控制仪表及装置第四章(李忠虎)

浅谈天然气锅炉供气系统的设计要点摘要：近年来，城市环境问题日益严重。

每年城市供暖需消耗大量的煤炭资源，其不仅会造成资源的浪费，降低循环使用率，同时也户破坏城市环境。

因此需运用清洁能源替代煤炭供暖，设计合理科学的天然气锅炉供气系统，并通过分析相关设计要点，为锅炉房的安全运行保驾护航。

关键词：天然气锅炉；供气系统；设计要点引言：每年燃煤锅炉的可吸入颗粒物、SO2等污染物排放量占据城市大气污染物排放量的一半以上，进而加重我国的雾霾天气，导致大气环境质量堪忧。

为有效开展燃煤锅炉的烟气污染物治理工作，国家颁布相应的法律法规以及强制性文件，旨在从根本上改善燃煤锅炉烟气对环境的污染现状。

一、天然气锅炉供热原理天然气锅炉供热原理为：进水阀将冷水/干净蒸汽冷凝水回水输送到锅炉，经过燃气燃烧冷水变热水，并通过辐射和对流的换热效应在采暖散热器内实现循环供暖过程。

除此之外，用户在选择循环水泵时，需遵循经济方便的原则，选择合适供热范围的循环水泵。

天然气锅炉管道阀门主要通过控制器控制电路信号，以此来达到调节管道阀门大小的目的，从而能够有效的控制水温，实现舒适供暖[1]。

二、天然气锅炉供气系统设计注意的事项（一）天然气锅炉房选址及燃料的选择锅炉房燃料的选择应遵循合理安全的原则。

一方面燃料成分需权威的资料以及燃料供应协议证明，另一方面燃料在经过使用后所排出的有害物和噪声，需要在国家所规定的可控范围内。

其次，天然气锅炉房的设计选址尤为重要。

需要注意以下几点：第一，合理的布置热力管道以及室外管网；第二，要具有良好的采光通风等条件，并将选址定在靠近热负荷的区域；锅炉房的选址应远离其他建筑或人群密集区域，并作为单独的建筑物。

（二）消防安全的设计关于燃气锅炉房消防安全的设计，其不仅需要在相邻的锅炉房之间设置相应的防火墙，同时消防设计标准、火灾自动报警系统以及消防控制设备的设计应当参考《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014) 和《锅炉房设计规范》(GB 50041—2008)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116—2013)相关规定[2]。

第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。

为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。

而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。

实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。

显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。

1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。

控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。

显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。

给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。

给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。

执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。

操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。

控制仪表答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】1、防爆仪表的概念及防爆系统的构成条件。

答：防暴仪表：任何情况下产生的火花为安全火花的仪表；种类：检测仪表、差压变送器、温度表送器、阀门定位器、电气转换器、安全栅；构成条件：（1）危险场所使用防暴仪表；（2）在危险与安全场所之间增加安全栅。

2、标准信号的类型及使用。

答：①气信号：0.02~0.1Mpa（20~100Kpa）主要执行器用。

②电信号：4~20mA（DC）传输信号1~5V（DC）主要应用信号4、膜盒式差压变送器的工作原理。

基本结构。

答：原理：基于力矩平衡原理工作的，被测差压信号⊿P经过测量机构转换成相应的输入力Fi，Fi与反馈力Ff一起作用与杠杆系统，使系统产生微小的位移，再经过放大器转换成标准统一信号输出，当Fi与Ff对杠杆系统产生的力矩Mi和Mf达到平衡时，杠杆系统便达到稳定状态，此时输出信号y反映了⊿P的大小。

结构：测量机构、杠杆系统、位移检测放大器和电磁反馈机构5、电容式差压变送器的基本原理。

答：输出差压⊿P作用于电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片与固定电极所组成的差动电容之电容量发生变化，再由电容/电流转换电路转换成电流信号Id,Id和调零与零迁电路产生的调零信号Iz的代数和If比较，其差值送入放大器经放大得到输出信号Io。

6、热偶、热阻温度变送器针对检测元件采用了什么措施？何处实现？答：热电偶温度变送器与各种热电偶配合使用，将mV信号转换为标准电流输出;实现：在直流毫伏量程单元基础上更改；（1）在输入回路增加了由铜补偿电阻的RCu1、RCu2等元件组成的热电偶冷端补偿电路，同时，在电路安排上把零电位器W1和电阻R104移到了反馈回路的支路上；（2）在反馈回路中增加了由运算放大器A2等构成的线性化电路7、有哪些常用的控制规律？各有什么特点？有那些控制参数表示？控制参数如何测定？通常使用场合？答：常用（1）比例控制规律（作用及时，结果存在余差），控制参数是Kp,测定输出信号相对变化量与输出信号相对变化量；适用于负荷变化较少，纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统；（2）比例积分控制规律(控制作用强，控制结果消除余差)，控制参数是Kp,T1(T1测定；从给P1控制器加入一适当幅度的跃阶信号输入开始，到积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间）；适用于对象调节通道时间常数较少，系统负荷变化较大，需要消除余差，纯滞后不大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统；（3）比例微分控制规律（控制作用及时具有超前控制作用），控制参数是Kp,Td（Td的测定：需要测出微分控制器的输出一开始的变化量与最终的变化量的比值；而微分时间常数的测定是在跃阶信号的输入下比例微分控制器的输出从一开始的跳变值，下降了微分作用输出部分的63.2%所经历的时间）；适用于被控变量的超调量减小，操作周期和回复时间缩短，需要滞后较大的调节系统。

P161。

化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。

在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。

实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。

(2)减轻劳动强度，改善劳动条件。

（3）能够保证生产安全,防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。

（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平,为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。

2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。

1—3自动控制系统主要由哪些环节组成?解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。

4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。

1—5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试分别说明图中PI-307、TRC—303、FRC-305所代表的意义。

题1-5图加热器控制流程图解PI—307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3，仪表序号为07；TRC—303表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC—305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。

6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义.PI-307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3，仪表序号为07；TRC—303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3,仪表序号为03；FRC—305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3,仪表序号为05。

控制仪表及装置实验指导书冯晓东编北京化工大学信息科学与技术学院2012年3月目录实验一 ICE调节器的整机特性调校原则 (3)实验二 YS170调节器的结构认识和显示操作调校原则(综合性)..... 错误！未定义书签。

实验三 YS170调节器编程调校原则(设计性实验). (10)实验四气动调节阀流量特性的调校原则 (23)实验五 CS3000集散系统反馈控制功能组态调校原则(综合性) (25)实验六 CS3000系统顺序控制功能组态调校原则(综合性实验) (32)实验七 CS3000系统顺序控制开车实验 (41)实验一 ICE调节器的整机特性调校原则一．目的与要求本实验的目的是掌握ICE调节器整机特性调校的内容、方法及注意事项，达到熟练测试PID参数的要求。

二．设备与接线所需设备：ICE调节器一台信号发生器一台直流毫安表一台数字电压表一台稳压电源一台秒表一块按图9-1接线。

图1-1 ICE调节器整机特性调校接线图三．内容与步骤（一）测量和给定指示刻度误差校验1．将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置，当测量信号为1V、3V、5V时，测量指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的左侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R6进行量程调节。

2．当外给定信号为1V、3V、5V时，给定指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的右侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R13进行量程调节。

3．把测量校正切换开关置于校正。

测量、给定指针应同时指示50%刻度。

若误差＞＋0.5%，在指示单元调整电阻R22，使其符合要求。

（二）手动操作特性及输出指示校验1．将调节器的开关置于测量、软手动、正作用、外给定各位置，拨动软手操板键，向右轻按，输出以100s/满量程的变化速度增加。

重按，输出以6s/满量程的变化速度增加。

向左轻按，输出以100s/满量程的变化速度减少。

青岛科技大学教师授课教案课程名称控制仪表及装置课程性质专业课（必修）授课教师单宝明教师职称讲师授课对象自动化031-5授课时数40学时（34+6）教学日期2006年2月所用教材《控制仪表及装置》吴勤勤化学工业出版社 2002年第二版授课方式课堂教学控制仪表及装置教案2006青岛科技大学授课教案应该覆盖如下内容：本单元或章节的教学目的与要求授课主要内容重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）主要外语词汇辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）复习思考题参考教材（资料）第一章概述第1章概论学习目的和要求：掌握控制仪表的基本特点和分类，信号制和传输方法，仪表的分析方法。

重点、难点：信号制和信号传输，仪表电路分析方法外语词汇：process control（过程控制）, process industries(过程工业)controlling instrument,direct digital control(DDC,直接数字控制)，supervisory system(监控系统)，distributed control system(DCS，集散控制系统或分布式控制系统)，fieldbus(现场总线)，CIMS—computer integrated manufacturing systems(计算机集成制造系统)，CIPS-- computer integrated process systems参考资料：周泽魁主编《控制仪表与计算机控制装置》化学工业出版社 2002何离庆主编《过程控制系统与装置》重庆大学出版社 2003张永德《过程控制装置》，北京化学工业出版社，2000李新光等编著《过程检测技术》机械工业出版社，2004侯志林《过程控制与自动化仪表》，机械工业出版社，2002年1月授课内容：❑过程控制系统概述❑过程控制仪表与装置总体概述❑自动控制系统和过程控制仪表❑过程控制仪表与装置的分类及特点❑信号制❑仪表防爆的基本知识❑仪表的分析方法❑1.1过程控制系统概述1.1.1过程控制系统及其特点过程控制的定义?过程控制的参数?过程控制的特点?1.1.2过程控制系统发展概况生产过程自动化的发展大体划分为几个阶段。

lxc第一章思考题与习题时间：2021.02.03 创作：欧阳体1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。

解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。

当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。

系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。

衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。