2012热工仪表第七章--简单控制系统PPT课件
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热工仪表讲义_ppt课件
强绝缘
温度示值无穷大 热电阻或引线断路
更换热电阻，找到 断点重新接好
温度显示负值
热电阻接线有错或有短路 现象
改正接线，找出短 路处，加强绝缘
温度显示误差大 热电阻丝材料受腐蚀变质 更换热电阻
4、选型要点
连接方式：螺纹连接、法兰连接等。 量程范围：对于温度的测量，应保证工作温度在仪表量程的2/3 ～ 3/4处。 外护套材质：是否耐高温、耐腐蚀、耐磨等。 信号传输方式：2、3、4线制，电阻信号。 分度号选择：PT100、CU50等；电阻特性：如PT100特征为在标准条件下0度 时的测量电阻为100欧姆。 测量方式：表面式、插入式等，如为插入式还需对插入深度进行选择。
即： S
x
仪表的灵敏度反映了仪表对被 测参数变化的灵敏 程度，灵敏度越高，就越能观测微小的被测参数 变化。要提高仪表的灵敏度，可以采取增加放大 系统的放大倍数的方法来实现。
压力测量
1、基本概念
在物理概念中，压力是垂直作用在单位面积上的力。是工业生产中的重要参
数之一，在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压力和真空度之分。所谓绝 对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。地面上 的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用Pq来表示。绝对压力与大气压力之 差，称为表压力，有Pb来表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压力值小于大气压力值时， 表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用Pz来表示。 ******1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕斯卡=10.336米水柱。 ******
4、各种热电偶的分度表均是在参考端即温度t0为0 ℃的条件下得到的热电势 与温度之间的关系，因此，热电偶测温时，冷端温度必须为0 ℃，否则将产生 测量误差。而在工业上使用时，要使冷端温度保持在0 ℃是比较困难的，所以， 必须根据不同的使用条件和要求的测量精度，对热电偶冷端温度采用一些不 同的处理办法，常用的方法有如下几种： • 补偿导线延伸法 • 冰点法 • 计算修正法 • 仪表零点校正法 • 补偿电桥法
热工仪表与控制装置基本知识PPT课件
• 通过专业的培训，能有效地提高热工人员 的技术工作水平和专业管理技能，为热工 技术监督和计量监督工作卓有成效地进行 打好基础。
*
13
• 为了加强热工技术监督工作，适应电力工 业发展的需要，原电力部、国家电力公司组 织有关人员对原《火力发电厂热工仪表及控 制装置监督条例》进行了全面修改补充，更 名为《火力发电厂热工仪表及控制装置技术 监督规定》，现颁布执行。
*
5
• 调节器为杠杆；传感器（或测速装置）为离心调 速器；执行器为调节阀；控制对象为汽轮发电机； 被控量为汽轮发电机转速；给定值为3000r/min； 偏差为汽轮转速与给定转速（3000r/min）之差；
操纵变量为经调节阀进入汽轮机的蒸汽量；内扰 为进汽压力和温度；外扰为负荷；
*
6
• 锅炉水位浮球调节系统如图所示，试画出系统的 方框图，并说明被控量、给定值、偏差、控制对 象、内扰、外扰、操纵变量、调节器、执行器和 测量装置指的是什么物理量和设备。
主蒸汽温度表、压力常用点的校验误差， 应小于系统综合误差的1/2。 ） D1．1．1．2 二次仪表的指示和记录清晰， 带信号仪表的信号动作正确、可靠。
D2．1．1．3 仪表及其附属设备安装牢固， 绝缘良好，必要时有防震及抗干扰措施。
*
20
• D2．1．1．4 管路、阀门不堵不漏，排列 整齐，有明显的标志牌。 D2．1．1．5 仪表内外清洁，接线正确、 整齐，铭牌齐全。 D2．1．1．6 带切换开关的多点仪表，其 开关接触电阻符合制造厂规定，切换灵活， 对位指示准确可靠。 D2．1．1．7 仪表技术说明书、原理图、 接线图及校验记录齐全，并与实际情况符 合。
数据采集装置、调节器、操作器、调节执行器、运算
单元及辅助单元等）
*
13
• 为了加强热工技术监督工作，适应电力工 业发展的需要，原电力部、国家电力公司组 织有关人员对原《火力发电厂热工仪表及控 制装置监督条例》进行了全面修改补充，更 名为《火力发电厂热工仪表及控制装置技术 监督规定》，现颁布执行。
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5
• 调节器为杠杆；传感器（或测速装置）为离心调 速器；执行器为调节阀；控制对象为汽轮发电机； 被控量为汽轮发电机转速；给定值为3000r/min； 偏差为汽轮转速与给定转速（3000r/min）之差；
操纵变量为经调节阀进入汽轮机的蒸汽量；内扰 为进汽压力和温度；外扰为负荷；
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• 锅炉水位浮球调节系统如图所示，试画出系统的 方框图，并说明被控量、给定值、偏差、控制对 象、内扰、外扰、操纵变量、调节器、执行器和 测量装置指的是什么物理量和设备。
主蒸汽温度表、压力常用点的校验误差， 应小于系统综合误差的1/2。 ） D1．1．1．2 二次仪表的指示和记录清晰， 带信号仪表的信号动作正确、可靠。
D2．1．1．3 仪表及其附属设备安装牢固， 绝缘良好，必要时有防震及抗干扰措施。
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• D2．1．1．4 管路、阀门不堵不漏，排列 整齐，有明显的标志牌。 D2．1．1．5 仪表内外清洁，接线正确、 整齐，铭牌齐全。 D2．1．1．6 带切换开关的多点仪表，其 开关接触电阻符合制造厂规定，切换灵活， 对位指示准确可靠。 D2．1．1．7 仪表技术说明书、原理图、 接线图及校验记录齐全，并与实际情况符 合。
数据采集装置、调节器、操作器、调节执行器、运算
单元及辅助单元等）
热工仪表简单控制系统
f
y
Tk
t
t
临界振荡过程
注意控：制作用
比例度% 积分时间(min) 微分时间(min)
当比不例 存在临界2比δK 例度、临界比例度过小、
不容比许例＋等积分幅振荡时2.2，δK 该措施0.不85T合k 用。
比例＋微分
1.8δK
0.85Tk
比例＋积分＋微分
1.7δK
0.5Tk
0.125Tk
临界比例度法参数计算公式
—化工仪表以自动化—
控制器正、反作用旳选择
何谓“正”、“反”作用？ 所谓作用方向，就是指输入变化后，输出旳变化方向。
当输入增长时，输出也增长，则称该环节为“正作用”方 向；反之，当环节旳输人增长时，输出减小，则称该环节 为“反作用”方向。
控制器正 反作用选择旳基本原则
保证整个控制系统形成负反馈。 在控制系统中，控制器、被控对象、测量元件及执行器 均有各自旳作用方向，一般被控对象、测量元件及执行器 旳作用方向是固定旳，因此为了使系统构成负反馈，应对 控制器旳正反作用进行调整。
1.6
14
概述 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号
选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
第四节 控制器控制规律旳选—化择工仪表以自动化—
常用旳几种控制规律
位式控制 合用于对控制质量规定不高，被控对象是单容量旳、且容 量较大、滞后较小、负荷变化不大也不太剧烈，工艺容许被 控变量波动范围较宽旳场所。
热工仪表第7章 简朴控制系统
—化工仪表以自动化—
简朴控制系统旳构造与构成 控制旳目旳、被控变量旳选择 对象特性、控制变量旳选择 测量滞后、测量信号处理 负荷变化、调整阀选择 控制规律旳选择 控制系统旳投运与参数整定
热工仪表与自动控制PPT学习教案
• ●干扰 引起被控量发生变化的外部原因，例如， 外界环境温度的变化引起的工业炉温的变化，环境 温度变化称干扰。
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12
• 二.自动控制系统的分类 • （一）按给定值的形式可分为 • 1.定值控制系统 • 给定值保持不变（为一恒定值）的控制系统。 • 例如，燃气压力恒定控制系统，恒温恒湿控制系统
。实质上，它是闭环控制的基础上，用开通通道提 供一个附加的输入量，以提高系统的控制精度和动 态性能。 • 本书主要讨论反馈控制系统。
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16
• 三 自动控制系统的过度响应
• （一） 静态和动态
•
● 自动控制系统的输入有两种：给定制的变化和
干扰的变化（干扰作用）。
• ●当输入恒定不变时，整个系统若能建立平衡，系 统中各个环节将暂时不动作，他们的输出都处于相 对静止状态，这种状态称为静态。
• ●在定制控制系统中，干扰不断产生，控制作用也 就不断的客服其影响，系统总是处在动态过程中。
• ●因此，控制系统的分析重点要放在系统和环节动 态特性上，这样才能设计出良好的控制系统，以满 足工艺上的提出的要求。
第19页/共26页
20
• （二）自动控制系统的过度响应 • ●当自动控制系统的输入发生变化时，被控变量随
第23页/共26页
24
• 2.静差 • 静差又称余差，是指过度过程终了时的残余偏差，
也就是被控变量的稳定制于给定制之差，其值可为 正也可为负，它是一个表明准确性的重要指示。 • 3.最大偏差 • 被控量偏离给定值的最大值称是最大偏差，也称动 态偏差。对于衰减振荡过度响应，最大偏差是第一 个波的峰值。 • 动态偏差所在的半周时间（分）为最大偏差持续时 间。对于定制调节系统常用最大偏差来反映被控量 的偏离程度。
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• 二.自动控制系统的分类 • （一）按给定值的形式可分为 • 1.定值控制系统 • 给定值保持不变（为一恒定值）的控制系统。 • 例如，燃气压力恒定控制系统，恒温恒湿控制系统
。实质上，它是闭环控制的基础上，用开通通道提 供一个附加的输入量，以提高系统的控制精度和动 态性能。 • 本书主要讨论反馈控制系统。
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• 三 自动控制系统的过度响应
• （一） 静态和动态
•
● 自动控制系统的输入有两种：给定制的变化和
干扰的变化（干扰作用）。
• ●当输入恒定不变时，整个系统若能建立平衡，系 统中各个环节将暂时不动作，他们的输出都处于相 对静止状态，这种状态称为静态。
• ●在定制控制系统中，干扰不断产生，控制作用也 就不断的客服其影响，系统总是处在动态过程中。
• ●因此，控制系统的分析重点要放在系统和环节动 态特性上，这样才能设计出良好的控制系统，以满 足工艺上的提出的要求。
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• （二）自动控制系统的过度响应 • ●当自动控制系统的输入发生变化时，被控变量随
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• 2.静差 • 静差又称余差，是指过度过程终了时的残余偏差，
也就是被控变量的稳定制于给定制之差，其值可为 正也可为负，它是一个表明准确性的重要指示。 • 3.最大偏差 • 被控量偏离给定值的最大值称是最大偏差，也称动 态偏差。对于衰减振荡过度响应，最大偏差是第一 个波的峰值。 • 动态偏差所在的半周时间（分）为最大偏差持续时 间。对于定制调节系统常用最大偏差来反映被控量 的偏离程度。
热工自动控制系统PPT课件
防止办法： 1。解除调节器的积分作用 2。外部反馈模式 3。引入阀位指令限制
第33页/共45页
五、再热汽温的控制
第34页/共45页
第九章 燃烧过程自动控制系统
上第一35页页/共45页
返回目录
一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证 锅炉燃烧过程安全经济地运行。 锅炉燃烧调节需 要包括下列几项内容：
G01 (s)
∙根据单回路整定方法来整定外回路。
第29页/共45页
三．采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统
导前汽温微分信号双回路系统为串级系统的方框图
上第一30页页/共45页
返回目录
1．系统构成及工作原理 该系统可用等效串级系统整定和补偿法整定两种方法来整定。
2．等效串级系统整定方法
等效主调节器 （1）等效主调节器
第16页/共45页
五、 变速给水泵的安全工作
设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对 各个给水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口 的部分给水流回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流 量。
第17页/共45页
第八章 汽温调节系统
The Steam Temperature Control System
第27页/共45页
（1）内回路分析
设副调节器选用比例调节规律：
Gp
(s)
1
2
此时可将除G02(s)以外的部分视为等效调节器，则等效副调节器为:
G
* p
(s)
1
2
K u K z r 2
1
* 2
* 2
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五、再热汽温的控制
第34页/共45页
第九章 燃烧过程自动控制系统
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一、燃烧过程自动调节的任务
锅炉燃烧过程自动调节的目的在于使进入锅炉的燃烧 的燃烧热量与锅炉的蒸汽负荷要求相适应，同时保证 锅炉燃烧过程安全经济地运行。 锅炉燃烧调节需 要包括下列几项内容：
G01 (s)
∙根据单回路整定方法来整定外回路。
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三．采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统
导前汽温微分信号双回路系统为串级系统的方框图
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1．系统构成及工作原理 该系统可用等效串级系统整定和补偿法整定两种方法来整定。
2．等效串级系统整定方法
等效主调节器 （1）等效主调节器
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五、 变速给水泵的安全工作
设计变速泵最小流量控制系统：用一次测量元件和流量变送器对 各个给水泵的入口流量进行测量，通过各泵的再循环调节阀将泵出口 的部分给水流回除氧器，以保证通过给水泵的流量高于设计的最小流 量。
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第八章 汽温调节系统
The Steam Temperature Control System
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（1）内回路分析
设副调节器选用比例调节规律：
Gp
(s)
1
2
此时可将除G02(s)以外的部分视为等效调节器，则等效副调节器为:
G
* p
(s)
1
2
K u K z r 2
1
* 2
* 2
热工仪表及自动化课程PPT课件
自动化系统的实际操作
自动化系统的操作与控制
熟悉自动化系统的操作界面和控制方法，掌 握系统参数的设置和调整，确保系统能够按 照预设要求进行工作。
自动化系统的故障诊断与 排除
了解常见故障的表现和原因，掌握故障诊断 和排除的方法，提高自动化系统的稳定性和
可靠性。
热工仪表与自动化系统的联合实验
实验方案设计与实施
个子系统的整合和协同工作。
04
热工仪表及自动化在工业 中的应用
热工仪表在工业中的应用
温度测量
热工仪表用于测量工业生产过 程中的温度，确保工艺过程的
稳定性和产品质量。
压力检测
热工仪表用于检测工业设备或 管道内的压力，预防超压或欠 压对设备造成损坏。
流量计量
热工仪表用于测量工业流体（ 如水、蒸汽、空气等）的流量 ，以控制流量和能源消耗。
液位监控
热工仪表用于监测工业设备或 储罐内的液位，防止溢流或空
罐。
自动化系统在工业中的应用
自动化控制
通过自动化系统，可以实现对工业过 程的自动控制，提高生产效率和产品 质量。
数据采集与监控
自动化系统能够实时采集工业设备的 运行数据，并进行监控，及时发现异 常情况。
智能决策
自动化系统具备智能决策功能，可以 根据采集的数据进行自动分析，优化 生产过程。
安全监控
通过热工仪表和自动化系统的结合，实现对工业设备的安全监控，预防事故发生，保障人 员和设备安全。
05
实际操作与实验
热工仪表的实际操作
热工仪表的安装与调试
了解热工仪表的基本结构和工作原理 ，掌握安装和调试的方法，确保仪表 能够准确测量和传输数据。
热工仪表的校准与维护
理解校准和维护的重要性，掌握校准 和维护的基本流程，确保热工仪表的 准确性和可靠性。
热工控制基础知识PPT课件
第20页/共36页
（3）差压式液位计 差压式液位是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变
化的原理而工作的。图为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相， 另一端接气相时，根据液体静力学原理，有：
Pb=Pa+ρgH 式中 H------液位高度
ρ------被测介质密度 g--------被测当地的重力加速度 所以有：△P=Pb-Pa=ρgH 在一般情况下，被测介质的密度和 重力加速度都是已知的，因此，差压计 测得的差压与液位的高度H成正比，这样就把测量液位高度的问题变成了 测量差压的问题。
根据能量守恒定律及流体连续原理，节流装置的流量公式可以写成： Q=k√△P
第16页/共36页
转子流量计
转子流量计以液体流动时的节流原理为基础的一种流量测量仪表。其 特点：压力损失小而且稳定，反应灵敏，量程较宽，结构简单，价格便宜， 使用维护方便。但精度受测量介质的温度、密度和粘度的影响，而且仪表 必须垂直安装。 原理：转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质密 度，且能随被测介质流量大小上下浮动的转子组成的。当液体自下而上流 过时，转子因受到液体冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管 之间的环形流通面积增大，液体流速减低，冲击作用减弱， 直到液体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力 相平衡。此时，转子停留在锥管中某一高度上。如果液体 流量再增大，则平衡时转子所处的位置更高；反之则相反。 因此，根据转子悬浮的高低就可测知液体流量的大小。
• 二线制接法
采用两线制的测温电桥如图所示：左图为接线示意图，右图 为等效原理图。从图中可以看出热电阻两引线电阻RW和热电阻 Rt一起构成电桥测量臂，这样引线电阻RW因沿线环境温度改变 引起的阻值变化量2△RW和因被测温度变化引起热电阻Rt的增量 值△Rt一起成为有效信号被转换成测量信号，从而影响温度测量精 度。
（3）差压式液位计 差压式液位是利用容器内的液位改变时，液柱产生的静压也相应变
化的原理而工作的。图为差压式液位计测量原理图。当差压计一端接液相， 另一端接气相时，根据液体静力学原理，有：
Pb=Pa+ρgH 式中 H------液位高度
ρ------被测介质密度 g--------被测当地的重力加速度 所以有：△P=Pb-Pa=ρgH 在一般情况下，被测介质的密度和 重力加速度都是已知的，因此，差压计 测得的差压与液位的高度H成正比，这样就把测量液位高度的问题变成了 测量差压的问题。
根据能量守恒定律及流体连续原理，节流装置的流量公式可以写成： Q=k√△P
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转子流量计
转子流量计以液体流动时的节流原理为基础的一种流量测量仪表。其 特点：压力损失小而且稳定，反应灵敏，量程较宽，结构简单，价格便宜， 使用维护方便。但精度受测量介质的温度、密度和粘度的影响，而且仪表 必须垂直安装。 原理：转子流量计是由一段向上扩大的圆锥形管子和密度大于被测介质密 度，且能随被测介质流量大小上下浮动的转子组成的。当液体自下而上流 过时，转子因受到液体冲击而向上运动。随着转子的上移，转子与锥形管 之间的环形流通面积增大，液体流速减低，冲击作用减弱， 直到液体作用在转子上向上的推力与转子在流体中的重力 相平衡。此时，转子停留在锥管中某一高度上。如果液体 流量再增大，则平衡时转子所处的位置更高；反之则相反。 因此，根据转子悬浮的高低就可测知液体流量的大小。
• 二线制接法
采用两线制的测温电桥如图所示：左图为接线示意图，右图 为等效原理图。从图中可以看出热电阻两引线电阻RW和热电阻 Rt一起构成电桥测量臂，这样引线电阻RW因沿线环境温度改变 引起的阻值变化量2△RW和因被测温度变化引起热电阻Rt的增量 值△Rt一起成为有效信号被转换成测量信号，从而影响温度测量精 度。
第七章热工仪表
②传递部分：将检测元件的物理量变化，传递到显示部分去。 ③显示部分：测量检测元件的物理量变化，并且显示出来。
一、 温度的测量
在加热炉中，准确的温度测量和控制是必不可少的。 测量温度的方法分二类： 1、接触式测温（如热电偶）-温度传感元件要紧靠被 测物体或直接置于温度场中； 2、非接触式测温（如光学高温计）-利用被测物体的 热辐射或辐射光谱分布随温度的变化来测量物体温度。
（２）获得真空的方法 ①用真空泵抽气：主要方法． ②吸附：辅助方法，加入吸附剂，将气体吸附． ③冷凝：辅助方法，用液氮将气体冷凝．
（３）常用真空泵
①机械真空泵：有旋片式真空泵、往复式真空泵、滑针式 真空泵等。一般能达到小于１Pa的低真空度。
②油扩散泵：由加热部分、冷却部分和喷射部分组成。工 作时经电炉加热使泵体内的扩散油挥发成蒸汽，油蒸汽沿 导管上升由喷嘴喷出。一般可达小于１０－４Pa的高真空度。
二、气体流量的测定
实验室内常用的气体流量计有转子流量计 和毛细管 流量计两种 。 (1) 转子流量计 转子流量计由一根垂直带有刻度的玻璃管和 放入管中的一个转子所构成 。使用时，气体从 管的下口进入管中，使转子向上移动。 根据转 子位置高低即可由刻度上读出相应的 流量 。 (2) 毛细管流量计 毛细管流量计如图所示 。
热电偶名称
铂铑10-铂 PtRh10-Pt
极性 化学成分
使用温度(℃)
长期 短期
＋ Pt90%，Rh10% 1300 1600
－ Pt100%
铂铑30-铂铑6 ＋ Pt70%，Rh30% PtRh30-PtRh6 － Pt94%，Rh6%
1600 1800
标准的热电偶是指冷端为0℃时的热电势，实际 测温条件下自由端不一定处于0℃，由此会带来误差， 应加以消除或修正。
一、 温度的测量
在加热炉中，准确的温度测量和控制是必不可少的。 测量温度的方法分二类： 1、接触式测温（如热电偶）-温度传感元件要紧靠被 测物体或直接置于温度场中； 2、非接触式测温（如光学高温计）-利用被测物体的 热辐射或辐射光谱分布随温度的变化来测量物体温度。
（２）获得真空的方法 ①用真空泵抽气：主要方法． ②吸附：辅助方法，加入吸附剂，将气体吸附． ③冷凝：辅助方法，用液氮将气体冷凝．
（３）常用真空泵
①机械真空泵：有旋片式真空泵、往复式真空泵、滑针式 真空泵等。一般能达到小于１Pa的低真空度。
②油扩散泵：由加热部分、冷却部分和喷射部分组成。工 作时经电炉加热使泵体内的扩散油挥发成蒸汽，油蒸汽沿 导管上升由喷嘴喷出。一般可达小于１０－４Pa的高真空度。
二、气体流量的测定
实验室内常用的气体流量计有转子流量计 和毛细管 流量计两种 。 (1) 转子流量计 转子流量计由一根垂直带有刻度的玻璃管和 放入管中的一个转子所构成 。使用时，气体从 管的下口进入管中，使转子向上移动。 根据转 子位置高低即可由刻度上读出相应的 流量 。 (2) 毛细管流量计 毛细管流量计如图所示 。
热电偶名称
铂铑10-铂 PtRh10-Pt
极性 化学成分
使用温度(℃)
长期 短期
＋ Pt90%，Rh10% 1300 1600
－ Pt100%
铂铑30-铂铑6 ＋ Pt70%，Rh30% PtRh30-PtRh6 － Pt94%，Rh6%
1600 1800
标准的热电偶是指冷端为0℃时的热电势，实际 测温条件下自由端不一定处于0℃，由此会带来误差， 应加以消除或修正。
热工仪表基础知识讲义ppt课件
温度是化工生产中既普遍而又十分重要的参
数之一。任何一个化工生产过程，都伴随着物质
的物理和化学性质的改变，都必然有能量的转化
和交换，而热交换则是这些能量转换中最普遍的
交换形式。因此，在很多煤化工反应的过程中，
温度的测量和控制，常常是保证这些反应过程正
常进行与安全运行的重要环节；它对产品产量和
质量的提高都有很大的影响。
8
1、 温度的测量与变送
由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同
热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在
各种热电偶的分度表中可以查到。根据热电测温的基本原，理论上
似乎任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严
格的选择，热电极材料应满足如下要求。
1．在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。
t0
t0
2
3
1
A
B
t
热电偶温度计测量线路 1、热电偶 2、连接导线 3、电测仪表
7
1、 温度的测量与变送
热电偶是由两根不同的导体或半导体材料(如上图中的A和B) 焊接或绞接而成。焊接的一端称为热电偶的热端(测量端或 工作端)，和导线连接的一端称为热电偶的冷端 (自由端)。 组成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热 端插入需要测温的生产设备中，A和B两种不同的物质，电 子密度高的向电子密度低的流动，产生电流，形成电动势， 一般为mV信号，经过测温仪计算为测量介质的温度。
主要内容
一、四大参数的测量原理及仪表 二、自动控制基础知识 三、调节阀 四、联锁系统的构成
1
一、四大参数的测量原理及仪 表
现场仪表测量参数的分类： 现场仪表测量参数一般分为温度、压力、
过程控制系统与仪表 第2版 课件 第7章第2节
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1.在觅知网出售的PPT模板是免版税类（RF：Royalty-Free）正版受《中国人民共和国著作法》和《世界版权公约》的
定义：实现两个或多个参数 满足 （主要为流量） 保护，作品的所有权、版权和著作权归觅知网所有，您下载的是PPT模板素材的使用权。
2.不得将觅知网的PPT模板、PPT素材，本身用于再出售，或者出租、出借、转让、分销、发布或者作为礼物供他人使用
F2C
总流量不稳定。
Q2
第7章 复杂控制系统
过程控制系统与仪表
3. 双闭环比值控制系统
为了克服单闭环比版值权控声制明中主流量不受控制的缺
点，增加了主流量控制回路。 感谢您下载觅知网平台上提供的PPT作品，为了您和觅知网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法
➢ 有两个闭环控制回路， 律责任！觅知网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
2.不得将觅知网的PPT模板、PPT素材，本身用于再出售，或者出租、出借、转让、分销、发布或者作为礼物供他人使用
➢ 控制目标：Q =KQ ； ，不得转授权、出卖、转让本协议或者本协2 议中的权利1。
Q1
➢ 对Q 只测量、不控制。 1
Q2跟随Q1成比例变
用比值器联系； 保护，作品的所有权、版权和著作权归觅知网所有，您下载的是PPT模板素材的使用权。
➢ 控制目标：Q =K Q ； F T F C 2.不得将觅知网的PPT模板、PPT素材，本身用于再出售，或者出租、出借、转让、分销、发布或者作为礼物供他人使用
料和空气量成一定比例，以保证燃烧经济性。
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2.不得将觅知网的PPT模板、PPT素材，本身用于再出售，或者出租、出借、转让、分销、发布或者作为礼物供他人使用
F2C
总流量不稳定。
Q2
第7章 复杂控制系统
过程控制系统与仪表
3. 双闭环比值控制系统
为了克服单闭环比版值权控声制明中主流量不受控制的缺
点，增加了主流量控制回路。 感谢您下载觅知网平台上提供的PPT作品，为了您和觅知网以及原创作者的利益，请勿复制、传播、销售，否则将承担法
➢ 有两个闭环控制回路， 律责任！觅知网将对作品进行维权，按照传播下载次数进行十倍的索取赔偿！
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Q1
➢ 对Q 只测量、不控制。 1
Q2跟随Q1成比例变
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10
对象动态性质对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
控制通道时间常数 T0
T0小一点好，不能过大，否则会使控制变量的校正作 用迟缓，超调量增大，过渡时间增长
控制通道滞后时间τ0
A: 无纯滞后时的校正作用 B: 有纯滞后时的校正作用 C: 不受控下的输出曲线 D: 无纯滞后时的输出曲线 E: 有纯滞后时的输出曲线
温度控制系统
载 热 体
换热器
冷流体
设定值
＋
偏差
－
控制器 (LC或TC)
执行器 （控制阀）
干扰
被控对象 （液位储槽或换热器
）
被控变量 （液位或温度）
测量、变送环节 （LT或TT）
广义对象
简单控制系统方块图
3
概述 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
第二节 被控变量的选择 —化工仪表以自动化—
热工仪表第7章 简单控制系统
—化工仪表以自动化—
简单控制系统的结构与组成 控制的目的、被控变量的选择 对象特性、控制变量的选择 测量滞后、测量信号处理 负荷变化、调节阀选择 控制规律的选择 控制系统的投运与参数整定
这一章主要回答三个问题 1.控制什么？ 2.拿什么来控制？ 3.通过什么方式控制？
被控变量TD
对
QZ
象
F
TH
影响塔顶温度的各种输入示意图
原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控 变量影响显著而且可控性良好的输入作为控制变量后， 其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。
7
精馏塔系统的操纵变量选择
—化工仪表以自动化—
p TD
进料 Q入，X入，T
入
QZ 蒸汽
TH
回流 F
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量 系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、 余差、过渡时间、振荡周期
对象特性 系统的输入输出关系 分为对象静态性质和对象动态性质 考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操 纵变量
9
对象稳态性质对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
放大系数 绝对放大系数
Y
X
相对放大系数
冷却水 塔顶产品
进料流量Q入 进料成分X入 进料温度T入 回流流量F 回流温度TH 加热蒸汽流量QZ 冷凝器冷却温度
塔底产品
塔压P
不可控 不可控 不可控
可控 不可控
可控 不可控 不可控
精馏过程示意图
8
对象特性对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
干扰变量 控制变量
被控对象 干扰通道 控制通道
被控变量
5
—化工仪表以自动化—
被控变量选择的一般原则
要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反 映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。
应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制 系统的被控变量有关联（耦合)关系。
滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当 无法获得直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，可 选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。
灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵 敏度。
成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内 仪表产品现状。
6
概述 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
第三节 操纵变量的选择—化工仪表以自动化—
操纵变量与干扰变量
Q入
T入
X入
被 控
选择被控变量
明确 控制目的
使生产过程自动按照预定的目标进行，并使 工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预 定规律变化）
分析 生产工艺
“关键”变量：对产品的产量、质量以及生 产过程的安全具有决定作用的变量
确定 被控变量
两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制
当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞 后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应 关系而反应又快的变量做为间接控制指标。
PT
FT
气氨
热物料
TT 冷物料
薄 板
液 氨 储
冷
罐
却 器
液氨
气氨 LC
液氨
氨直冷式薄板冷却系统示意图
1
第一节 概述
—化工仪表以自动化—
概述
选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
四个基本环节：
➢ 测量变送环节 ➢ 控制器 ➢ 执行器 ➢ 被控对象
干扰
设定值
＋
偏差
－
控制器
执行器
被控对象
测量变送环节
被控变量
2
常见的两种简单控制系统：
液位控制系统
—化工仪表以自动化—
Y/(YMAXYMIN)
X/(XMAXXMIN) 控制通道的稳态特性由控制通道放大系数K0表征 从控制有效性考虑，K0应适当的大一些
干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数Kf表征 希望Kf小一些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小
操纵变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变 量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可 控变量作为操纵变量。
4
—化工仪表以自动化—
精馏塔系统的被控变量选择
p TH
TD
TD ℃
冷却水
进料 Q入，X入，T入
回流F 塔顶产品
XD%
苯－二甲苯的T-x图
P MPa
QZ 蒸汽
塔底产品
精馏过程示意图
XD%
苯－二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者
之间的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。
在选择操纵变量构成控制回路时，应尽量避免控制 通道纯滞后τ0的存在，无法避免时应使之尽可能小。
11
—化工仪表以自动化—
干扰通道时间常数 Tf Tf越大越好，干扰对被控变量的影响越缓慢，越有利于 改善控制质量
干扰通道滞后时间τf 干扰通道的纯滞后τf不会影响 控制质量
无纯滞后 有纯滞后
干扰通道纯滞后化工仪表以自动化—
操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。 为此，应通过合理选择操纵变量，使控制通道的放大倍数适 当大、时间常数适当小(但不宜过小，否则易引起振荡)、纯 滞后时间尽量小。为使其他干扰对被控变量的影响尽可能小， 应使干扰通道的放大系数尽可能小、时间常数尽可能大。
在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑 工艺的合理性与生产的经济性。一般说来不宜选择生产负荷 作为控制变量，因为生产负荷直接关系到产品的产量，是不 宜经常波动的。
13
—化工仪表以自动化—
根据稳态性质选择操纵变量
被控变量：物料出口温度
待选的操纵变量：
热物料温度 热物料的流量 液氨的流量 气氨的回气压力
对象动态性质对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
控制通道时间常数 T0
T0小一点好，不能过大，否则会使控制变量的校正作 用迟缓，超调量增大，过渡时间增长
控制通道滞后时间τ0
A: 无纯滞后时的校正作用 B: 有纯滞后时的校正作用 C: 不受控下的输出曲线 D: 无纯滞后时的输出曲线 E: 有纯滞后时的输出曲线
温度控制系统
载 热 体
换热器
冷流体
设定值
＋
偏差
－
控制器 (LC或TC)
执行器 （控制阀）
干扰
被控对象 （液位储槽或换热器
）
被控变量 （液位或温度）
测量、变送环节 （LT或TT）
广义对象
简单控制系统方块图
3
概述 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
第二节 被控变量的选择 —化工仪表以自动化—
热工仪表第7章 简单控制系统
—化工仪表以自动化—
简单控制系统的结构与组成 控制的目的、被控变量的选择 对象特性、控制变量的选择 测量滞后、测量信号处理 负荷变化、调节阀选择 控制规律的选择 控制系统的投运与参数整定
这一章主要回答三个问题 1.控制什么？ 2.拿什么来控制？ 3.通过什么方式控制？
被控变量TD
对
QZ
象
F
TH
影响塔顶温度的各种输入示意图
原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控 变量影响显著而且可控性良好的输入作为控制变量后， 其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。
7
精馏塔系统的操纵变量选择
—化工仪表以自动化—
p TD
进料 Q入，X入，T
入
QZ 蒸汽
TH
回流 F
干扰作用与控制作用之间的关系
控制质量 系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、 余差、过渡时间、振荡周期
对象特性 系统的输入输出关系 分为对象静态性质和对象动态性质 考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操 纵变量
9
对象稳态性质对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
放大系数 绝对放大系数
Y
X
相对放大系数
冷却水 塔顶产品
进料流量Q入 进料成分X入 进料温度T入 回流流量F 回流温度TH 加热蒸汽流量QZ 冷凝器冷却温度
塔底产品
塔压P
不可控 不可控 不可控
可控 不可控
可控 不可控 不可控
精馏过程示意图
8
对象特性对控制质量的影响
—化工仪表以自动化—
干扰变量 控制变量
被控对象 干扰通道 控制通道
被控变量
5
—化工仪表以自动化—
被控变量选择的一般原则
要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反 映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。
应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制 系统的被控变量有关联（耦合)关系。
滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当 无法获得直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，可 选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。
灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵 敏度。
成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内 仪表产品现状。
6
概述 选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
第三节 操纵变量的选择—化工仪表以自动化—
操纵变量与干扰变量
Q入
T入
X入
被 控
选择被控变量
明确 控制目的
使生产过程自动按照预定的目标进行，并使 工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预 定规律变化）
分析 生产工艺
“关键”变量：对产品的产量、质量以及生 产过程的安全具有决定作用的变量
确定 被控变量
两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制
当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞 后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应 关系而反应又快的变量做为间接控制指标。
PT
FT
气氨
热物料
TT 冷物料
薄 板
液 氨 储
冷
罐
却 器
液氨
气氨 LC
液氨
氨直冷式薄板冷却系统示意图
1
第一节 概述
—化工仪表以自动化—
概述
选择被控变量 选择操纵变量 处理测量信号 选择调节阀 选择控制规律
系统投运 参数整定
四个基本环节：
➢ 测量变送环节 ➢ 控制器 ➢ 执行器 ➢ 被控对象
干扰
设定值
＋
偏差
－
控制器
执行器
被控对象
测量变送环节
被控变量
2
常见的两种简单控制系统：
液位控制系统
—化工仪表以自动化—
Y/(YMAXYMIN)
X/(XMAXXMIN) 控制通道的稳态特性由控制通道放大系数K0表征 从控制有效性考虑，K0应适当的大一些
干扰通道的稳态特性由干扰通道放大系数Kf表征 希望Kf小一些，Kf越小干扰变量对被控变量的影响就越小
操纵变量选择的原则一：当多个输入变量都影响被控变 量时，从稳态性质考虑，应该选择其中放大系数大的可 控变量作为操纵变量。
4
—化工仪表以自动化—
精馏塔系统的被控变量选择
p TH
TD
TD ℃
冷却水
进料 Q入，X入，T入
回流F 塔顶产品
XD%
苯－二甲苯的T-x图
P MPa
QZ 蒸汽
塔底产品
精馏过程示意图
XD%
苯－二甲苯的P-x图
塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者
之间的关系为： XD= f (TD，P)，两个独立变量。
在选择操纵变量构成控制回路时，应尽量避免控制 通道纯滞后τ0的存在，无法避免时应使之尽可能小。
11
—化工仪表以自动化—
干扰通道时间常数 Tf Tf越大越好，干扰对被控变量的影响越缓慢，越有利于 改善控制质量
干扰通道滞后时间τf 干扰通道的纯滞后τf不会影响 控制质量
无纯滞后 有纯滞后
干扰通道纯滞后化工仪表以自动化—
操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。 为此，应通过合理选择操纵变量，使控制通道的放大倍数适 当大、时间常数适当小(但不宜过小，否则易引起振荡)、纯 滞后时间尽量小。为使其他干扰对被控变量的影响尽可能小， 应使干扰通道的放大系数尽可能小、时间常数尽可能大。
在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑 工艺的合理性与生产的经济性。一般说来不宜选择生产负荷 作为控制变量，因为生产负荷直接关系到产品的产量，是不 宜经常波动的。
13
—化工仪表以自动化—
根据稳态性质选择操纵变量
被控变量：物料出口温度
待选的操纵变量：
热物料温度 热物料的流量 液氨的流量 气氨的回气压力