变max 来确定仪表的准确度等级。

(5)由计算结果可知,非线性误差的最大值Δf max = 0.10 ,故线性度δf 为注意在具体校验仪表时,为了可靠起见,应适当增加测试点与实验次数,本例题只是简单列举几个数据说明问题罢了。

2. 某台测温仪表的测温范围为200～1000℃,工艺上要求测温误差不能大于±5℃,试确定应选仪表的准确度等级。

解:工艺上允许的相对百分误差为要求所选的仪表的相对百分误差不能大于工艺上的δ允,才能保证测温误差不大于±5℃,所以所选仪表的准确度等级应为0.5级。

当然仪表的准确度等级越高,能使测温误差越小,但为了不增加投资费用,不宜选过高准确度的仪表。

第二章 警惕！在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件，甚至可能发生危险。

这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。

将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。

例题分析1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa ，测量误差不得大于1MPa 。

工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。

解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa 。

由于25/60>1/3，故被测压力的最小值不低于满量程的1/3，这是允许的。

另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。

至此，可以确定，选择的压%625.0%100420max =⨯-∆=变变δ%625.0%10042010.0%100max =⨯-=⨯∆=仪表量程f f δ%625.0%10020010005=⨯-±=允δ%67.1%100601=⨯力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa ，精度等级为1.5级。

2. 如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。

现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。

解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对误差为1.6×1.5% = 0.024(MPa)因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。

对于测量范围为0～1.0MPa ，准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为1.0×1.5% = 0.015(MPa)因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。

该例说明了选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值是不适宜的。

第三章 例题分析1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m3/h ,差压上限2500Pa 。

当仪表指针指在160m3/h 时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器)? 解：由流量基本方程式可知流量是与差压的平方根成正比的。

当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F 0、ρ1均为不变的数。

如果假定上题中的 Q 1 = 320m3/h ;Δp 1 = 2500Pa ; Q 2 = 160m3/h ;所求的差压为Δp 2 ,则存在下述关系代入上述数据,得)(6252500320160222Pa p =⨯=∆该例说明了差压式流量计的标尺如以差压刻度,则是均匀的,但以流量刻度时,如果不加开方器,则流量标尺刻度是不均匀的。

当流量值是满刻度的1/2时,指针却指在标尺满刻度的1/4处。

2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么?解：这可以从它们的工作原理上来分析。

差压式流量计在工作过程中,只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。

当流量变化时,在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的,因此是属于变压降式的。

转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的,由于锥形管上部的直径较下部的大,所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的,即流体流通面积是变化的,因此它是属于变节流面积的。

由于转子在工作过程中截面积不变,重力也不变,而转子两端的静压差作用于转子上的力恒等于转子的重力,转子才能平衡在一定的高度上,所以在工作过程中,尽管转子随着流量的变化上下移动,但作用在转子两侧的静压差却是恒定不变的,所以它是属于定压降式流量计。

第四章 例题分析1.某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa ，要求远传显示，试选择一台DDZ-Ⅱ型压力变送器 (包括准确度等级和量程)。

如果压力由12MPa 变化到15MPa ，问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。

解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa ） 精度等级均为0.5级。

输出信号范围为0～10mA 。

由已知条件，最高压力为15MPa ，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为()MPa 5.222315=⨯若选择测量范围为0～25MPa 、准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为()MPa 125.0%5.020=⨯由于变送器的测量范围为0～25MPa ，输出信号范围为0～10mA,故压力为12MPa 时,输出电流信号为()mA 8.4102512=⨯ 压力为15MPa 时，输出电流信号为()mA 6102515=⨯ 这就是说,当贮罐内的压力由12MPa 变化到15MPa 时,变送器的输出电流只变化了1.2mA 。

在用差压变送器来测量液位时，由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号Δp 并不一定等于0，故要考虑零点的迁移。

实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到，在其他参数的测量中也可能遇到。

加上迁移机构，可以改变测量的起始点，提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。

由本例题可知，如果确定正迁移量为7MPa ，则变送器的量程规格可选为16MPa 。

那么此时变送器的实际测量范围为7～23MPa ，即输入压力为7MPa 时，输出电流为0mA ；输入压力为23MPa 时，输出电流为10mA 。

这时如果输入压力为12MPa ，则输出电流为()mA 125.310723712=⨯-- 输入压力为15MPa 时,输出电流为()mA 510723715=⨯-- 由此可知，当输入压力由12MPa 变化到15MPa 时，输出电流变化了1.875mA ，比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。

变送器的准确度等级仍为0.5级，此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% =0.08MPa ，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。

2.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图4-15所示。

已知被测液位的变化范围为0~3m,被测介质密度ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。

变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m 。

求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。

液位为3m 时,其压差为()Pa g H p 2648781.99003max =⨯⨯==∆ρ 这里值得一提的是压力单位Pa 用SI 基本单位时就相当于m -1·kg·s -2，即2121/11--⋅⋅==s kg m m N Pa所以液柱压力用H ρg 计算时,只要H 用m,ρ用kg/m 3，g 用m/s 2为单位时,相乘结果的单位就是Pa 。

上述计算结果Δp max 为26.487kPa,经过圆整后,测量范围可选0～30kPa 。

根据图示,当液位高度为H 时,差压变送器正压室所受的压力p 1为g h g H p p 0101ρρ-+=负压室所受的压力p 2为()g h h p p 01202ρ-+=因此，差压变送器所受的压差为g h g H p p p 0221ρρ-=-=∆由上式可知,该差压变送器应进行负迁移,其迁移量为 h 2ρ0g 。