轮机自动化

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0. 05MPa = 100% 0. 625% 8MPa
去掉“±”和“%”号后,0.625介于0.5~1.0 之间。若选精度为1.0级的仪表,其允许的最大绝 对误差为±0.08 MPa 。超过了工艺允许的数值。 故: 应选择0.5级的表。
目前,我国生产的仪表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,
力矩平衡式:
— 将信号转换成力矩的形式,按力矩平衡原理在一根定支点 转动的杠杆上进行比较,将不平衡力矩转换成挡板位移。
Fi
调零
负反馈 Ff
磁铁
背压
第二节 气动变送器
一、气动差压变送器的结构和工作原理 二、差压变送器的特性分析
三、调零和调量程
四、迁移原理 五、差压变送器使用时的保护 六、常见的故障分析及排除
输出
输入?输出? D=(4-6)d? 工作原理?
静特性:稳定工况下,背压室压力pD与挡板开度h之 间对应的关系
p1 a
b
0
h
全关 h=0 全开 全关→全开(h=(1/4)D)
PD K1h
比例
改进:负压喷嘴挡板
结构特点? 静特性?
气动功率放大器
输入 B
D C
有什么结构组成

气 源
A

工作原理?
∆ymax
xmin
xmax
x
变差 =
正反行程最大差值 量程
×100%
造成变差的原因: 传动机构间存在的间隙和摩 擦力; 弹性元件的弹性滞后等。
2、灵敏度和分辨率 灵敏度表示指针式测量仪表对被测参数变化的敏 感程度,常以仪表输出(如指示装置的直线位移或角 位移)与引起此位移的被测参数变化量之比表示:
轮机自动化
上海海事大学物流工程学院
自动化教研室
轮机自动化基础
前馈装置
干扰f + 给定值
e

控制器
执行器
被控对象
被控变量
实测值
变送器
• 自动化控制的基本方式 • 自动化控制系统的组成
轮机自动化基础
y y1 y3
r
C
Tp
y(∞) T TS t
• 自动化控制系统的性能要求
轮机自动化基础
y t T T0 t t y
一阶惯性
dp2 T p2 p1 dt
ur uc
du c T uc u r dt
p2 p1 (1 e )

t T
0.632
T
t
比例惯性环节
弹性气容,二通道作用于盲室
p1 p2 惯性环节输出部分
比例环节输出部分
t
喷嘴挡板机构?
挡板
结构?
d 气源
D
恒节流孔
背压室p
喷嘴
h 输入
变送器
定义:连续测量被测参数并将其转变为统一信号的仪表 分类:能源,被测参数,采用电子元件
结构:测量+气动转化两部分,测量部分因被测参数、 敏感元件不同而有所不同,但气动转化部分相同
气动差压变送器
Fi
磁铁
一、气动差压变送器的结构和工作原理
结构
(1)测量 部分 — 把 被测的差压 信号转换成 挡板的微小 位移
Δ= |X-X 0 | 仪表在其标尺范围内各点读数的绝对误差中最 大的绝对误差称为最大绝对误差Δmax。
1.2 相对误差
相对误差是指仪表的绝对误差和检测仪表的指 示值之比的百分数。表示为:
相对误差= (Δ / 指示值)*100% 相对误差的大小可以反映仪表的测量准确度
1.3 基本误差和附加误差 基本误差是一种简化的相对误差,又称引用 误差或相对百分误差。定义为:
一、气动差压变送器的结构和工作原理
(2)气动转换部分 — 把测量 部分输出的挡板微小位移转换 成0.02MPa~0.1MPa的气压 信号作为差压变送器的输出 (3)力矩平衡原理
P = F/S
F S
压力的单位是“帕斯卡”——1Pa =1N/m2
1MPa =106Pa 1工程大气压 = 1kg /cm2 = 9.80665×104Pa ≈ 0.1MPa 工程中压力的表示方式有:
表压、负压(真空度)、
差压、绝wk.baidu.com压力。 工业中所用仪表的压力指 示值,大多数为表压和差压。
表压 、绝对压力、负压(真空度)、差压之
放大环节 • 喷嘴挡板机构+功率放大器
起步压力调整
例:由喷嘴挡板机构和气动功率放大器组成的二级功率
放大器,已知气动功率放大器的放大倍数为16,求喷嘴
挡板机构的压力输出范围
解:因为气动功率放大器的输出气压为(0.02~0.1MPa)
所以喷嘴挡板机构的气压输出范围为
0.1 0.02 0.005MPa 16
为0.1℃,即该表的分辨力为0.1℃ 。
3 仪表的稳定性
在相同的外界条件下,仪表对同一个测量点 多次测量结果的稳定程度。
仪表精度固然是一个重要指标,但在实际使 用中,往往更强调仪表的稳定性和可靠性
4、响应时间
当用仪表对被测量进行测量时,被测量突然变 化以后,仪表指示值总是要经过一段时间后才能准确 地显示出来。这段时间称为响应时间。 响应时间的计算: 从输入一个阶跃信号 开始,到仪表的输出信号 (即指示值)变化到新稳 态值的95%所用的时间。
气容
— 气室储存空气量能力的大小
dm dp dm C C G dp dt dt 1 dp Gdt 两边积分 C 1 t p Gdt两边拉式变换 C 0
1 P( s) G( s) Cs
P( s) 1 W ( s) G( s) Cs
阻容组件 — 气阻和气容组合件
• 节流通室
节流通室:比例调节
节流盲室:积分调节
比例惯性环节:微分调节
比较环节:信号的综合和比较 位移平衡式:
— 将信号转换成位移,按位移平衡原理在一根不定支点转动 的杠杆上进行比较,其位移差就是挡板的位移变化量。
力平衡式:
— 将信号转换成力的形式出现在比较环节上,按力平衡原理 进行比较,所得的不平衡力经弹性元件转换成挡板位移, 作为气动放大器的输入信号。
弹性元件 • 刚度 • 灵敏度
图2-2
q E s
1 E
• 弹性敏感元件的有效面积
q P Fc
• 弹性敏感元件的信号传递作用 P Fc s E
节流元件 • 恒节流孔
• 变节流孔
• 气阻
p R G kp 线性气阻 Qv 非线性气阻 G k p
恒气阻
可调气阻
变气阻
1.5,2.5等。 精度等级数值越小,就表征该仪表的精确度 等级越高,也说明该仪表的精确度越高。 0.05级以上的仪表,常用来作为标准表;工
业现场用的测量仪表,其精度大多为0.5级以下。
仪表的精度等级一般用符号标志在仪表面板
上。如
y 1.5 回差 在外界条件不变的情况下,同 一仪表对被测量进行往返测量时 (正行程和反行程),产生的最大 差值与测量范围之比称为变差。 O
p0 p1 p1 p2 RF R R RF p1 p0 p2 RF R RF R
R2 R1 v1 v0 v2 R1 R2 R1 R2
• 节流通室
p2 0
R p1 p0 RF R
R1 v1 v2 R1 R2
比例
• 节流盲室
p1 p2 G R dp2 C G dt T=RC
Y S X
S -仪表灵敏度; ΔY -仪表指针位移的距离(或转角); ΔX -引起ΔY的被测参数变化量。
灵敏限表示指针式仪 表在量程起点处,能引起 仪表指针动作的最小被测 参数变化值。
×100℃
对于数字式仪表,则 用分辨率和分辨力表示灵 敏度和灵敏限。
分辨率表示仪表显示值的精细程度。 万分之一。数字仪表的显示位数越多,分辨率越 高。 分辨力是指仪表能够显示的、最小被测值。 如一台温度指示仪,最末一位数字表示的温度值
气动功率放大器
S
s0
II I
p0A paA
III
阶段1:膜片有位移,阀杆无位移 阶段2:都无位移 阶段3:膜片和阀杆同时位移 PB K 2 PD 起步压力27-33kPa
放大倍数K2受什么因素影响?,如何调整起步压力?
四、气动仪表的组成原理 1、放大环节 2、反馈环节 3、比较环节
图3-14 气动仪表的构成原理
e
t
• 控制对象的特性 • 调节器的控制规律
本课程的主要内容
• • • • • 自动化仪表(14学时) 自动控制系统(16学时) 集中监视与报警系统(12学时) 主机遥控(20学时) 实验(10学时)
主要的参考文献
• 徐善林、崔庆渝编,《轮机自动化》,人民交通出版社 • 郑凤阁编,《轮机自动化》,大连海事大学出版社 • 上海交通大学,《》
反馈环节:信号的运算
x K0 y
Gf(s)
K 1 G(s) 1 KG f ( s ) 1 G ( s ) f K
K 时
1 G(s) G f ( s)
负反馈:当放大倍数足够大时,消除主回路的 非线性影响因素,补偿干扰引起的误差,提高 仪表的精度;采用不同的反馈回路,可以很方 便的实现不同的调节规律。
最大绝对误差 max 基本误差 100% 仪表量程
而:仪表量程 = 测量上限-测量下限 仪表的基本误差表明了仪表在规定的工作条件 下测量时,允许出现的最大误差。 由外界条件变化引起的误差成为附加误差
1.4 精确度(精度) 为了便于量值传递,国家规定了仪表的精确度 (精度)等级系列。 如0.5级,1.0级,1.5级等。
气动:0.02MPa~0.1MPa 电动:4mA~20mA DC
二、自动化仪表的主要品质指标 1、仪表的误差 2、仪表的灵敏度 3、仪表的稳定性
1.1 绝对误差 检测仪表的指示值X与被测量真值X t之间存在 的差值称为绝对误差Δ。表示为: Δ= |X-X t |
由于真值是无法得到的理论值。实际计算时, 可用精确度较高的标准表所测得的标准值X0代替真 值X t,表示为:
第二章 自动化仪表
• 第一节 基础知识 • 第二节 气动变送器 • 第三节 气动显示仪表 • 第四节 气动调节器 • 第五节 气动执行器
第一节 基础知识
一、自动化仪表的分类 二、自动化仪表的主要品质指标
三、气动仪表的基本元部件
四、气动仪表的组成原理
一、自动化仪表的分类
• 按能源分: — 电动、气动、液动 • 按功能分: — 检测、显示、调节、执行 • 按结构形式分: — 基地式 — 单元组合式:标准信号
x
y
tp t
以上是检测仪表常用的性能指标。
三、气动仪表的基本元部件
压力基础知识简介 1、弹性元件
2、节流元件 3、气容
4、阻容组件
5、喷嘴挡板机构 6、气动功率放大器
压力检测及仪表 压力是工业生产中的重要工艺参数之一。如在 化工、炼油等生产工艺中,经常会遇到压力,包括 高压、超高压和真空度(负压)的测量。 压力检测的方法 工程上习惯把垂直作用于作用单位面积上的 力称为 “压力”。即
仪表精度的确定方法:将仪表的基本误差去掉 “±”号及“%”号,套入规定的仪表精度等级系 列。 例如某台仪表的基本误差为±1.0%,则确认该 表的精确度等级符合1.0级;如果某台仪表的基本误 差为±1.3%,则该表的精确度等级符合1.5级。
例1 某台测温仪表的测温范围为 -100~700℃, 校验该表时测得全量程内最大绝对误差为+5℃, 试确定该仪表的精度等级。 解: 该仪表的基本误差为:
5 100% 0. 625% 700 100
将该表的δ 去掉“十”号与“%”号,其数 值为0.625。由于国家规定的精度等级中没有0.625 级仪表,而该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许 的最大绝对误差。 故:这台测温仪表的精度等级为1.0级。
例2 某台测压仪表的测压范围为 0~8MPa。根据工 艺要求,测压示值的误差不允许超过±0.05 MPa, 问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求? 解: 根据工艺要求,仪表的允许基本误差为:
间的关系:
p被测压力
p表压 = p绝对压力 - p大气压力
p真空度 = p大气压力 - p绝对压力
p差压 = p被测压力1 - p被测压力2
p被测压力
压力测量仪表品种很多,按照其转换原理的不 同,大致可分为四大类。
常用的弹性元件有5种: (1)单圈弹簧管 将截面为椭圆形的金属空心管弯 成270°圆弧形,顶端封口,当通入压 力 p 后,它的自由端就会产生位移。 测压范围较宽,可高达1000MPa。
(2)多圈弹簧管 为了在测低压时增加位移, 可以将弹簧管制成多圈状。 (3) 膜片 用金属或非金属材料做成的具 有弹性的圆片(有平膜片和波纹膜 片)。在压力作用下,其中心产生 变形位移。可测低压。
(4) 膜盒 将两张金属膜片沿周口对焊, 内充硅油。使膜片增加强度。
(5)
波纹管
位移最大,可测微 压(<1MPa)。
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