化工仪表及自动化课件5

特点
高精度测量、稳定性好、可靠性高、 适应性强等。
过程控制仪表的选型依据
被测参数的性质和测量范围
根据被测参数的性质和测量范围选择合适的 仪表类型。
环境条件
考虑环境温度、湿度、振动等因素对仪表性 能的影响。
精度等级
根据工艺要求选择合适的精度等级。
经济性
在满足性能要求的前提下，尽量选择价格合 理的仪表。
20世纪50年代至80年代，随着电子技术和计算机技术的发展，化工仪 表自动化开始得到广泛应用。出现了各种新型的测量仪表、控制装置和 自动化系统，实现了生产过程的自动化和智能化。
成熟阶段
20世纪90年代至今，化工仪表自动化技术不断成熟和完善，新型传感 器、执行器、控制器和网络技术等不断涌现，为化工生产提供了更加精 准、高效和智能的控制手段。
化工仪表自动化的应用领域
基础化学工业
无机盐、有机原料、合成材料 等领域。
公用工程
水处理、空分装置、锅炉控制 等领域。
石油化工
石油炼制、石油化工原料生产 、合成橡胶、合成树脂等领域 。
精细化学品工业
医药、农药、染料、涂料等领 域。
环保工程
废气处理、废水处理等领域。
02
过程控制仪表原理及分类
过程控制仪表的工作原理
化工仪表自动化过程控制仪表ppt课 件
contents
目录
• 化工仪表自动化概述 • 过程控制仪表原理及分类 • 常见过程控制仪表介绍 • 过程控制仪表的安装与调试 • 过程控制仪表在化工生产中的应用 • 过程控制仪表的发展趋势与挑战
01
化工仪表自动化概述
化工仪表自动化的定义与意义
定义
化工仪表自动化是指利用先进的测量、控制技术和自动化设 备，对化工生产过程中的各种参数进行实时检测、控制和优 化，以提高生产效率、产品质量和经济效益的一门综合性技 术。

]=sF(s)-f(0) ,

L f (t ) e F (s)
s

f (t ) f (t )
0
f (t )


t
(4)、线性性质 L[Af(t)]=AF(s) L[f1(t)+f2(t)]=F (s)+F (s) 1 2 （5)、端点性质 终值定理：
f () lim f (t ) lim sF ( s )
A
B c t
0
1、最大偏差或超调量
最大偏差A。 B 超调量B。B=A-C。或 σ= C X100% 2、衰减比n 前后相邻两个波峰值（以新稳值为基准） 之比。即 B n= B n要大于1。一般为4：1或10：1。
3、余差c
有差控制
4、过渡时间
无差控制
从干扰进入对到系统重新建立平衡所需时间。 从理论上讲，要达到新的平衡需无限长的时间，实 际上，当被控变量进入新稳值的+ 5%（或+ 2%）的范围 并不再越出为止 所经历的时间，可视为过渡时间。 一般希望其小一些。
传递函数的性质：
（1）、是一种数学模型，与系统的微分方程相对应；
（2）、是系统本身的属性，与输入无关； （3）、只适用于线性定常系统；
（4）、描述的是一对确定的变量间的关系，即一个输入对
应一个输出，称单变量系统描述，又称外部描述（对系统内部变 量的特性不能反映）；
（5）、不能反映非零初始条件下系统的运行情况。
被控变量的变化规律取决与对象特性与干扰的形式。
阶跃干扰；过程中突然出现的、对被控变量影响较大的、过一段时间又 突然消失的干扰。这种干扰形式简单、易于实现，便于分析、实验和计算。
f t
t0

汽包
LT Fd C
省煤器 给水
图1-2 开环液位控制系统
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3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，为了更清楚地表示控 制系统各环节的组成、特性和相互间的信号 联系，一般都采用方框图。每个方框表示组 成系统的一个环节，两个方框间用带箭头的 线段表示信号联系，进入方框表示信号为输 入，离开表示信号为输出，输入引起输出变 化，而输出不会引起输入变化，即环节具有 单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
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➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）： （1）测量该温度 （2）将该温度与期望值（设定值）比较 （3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减） 根据偏差调节 闭环控制
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过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵 变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被 控变量）随时间变化规律。 控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作 用途径， 干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径 研究过程特性时，两个通道都要考虑
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h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件 变送器
图1-3 控制系统方框图
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4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念 图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。 每个环节都有信息流入和流出。信息的流入 和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。 从整个系统看，设定值和扰动是系统输入， 而被控变量和其他测量值是输出。

f
f m a x 仪表量程
100%
图1-2 线性度示意图
式中，δf为线性度（又称非线性误差）；Δfmax为校准曲线 对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
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检测仪表的品质指标
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6.重复性
重复性表示检测仪表在被测参数按同一方向作全量程 连续多次变动时所得标定特性曲线不一致的程度。若标 定的特性曲线一致,重复性就好,重复性误差就小。
误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精确 度等级。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05， 0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
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检测仪表的品质指标
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举例
例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表 时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分 误差与准确度等级。
能根据工艺要求,正确地选用和使用常见的检测仪表及 控制仪表;
能了解化工自动化的初步知识,理解基本控制规律,懂得 控制器参数是如何影响控制质量的;
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本学科的作用
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能根据工艺的需要,和自控设计人员共同讨论和提出 合理的自动控制方案;
能为自控设计提供正确的工艺条件和数据;
x：被校表的读数值，x0 ：标准表的读数值
相对误差
x x0 或 xI xt
x0
x0
xt
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检测仪表的品质指标
1.测量仪表的准确度（精确度）
两大影响因素 绝对误差和仪表的标尺范围
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说明：仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示。但是， 仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说 的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δmax。