过程装备控制技术及应用2015第四章讲述.ppt

4 过程控制装置 过程控制装置与被控对象构成了过程控制系统的基本要素。过程式控制装置必须由测量变送单元、调节器和执行器（如调节阀）三个环节组成 。由于工业过程式的复杂性，在进行过程控制系统设计时，必须根据过程特性和工艺要求，通过合理选用过程检测控制装置组成自动控制系统，并通过调节器 PID 参数的整定，使系统运行在最佳状态，从而实现对生产过程的最优控制。 变送器是单元组合仪表中不可缺少的基本单元之一。在测量元件将压力、温度、流量、液位等参数检测出来后，需要由变送器将测量元件的信号转换为一定的标准信号（如4～20mA直流电流），送往显示仪表或调节仪表进行显示、记录或调节。变送器的类型很多，主要有：压力变送器、差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器等。本章主要分析差压变送器和温度变送器。 4.1 变送器 变送器的理想输入输出特性成线性关系。如图所示。 例 一压力变送器的压力输入范围是0-1.6MPa，输出为4-20mA直流信号，试确定该变送器的输入输出关系。 零点迁移 很多工艺参数的测量范围不是从零起始的，在实际应用时为扩大仪表使用范围，提高测量精度，需进行零点迁移，迁移有正向迁移和负向迁移。 例 已知被测工艺参量的最大波动范围为4000-5000Pa，按照无迁移和迁移时分别选择测量变送器，并分析精度1.0级时各自变送器的基本误差值仪表灵敏度。 解 无迁移选择仪表：精度1.0，量程0-5000Pa，输出4-20mA； 若进行迁移，迁移为4000-5000Pa，量程为1000Pa，迁移量4000Pa。 无迁移基本误差： 5000Pa*1%=50Pa 无迁移仪表灵敏度： （20-4）mA/（5000Pa）=16/5000; 迁移后基本误差： 1000Pa*1%=10Pa 迁移后仪表灵敏度： （20-4）mA/（1000Pa）=16/1000; 差压变送器用来把差压、流量、液位等被测参数转换成为统一标准信号，并将此统一信号输送给指示、记录仪表或调节器等，以实现对上述参数的显示、记录或调节。根据敏感元件的类型不同，可分为膜盒式差压变送器、电容式差压变送器等型式。 按照变送器的驱动能源来分有气动变送器和电动变送器，以压缩空气为驱动能源的是气动变送器；以电力为能源的便是电动变送器。 4.1.1差压变送器 1 构成框图： 测量部分 C 反馈部分 F 放大器 K x zi z0 ? 调零、零点迁移 y C — 转换系数 K — 放大系数 F — 反馈系数 2 气动差压变送器 气动差压变送器主要利用了力平衡原理，其敏感元件为膜片或膜盒。主要用于测量液体、气体或蒸汽的压力、差压、流量、液位等物理量。气动差压变送器可以将压力信号 p 成比例地转换成20～100kPa的统一标准气压信号，送往气动单元组合仪表的调节器或显示仪表进行调节、指示和记录。 3 电动差压变送器 气动差压变送器主要利用了力平衡原理，其敏感元件为膜片或膜盒。主要用于测量液体、气体或蒸汽的压力、差压、流量、液位等物理量。气动差压变送器可以将压力信号转换为4～20mA的统一标准电流信号，送往单元组合仪表的调节器或显示仪表进行调节、指示和记录。 4.1.2 防爆安全栅 一 安全防爆基础知识 1.爆炸性危险场所的分类与分级 分为气体爆炸危险场所和粉尘爆炸危险场所两类。 1）气体爆炸危险场所的区域等级 0级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、频繁地出现或长时间存在的场所。 1级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物可能出现的场所。 2级区域：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔或短时间存在的场所。 2）粉尘爆炸危险场所的区域等级 10级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物可能连续地、频繁地出现或长时间存在的场所。 11级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。 仪表选用时应根据区域等级选择相应防爆等级的仪表。 例如:0级和10级区域要求使用本质安全型电气设备，1级区域使用隔爆型、增安型电气设备等. 2.爆炸性物质的分级、分组 3.电气设备的防爆等级 本质安全型（i） 隔爆型（d） 增安型（e） 4. 防爆仪表的分类、分级和分组 二 本质安全防爆仪表及防爆系统 1.本质安全防爆仪表 也称为安全火花型防爆仪表。 此类仪表包括：两线制现场变送器，电/气转换器，电/气阀门定位器等现场仪表以及安全栅等。 2.本质安全防爆系统 构成原则： 1）现场变送器使用本质安全