给排水仪表与控制
给排水工程仪表与控制(第1章)
G (s ) = Y (s ) X (s )
第1章 基础知识
例如：在输出电压uc与输入电压ui之间有如下关系：
duc dt
=ห้องสมุดไป่ตู้
1 RC
(u i
-
uc )
经拉氏变换为：Y (s ) =
1 X (s )
(RCs + 1)
则阻容环节的传递函数G(s)为： G (s ) = Y (s ) = 1 X (s ) RCs + 1
以水池水位控制为例，说明人工控制系统与自动控制系统。
两者对比可知，一般自控应有以下几部分： (1)测量元件(感知被控量)； (2)比较元件(感知与要求比较得到偏差)； (3)调节元件(偏差按调节规律变为控制信号)；(4)执行元件(执行控制)。
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通常用方框图表示控制系统的组成以及各组成部分信号传送的关系。 上述水池水位控制方框图如下。所以，控制系统的元件作用图，简称方框 图。
按要求给出相应的控制信号。 • 计算机式：以计算机为中心控制单元，以测试仪
表、执行机构等单元为外围设备的系统。
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第1章 基础知识
二、自动化及仪表发展 从自动控制系统结构看，经历四个阶段： 1、20世纪50年代以基地式控制器组成的控制系统； 2、20世纪60年代以单元组合仪表组成的控制系统； 3、20世纪70年代出现了计算机控制系统； 4、20世纪80年代以后出现二级优化控制。
用方框图表示阻容环节，就可将填入其中。如图。 当系统或环节的物理过程不清，不知其传递函数时，可以输入一特定 信号X(s)，通过对输出的观察记录得到Y(s)，传递函数公式，就可求出该环 节或系统的传递函数。这就是在工程中利用实验求取系统或环节传递函数 的方法。
给排水工程仪表与控制
第六章 第十题
20.有以下几种控制策略：
1）定污泥排放量控制
根据计算或经验每日都排放一定量的污泥，在操作是每日可排放一次或数次，以至于可以连续排放，排放时应当用MLSS浓度监测仪和流量计来计量。
2）间歇定时排泥控制
每隔一定的时间t排放污泥一次，使曝气池中的MLSS至某一设定的最小浓度为止其中两次排泥的间隔时间t为一常数。
5 三种控制的基本方式分别为 顺序控制，反馈控制，前馈控制
模糊控制 是以模糊集合论，模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。在控制投加混凝剂量和控制泵的运行台数等实际运行中，都有应用模糊控制的实例。、 神经控制 它是基于人类的神经网络的控制，也称神经网络控制，它能模拟人的思考方式来思考，学习和判断的一种控制方式。基于神经网络的智能模拟用于控制，是实现智能控制的一种重要形式。 专家系统 它是应用以专家的知识和经验为基础的专家系统的控制方式。可以认为，专家系统是一个具有大量专门知识和经验的程序系统。它应用于人工智能技术，根据一个或多个人类专家提供的特殊领域知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家做决策的过程来解决那些需要专家才能解决的复杂问题。简言之，专家系统是一种计算机程序，它能以专家的水平完成专门的而一般又是困难的专业任务，包括控制问题。
控制过程 1 实时数据采集，即对被控制量的瞬时值进行检测和输入、
2 实施决策：对实时的设定值和被控制的数量进行已定的控制规律运算，决定下一步的控制过程
3 实时控制：根据决策，适时的对执行机构发出控制信号
8、 一．操作指导控制系统
1.结构：见课本图6.4
2.工作原理：在计算机的指挥下，定期地对生产过程中的参数作巡回检测，并对其进行处理、分析、记录及参数越限警报等。
第章-给排水工程仪表与控制(1)
第章-给排水工程仪表与控制(1)
给排水工程是建筑物中具有重要作用的一个分支，为了保障其正常运行，必须要有合适的仪表与控制系统进行监测与调控。
本章将从给排水工程仪表、给排水工程控制系统、以及控制系统的运行进行讨论。
一、给排水工程仪表
1.流量计
流量计是用来测量水流速和流量的仪器。
在给水管道中，通常采用涡街流量计、超声波流量计等技术手段进行测量。
2.压力表
压力表是用来测量管道内压力的仪器。
主要用于监测和调节管道内的水压，供水管道内的压力通常控制在2.5~4.0kg/厘米²。
3.液位计
液位计是用来测量储水池、水箱等水位高度的仪器。
在基建工程中，液位计使用广泛，其通过计算水箱中的水位高度来保障水位的平衡。
二、给排水工程控制系统
给排水工程控制系统是保障给水清洁、卫生、畅通的一个重要设备，它主要由控制器、执行器、传感器、监控系统四个部分组成。
其中控制器负责处理传感器测得的信息并通过执行器来完成具体控制任务。
三、控制系统的运行
控制系统的运行需要有精准的控制算法与严密的程序设计。
其通过监
测和调节管道内的水流量、压力及水位变化，从而达到自动化的控制
效果。
在使用控制系统前，应对相关人员进行培训，确保其了解仪器与控制
技术的基本原理。
同时，运行过程中应注意仪器的保养养护，定期进
行检测与维修，以确保其正常运行。
总之，给排水工程仪表与控制是基础设施建设计划中至关重要的环节。
优秀的仪表与控制系统可以有效保障基础建设中给排水的清洁与畅通。
给排水仪表与控制课程设计
给排水仪表与控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解给排水系统中仪表与控制设备的基本原理和功能。
2. 学生能掌握给排水系统中常见仪表的操作方法和控制流程。
3. 学生能了解给排水系统中自动控制系统的设计原则及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 学生具备分析给排水系统中问题并进行仪表选型及控制策略设计的能力。
2. 学生能够运用相关软件或工具对给排水自动控制系统进行模拟和调试。
3. 学生能够通过小组合作，完成一个简单的给排水自动控制系统的设计与实施。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到给排水仪表与控制在环境保护和资源利用中的重要性，培养环保意识和社会责任感。
2. 学生在学习过程中，能够积极探究、主动思考，形成对工程技术的兴趣和认识。
3. 学生通过团队协作，培养沟通、交流和团队协作能力，增强集体荣誉感。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课，通过理论讲解与实际操作相结合，使学生掌握给排水仪表与控制的相关知识。
学生特点：高二年级学生，具有一定的物理、数学基础，对工程实践有较高的兴趣，具备一定的自主学习能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实际操作能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究和思考，培养其解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 给排水系统概述：介绍给排水系统的基本组成、功能及其在现代社会中的应用。
- 教材章节：第一章 给排水工程概述2. 给排水系统中仪表与控制设备原理：讲解压力表、流量计、液位计等仪表的工作原理及控制系统组成。
- 教材章节：第二章 给排水系统仪表与控制设备3. 给排水自动控制策略：分析给排水系统中常见的自动控制策略，如PID控制、PLC编程等。
- 教材章节：第三章 给排水自动控制系统4. 给排水仪表选型与安装：介绍仪表选型依据、安装要求及在给排水系统中的应用。
给水排水工程仪表与控制
给水排水工程仪表与控制一、引言给水排水工程仪表与控制是现代城市建设中不可或缺的一部分。
它涉及到给水、排水系统的监测、控制和自动化，是保障城市居民生活和生产用水安全和稳定的重要措施。
本文将详细介绍给水排水工程仪表与控制的相关内容。
二、仪表与控制系统的基础概念1. 仪表的定义与作用仪表是指用来测量、显示、记录和控制过程或系统状态的设备。
在给水排水工程中，仪表的作用是监测管网压力、流量、水质等参数，以确保系统运行的正常。
2. 控制系统的组成控制系统由传感器、执行器、控制器等组成。
传感器用于采集实时数据，控制器根据数据分析做出控制决策，执行器执行具体的调节动作，从而实现对给水排水系统的控制。
三、给水工程仪表与控制1. 给水系统的仪表在给水系统中，常用的仪表包括水箱水位计、流量计、压力计等。
水箱水位计用于监测水箱水位，流量计用于测量流量，压力计用于监测管网压力。
2. 控制策略给水系统的控制策略有很多种，常见的包括PID控制、ON/OFF控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，通过调节比例、积分、微分三个参数来实现控制，ON/OFF控制则是在设定阈值之上进行开关控制。
四、排水工程仪表与控制1. 排水系统的仪表在排水系统中，常用的仪表包括流量计、水质分析仪、泵站监测仪等。
流量计用于测量污水流量，水质分析仪用于监测水质情况，泵站监测仪用于监测泵站的运行状态。
2. 控制策略排水系统的控制策略也多种多样，常见的包括液位控制、流量控制等。
液位控制通过监测污水池的液位来控制排水泵的启停，流量控制则通过监测排水管道的流量来调节泵的运行速度。
五、结语给水排水工程仪表与控制在城市建设中起着至关重要的作用。
通过合理选择仪表和控制策略，可以提高系统的稳定性和效率，保障城市居民的用水安全。
希望本文对给水排水工程仪表与控制有所帮助。
以上是关于给水排水工程仪表与控制的简要介绍，希望能够为相关领域的工程师和研究人员提供一些参考和启发。
给排水工程仪表与控制
1. 过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。
(√ )2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
(×)答案：扰动量是除控制变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。
3. 由调节器输出至被调参数间的所有环节称为干扰通道。
(×)答案：由调节器输出至被调参数间的所有环节称为调节通道。
4. 过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。
(√ )5. 由控制阀控制，能使被控变量恢复到设定值的物料量或者能量即为控制变量。
(√ )6. 按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。
(√ )7. 在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。
(×)答案：在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
8. 在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。
(×)答案：在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的静态，静态是一种相对静止状态。
9. 对一个系统总是希翼能够做到余差小，最大偏差小，调节时间短，回复快。
(√ )10. 时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
(×)答案：时间常数越大，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。
11. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新稳态值的63.2 %所需要的时间。
(√)12. 对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
(×)答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。
13. 放大倍数K 取决于稳态下的数值，是反映静态特性的参数。
(√ )14. 对于控制通道来说希翼τ 越大越好，而对扰动通道来说希翼τ 适度小点好。
给排水工程仪表与控制课件
给排水工程仪表与控制课件1. 课程介绍本课程旨在介绍给排水工程中涉及的仪表与控制技术。
通过学习本课程，学生可以了解仪表与控制技术在给排水工程中的应用，掌握仪表与控制系统的设计与运行原理，以及应对常见故障的解决方法。
2. 课程目标本课程的学习目标包括以下几个方面：•理解给排水工程中常用的仪表与控制设备的原理和功能。
•掌握仪表与控制系统的设计方法，包括选择合适的仪表设备、传感器布置、控制策略等。
•学会运用仪表与控制技术解决给排水工程中的常见问题和故障。
•培养良好的仪表与控制系统的维护和管理能力。
3. 课程大纲本课程内容包括以下模块：3.1 仪表与控制系统概述•仪表与控制系统定义和分类•仪表与控制系统在给排水工程中的应用3.2 仪表原理与技术•传感器原理与分类•测量信号的处理与传输•仪表的校准和维护3.3 控制系统设计与运行原理•控制策略与控制模式•控制系统的硬件组成•控制系统的编程与调试3.4 给排水工程中的仪表与控制应用•水泵与阀门控制•水位与流量测量与控制•污水处理与排放控制3.5 仪表与控制系统故障排除•常见故障的诊断与处理•仪表与控制系统的维护和保养4. 课程教学方法本课程将采用以下教学方法：•理论授课：讲解仪表与控制技术的基本原理和应用知识。
•实践操作：通过实验、案例分析等方式，让学生亲自操作仪表与控制系统，提升实际操作能力。
•讨论与交流：课程中设立讨论环节，学生可以针对课程内容进行思考和讨论，促进知识的深化理解。
5. 课程评估方式本课程的评估方式包括以下几个方面：•平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
•实验报告：针对实践操作环节的实验报告。
•期末考试：对课程内容的综合考察。
6. 参考教材•《给水排水工程设计与施工》•《仪表与自动化控制技术》•《仪表与控制系统工程设计》以上为《给排水工程仪表与控制课件》的大纲，请学生们按照课程安排积极参与学习，掌握本课程所涉及的仪表与控制技术知识。
希望大家在学习过程中发现问题及时与老师沟通交流，共同提高学习效果。
给排水工程仪表与控制课件(PPT 44页)
离心泵的离心泵变的变频频调速调规律节精度
由式(9)有:
f/Q=1/(f/Q)=1/[(kb/a)2-b2/f2]1/2 ——（12）
将式(12)及k、a、b的表达式皆代入式(11)并整理有:
ΔQ=Hb/(sg+s)·Δf/[Hb-H0·（f0/f）2]1/2 ——（13） 式(13)表明,在投药泵、投药系统及变频器已定的条件下(△f、Hb、H0、f0、s均为 定数),提高投药泵的调节精度,即降低投药量最小变幅△Q的可行措施有两条:加大管 路阻抗sg及提高工作频率f0。实用中实现这一目的的一个简洁办法就是控制投药管 路上阀门的开启度。减小开启度既增大了管路阻抗sg又提高了工作电源频率,图2的 几条不同开启度下水泵的工作曲线说明了这一问题。离心投药泵的功率较小,因此 虽然关小阀门提高工作频率加大了能耗,但这并不构成太大的问题,然而由此获得的 投药量高精度调节效果所带来的技术经济意义却是重要的。
1、往复泵流量
1.1 理论平均流量 在曲柄连杆机构的往复泵中，当曲柄以不变的角速度旋转时，活塞是作变速运
动，所以往复泵的流量也是随时间而变化。但是，对于使用者来说，往往要知道在 一定时间内往复泵所输送液体的体积。因此，就需要研究往复泵的理论平均流量。
活塞在一个往复行程中所排出液体的体积在理论上应该等于活塞在一个行程中 所扫过的体积。 因此，理论平均流量QT为：
其特点有：
⒈该泵性能优越，其中隔膜式计量泵绝对不泄露， 安全性能高，计量输送精确，流量可以从零到最 大定额值范围能任意调节，压力可从常压到最大 允许范围内任意选择。 ⒉调节直观清晰，工作平稳、无噪声、体积小、 重量轻、维护方便，可并联使用。 ⒊该泵品种多、性能全、适用输送-30度到450度， 粘度为0-800mm/s，最高排出压力可达64Mpa，流量范围在0.1-20000L/h，计量 精度在±1%以内。 ⒋根据工艺要求该泵可以手动调节和变频调节流量，亦可实现遥控和计算机自动 控制。
《给排水工程仪表与控制》课程介绍与教学大纲
课程名称：给排水工程仪表与控制/ Water supply and drainage engineering instrument and control 学分：2学时：32（实验：8 ）适用专业：给排水建议修读学期：7开课单位：电气与信息工程学院测控与仪表系课程负责人：先修课程：电工学考核方式与成绩评定标准：百分制，笔试（闭卷）成绩：70%,平时（实验、作业、出勤等）成绩：30% 教材与主要参考书目：1 .给排水工程仪表与控制，崔福义，建筑工业出版社，2006, 62 .化工自动化及仪表，张光新等,化学工'也出版社，2016, 4 3.化工仪表及自动化，厉玉鸣等，化学工业出版社，2011, 11 4.仪表与自动化，何道清，化学工业出版社内容概述：主要介绍工业生产过程中自动控制系统方面的知识，并分别介绍了构成自动控制系统的各个基本环节（包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等）。
在简单、复杂控制系统的基础上，还介绍了计算机控制系统，最后结合生产过程介绍了典型单元操作的控制方案。
通过课程基本内容的学习，培养学生初步掌握自动控制系统的分析和设计方法；通过介绍各种控制方案的原理和应用，培养学生的工程应用能力；在课堂教学过程中，穿插介绍常见的工业控制案例，培养学生理论联系实际能力；配合本课程开设的相关实验，培养学生的实践动手能力。
英文：Mainly introduces the knowledge of industrial production process automatic control system, and introduces the automaticcontrol system of the basic link （including the controlled object, the measuring element and transmitter, displayinstruments, automatic control instruments, actuators, etc.）. Based on simple and complex control system, alsointroduces the computer control system, finally combining with the production process control scheme of a typical unitoperation is introduced. By learning, the student can master the automatic control system analysis and design methods.Through the introduction of the principle and application in kinds of control cases, the engineering application ability ofstudent should be promoted. The normal industrial control cases are interspersed in teaching, so the linking theory withpractice ability of student should be promoted. Matching the experiments in this course, the manipulative ability of thestudent should be promoted.课程名称：给排水工程仪表与控制/ Water supply and drainage engineering instrument and control学分：2学时：32(实验：8)适用专业：给排水开课单位：电气与信息工程学院测控与仪表系课程负责人：先修课程：电工学一、课程性质、目的与任务课程性质：本课程是给排水等专业的专业选修课。
给排水工程仪表与控制 (全面)
课后思考题答案：给水排水工程仪表复习第一章1.自动控制概念：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。
自动控制系统工作原理：当被控量偏离给定要求值时，测量元件测得被测量或经物理量变换后由比较元件将其给定值比较得出偏差，根据偏差大小，经放大、调节、执行等元件后产生控制作用，控制作用使被控量回复到或趋近于要求值，从而使偏差消除或减小。
自动控制系统主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。
从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减少或消除偏差的方向运动。
——偏差控制采用自动控制系统的目的：（1）解放劳动力，变革生产力，提高生产效率；（2）提高精度和质量。
1．自动控制系统有哪些基本组成部分?答：一个自动控制系统主要由以下基本部件构成：(1)控制对象；(2)传感器；变送(3) 控制器；(4)执行装置。
一个自动控制系统只要由以下基本元件构成：①整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的大小③比较文件：用来得到给定值与被控量之间的误差④放大元件：用来将误差信号放大，用以驱动执行机构⑤执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象⑥校正元件：用来改善系统的动静性能⑦能源元件：用来提供控制系统所需的能量。
2．自动控制系统的分类？答：按系统的结构特点：前馈控制系统(开环)、反馈控制系统(闭环)、复合控制系统。
按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
闭环控制特点开环控制特点3. 传递函数的概念？什么是阶跃函数答：传递函数：一个环节或一个自动控制系统中，输出拉式变换和输入拉式变换之比。
4．方块图和传递函数有什么作用？答：方块图和传递函数是自动化理论的重要基础。
通过方块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；而传递函数可以用来描述环节或自动控制系统的特性，将输入----输出关系一目了然表示出来。
给排水工程仪表与控制
针对工程现场的环境条件，如温度、湿度、 压力、腐蚀等，选择具有相应适应性的仪表。
经济性原则
兼容性考虑
在满足工艺要求和环境条件的前提下，进行 成本效益分析，选择性价比较高的仪表。
确保所选仪表能够与控制系统兼容，实现数 据传输和远程控制功能。
安装位置与方式
合理布局
根据工艺流程和现场实际情况，确定仪表的安装 位置和布局方案。
标准化推动
国内外相关机构和协会正在积极推动给排水工程仪表与控制的 标准化进程，制定了一系列标准和规范，促进行业健康发展。
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清洗保养
根据仪表的使用情况和环境条件，进行必要 的清洗和保养工作，延长其使用寿命。
故障处理
及时发现并处理仪表的故障和问题，避免影 响工程的正常运行。
备份更换
对于重要仪表和易损件，建议备份一定数量 的备件，以便及时更换和修复。
CHAPTER 06
发展趋势及挑战
智能化发展趋势
智能化仪表
随着物联网、云计算等技术的发展， 给排水工程仪表逐渐实现智能化，具 有自动监测、远程控制、数据分析等 功能。
电气式压力传感器
将压力转换为电信号进行测量， 如压阻式、压电式传感器。
活塞式压力计
利用液体静压平衡原理测量压力。
液压式压力传感器
通过液体传递压力并转换为机械 或电信号进行测量。
液位仪表
浮力式液位计
利用浮力原理测量液位， 如浮球、浮筒液位计。
静压式液位计
测量液体静压推算液位 高度，如压力式、差压
式液位计。
调节阀
02
根据控制器的指令，调节给排水工程中的流量、压力等参数，
保持系统的稳定。
给排水工程仪表与控制
第一章1.1.2自动控制系统的构成（了解）1.整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值2.测量元件：检测被控量的大小传感器3.比较元件：用来得到给定值与被控量之间的误差4.放大元件：将误差信号放大，用以驱动执行机构5.执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象。
6.校正元件：用来改善系统的动、静态性能。
7.能源元件：用来提供控制系统所需的能量1.1.3自动控制系统的分类(了解)分为开环控制系统和闭环控制系统，以及同时具有开环结构和闭环结构的复合控制系统1.闭环控制：原理是，需要控制的是受控对象的被控量，而测量的则是被控量和给定值，并计算两者的偏差，该偏差信号经放大后送到执行元件，去操纵受控对象，使被控量按预定的规律变化，力图消除偏差。
也称为偏差调节。
反馈：把取出的输出量回送到输入端，并与指令信号比较产生偏差的过程称为反馈反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，是自动控制系统中最基本的控制方式。
闭环控制的三大特点：信号按箭头方向传递是封闭的（闭环）、负反馈和按偏差控制。
优点：控制精度高，抗干扰能力强缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
2.开环控制：分为按给定值控制或者按干扰补偿与闭环控制的基本区别在于有无负反馈作用。
这种控制方式简单，但精度较低抗干扰能力差。
但结构简单、成本低、在精度要求不高时有一定的使用价值。
3.复合控制把按偏差控制和按干扰控制结合起来，对主要扰动采用适当的补偿，实现按干扰控制；同时在组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差。
1.3.3自动控制系统的过渡过程自动控制系统在动态过程中被控量是不断变化的，这种随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程。
1单调过程：被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化。
最后能回到给定值。
2非周期发散过程：被控变量在给定值的某一侧，逐渐偏离给定值，而且随时间t的变化，偏差越来越大，永远回不到给定值。
3衰减振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动，但振幅逐渐减小，最终能回到给定值4等幅振荡过程：被控变量在给定值附件上下波动且振幅不变，最终也不能回到给定值5发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，而且振幅逐渐增大，偏离给定值越来越远1,3是稳定的过渡过程，系统受到干扰时，平衡被破坏当经过控制器的工作，被控变量能逐渐恢复到给定值或达到新的平衡状态。
给排水工程仪表与控制复习题及答案.doc
发展趋势1、微电子、仪器仪表、电气设备、自动化技术的进行2、给水排水工程由土木工程型向设备型转化，给水排水匸程的仪表化，设备化，自动化迅速发展3、各种先进的白动，白动控制技术、设备、仪表已在给水排水T程的各个工艺环节以至全系统上应用。
第一章1、自动控制系统的基木目的：解放劳动力提高效率：应用H动控制技术可以解脱繁重的、单调的、低效的人类劳动，以提高生产效率和提高生活水平；提高精度和质量：对现代生产中很复杂的或极精密的工作，川人力不能胜任时，应川自动控制技术就可以保证高质量地完成任务。
2、自动控制：在人不直接参加情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械口动地按预定规律运行，或使其某个参数按预定要求变化。
自动控制系统基本构成：整定文件：或给定文件，给出被控量应取的值。
测量元件：检测被控量的大小，如流量计等。
比较元件：用来得到给定值与被控屋Z间的误差。
放人元件：用来放人误差信号，驳动执行机构。
执行元件：用來执行控制命令，推动被控対象。
电机是典型的执行文件校正元件：用来改善系统的动、静态性能。
能源元件：用来提供控制系统所需的能竝。
第二章1、常用仪表M设备可分为以下几类：过程参数检测仪表：包括各种水质参数在线检测仪表，如浊度、pH值等，工作参数的检测，如压力。
过程控制仪表：如电动、气动单元组合仪表。
调节控制的执行设备：水泵、电磁阀、调节阀等。
2、测量仪表性能指标:（1）精确度：即精度，表示仪表测量结果的可靠程度，精度等级数值越小，仪表测量精确度越高。
粕度一定，减小量程可减小测量误差。
（2）变差：外界条件不变的情况下使用同一仪表对某一变虽进行正反行程测屋时对应于同一测量值所得的读书间的差异，使用中不能超出仪表允许谋差。
（3）线性度：检测仪表的输入输出信号之间存在线性対应关系，并将仪表的刻度制成线性。
线性度衡量实际特性偏离线性程度的指标（4）灵敏度和分辨率：灵敏度指仪表仪表输出京华量与引起此变化量之比，反映仪表对■被测量变化的灵敏程度3、pH计的清洗方法机械刷洗、超声波清洗、水喷射清洗、化学溶液喷射清洗、复合清洗4、pHik应用的注意事项：（1）电极清洗方式：要选用于所测液体的介质条件环境；（2）安装配管应合理：以保证介质的流通性能；⑶信号干扰问题：电势mv级，易受干扰，在泵示安装时最好距电机一定距离；（4）保持输入端插口的清洁：不用时将应路线接入；（5）玻璃电极的玻璃球泡切忌与硬物相接触；（6）预热:短时间测量5min,长时间测量20min以上；（7）U'汞电极内部的氯化钾溶液保持在2/3左右；（8）测量时必须注意控制溶液的温度的变化。
第5章给排水工程仪表与控制
• 国内外 国内外90%左右城市污水和 左右城市污水和50%左右工业废水都 左右城市污水和 左右工业废水都 采用或部分采用活性污泥法处理， 采用或部分采用活性污泥法处理，其运行管理与 过程控制正朝着精密化与自动化的方向发展。 过程控制正朝着精密化与自动化的方向发展。 • 着重介绍城市污水活性污泥法处理厂检测、仪表 着重介绍城市污水活性污泥法处理厂检测、 设备与控制系统。 设备与控制系统。 • 污水处理厂的检测与仪表设备都大同小异，自动 污水处理厂的检测与仪表设备都大同小异 检测仪表与方法的选择
• 5.3.1 仪表的安装位置与检测对象 • 5.3.2 检测仪表与方法的选择
• • • • • • • 1．检测目的 ． 2．检测环境条件 ． 3．检测精度、重显性与响应性 ．检测精度、 4．维护管理性 ． 5．检测对象特殊性 ． 6．信号特征 ． 7．检测范围 ．
• 污水厂主要检测设备： （※） 污水厂主要检测设备： • 表5.6：量的检测仪表（※） ：量的检测仪表（ • 流量、液位、压力、转速、重量等 ； 流量、液位、压力、转速、 • 表5.7：质的检测仪表（※） ：质的检测仪表（ • 温度、pH值、DO、浊度、COD 、UV 、污泥浓 温度、 值 、浊度、 度、MLSS等； 等
• 5.2.2.2 取样位置（※）
• • • • • • • • 1．沉砂池（进厂污水） ．沉砂池（进厂污水） 2．初次沉淀池入口（进入初沉池污水） ．初次沉淀池入口（进入初沉池污水） 3．初次沉淀池出口（沉后污水） ．初次沉淀池出口（沉后污水） 4．曝气池内（活性污泥混合液） ．曝气池内（活性污泥混合液） 5．回流污泥泵（回流污泥） ．回流污泥泵（回流污泥） 6．二次沉淀池出口或排放口（处理后水） ．二次沉淀池出口或排放口（处理后水） 7．初次沉淀池的排泥管或泵（初沉池污泥） ．初次沉淀池的排泥管或泵（初沉池污泥） 8．浓缩池、消化池、投药池（各设施的排泥、排水 ．浓缩池、消化池、投药池（各设施的排泥、 和上清液） 和上清液） • 9．脱水设备（脱水滤饼、脱水滤液、滤布冲洗水） ．脱水设备（脱水滤饼、脱水滤液、滤布冲洗水）
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自动控制基础知识自动控制系统的概念自动控制：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（自动控制装置）使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使某个参数（被控量）按预定要求变化。
（测量元件、比较元件、调解元件和执行元件）反馈控制（闭环控制）：据被控量与给定值的偏差进行控制，最终达到消除或减少偏差，反馈控制系统的优点是能缩小或消除偏差，无论偏差的根源何在，他们都可以工作，具有普遍的适应性。
缺点是比较被动。
（由负反馈构成闭合回路/有偏差产生控制）开环控制系统(按给定值控制)：受控对象是被控量，但控制装置仅接受给定值，信号只有倾向作用，无反向联系。
开环控制系统－按干扰补偿（前馈控制）：直接根据扰动进行工作，扰动是控制的依据，没有被控量的反馈，不构成闭合环路，属开环控制，优点是能针对扰动迅速改变被控量传递函数：用来描述环节或自动控制系统的特征. 传递函数：一个环节或一个自动控制系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，称为该系统或该环节的传递函数。
自动控制系统的品质指标双位控制控制器只有最大与最小两个输出值。
被控对象处于严重的不平衡状态，被控变量剧烈震荡。
比例控制控制结束时余差不为零，为有差系统。
比例积分控制无差控制。
积分时间缩短则消除余差快、稳定程度下降、最大偏差减小。
比例积分微分控制当对象存在较大滞后容量时，采用微分控制规律。
不单独使用。
PID以比例作为基本控制规律，以微分的超前作用克服容量滞后、测量滞后，以积分作为最后消除余差。
（1）最大偏差A被控参数测量值与给定值的最大差值，最大偏差不能超过允许范围，希望最大偏差尽量小。
第一峰值与新稳定值的偏差又称超调量B。
（2）过渡时间ts从干扰到建立新平衡所经历的时间ts过渡时间越短，稳定过程越快，控制质量越高。
（3）余差C控制调节时间结束，被控参数新的稳定值与给定值的偏差，余差的大小反应了控制系统的控制精度。
（4）衰减比Ψ相邻两个波峰值的比值，B:B’＝Ψ，定值系统低一些，随动系统高一些，一般4:1~10:1。
（5）振荡周期Tp相邻两个波峰值之间的时间成为过渡过程振荡周期，倒数为振荡频率，周期与过渡时间成正比。
仪表及设备测量误差量：由仪表读得的测量值与被测量真值之间存在的差距绝对误差：测量值与被测变量真值之间的差额：相对误差：绝对误差与标准值之比变差：测量范围正反行程测量时被测值正行和反行所得两条曲线的最大偏差。
灵敏度：单位输入量的变化所引起的输出量的变化。
分辨率：检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。
漂移：一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的缓慢变化有效度：响应时间：当仪表输入阶越变化时，仪表输出从一个稳态到另一稳态值所需的时间。
pH值检测仪表原理：氢离子活度的负对数电极电位法要求：高输入阻抗，低输入电流，高稳定性，低漂移；具调节特性，零点调节，灵敏度调节，温度补偿调节和等电位点调节；显示：信号隔离和信号输出远传。
电导率检测仪表电导率：电流通过横截面积各为1cm，相距1cm的两电极之间水样的电导。
用以了解水被杂质污染的程度和溶液中所含离子的含量，是水质监测特别是高纯工业给水监测的常规项目之一。
溶解氧检测仪（传感器位于液面下0.5m，防护等级IP68，变送器IP66氧电极法(大于0.1mg/L的水样)：普通膜电极；金属膜电极；荧光溶氧仪；激光溶氧仪电导测定法（检测限为几个ug/L）传统的DO电极，如果污泥覆盖到半透膜，则氧气的透过会减少，如果氧气的透过速度小于电极对氧气的消耗，则测量结果会偏小，所以要经常清洗电极膜的表面；而荧光DO没有半透膜，它的反应只与传感器表面接触的氧气的浓度有关，即是有一些淤泥覆盖到传感器，也不会影响测量结果的准确性。
浊度测量（光电光度法）对水中所含不溶性杂质的光学度量指标。
透射光测定法散射光测定法透射光和散射光比较测定法：交替或同时测定透射光和散射光强度，求出两者之比值来表示浊度的方法。
表面散射光测定法：优点：无测定窗污染；线性好；色度影响小；测定范围广；可用散射板校正维护量低。
缺点：表面易结膜，聚集杂质。
COD测定重铬酸钾法双氧水氧化法电化学氧化法：快速准确，瞬间尖峰检测，30秒可完成一次测试；不用有害试剂，操作环境安全，运行费用省；适用各种污水水质，与标准方法相关性好；免维护，简单可靠，可多通道测量。
UV紫外光有机物检测BOD测定五日生化需氧量检压法库仑法微生物电极法检测仪表：微生物膜电极测定仪：适用于多种易降解废水的BOD检测。
库仑法BOD测定仪：总有机碳（TOC）检测仪表以碳的含量表示水中有机物总量的综合指标余氯在线检测仪表采水样系统、加试剂系统、测量传感器和微机处理控制器一般比色法和电极法的使用条件：1. 在出厂水及管网水质监测中，使用比色法测量的余氯仪，维护量低2. 在加氯间使用电极法的余氯仪，以保证及时的控制3. pH变化大时用比色法的仪器4. 源水氨氮较高时用比色法测量总余氯水质自动监测系统监测站选点中心站与子站构成对于工矿企业：通常设在污废排放口对于流域或区域：划分监测范围和监测断面分流动站和固定站，固定站一般设置：（1）大型集中给水系统上游一定距离处，监测河水水质；（2）工业废水排出口的下游；（3）江河入海口，支流入口（4）跨行政边界水体（5）重要水资源水域或重点水源保护区自动站水样采集瞬时采样：在规定时间地点取瞬时样；周期采样：定时或定流量采样；连续采样：连续采样测量流量测定压差流量计孔板流量计浮子流量计：利用恒压降、变节流面积的测量方法。
特别适合小流量、小管径流体的测量超声波流量计：超声波传播时差法和多普勒法超声波流量计应用条件：不妨碍流动，无压力损失，与液体不接触，安装方便，各种流体各种管材适合（水泥管不适），大流量测量优点明显。
速度差法用于干净液体，气泡和悬浮物影响大，一般水平安装；多普勒适用于含杂质较多的污水污泥测量；安装要求直管段前10后5D。
电磁流量计利用电磁感应定律，测量管道中导电性液体流量，应用广泛。
管道内无运动部件，维护方便，压力损失小；可测各种腐蚀性介质（防腐内衬），测量范围大；介质需导电，不能测量气体和油类流体；满管流，流速有一定要求，安装直段要求：前5后3D液位计浮力式液位计静压式液位计辐射式液位计超声波液位计可编程控制器（PLC）硬件组成：中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口点源等。
软件组成：系统程序（诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序）和用户程序（开关量逻辑程序、模拟量运算程序、操作站系统应用程序）扫描工作原理扫描工作过程：内部处理、通信服务、输入采样、执行程序、输出刷新PLC的性能指标（1）存储容量：用户程序存储容量（最早4kB）（2）I/O点数：反应控制规模（3）扫描速度：PLC执行用户程序的速度，ms/k（4）指令功能和数量：反应编程和控制能力（5）内部元件种类和数量：存储处理各种信息能力（6）特殊功能单元：强化功能（7）可扩展能力：I/O扩展、功能模块扩展PLC发展趋势（1）高速度大容量发展：提高扫描速度，扩大存储容量（2）向超大型，超小型发展：适用市场需求：大中小（3）开发智能模块，加强联网通信能力（4）增加外部故障检测能力（5）编程语言的多样化：使用更高级的语言编程执行机构:往复泵流量调节用旁路阀调节流量：小流量调节改变电机转速或行程离心泵调节离心泵的调节可以采用变速调节和阀门调节两种方式；变速调节改变水泵特性曲线，阀门调节改变管路特性曲线；变速调节为节能调节，阀门调节为耗能调节。
变频调速调节调节阀直通式和隔膜式气动式和电动式快开特性开度较小时就有较大流量变化，随着开度的增大，流量很快达到最大。
适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。
直线流量特性相对流量与相对开度呈直线关系。
直线流量特性在小流量时，流量变化范围相对较大，控制调节作用偏强；在大流量时，流量变化相对值小，控制调节作用偏弱。
抛物线流量特性相对流量变化与相对阀位变化成抛物线关系。
等百分比（对数）流量特性相对流量变化与此点的相对流量成正比关系,控制阀放大系数随相对流量的增加而增大。
相对开度与相对流量成对数关系，流量小时变化小，控制平和，流量大时变化大，控制灵敏有效。
混凝控制过程混凝与混凝控制：混凝剂投加量的控制给水主要处理对象：浊度胶体的稳定性，压缩双电层脱稳，絮凝架桥，网捕作用随时调整混凝剂的投量，以适应原水水质、水量、混凝剂自身效能等因素的变化，达到一定的目标水质要求。
控制方式分类脱机控制/在线控制模拟法/水质参数法/特性参数发/效果评价法流动电流混凝控制流动电流是表征水中胶体杂质表面电荷特性的一项重要参数，在外力作用下液体相对于固体表面流动而产生的电场现象。
流动电流加药控制系统特点：单因子控制：仅测流动电流参数小滞后系统：取样及时，控制及时中间参数控制：与沉淀出水浊度相关性好，注意次要因素流动电流加药控制系统适用性：适用于电解质类混凝剂,不适用于吸附架桥的非电解质类存在有效检测范围注意使用的混凝剂种类透光脉动混凝加药控制技术直接测量絮凝过程的光学仪器，直接测定絮凝体形成过程的絮凝体粒径变化，在线连续监测，用于研究混凝特性，确定最佳投药量。
高浊度絮凝沉淀特性：自然沉降时形成清浑界面不需要电中和而主要表现为絮凝作用，以投加长链高分子絮凝剂为主加药量过高会在管道中沉积滤池运行控制技术自动控制方式：根据滤池水头损失达到反冲洗液位的先后顺序，依次冲洗，或据出水浊度、或据过滤时间定时控制方式：以每格滤池的过滤时间进行反冲洗手动控制方式：人工选定某格进行反冲洗氯气自动投加正压投加/负压投加前加氯/后加氯流量配比前馈控制：加药量与水量成比例余氯反馈控制：投加后水的余氯反馈控制复合环路控制：水量和余氯复合控制其它控制方式：pH浓度，二氧化硫浓度等。