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1、会计学1热工测量及自动调节自动控制仪表热工测量及自动调节自动控制仪表n n对工业过程进行检测、显示、控制和执行等仪表总称为自动控制仪表，又称自动化仪表。n n自动化仪表的作用是代替人们对生产过程进行测量、控制、监督和保护，因而是自动控制系统的必要组成部分，是实现自动控制必不可少的技术工具。第1页/共23页第一节第一节 自动控制仪表的分类自动控制仪表的分类一、按能源分类一、按能源分类n n按自动控制仪表所使用的能源可分为电动、气动和直接作用等几类。二、按结构形式分类二、按结构形式分类n n按结构形式分为基地式、单元组合式、组装电子式等。第2页/共23页一、一、按能源分类按能源分类1 1、电动仪表
2、电动仪表：以电为能源及传送信号的仪表。：以电为能源及传送信号的仪表。n n传送距离远，便于与计算机配合，在生产自动化中传送距离远，便于与计算机配合，在生产自动化中被广泛应用。被广泛应用。n n电动仪表可分为：电动仪表可分为：电气（电动机械）式电气（电动机械）式和和电子式电子式两两类。类。2 2、气动仪表气动仪表：以压缩空所为能源及传送信号的仪：以压缩空所为能源及传送信号的仪表。表。n n传送距离受限，具防暴特点。传送距离受限，具防暴特点。3 3、直接作用式仪表直接作用式仪表：又称自力式仪表：又称自力式仪表第3页/共23页二、按结构形式分类二、按结构形式分类n n基地式仪表n n单元组合仪表n
3、n组装电子式仪表第4页/共23页第二节第二节第二节第二节 电气式控制器（调节器）电气式控制器（调节器）电气式控制器（调节器）电气式控制器（调节器）n n电气式调节器不使用电子元器件。n n不适合高精度、复杂的控制。适用于精度要不高的中、小规模系统的控制。n n电气式调节器一般是将传感器与调节部分构成一体。也就是把传感器(温度、湿度、压力)、给定值调整机构、传动杠杆以及变换机构(开关、可变电阻)等组合在一起。n n如家电中（电饭锅、冰箱）的温度控制器第5页/共23页第三节第三节第三节第三节 电子式控制器（调节器）电子式控制器（调节器）电子式控制器（调节器）电子式控制器（调节器）n n电子式调节器
4、由电子元器件、电子放大器等组成。n n测量精度高，采用电子反馈放大器，可对输入信号进行多种运算和处理。n n可实现多种调节规律，提高调节系统的调节品质。n n分为：普通式、数字式和智能式第6页/共23页第四节第四节第四节第四节 控制器的控制输出控制器的控制输出控制器的控制输出控制器的控制输出n n断续输出的控制器断续输出的控制器 断续输出的控制器有：双位控制器、三位控制器、三位式比例积分控制器和三位式比例积分微分控制器等。n n连续输出的控制器连续输出的控制器 连续输出的控制器有：P控制器、PI控制器、PID控制器等第7页/共23页第五节第五节 执行器执行器n n执行器是控制系统中末端控制单元
5、，例如，调节阀、风门、电加热器的调整装置、电磁阀等等。n n调节器通过改变执行器的输出量(即调节量)控制对象。n n分为：电动、气动、电-气混合第8页/共23页一一一一.电磁阀电磁阀电磁阀电磁阀n n利用电磁力操作开启和关闭的阀门利用电磁力操作开启和关闭的阀门n n只有开只有开-关两种状态关两种状态n n分为分为:直通式和先导式直通式和先导式二、电动调节阀二、电动调节阀二、电动调节阀二、电动调节阀n n由电动机驱动的阀门由电动机驱动的阀门n n可处于不同开度状态可处于不同开度状态n n按结构可分为直通双座阀、直通单座阀和三通阀按结构可分为直通双座阀、直通单座阀和三通阀第9页/共23页三、电动调
6、节风门三、电动调节风门三、电动调节风门三、电动调节风门n n电动执行机构和风门组成。电动调节风门电动调节风门电动调节风门电动调节风门单叶风门多叶风门平行叶片风门对开叶片风门第10页/共23页四、电动阀门定位器四、电动阀门定位器四、电动阀门定位器四、电动阀门定位器n n电动阀门定位器接受调节器来的连续控制电动阀门定位器接受调节器来的连续控制信号，对执行机构的位置进行控制。使阀信号，对执行机构的位置进行控制。使阀门位置与控制信号成比例关系，从而使调门位置与控制信号成比例关系，从而使调节阀位按输入的信号，实现正确的定位，节阀位按输入的信号，实现正确的定位，故得名阀门定位器。故得名阀门定位器。n n具
7、有正、反作用第11页/共23页五、电压调节装置五、电压调节装置五、电压调节装置五、电压调节装置n n电压调节装置根据调节器输出的连续信号改变输出电压大小。电压调节装置根据调节器输出的连续信号改变输出电压大小。n n按使用电压：分为交流调压器和直流调压器按使用电压：分为交流调压器和直流调压器n n在暖通空调工程中，主要用于控制电加热等装置的电压，广泛应在暖通空调工程中，主要用于控制电加热等装置的电压，广泛应用于温度等调节系统上。用于温度等调节系统上。第12页/共23页六、气动执行器六、气动执行器六、气动执行器六、气动执行器n n气动执行器是指以压缩空气为动力的执行器，它一般由气动执行机构和调节机
8、构两部分组成。七、电七、电气转换器气转换器第13页/共23页第六节第六节 调节阀的选择与计算调节阀的选择与计算n n执行器将来自调节器的信号，变成调节量作用在对象上。它是控制系统的重要组成部分，在设计自控系统时，应和选用传感器、调节器一样，必须从现有的商品中，选择能满足控制系统要求的特性和尺寸的产品。第14页/共23页一、调节阀的流量特性及其选择一、调节阀的流量特性及其选择一、调节阀的流量特性及其选择一、调节阀的流量特性及其选择n n调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀介质调节阀的流量特性是指流过调节阀介质的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，的相对流量与调节阀的相
9、对开度之间的关系，即即n n调节阀流量特性是由调节阀阀芯形状决定的。调节阀流量特性是由调节阀阀芯形状决定的。阀芯形状有柱塞阀和开口形阀两类。而每一阀芯形状有柱塞阀和开口形阀两类。而每一类都分为直线特性、等百分比特性和抛物线类都分为直线特性、等百分比特性和抛物线特性。此外还有平板形的快开特性特性。此外还有平板形的快开特性。第15页/共23页n n理想流量特性理想流量特性理想流量特性理想流量特性所谓理想所谓理想(又称固有又称固有)流量特性是指在流量改变时阀前后压差保流量特性是指在流量改变时阀前后压差保持不变条件下，所得到的流量特性。持不变条件下，所得到的流量特性。n n等百分比流量特性线的放大系数
10、即曲线斜率与相对流量成正比；等百分比流量特性线的放大系数即曲线斜率与相对流量成正比；直线流量特性的斜率等于常数，与相对流量值无关；抛曲线特性直线流量特性的斜率等于常数，与相对流量值无关；抛曲线特性介于直线和等百分比特性之间。介于直线和等百分比特性之间。第16页/共23页n n实际的流量特性实际的流量特性实际的流量特性实际的流量特性调节阀在阀前后压差随流量变化条件下，调节阀在阀前后压差随流量变化条件下，调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为实际流量特性，也称工作流量特性。实际流量特性，也称工作流量特性。n n阀权度阀权度阀权度阀权度（又称阀门能力又称阀门
11、能力又称阀门能力又称阀门能力）表示在管道系统压力分配上阀门所占有的表示在管道系统压力分配上阀门所占有的权度权度。第17页/共23页n n加热器的静特性加热器的静特性加热器的静特性加热器的静特性 加热器静特性是指被加热的流体的相对温升与热媒的相对流量加热器静特性是指被加热的流体的相对温升与热媒的相对流量之间的关系。之间的关系。n n热水加热器静特性的放大系数不是常数，而是随着相对流量的增热水加热器静特性的放大系数不是常数，而是随着相对流量的增加而递减；蒸汽加热器特性则近似直线特性加而递减；蒸汽加热器特性则近似直线特性。第18页/共23页调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择调节阀流量特性的选择
12、调节阀流量特性的选择n n对于直通调节阀可用等百分比特性阀代替抛物线特性阀，而快开对于直通调节阀可用等百分比特性阀代替抛物线特性阀，而快开特性阀只应用于双位控制和程序控制中。因此，在选择阀门特性特性阀只应用于双位控制和程序控制中。因此，在选择阀门特性时，是更多的指如何选择对数特性阀和直线特性阀。时，是更多的指如何选择对数特性阀和直线特性阀。n n对数对数对数对数(等百分比等百分比等百分比等百分比)特性阀应用场合特性阀应用场合特性阀应用场合特性阀应用场合控制热水加热器控制热水加热器；管道阻力大时，即较小，或者阀前后压差管道阻力大时，即较小，或者阀前后压差变化比较大变化比较大(即变化大即变化大)的
13、情况；当系统负荷大幅度变动时。的情况；当系统负荷大幅度变动时。第19页/共23页n n对数对数对数对数（等百分比）特性阀应用场合等百分比）特性阀应用场合等百分比）特性阀应用场合等百分比）特性阀应用场合控制热水加热器控制热水加热器；管道阻力大时，即较管道阻力大时，即较小，或者阀前后压差变化比较大小，或者阀前后压差变化比较大（即变化大即变化大）的情况；当系统负荷大幅度变动时。的情况；当系统负荷大幅度变动时。n n直线特性阀应用场合直线特性阀应用场合直线特性阀应用场合直线特性阀应用场合阀前后压差一定；阀上压差大，即值阀前后压差一定；阀上压差大，即值大；负荷变化小大；负荷变化小（因为直线特性阁，在小流
14、量因为直线特性阁，在小流量时不稳定时不稳定）。第20页/共23页调节阀的流通能力及其口径的选择调节阀的流通能力及其口径的选择调节阀的流通能力及其口径的选择调节阀的流通能力及其口径的选择n n调节阀的流通能力调节阀的流通能力 当调节阀全开、阀两端压差为当调节阀全开、阀两端压差为1010PaPa、流、流体密度为体密度为1 1时，每小时流经调节阀的时，每小时流经调节阀的流量数（流量数（h h）定义为调节闻的流通能力，）定义为调节闻的流通能力，用表示。用表示。n n根据此定义可知一台值为根据此定义可知一台值为2020的直通调节阀，的直通调节阀，当阀两端压差为当阀两端压差为1010PaPa时，每小时流过阀门的时，每小时流过阀门的水流量为水流量为2020h h。第21页/共23页流通能力值的计算公式流通能力值的计算公式流通能力值的计算公式流通能力值的计算公式n n液体值的计算液体值的计算n n气体、蒸汽值的计算气体、蒸汽值的计算 当当P P2 20.5P0.5P1 1时，时，P P2 2=0.5P=0.5P1 1第22页/共23页