过程控制系统设计ppt课件.ppt

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1、estest测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物主要内容主要内容过程控制的设计任务、步骤和系统设计过程控制的设计任务、步骤和系统设计方法方法流量计和调节阀的计算方法流量计和调节阀的计算方法 3 过程控制系统设计过程控制系统设计测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.1 过程控制系统设计步骤过程控制系统设计步骤过程控制的目标与任务过程控制的目标与任务: :通过对系统的

2、设计通过对系统的设计来完成。来完成。具体步骤具体步骤: :1根据工艺要求和控制目标确定系统变量根据工艺要求和控制目标确定系统变量2建立数学模型建立数学模型3确定控制方案确定控制方案4选择硬件设备选择硬件设备5选择控制算法，进行控制器设计选择控制算法，进行控制器设计6软件设计软件设计7. 设备安装、调试与整定、运行设备安装、调试与整定、运行 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.2 确定控制变量与控制方案确定控制变量与控制方案3.2.1 确定控制目标确定控制目标: 根据稳定性、安

3、全性和经济性原则。根据稳定性、安全性和经济性原则。1被控变量被控变量v 在定性地确定目标以后，需要用工业过程在定性地确定目标以后，需要用工业过程的被控变量来定量地表示控制目标。的被控变量来定量地表示控制目标。v 被控变量也是工业过程的输出变量。被控变量也是工业过程的输出变量。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1）对控制目标起重要影响的输出变量作为被）对控制目标起重要影响的输出变量作为被控变量；控变量；（2）可直接控制目标质量的输出变量作为被控）可直接控制目标质量的输出变量作为

4、被控变量；变量；（3）选择与控制（或操作）变量之间的传递函）选择与控制（或操作）变量之间的传递函数比较简单、动态和静态特性较好的输出变量作数比较简单、动态和静态特性较好的输出变量作为被控变量为被控变量（4）有些系统存在控制目标不可测的情况，则）有些系统存在控制目标不可测的情况，则可测量其它能够可靠测量、与控制目标有一定关可测量其它能够可靠测量、与控制目标有一定关系的输出变量，作为辅助被控变量。系的输出变量，作为辅助被控变量。选择的基本原则选择的基本原则测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个

5、活的生物 两类：控制（或操作）变量、扰动变量两类：控制（或操作）变量、扰动变量。 控制（或操作）变量：控制（或操作）变量：由操作者或控制机构调节的变量。由操作者或控制机构调节的变量。 选择的基本原则为选择的基本原则为 ：2输入变量输入变量(1) 选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为控制变量选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为控制变量(2) 选择变化范围较大的输入变量作为控制变量，以便易于控制；选择变化范围较大的输入变量作为控制变量，以便易于控制；(3) 在此的基础上选择对被控变量作用较快的输入变量作为控制在此的基础上选择对被控变量作用较快的输入变量作为控制变量，使控制的动态响应

6、较快；变量，使控制的动态响应较快； (4) 在复杂系统中，存在多个控制回路，即存在多个控制变量和在复杂系统中，存在多个控制回路，即存在多个控制变量和多个被控变量。所选择的控制变量对相应的被控变量有直接影响，多个被控变量。所选择的控制变量对相应的被控变量有直接影响，而而对其他输出变量的影响应该尽可能的小对其他输出变量的影响应该尽可能的小，以便使不同控制回路，以便使不同控制回路之间的关联比较小。之间的关联比较小。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.2.2 确定控制方案确定控制方案

7、工业过程的控制目标以及输入输出变量确定工业过程的控制目标以及输入输出变量确定以后，控制方案就可以确定了以后，控制方案就可以确定了 。控制方案应该包括控制方案应该包括控制结构和控制算法控制结构和控制算法。1控制结构控制结构有两种：有两种：（1） 反馈控制反馈控制 利用被控变量的直接测量值，调节控制变量，利用被控变量的直接测量值，调节控制变量，使被控变量保持在使被控变量保持在预期值预期值。 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为

8、什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2） 前馈控制前馈控制利用扰动量的直接测量值，调节控制变量，使被控变利用扰动量的直接测量值，调节控制变量，使被控变量保持在预期值。量保持在预期值。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 2控制算法控制算法控制方案确定以后，需要选择合适的控制控制方案确定以后，需要选择合适的控制算法，根据控制算法进行控制器设计算法，根据控制算法进行控制器设计。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖

9、的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.3 过程控制系统硬件选择过程控制系统硬件选择根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，可以选定系统硬件，包含控制装置、测量仪表、传可以选定系统硬件，包含控制装置、测量仪表、传感器、执行机构和报警、保护、连锁等部件。感器、执行机构和报警、保护、连锁等部件。过程控制系统硬件选择的原则过程控制系统硬件选择的原则:保证控制目标和保证控制目标和控制方案的实施。控制方案的实施。 1、控制装置、控制装置简单的过程控制系统可以选择单回路控制器，简单的过程控制系统可以

10、选择单回路控制器，对于比较复杂的系统需要用计算机控制。对于比较复杂的系统需要用计算机控制。 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物用于过程控制的计算机控制设备多采用用于过程控制的计算机控制设备多采用DCS（集散控制系统）或（集散控制系统）或PLC（可编程序控制器）。（可编程序控制器）。模拟量控制回路较多，开关量较少的过程控模拟量控制回路较多，开关量较少的过程控制系统宜采用制系统宜采用DCS控制；控制；模拟量控制回路较少，开关量较多的过程控模拟量控制回路较少，开关量较多的过程控制系统

11、宜采用制系统宜采用PLC控制。控制。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2、测量仪表和传感器的选型原则、测量仪表和传感器的选型原则 检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控制检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传感器。系统时，根据控制方案选择测量仪表和传感器。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1） 可靠性原则可靠性原则 可靠性

12、是指产品在一定的条件下，能长期而稳可靠性是指产品在一定的条件下，能长期而稳定地完成规定功能的能力。是测量仪表和传感器的定地完成规定功能的能力。是测量仪表和传感器的最重要选型原则。最重要选型原则。 （2） 实用性原则实用性原则 完成具体功能要求的能力和水平。根据工艺要完成具体功能要求的能力和水平。根据工艺要求考虑实用性，既要保证功能的实现，又应考虑经求考虑实用性，既要保证功能的实现，又应考虑经济济 性，并非功能越强越好。性，并非功能越强越好。（3） 先进性原则先进性原则 应该尽量采用先进的设备。应该尽量采用先进的设备。选型原则选型原则测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么

13、把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.4 节流元件节流元件 v1流量流量 v 流体在单位时间内流过管道或设备某处流体在单位时间内流过管道或设备某处横断面的数量成为流量。横断面的数量成为流量。v 流过的数量按流过的数量按体积计算体积计算称为体积流量；称为体积流量；v 按按质量计算质量计算的称为质量流量。的称为质量流量。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 2雷诺数雷诺数 管道内流量小时，压差与流量成正比；流量管道内流量小时，压

14、差与流量成正比；流量变大后，压差大致与流量的变大后，压差大致与流量的平方平方成正比。成正比。 在压差与流量在压差与流量成正比的范围内成正比的范围内，流体的流动，流体的流动状态为状态为层流；层流； 在压差与流量的在压差与流量的平方成正比的范围内平方成正比的范围内，流体，流体的流动状态为的流动状态为紊流紊流。 从层流到紊流的分界线不仅与流量有关，而从层流到紊流的分界线不仅与流量有关，而且与流体的密度、粘度和管道内径有关。且与流体的密度、粘度和管道内径有关。 在流体力学中，此现象用雷诺实验可以验证，在流体力学中，此现象用雷诺实验可以验证，并用雷诺数表征。并用雷诺数表征。 雷诺数是流体惯性力与粘性力之

15、比。雷诺数是流体惯性力与粘性力之比。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 流量计类型流量计类型 主要几类：主要几类：(1) 压差式流量计压差式流量计：流体通过管道内节流装置时，根：流体通过管道内节流装置时，根据流量与节流装置前后压差的关系来计量。据流量与节流装置前后压差的关系来计量。(2) 速度式流量计速度式流量计：管道内流体的速度推动叶轮旋：管道内流体的速度推动叶轮旋转，根据叶轮转速与流体流速成正比的关系来计量。转，根据叶轮转速与流体流速成正比的关系来计量。（3）容积式流量计容

16、积式流量计：流体连续通过一定容积之后，进：流体连续通过一定容积之后，进行流量累计的原理来计量。行流量累计的原理来计量。（4） 其他类型流量计其他类型流量计：如电磁流量计、超声波流量：如电磁流量计、超声波流量计等计等。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物用节流元件测流量用节流元件测流量 1、原理：、原理：paOV2 2 2、取压方式：、取压方式： （1 1）径距取压；）径距取压； （2 2）法兰取压；）法兰取压； （3 3）角接取压。）角接取压。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多

17、么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 3.5 调节阀选择调节阀选择在过程控制系统中，最常用的执行机构是调节在过程控制系统中，最常用的执行机构是调节阀。阀。调节阀是按照控制器（调节器或操作器）所给调节阀是按照控制器（调节器或操作器）所给定的信号大小和方向，改变阀的开度，以实现调节定的信号大小和方向，改变阀的开度，以实现调节流体流量的装置。流体流量的装置。把控制器比喻为自动调节系统中的把控制器比喻为自动调节系统中的“头脑头脑”,则则调节阀就是自动调节系统的调节阀就是自动调节系统的“手脚手脚”。测控技术与仪器系我吓了一跳

18、，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.5.1 调节阀计算基础调节阀计算基础 1调节阀的工作原理和流量方程式调节阀的工作原理和流量方程式 调节阀是一节流元件。设流体是不可压缩的，且调节阀是一节流元件。设流体是不可压缩的，且充满管道，则根据能量不灭定律（充满管道，则根据能量不灭定律（Bernoulli方程式）方程式）和流体的连续性定律可知：通过阀的体积流量和流体的连续性定律可知：通过阀的体积流量QV与阀与阀的有效流通截面积的有效流通截面积A和通过阀前后的压降和通过阀前后的压降 的平方根成的平方根成正比，与流

19、体的密度和阀的阻力系数的平方根成反比，正比，与流体的密度和阀的阻力系数的平方根成反比，即即 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物设设C为包含为包含 在内的比例系数，则在内的比例系数，则ppAQV1AppcQV式中式中)09. 5( nAnC测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 流量系数的定义流量系数的定义（1）温度为）温度为510的水，在的水，在105Pa的压降

20、下，每的压降下，每小时流过调节阀水量的立方米数。以符号小时流过调节阀水量的立方米数。以符号Kv表示。表示。(2)温度为温度为60 的水，在的水，在1psi(磅磅/平方英寸）的压降平方英寸）的压降下，每分钟流过调节阀水量的加仑数。以符号下，每分钟流过调节阀水量的加仑数。以符号Cv表示。表示。 Kv=0.8569Cv 或或 Cv=1.167 Kv 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3阻塞流阻塞流在阀前压力在阀前压力 P1保持一定时，通过阀的流量随阀保持一定时，通过阀的流量随阀上压降

21、上压降 的增大而增大，当达到某一临界状况的增大而增大，当达到某一临界状况时，流量将不再随时，流量将不再随 变化，而是达到一个最大变化，而是达到一个最大的极限值，这种流动状况称为阻塞流。的极限值，这种流动状况称为阻塞流。 阻塞流情况下，计算流量系数，对不可压缩流阻塞流情况下，计算流量系数，对不可压缩流体、低雷诺数流体尤其是可压缩流体，均需要修体、低雷诺数流体尤其是可压缩流体，均需要修正。正。pp测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物4调节阀的可调比调节阀的可调比（1）可调比定义）可调

22、比定义指该阀所能调节的最大流量指该阀所能调节的最大流量 和最小流和最小流量量 的比值，的比值， R= maxQminQminmaxQQ测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物式中，式中， 是调节阀可控流量的下限值，通是调节阀可控流量的下限值，通常为最大流量的常为最大流量的10%左右，最低约为左右，最低约为2%4% 。当调节阀两端压差不变时，阀的可调比称当调节阀两端压差不变时，阀的可调比称为理想可调比，为为理想可调比，为 R= = = minQminmaxQQpCpCminmaxmin

23、maxCC理想可调比：是阀的最大和最小流通能力之比。理想可调比：是阀的最大和最小流通能力之比。理想可调比越大越好。理想可调比越大越好。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）实际可调比）实际可调比 在实际使用中，调节阀前后的压降是随管道在实际使用中，调节阀前后的压降是随管道阻力的变化而改的。阻力的变化而改的。 有旁路的调节阀，打开旁路阀时调节阀的可有旁路的调节阀，打开旁路阀时调节阀的可调比也会改变。调比也会改变。 调节阀实际控制的最大和最小流量之比称为调节阀实际控制的最大和最小

24、流量之比称为实际可调比。实际可调比。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物串联管道串联管道在串联管道系统的总压降在串联管道系统的总压降 一定时，随着流量一定时，随着流量的增加，串联管路的阻力损失相应增大，调节阀的增加，串联管路的阻力损失相应增大，调节阀上的压降相对减少，从而调节阀所能流通的最大上的压降相对减少，从而调节阀所能流通的最大流量减少。流量减少。串联管道上调节阀的实际可调比会降低。串联管道上调节阀的实际可调比会降低。 Tp测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东

25、西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v令串联管道调节阀的实际可调比为令串联管道调节阀的实际可调比为RS，则则vRS= = = vR-理想可调比；理想可调比；v -调节阀全开时阀上的压降；调节阀全开时阀上的压降；v -调节阀最小开度下阀上的压降，它调节阀最小开度下阀上的压降，它接近于管路系统的总压降值接近于管路系统的总压降值 。 minmaxQQmaxminminmaxpCpCmaxminppRminpmaxpTp测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的

26、猜测没有错：表里边有一个活的生物由此可得由此可得 RSR =R s= 即压降比。即压降比。可见，可见，S值越小，实际可调比也越小。值越小，实际可调比也越小。TVppsTppmin测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物在实际应用中为了确保调节阀有一定的可调在实际应用中为了确保调节阀有一定的可调比，阀全开时的压降应在管路系统中占有合适的比，阀全开时的压降应在管路系统中占有合适的比例。比例。通常通常S值在值在0.30.6范围内。范围内。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东

27、西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物并联管道并联管道v 旁路流量的存在，相当于通过调节阀的最小流量增大，使旁路流量的存在，相当于通过调节阀的最小流量增大，使调节阀的实际可调比降低。调节阀的实际可调比降低。v 设实际可调比为设实际可调比为Rp，则，则 Rp=总管最大流量总管最大流量(阀体部件最小流量阀体部件最小流量+旁路流量旁路流量) =)(2min1maxQQQT测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v调节阀在并联管道

28、上的实际可调比近似为总管调节阀在并联管道上的实际可调比近似为总管最大流量与旁路流量的比值，最大流量与旁路流量的比值，随旁路程度随旁路程度B值值的减小而降低。的减小而降低。v实用时应使实用时应使B值大于值大于0.8为好。为好。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物调节阀的流量特性调节阀的流量特性v指流体流过阀门的相对流量和相对开度之间的指流体流过阀门的相对流量和相对开度之间的函数关系，即函数关系，即 Qr Qr = Q Q100 相对流量相对流量，阀在某一开度下，阀在某一开度下的流量

29、与全开时流量的比；的流量与全开时流量的比； Lr =l/l100 相对开度相对开度，阀在某一开度的行程，阀在某一开度的行程与全开时行程的比。与全开时行程的比。 rLf测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1 理想流量特性理想流量特性 是阀前后压差保持不变的特性。是阀前后压差保持不变的特性。有有直线、对数、抛物线、快开直线、对数、抛物线、快开等四种。等四种。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有

30、错：表里边有一个活的生物(1)直线流量特性直线流量特性 指调节阀的单位相对位移的变化所引起指调节阀的单位相对位移的变化所引起的相对流量的变化是常数。其数学表达式的相对流量的变化是常数。其数学表达式为为 K为常数，调节阀的放大系数。为常数，调节阀的放大系数。KdLdQrr测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v直线特性的调节阀在开度变

31、化相同的情直线特性的调节阀在开度变化相同的情况下，况下，v当当流量小时流量小时，流量的变化值相对较大，流量的变化值相对较大，调节作用较强，易产生超调和引起振荡；调节作用较强，易产生超调和引起振荡；v流量大时流量大时，流量变化值相对较小，调节，流量变化值相对较小，调节作用进行缓慢，不够灵敏。作用进行缓慢，不够灵敏。 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（2）对数流量特性）对数流量特性 又称等百分比特性，是调节阀单位相对开度又称等百分比特性，是调节阀单位相对开度的变化所引起的相对流量

32、的变化和此点的相对流的变化所引起的相对流量的变化和此点的相对流量成正比关系。量成正比关系。 数学表达式为数学表达式为 rrrKQdLdQ测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v图中图中b为对数流量特性曲线为对数流量特性曲线.v曲线的放大系数是随开度的增大而递增的曲线的放大系数是随开度的增大而递增的.v在同样的开度变化值下，在同样的开

33、度变化值下，流量小时流量小时（小开度时）（小开度时）流量的变化也小（调节阀的放大系数小），调节流量的变化也小（调节阀的放大系数小），调节平稳缓和平稳缓和.v流量大时流量大时（大开度时）流量的变化也大（调节阀（大开度时）流量的变化也大（调节阀的放大系数大），调节灵敏有效的放大系数大），调节灵敏有效.v无论是小开度还是大开度，相对流量的变化率都无论是小开度还是大开度，相对流量的变化率都是相等的，流量变化的百分比是相同的是相等的，流量变化的百分比是相同的. 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个

34、活的生物（3）抛物线流量特性）抛物线流量特性 阀的相对流量与相对流量的平方根成正比的阀的相对流量与相对流量的平方根成正比的关系的特性。关系的特性。其数学表达式为其数学表达式为 rrrQKdLdQ图中图中c为抛物线流量特性曲线。介于直线流为抛物线流量特性曲线。介于直线流量特性和对数流量特性之间。量特性和对数流量特性之间。 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（4）快开流量特性）快开流量特性 阀在开度很小时，就已经将流量放大，随着阀在开度很小时，就已经将流量放大，随着开度的增加，流量

35、很快就达到最大（饱和）值，以开度的增加，流量很快就达到最大（饱和）值，以后再增加开度，流量几乎没有变化。后再增加开度，流量几乎没有变化。 这种流量特性适用于迅速启闭的切断阀或双这种流量特性适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。位控制系统。 其特性曲线见图中曲线其特性曲线见图中曲线d。 )1 ()(rrrrLKLfdLdQ测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（5）蝶阀流量特性）蝶阀流量特性 图中的曲线图中的曲线1是蝶阀的理想流量特性，它是是蝶阀的理想流量特性，它是一条近似对数（等百

36、分比）的特性曲线。一条近似对数（等百分比）的特性曲线。在开启角很小时，流量增加却很小；在开启角很小时，流量增加却很小； 当开启角继续增大，流量逐渐成比例地增加；当开启角继续增大，流量逐渐成比例地增加；当开启角增大到当开启角增大到600700之间时，可以获得之间时，可以获得70%以上的流量；以上的流量； 再继续增大开启角到再继续增大开启角到700以上，阀的流通截以上，阀的流通截面几乎与开启角成比例地增加，但因为阀上压差面几乎与开启角成比例地增加，但因为阀上压差显著减小，流量的增加也显著减少。显著减小，流量的增加也显著减少。 在整个角行程内蝶阀都起着控制流量的作用。在整个角行程内蝶阀都起着控制流量

37、的作用。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物v 1-理想特性理想特性 v 2-阀径过小的特性阀径过小的特性 v 3-阀径过大的特性阀径过大的特性v 4-流通截面特性流通截面特性 v 5-阀上相对压降的曲线阀上相对压降的曲线测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物如蝶阀直径选得过大，其特性就会变成快开特如蝶阀直径选得过大，其特性就会变成快开特性，如图中曲线性，如图中曲线3

38、，将使阀只在一个很小的角行程，将使阀只在一个很小的角行程（开度）内操作，稍有移动，流量就会发生过量的（开度）内操作，稍有移动，流量就会发生过量的激烈变化，从而引起振荡，使控制不稳定。激烈变化，从而引起振荡，使控制不稳定。 如蝶阀直径选得过小，其特性曲线下移，如如蝶阀直径选得过小，其特性曲线下移，如图中曲线图中曲线2，阻力增大，以致阀门全开也不能通，阻力增大，以致阀门全开也不能通过所需的最大流量。过所需的最大流量。正确计算蝶阀直径，对于控制系统的品质起正确计算蝶阀直径，对于控制系统的品质起着重要作用。着重要作用。 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽

39、的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2 工作流量特性工作流量特性在实际生产中，调节阀前后压差总是变化的，在实际生产中，调节阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为这时的流量特性称为工作流量特性工作流量特性。工作流量特性与管道系统阻力有关。工作流量特性与管道系统阻力有关。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物（1） 串联管道的工作流量特性串联管道的工作流量特性 阀与管道串联时，流量增大，管路损失也阀与管道串联时，流量增大，管路损失也增大，在总的压降一

40、定时阀上的压降减小，从而增大，在总的压降一定时阀上的压降减小，从而引起流量特性的改变，理想流量特性畸变为工作引起流量特性的改变，理想流量特性畸变为工作流量特性。流量特性。求这时的流量，需了解阀上压差的变化规律。求这时的流量，需了解阀上压差的变化规律。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物图为串联管道时的工作流量特性曲线图为串联管道时的工作流量特性曲线测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表

41、里边有一个活的生物 (a)阀的理想特性为阀的理想特性为直线特性直线特性 (b) 阀的理想特性为阀的理想特性为对数特性对数特性 由计算公式和图可知由计算公式和图可知当管道阻力损失为零时当管道阻力损失为零时s=1，系统的总压，系统的总压降全部落在调节阀上，则实际工作流量特性与理降全部落在调节阀上，则实际工作流量特性与理想特性一致；想特性一致； 测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物随着管道阻力损失所占比重增加随着管道阻力损失所占比重增加s 值将减值将减小，调节阀全开时的流量相应比管道阻

42、力损失为小，调节阀全开时的流量相应比管道阻力损失为零时减少，因而实际可调比也减小；零时减少，因而实际可调比也减小；随着随着s值减小，流量特性曲线发生畸变，值减小，流量特性曲线发生畸变，直线特性趋向于快开特性，对数特性趋向于直线直线特性趋向于快开特性，对数特性趋向于直线特性，特性，实际使用中，为了避免调节阀工作特性的畸实际使用中，为了避免调节阀工作特性的畸变，一般希望变，一般希望s值不低于值不低于0.30.5。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 （2） 并联管道的工作流量特性并联

43、管道的工作流量特性调节阀与旁路管道并联管道系统的总流量是调节阀与旁路管道并联管道系统的总流量是通过调节阀和旁路二者流量之和，即通过调节阀和旁路二者流量之和，即 QT =Q1+Q2测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物设设 B= = = B是旁路程度，为阀全开时通过的流量是旁路程度，为阀全开时通过的流量与总管最大流量之比值。与总管最大流量之比值。以以Qmax为参比数的并联管道系统的工作流为参比数的并联管道系统的工作流量特性为量特性为pffCCC211QQQMAXMAXMAXMAXTQ

44、Q1)1 ()(maxBLBfQQr测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物当旁路阀全关时，当旁路阀全关时，B=1实际工作特性与理想特实际工作特性与理想特性一致；性一致；旁路阀逐渐开启，旁路流量增加，则旁路阀逐渐开启，旁路流量增加，则B值减小，值减小，可调比下降；可调比下降；希望希望B值不低于值不低于0.5，最好不低于，最好不低于0.8。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的

45、生物补充：1、电气转换器测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物电气转换器工作原理电气转换器工作原理 它是按力平衡原理设计和工作的。在其内部有一线圈，它是按力平衡原理设计和工作的。在其内部有一线圈，当调节器的电流信号送入线圈后，由于内部永久磁铁的作用，当调节器的电流信号送入线圈后，由于内部永久磁铁的作用，使线圈和杠杆产生位移，带动挡板接近（或远离）喷嘴，引使线圈和杠杆产生位移，带动挡板接近（或远离）喷嘴，引起喷嘴背压增加（或减少），此背压作用在内部的气动功率起喷嘴背压增加（或减少），

46、此背压作用在内部的气动功率放大器上，放大后的压力一路作为转换器的输出，另一路馈放大器上，放大后的压力一路作为转换器的输出，另一路馈送到反馈波纹管。输送到反馈波纹管的压力，通过杠杆的力送到反馈波纹管。输送到反馈波纹管的压力，通过杠杆的力传递作用在铁芯的另一端产生一个反向的位移，此位移与输传递作用在铁芯的另一端产生一个反向的位移，此位移与输入信号产生电磁力矩平衡时，输入信号与输出压力成一一对入信号产生电磁力矩平衡时，输入信号与输出压力成一一对应的比例关系。即输入信号从应的比例关系。即输入信号从4mA DC改变到改变到20mA DC时，时，转换器的输出压力从转换器的输出压力从0.020.1MPa变化

47、，实现了将电流信号变化，实现了将电流信号转换成气动信号的过程。转换成气动信号的过程。 图中调零机构，用来调节转换器的零位，反馈波纹管起反图中调零机构，用来调节转换器的零位，反馈波纹管起反馈作用。馈作用。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2、气动阀门定位器测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物气动阀门定位器工作原理气动阀门定位器工作原理 气动阀门定位器是按力平衡原理设

48、计工作的，气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。计和工作的。当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通

49、过滚轮使杠杆过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸，弹绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸，弹簧对杠杆簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时，仪表达到平衡状态。此时，一定的到力矩平衡时，仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。信号压力就与一定的阀门位置相对应。测控技术与仪器系我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物气动阀门定位器工作原理（续） 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只

50、要将凸轮翻转，只要将凸轮翻转，A向变成向变成B向等，即可。向等，即可。 所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。输出压力则减少。 一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。用执行机构的动作。测控技术与仪器系我吓了一跳