北邮过程控制第3节.ppt

第2章 过程参数检测与变送 上一次课 第3章 过程控制仪表 3.1 过程控制仪表概述 3.2.2 气动执行器的应用 1. 调节阀的尺寸 通常用公称直径Dg和阀座直径dg表示，它们的确定是合理应用执行器的前提条件。确定调节阀尺寸的主要依据是流通能力C。 当流体为不可压缩时，通过调节阀的体积流量为: 依据流通能力的定义，则有 流通能力C与调节阀的结构参数有确定的对应关系。这就是确定调节阀尺寸的理论依据。 可得流通能力与流体重度、阀前后压差和介质流量三者的定量关系，即 调节阀尺寸的确定过程为： 求得最大的流通能力 然后选取大于 查表确定出Dg和dg的大小。 的最低级别的C值， 执行器的“气开、气关”有四种构成方式 气关 反 反 d 气开 正 反 c 气开 反 正 b 气关 正 正 a 执行器气开、 气关形式 阀体作用方式 执行机构作用方式 序号 3 调节阀的流量特性 调节阀的阀芯位移与流量之间的关系，对控制系统的调节品质有很大影响。 流量特性的定义： 被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。 q/qmax —相对流量 l/L — 相对开度 相对流量q/qmax 是控制阀某一开度流量q与全开时流量qmax之比； 相对开度l/L 是控制阀某一开度行程l与全开行程L之比。 调节阀的流量特性不仅与阀门的结构和开度有关，还与阀前后的压差有关，必须分开讨论。 为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后再引伸到实际工作情况，于是有固有流量特性与工作流量特性之分。 1、固有（理想）流量特性 在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。它取决于阀芯的形状。 （a）快开特性（b）直线特性（c）等百分比特性 （1）直线流量特性 控制阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用数学式表示为： C为积分常数 在不同的开度上，再分别增加10%开度，相对流量的变化比值为 10％时： [（20-10）/10]×100%=100% 50％时： [（60-50）/50]×100%=20% 80％时： [（90-80）/80]×100%=12.5% （2） 等百分比（对数）流量特性 单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系： 曲线斜率（放大系数）随行程的增大而增大。流量小时，流量变化小；流量大时，流量变化大。 等百分比阀在各流量点的放大系数不同，但对流量的控制力却是相同的。 10%处： （6.58%-4.68%）/4.68%≈41% 50%处： （25.7%-18.2%）/18.2%≈41% 80%处： （71.2%-50.6%）/50.6%≈41% 同样以10％、50％及80％三点为例，分别增加10%开度，相对流量变化的比值为： Q/Q100 L/Lmax s=1 * Beijing University of Posts and Telecommunications 温度检测 压力检测 热电阻 热电偶 金属 半导体 第三导体定律 等值替换 测温原理 2.4 流量的检测与变送 2.4.1 流量的概念与检测方法 流量的基本概念：瞬时流量（单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量） 累积流量（某段时间内流过工艺管道某截面的流体总量） 体积、重量与质量流量。 体积 流量 ： 重量流量： (N/h) (N) 质量 流量： 三种流量之关系 （瞬时） （累积） （瞬时） （累积） （瞬时） （累积） (2) （1） (3) 2. 流量的检测方法 （1）体积流量检测方法 容积法：单位时间内排出流体的固定体积数 速度法：管道内的平均流速乘以管道面积 （2）质量流量检测法 间接法：体积流量乘以密度 直接法：仪表直接测得 2.4.2 典型流量检测仪表 1. 容积式流量计：标准“计量空间”、进出口压差 椭圆齿轮流量计 精度高，高粘度 2. 速度式流量计 （1）节流式（差压式）流量计： 伯努利方程： 流体连续性方程： 分别为流量系数和膨胀系数。 （2）涡街流量计 3.直接式质量流量计（科氏流量计） a) 水静止、管摆动；b) 、c) 水流动、管摆动 出水侧的摆动先于入水侧；出水侧摆动的相位超前入水侧；相位差→质量流量 双弯管型：水按箭头流入、流出；A、B、C三处各按一组压电换能器：A处加交变电压，B、C检测振动幅度→相位差→4～20mA →质量流量 2.5