化工自动化及仪表实验指导书.

化工自动化及仪表实验指导书浙江工业大学化学工程学院化工自动化教研室二零一二年四月实验一 压力表与压力变送器校验一、实验目的1． 了解压力表与压力变送器的结构与功能 2． 掌握压力变送器的使用 3． 掌握压力校验仪的使用4． 掌握压力表与压力变送器精度校验方法二、实验仪器及设备1．弹簧管压力表 8台 2．压力变送器 8台 3．XFY-2000型智能数字压力校验仪 8台三、复习教材压力测量及仪表相关章节四、实验内容及步骤 1、熟悉仪表了解压力表、压力变送器测压原理、结构及功能，熟悉并掌握压力校验仪的正确使用。

2、压力校验仪准备1）上电：按下压力校验仪后面板的电源开关，显示器倒计时3、2、1、0后自动校零，进入测量状态；2）选择压力单位：按右向键，选择压力单位为MPa ；3）预压：为减少迟滞，先进行预压测试（将压力加到0.6MPa 左右，泄压至常压，如此循环几次）；4）调零：循环上述操作后，若压力读数偏离零点，按ZERO 键即可压力调零；5）管线接线：将导压管两头分别与内螺纹转换接头及压力校验仪压力输出接口连接。

3、压力表基本误差校验1）将压力表压力输入口与内螺纹转换接头相连接并检查密封性；2）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力表上，改变压力表输入压力大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1；3）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力表满量程，并逐渐改变压力表输入压力的大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1；4）误差计算：100%P P δ-=⨯指示输入最大值（）相对百分误差压力表量程100%P P α-=⨯入正入反最大值||变差压力表量程4、压力变送器基本误差校验1）将压力变送器（差压变送器）正压室接口（负压室通大气）与内螺纹转换接头相连接并检查密封性；2）按▲键，将显示器测量选择到I ：00.000mA ，若清零按ZERO 键。

将压力变送器电流信号端子正确接入压力校验仪的电流信号测量端子（红线一端接变送器信号输出的正端，另一端接校验仪24V 电源正极输出端；黑线一端接变送器信号输出的负端，另一端接校验仪直流电流测量正极输入端）；3）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力变送器上，从小到大改变压力变送器输入压力（0.0MPa 、0.1MPa 、0.2MPa 、0.3MPa 、0.4MPa 、0.5MPa 、0.6MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2；4）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力变送器满量程，从大到小改变压力变送器输入压力（0.6MPa 、0.5MPa 、0.4MPa 、0.3MPa 、0.2MPa 、0.1MPa 、0.0MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2；5）误差计算：100%16I I δ-=⨯标准最大值实测（）相对百分误差100%16I I α-=⨯最大值实测正实测反||变差5、实验完毕，切断电源，仪器设备复原五、实验报告1．实验原始记录表及数据处理（误差、精度、变差计算）结果。

2．画出压力变送器电流测量接线图。

3．实验心得体会及建议。

表1 压力表实验数据记录表压力表型号出厂编号压力测量范围MPa 压力表精度实验结论：该表精度为：变差为：表2 压力变送器实验数据记录表压力变送器型号出厂编号压力测量范围MPa 压力变送器精度实验结论：该表精度为：变差为：实验二热电偶温度变送器校验一、实验目的1．了解电动温度变送器的结构； 2．掌握热电偶的使用；3．掌握电动温度变送器与检测元件（热电偶）的配套使用。

二、实验仪器及设备1．SBWR 型温度变送器 8台 2．mV 信号发生器 8台 3．直流毫安表（0.5级） 8台 4．24V 直流电源 1台三、概述1． SBWR 系列热电偶温度变送器是DDZ-S 系列仪表中的现场安装式温度变送器单元。

它采用二线制传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。

SBWR 型温度变送器的输入信号分度号为K 的热电偶信号。

将热电偶信号变换成与输入信号或与温度信号成线性的4～20mA 的输出信号。

2． 主要技术参数输入信号：热电偶即毫伏输入 2～50mV 输出信号：4～20mA D.C.3． 基本接线（1）（2）端子接入24V D.C ，同时需串联直流毫安表 （7）（8）端子接入热电偶（实验中用毫伏信号发生器代替） 4．量程调校与基本误差校验（1）调满度：利用毫伏信号发生器代替热电偶作为标准信号，输给SBWR 型温度变送器一个对应于测温上限所对应的电势值，即 U = U 1+100%⊿U-),(0O E θ，(式中U 1为零点迁移量，无迁移时则U 1=0，∆U 为测量范围，即上、下限所对应的电势之差，),(0O E θ为冷端温度对0℃的电势值)。

毫安电流表指示输出电流应为20mA ，否则应调整温度变送器“量程”电位器。

（2）调零点：输入U= U 1-),(0O E θ的电势计算值，毫安电流表应指示4mA ，否则，应调整DBW 温度变送器“零点迁移”电位器（3）由于调满度和调零点相互影响，满度和零点应反复调整几次，直至符合要求为止。

（4）依次输入其他各档信号，分别读取SBWR 温度变送器正行程和反行程相应各点的输出电流值，记入表中。

（5）基本误差和来回差计算仪表误差均以输入端信号折算为输出端的电流值进行计算：%10016⨯-=最大值出标出测）（基本误差I I δ%10016⨯-=最大值出反出正）（来回差I I α5．实验完毕，切断电源，仪器设备复原 四、复习教材测量仪表品质指标 热电偶温度变送器的电路原理 五、实验报告要求1．实验数据记录及处理2．作出示值检查的结论，若误差较大，试分析产生的基本原因。

3．试定量分析热电偶输入时，Rcu （补偿电阻）在输入回路中为什么能起到冷端温度自动补偿作用？4．实验心得体会及建议。

SBWR 型温度变送器仪接线端子图7SBWR 型温度变送器示值检查记录被检仪表编号量程分度号R cu 所处环境温度 ℃ 对应的热电势),(0O E θ mV实验结论：该表精度为： 变差为：实验三XC 系列自动平衡记录仪校验一、实验目的1．了解自动平衡记录仪的结构和各主要组件的作用；2．了解自动平衡记录仪主要技术指标检查装置和学习操作使用方法； 3．测试自动平衡记录仪的精度。

二、实验仪器及设备1．XWC 型自动平衡记录仪 8台 2．mV 信号发生器 8台三、概述自动平衡记录仪的基本误差：温度标尺（带自由端温度自动补偿）%100⨯---=始终标指E E E e E δ式中： E 指——自动平衡记录仪整百刻度温度所对应的电势),(O E θ E 标——mV 信号发生器上的读数e ——环境温度所对应的电势),(0O E θ,即冷端电势 E 终——自动平衡记录仪终点温度所对应的电势),(O E θE 始——自动平衡记录仪起始温度所对应的电势。

不灵敏区A=E 标正行程—E 标反行程mV 标尺（不带自由端温度自动补偿）%100⨯--=始终标指E E E E δ四、复习教材测量仪表品质指标 热电偶自动平衡记录仪表五、实验内容及步骤1．拉出机芯观察自动平衡记录仪的主要组件，了解它的作用。

2．按图接线（注意极性），通电预热20分钟。

220V 交流电源可直接接入1号端子板，标志牌上“220”为相线端子。

“0”为中线端子，不可接错。

对于与热电偶配合使用的℃刻度仪表，热电偶极性不要接错，自由端温度自动补偿电阻接入标志“Rw ”处。

若使用热电偶时输入导线必须采用与热电偶分度号相应的补偿导线。

3．XC 系列仪表的满度和零检查配合热电偶输入的自动平衡记录仪，其测量桥路下支路中有自由端温度自动补偿电阻R cu （铜电阻制成），补偿电势的大小为［),(0O E θ］，0θ为自由端的环境温度，故检查仪表满度时，应根据仪表温度标尺的上限和配用热电偶的分度号，经查分度表计算得到的电势值[),(),(),(00θθθθE O E O E =-]，然后用mV 信号发生器输出该相应值，若仪表指针刚好与标尺上限温度刻度线重合，即为符合要求，否则可拉出机芯，调整右侧面连接板上的桥路工作电流电位器。

同理，检查仪表零点时，mV 信号发生器输出-),(0O E θ，使XC 系列仪表指针正指零点，经计算只要其误差不超过仪表所允许的基本误差，即符合要求，不然应进一步调整起始电阻R G （或微调电阻γo ）和量程电阻R M （或微调γm ）.4．仪表示值各点的线性误差检查在XW 系列仪表的量程范围内（包括上限值和下限值）的各整百刻度线位置上，mV 信号发生器分别从小到大（正行程），再由大到小（反行程）输出相应毫伏信号，进行各点检查，记下XW 系列仪表指针对准各整百刻度时的mV 信号发生器读数，若各检查点的相对百分误差中最大者不超过±0.5%，即符合0.5级的精度要求。

六、实验报告要求1．实验数据记录及处理2．作出示值检查的结论，若误差较大，试分析产生的基本原因。

3．配热电偶输入的自动平衡记录仪内部既然有自由端温度自动补偿元件，为什么还要用补偿导线作引线？4．自由端温度补偿电阻为什么要安装在仪表背面的输入端接线柱附近？XC 系列自动平衡记录仪接线端子图10XW 系列自动平衡记录仪示值检查记录被检仪表编号量程分度号R cu 所处环境温度 ℃对应的热电势),(0O E θ mV变差为：实验四基本控制规律与电动温度自动控制系统一、实验目的1．熟悉单回路自动控制系统的组成2．观察基本控制规律（比例，积分，微分）对过渡过程的影响。

3．学习控制器参数P、I、D的工程整定方法，通过观察比较被控变量（被调参数）过渡过程曲线，确定控制器参数，提高控制质量。

二、实验仪器及设备1．热电偶8支2．DBW电动温度变送器8台3．智能数字显示PID控制器8台4．ZK可控硅电压调整器8台5．电加热器8台6．24V直流电源1台7．XW系列自动平衡记录仪8台三、实验仪器及控制系统图如下220V~四、复习教材基本控制规律、控制器参数的工程整定、简单控制系统设计五、实验内容和步骤1．控制系统的投运准备工作1)按控制系统图利用接插件正确组合接线2)放好仪表各开关位置：DBW温度变送器、XMZ数显表、XMT智能数字控制器、ZK调压器、XWC记录仪电源开关闭合，仪表供电，ZK调压器“通－断”开关置“断”、“自动－手动”开关置“自动”；设置XMT智能数字控制器为“反作用”（为什么？如何设置，请参看说明书），按XMT智能数字控制器的手/自动（A/M）键置“手动”进入手动控制模式，按SET键，进入P菜单设置程序1（设定值设置）：上排显示：SP1下排显示：设定值改变加键▲或减键▼使设定值SP1在400 C左右；再按SET键，进入设置程序2（比例度设置）：上排显示：P下排显示：比例度值改变加键▲或减键▼设定比例度为1%；再按SET键，进入设置程序3（积分时间设置）：上排显示：I下排显示：积分时间值改变加键▲或减键▼设定积分时间值为9999S；再按SET键，进入设置程序4（微分时间设置）：上排显示：D下排显示：微分时间值改变加键▲或减键▼设定微分时间值为0S；再按SET键，退出设置程序。