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1、自动控制系统一、基础知识1、控制系统的构成通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和执行器所构成，如下图所示：被控对象自动控制系统中， 工艺参数需要控制的生产过程、 设备或机器等。被控变量被控对象内要求保持数值的工艺参数。操纵变量受控制器操纵的， 用于克服干扰的影响， 使被控变量保持设定值的物料量或能量。干扰除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。设定值被控变量的预设值。偏差被控变量的设定值与实际值之差。2、闭环自动控制与开环自动控制闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。如下图：压力测量仪表2011 年课件（童选萍）一
2、、压力测量与压力单位1、什么是压力，它的法定计量单位是什么？压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为 Pa。1Pa就是 1 牛顿（ N）的力作用在 1 平方名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 米（m2）面积上所产生的压力，即1Pa=1N/m2=1kg.ms-2/m2=1kg/m.s2 1MPa=1000kPa=106Pa 2、为什么液柱高度也可以表示压力？因为压力是单位面积上所
3、受的力，即P=F/S 式中F作用力， N；S面积， m2。又因为 F=hsg 式中液体密度， kg/m3；h液柱高度， m；g重力加速度， m/s2；所以P= hs g/s= hg （N/ m2）由上可知，压力等于液柱高度、液体密度和重力加速度的乘积。液体的密度 在一定的温度下是不变的， 所以压力也可以用液柱高度来表示。3、写出其它压力单位与法定单位Pa（帕斯卡）之间的换算关系。1 毫米水柱（ mmH2O）=9.806375Pa 9.81Pa 1 毫米汞柱（ mmHg）=133.322Pa 1.333102Pa 1 工程大气压（ kgf/cm2）=9.806651049.81104Pa 1 物
4、理大气压（ atm）=101325Pa 1.0133105Pa 1 巴（bar）=1000mbar=105Pa 4、什么是绝对压力、 大气压力、表压及真空度？它们的相互关系是怎样的？绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 压力叫绝对压力。测量流体压力用的压力表上的读数叫表压，它是流体绝对压力与该处大气压力的差值。如果被测流体的绝对压力低于大气压，则压力表所测得的压力为
5、负压，其值称为真空度。绝对压力、大气压、表压、真空度之间的相互关系如图所示。P1P21P2绝压P2表压P1绝压P1负压(真空度)大气压0绝对零压二、弹性式压力计1、弹簧管的截面呈扁圆形或椭圆形。低压用的压力计弹簧管用焊接法固定在插座内， 高压用的压力计弹簧管是用丝扣连接的。为了保证压力表的连接处严密不漏， 安装时，应根据被测压力的特点和介质性质加装适当的密封垫片。测氧气压力时，不得使用浸油垫片、有机化合物垫片；测量乙炔压力时，不得使用铜垫片。2、有人在校验压力表时经常用手轻敲表壳，这是允许的吗？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
6、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 压力表在校验时不但允许轻敲表壳，而且还是必须的。但敲击后指针变动量不得超过最大允许基本误差绝对值的1/2，轻敲表壳前与轻敲表壳后的示值与标准器示值之差均应符合仪表精度等级要求，同一检定点在升压时轻敲后的读数与降压时轻敲后的读数之差不应超过最大允许基本误差的绝对值。3、有一块测量范围010MPa ，表盘上标注精度为1.0 级的压力表。在用压力校验仪校验时，读得6 MPa刻度时的数值如下，问该表在该点上是否合格？上升时，被校表读数6，标准表读数 6.06, 轻敲被校表后位移0.05
7、；下降时，被校表读数6，标准表读数 6.02, 轻敲被校表后位移0.03 ；答：上升时，轻敲表壳前的基本误差为=(6-6.06) 10=-0.6% 轻敲后的基本误差为 =6-(6.06+0.05)10=-1.1% 指针位移 =0.0510=0.5% 下降时，轻敲表壳前的基本误差为=(6-6.02) 10=-0.2% 轻敲后的基本误差为 =6-(6.02-0.03)10=+0.1% 指针位移 =0.0310=0.3% 来回变差 =(6.06-6.02)10=0.4% 同一检定点在升压时轻敲后的读数和降压时轻敲后的读数之差为=6.06+0.05-(6.02-0.03)10=1.2% 由于该表升压时
8、，轻敲表壳后的基本误差为-1.1%，两次轻敲后的读数差值为 1.2%，所以该表不合格。三、压力变送器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 1、绝对压力变送器和一般的压力变送器在结构上有什么不同？绝对压力变送器测的是以绝对零压为起点的压力，而一般的压力变送器测的是以大气压力为起点的压力。所以在结构上， 绝压变送器的测压元件的另一边（或外边） 必须抽成真空，这样才能以绝对零压为基准。当被测压力高于这个基准时， 测压元件就会
9、变形， 仪表就有输出。而一般压力变送器的测压元件的另一边（或外边）和大气相通，也就是以大气压力为基准， 只有当被测压力必须高于大气压力时，仪表才有输出。2、了解仪表接线：变送器、 （电流表、直流电源）或DCS 卡件怎样连成一个回路。怎样使用HART 调校智能变送器。3、了解仪表迁移：如一台 1151GP压力变送器的测量范围原为0100kPa，现零位迁移 100%。问 仪表的测量范围变为多少？ 仪表的量程是多少？ 输入多少压力时，仪表的输出为4、12、20mA? 答:仪表的原测量范围为0100kPa，现零位正迁了 100%，所以： 仪表的测量范围成为100200kPa 。 仪表的量程是 200-
10、100=100kPa 输入为 100kPa时，仪表的输出为4mA。输入为 150kPa时，仪表的输出为12mA。输入为 200kPa时，仪表的输出为20mA。四、压力仪表的选用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 弹性式就地压力表：1、量程的选用：为了保证弹性式压力计的使用寿命和精度，压力计的实际使用压力应有一定限制。当测量稳定压力时， 正常操作压力应为量程的 1/32/3 ，最高不得超过量程上限的3/4 。当测量脉动
11、压力时，正常操作压力应为量程的1/31/2 ，最高不得超过测量上限的2/3 。当测量高压压力时，正常操作压力应为量程的3/5。校验压力表时，标准表的绝对误差不应超过被校表的1/3。2、测量特殊介质的要求：对炔、烯、氨及含氨介质的测量，应选用氨用压力表。对氧气的测量，应选用氧气压力表。对硫化氢及含硫介质的测量，应选用控硫压力表。对剧烈脉动介质的测量（如往复泵出口） ，宜选用耐振压力表。对粘性介质的测量，宜选用膜片式压力表。对腐蚀性介质（酸类及碱类）的测量，宜选用耐酸压力表或防腐型膜片式压力表。对强腐蚀且高粘稠、 易结晶、含有固体颗粒介质的测量，宜选用防腐性膜片式压力表，或采用吹气、冲液法测量。压
12、力变送器：一般选用标准信号输出的变送器； 爆炸和火灾危险场所选防爆型压力变送器；微压力测量可选微压力变送器或微差压变送器；对粘稠、易堵、易结晶、腐蚀性强的测量介质，宜选用带法兰膜片式变送器或采用隔离措施。五、压力仪表的安装名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 上图为工艺管道截面图。测量气体时， 为了使气体内的少量凝结液能顺利地流回工艺管道，而不流入测量管路和仪表内部，取压口应在管道的上半部，如图上的1处。测量蒸汽介质时
13、，应保持测量管路内有稳定的冷凝液，同时也防止工艺管道底部的固体介质进入测量管路和仪表内，取压口最好在管道水平中心线以上045夹角内，如图上的3 处。测量液体时，为了让液体内析出的少量气体能顺利地返回工艺管道，而不进入测量管路和仪表内部，取压口最好在管道水平中心线以下045夹角内，如图上的 2 处。安装压力表时如何使用密封垫片？被测介质低于 80及 2MPa时，可选用皮或橡皮垫片；低于450及5MPa时，可选用石棉或铅垫片；温度及压力更高时，可选用退火紫铜或铝垫片。测量氧气压力时，不得使用浸油垫片或有机化合物垫片；测量乙炔、氨压力时，不得使用铜垫片。因为它们均有发生爆炸的危12233名师资料总结
14、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 险。如图所示 , 求 A、B两块压力表的指示值。3m2mA表B表管道P=50kPa水解：1mH2O 相当于 9.807kPa。A 表指示值等于 50 kPa减去 3mH2O 再减去 2mH2O。即A 表指示值 =50-59.807=0.965 kPa B 表指示值等于 50kPa减去 3mH2O 再加上 3mH2O。即表指示值 =50 kPa 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -