冶金过程检测与控制

操纵器将接收到的测量信号与预先规定的水位高度进行比较。如果两个信号不相等，表明实际水位与规定水位有偏差，现在操纵器将按照偏差的大小向执行器输出一个操纵信号，手执行器

执行器即可按照操纵信号来改变阀门的开度，从而使进入锅炉的水量发生变化，达到操纵锅炉汽包水位的目的。

几个常用术语：(重点明白得)

被控过程（对象）工艺参数需要操纵的生产过程设备或机器等。如锅炉汽包，发酵罐。

被控变量被控对象中要求保持设定值的工艺参数。如汽包水位、发酵温度。

操纵变量受操纵器操纵，用以克服扰动的阻碍使被控变量保持设定值的物料量或能量。如锅炉给水量和发酵罐冷却水量。

扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。如蒸汽负荷的变化、冷却水温度的变化等。

设定值被控变量的预定值。

偏差(e) 被控变量的设定值与实际值之差。在实际操纵系统中，能够直截了当猎取的信息是被控变量的测量值而不是实际值，因此，通常把设定值与测量值之差作为偏差。

§1.3 过程操纵系统的两种表示形式

一、方框图

方框图是操纵系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示，是操纵系统进行理论分析、设计中常用到的一种形式。

方框图组成：

方框----每一个方框表示系统中的一个组成部分（也称为环节），方框内添入表示其自身特性的数学表达式或文字讲明；

信号线---信号线是带有箭头的直线段，用来表示环节间的相互关系和信号的流向；作用于方框上的信号为该环节的输入信号，由方框送出的信号称为该环节的输出信号。

比较点----比较点表示对两个或两个以上信号进行加减运算，“+”号表示相加，“－”号表示相减；

分支点----表示信号引出，从同一位置引出的信号在数值和性质方面完全相同。

带有输入输出信号的方框比较点分支点

图1.3方框的组成单元示意图

绘制方法：以如图1.4，锅炉汽包水位操纵系统为例，系统中的每一个环节用一个方框来表示，

四个方框分不表示：被控对象（锅炉汽包）、测量变送装置、操纵器和执行器。每个方框都分不标出各自的输入、输出变量。如被控对象环节，给水流量变化会引起汽包水位的变化，因此给水流量（操纵变量）作为输入信号作用于被控对象，而汽包水位（被控变量）则作为被控对象的输出信号；引起被控变量（汽包水位）偏离设定值的因素还包括蒸汽负荷的变化和给水管压力的变化等扰动量，它们也作为输入信号作用于被控对象。

图1.4 锅炉汽包水位操纵系统方框图

在绘制方框图时应注意几点：

（1）方框图中每一个方框表示一个具体的实物。

（2）方框之间带箭头的线段表示它们之间的信号联系，与工艺设备间物料的流向无关。方框图中信号线上的箭头除表示信号流向外，还包含另一种方向性的含义，即所谓单向性。关于每一个方框或系统，输入对输出的因果关系是单方向的，只有输入改变了才会引起输出的改变，输出的改变可不能返回去阻碍输入。例如冷水流量会使汽包水位改变，但反过来，汽包水位的变化可不能直截了当使冷水流量跟着改变。

（3）比较点不是一个独立的元件，而是操纵器的一部分。为了清晰的表示操纵器比较机构的作用，故将比较点单独画出。

二、管道及外表流程图

管道及外表流程图是自控设计的文字代号、图形符号在工艺流程图上描述生产过程操纵的原理图，是操纵系统设计、施工中采纳的一种图示形式。该图是在工艺流程图的基础上，按其流程顺序，标出相应的测量点、操纵点、操纵系统及自动信号与连锁爱护系统等。由工艺人员和自控人员共同研究绘制。在管道及外表流程图的绘制过程中所采纳的图形符号、文字代号应按照有关的技术规定进行。下面结合化工部《过程检测和操纵系统用文字代号和图形符号》HG20505-92，简单介绍一些常用的图形符号和文字代号。

1．图形符号

过程检测和操纵系统图形符号包括测量点、连接线（引线、信号线）和外表圆圈等。

（1）测量点

图1.5 测量点的图形符号

测量点

（2）连接线

(a) (b) (c)

图1.6连接线的图形符号

（3）外表

常规外表图形符号是直径为12mm(或10mm)的细实线圆圈。（见教材P7）

（4）执行器

执行器的图形符号是由执行机构和调剂机构的图形符号组合而成。（见教材P8）

2. 外表位号

在检测、操纵系统中，构成回路的每个外表（或元件）都用外表位号来标识。外表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。外表位号中的第一个字母表示被测变量，后继字母表示外表的功能；回路的编号由工序号和顺序号组成，一样用三位至五位阿拉伯数字表示，如下例所示：

顺序号（一样用两位数字，也能够用三位数字）

工序号（一样用一位数字，也能够用两位数字）

功能字母代号

被测变量字母代号

在管道及外表流程图中，外表位号的标注方法是：字母代号填写在外表圆圈的上半圆中；回路编号填写在下半圆中。

(a)就地安装 （b ）集中盘面安装

3．字母代号

外表信号中表示被测变量和外表功能的字母代号(见教材P9表1.3)。

管道及外表流程图实例

图1.8和图1.9为简化的锅炉汽包管道及外表流程图和发酵罐管道及外表流程图。图1.10 为某化工厂超细碳酸钙生产中碳化部分简化的工艺管道及外表流程图。

T R C 1 31 TRC

101

PI 121

图1.8 锅炉汽包管道及外表流程图室 图1.9 发酵罐管道及外表流程图

图1.10 碳化工序管道及外表流程图

表示为第一工序第01个流量操纵回路（带累计指示），累计指示仪及操纵器安装在操纵

室。

表示为第一工序第01个带指示的手动操纵回路，手动操纵器（手操器）安装在操纵室。 表示为第一工序第01个带指示的液位操纵回路，液位指示操纵器安装在操纵室。

表示为第一工序第01、02个温度检测回路，温度指示仪安装在现场。

表示为第一工序第

01、02个压力检测回路，压力指示仪安装在现场。 §1.4过程操纵系统的要紧类型

按系统功能---温度操纵系统、压力操纵系统、位置操纵系统、流量操纵系统等；

按系统性能---线性系统和非线性系统、连续系统和离散系统、定常系统和时变系统；

按被控变量的数量---单变量操纵系统和多变量操纵系统；

精浆液 二氧化碳 精浆液 TI PI 102 102 贮槽 FICQ 101 HIC 101 LIC 1O1 TI 101 PI 101 FICQ

101 HIC 101 LIC

101

TI

101

TI 102 PI

PI 101 102