自动控制系统的分类、渡过程和品质指标57967.docx

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1、绪 论自动化技术在工工业、农业、科科技以及人们们的日常生活活中发挥着重重要的作用。自自动化技术作作为国家高科科技的重要组组成部分，其其水平高低已已成为衡量国国家科技实力力和各个行业业现代化水平平的重要标志志。化工、炼油、食食品、轻工等等化工类型生生产过程自动动化简称化工工自动化。即在化工设设备上，配备备一些自动化化装置，自动动测量生产过过程中的重要要工艺参数，并并与计算机（或或自动控制装装置）、执行行机构相配合合实现对生产产过程的自动动控制。这种种用自动化装装置来管理化化工生产过程程叫化工自动动化。 实现化工生产产自动化目的（重重要意义）1 加快生产速度，降降低生产成本本，提高产品品产量和质量

2、量。2 减轻劳动强度，改改善劳动条件件，使工人从从繁重的劳动动中解脱出来来。3 保证安全生产，防防止事故发生生与扩大，延延长设备使用用寿命，提高高设备利用能能力。4 改变劳动方式，使使工人逐步由由体力劳动转转向脑力劳动动。组成一个完整的的生产过程控控制系统一般般有控制器、执执行器、被控控过程（或被被控对象）和和测量变送器器四个环节，其其中控制器、执执行器和测量量变送器都属属于检测控制制仪表。一般认为自动控控制系统由检检测控制仪表表和被控过程程（被控对象象）两部分组组成。 大型化、现现代化、多品品种、精细化化的过程生产系统生产自动化的发发展过程可分分为三个阶段段。 第一阶段：采用用一些自动检检测

3、仪表检测测主要工艺参参数，第二阶段：采用用先进的自动动检测仪表和和控制系统 第三阶段：开始采用电电子计算机控控制，生产过程控控制的发展由由原来车间集集中控制转向向工厂综合自自动化发展（平平面化管理），这这是目前自动动化发展的一一个重要方向向。实现化工生产过过程自动化，一一般要包括自自动检测、自动保护、自动操纵和和自动控制等等方面的内容容。自动检测系统:利用各种检检测仪表对主主要工艺参数数进行自动检检测、指示或或记录，“了解”生产进行的的情况。1 自动信号和连锁锁保护系统：是生产中的的一种安全装装置。自动信号和连锁锁保护系统:对某此关关键性参数设设有自动信号号联锁装置，当当工艺参数超超过了允许范

4、范围，系统自自动地发出声声光报警信号号，以提示及及时采取措施施。自动操纵系统:根据预先先规定的步骤骤自动地对生生产设备或生生产过程进行行某种周期性性的操作。自动开停车系统统：按照预先规定定的步骤，使使生产过程自自动投入运行行或自动停车车。 自动控控制系统:对生产中中某些关键性性参数进行自自动控制，使使它们在受到到干扰的影响响而偏离正常常状态时，能能自动地调回回到规定的的的数值范围内内。 自动控控制系统是自自动化生产的的核心部分，（液位变送器）（控制器）（执行器） 自动控制系统是是在人工控制制的基础上产产生和发展起起来的，其主主要装置包括括测量元件与与变送器、自自动控制器、执执行器，分别别代替了

5、人的的眼、脑、手手三个器官。1.自动控制系系统的组成（1） 被控对对象:在自动动控制系统中中，我们将需需要控制其工工艺参数的生生产设备或机机器。（2） 自动控控制装置起控控制作用。 测量元件与与变送器 检测工艺参参数（或再转转换成某一特特定信号如电电流、电压、气气压信号） 自动控制器器 根据变送送器送来的信信号与工艺上上要求的参数数进行比较运运算，并发出出信号到控制制阀。 执行器：根根据控制器送来来的信号对阀阀门的开度进进行调解。2.信号和变量量这个信息就是信信号（电压、电电流、压力、位位移等等）也也叫变量。 指向方框的信号号U表示施加加到系统或环环节上的独立立变量，称为为输入变量，离离开方框

6、的信信号表示系统统或环节送出出的变量，称称为输出变量量设定值（给定值值）：被控变变量的目标值值（预定值），称称为设定值 进水量Q1会引引起水位变化化，这种引起起被控变量波波动的外来因因素，在自动动控制系统中中称为干扰（或扰动动）引起水位位变化的出水水量Q2，它是执行行器控制阀动动作的结果，是是控制系统来来以补偿干扰扰的作用，QQ2具有实现控控制作用的参参数叫操纵变变量，即受控制器操操纵，用以使使被控变量保保持设定值（给给定值）的物物料量或能量量，称为操纵纵变量。控制阀输出的qq的变化称为为控制作用，控控制作用和干干扰都是作用用于对象的输输入信号，它它们对对象的的作用方向是是相反的。Q2的流体叫

7、操操纵介质，可可以是流入对对象的，也可可以是对象流流出的。故自动控制系统统是一个闭环环系统。闭环系统自动控控制系统的方方块图中信号号沿箭头方向向前进,通过若干环环节后,最后又返回回到起始点。开环系统 自自动控制系统统的方块图中中信号沿箭头头方向前进,最后返回不不到起始点。 控制系统的输出出信号(被控控变量)不反反馈到系统的的输入端，因因而也不对控控制作用产生生影响的系统统，称为开环环控制系统。把系统(或环节节)的输出信信号直接或经经过一些环节节重新引回到到输人端的做做法叫做反馈馈。反馈信号的作用用方向与设定定信号相反，即即偏差信号为为两者之差，这这种反馈叫做做负反馈；反反之为正反馈馈。在闭环控

8、制系统统中，把输出出信号（被控控变量）经过过测量元件和和变送器后，又又返回到系统统的输入端，与与给定值进行行比较，这种种系统的输出出信号直接或或经过一些环环节返回到系系统的输入端端的做法叫反反馈。负反馈反馈信号号能使原来的的信号减弱。与与原来信号方方向相反。正反馈反馈信号号能使原来信信号加强。自动控制系统控控制方法基本本上是采用负负反馈的方法法。自动控制系统是是具有被控变变量负反馈的的闭环系统，1.3自动控控制系统的分分类1. 按被控参参数分类：温度、流流量、压力、液液位等控制系系统。 2. 按控制系系统所处理的的信号方式来来分：有模拟拟控制系统与与数字控制系系统。模拟信号：在时时间上是连续续

9、变化的，在在任何瞬时都都可以确定其其数值的信号号，可转换为为电信号。在在生产过程中中任何连续变变化的物理量量和物理量都都属于模拟信信号。数字信号：以离离散形式出现现的不连续的的信号，数字字量的增减只只能一个一个个单位增加或或减小。模拟拟信号和数字字信号可以互互相转换。4.按控制器具具有的控制规规律分类：位式自动动控制系统、比例（P）、比例积分(PI)、比例微分(PD)、比例积分微分(PID)等控制系统。 5. 按控制系系统的复杂程程度 简单单控制 复杂杂控制：均匀匀控制、串级级控制、前馈馈控制 （1）定值控制制系统：被控变量的的给定值恒定定不变。定值控制系统的的基本任务是是克服扰动对对被控变量

10、的的影响，（2）随动控制制系统（自动动跟踪系统）：给定值是不断变化的且无规律，是随机变化的。随动控制系统控控制的目的，是是使所控制的工工艺参数准确确而快速地跟跟随给定值的的变化而变化化。（3）程序控制制系统（顺序序控制系统）：工艺参数的给定值按一定的规律变化，是已知的时间函数。即设定值按一定的时间程序变化。9. 按信号种种类分类：气动控控制系统，电动控制系系统1.4 自动动控制系统的的过渡过程和和品质指标 在自动化领域内内要研究两种种状态：静态态和动态。这种被控变量不不随时间变化化的平衡状态态称为系统的的静态。动态:被控变量量随时间变化化的不平衡状状态称为系统统的动态。 系统从一个平衡衡态过渡

11、到另另一个平衡状状态的整个过过程叫系统的的过渡过程。阶跃干扰，就是是在某一瞬间间，输入量突突然阶跃式地地加到系统上上，并继续保保持在这个幅幅度上，自动控制系系统的过渡过过程实质上是是控制作用不不断克服干扰扰作用影响的的过程。衡量量系统的控制制质量的依据据是系统的过过渡过程，在在过渡过程中中，被控变量量是随时间变变化的，不同同的过渡过程程，被控变量量随时间的变变化情况不一一样1.非周期衰减减过程被控变变量在给定值值的某一侧做做缓慢变化，没没有来回波动动，最后稳定定在某一数值值上。2.衰衰减振荡过程程被控变量上上下波动，但但幅度逐渐减减小，最后稳稳定在某一数数值上，这种种过渡过程形形式叫衰减振振荡

12、过程。能能使系统较快快地稳定下来来，希望是这这种过程。（11、2都是衰衰减过程，称为为稳定过程。）3.等副振荡过过程被控变量量在给定值附附近来回波动动，且波动幅幅度保持不变变，永久不会会稳定下来。属属于不稳定过过程，在要求求y稳定的系系统不采用，调调节质量要求求不高时用。4.发散振荡过过程被控变量量来回波动，且且波动幅度越越来越大，即即偏离给定值值越来越远。在在自动控制系系统应避免，以以免出现危险险事故。（33、4不稳定定过程） 一. 控制系统的品质质指标衡量系统控制的的质量就是要要依据过渡过过程的品质指指标。自动控控制系统在阶阶跃干扰作用用下，一般都都希望得到衰衰减振荡过程程。最大偏差差或超

13、调量：最大偏差（动动态偏差）是是指在过渡过过程中，被控控参数偏离给给定值的最大数数值A(最大偏差表表示系统瞬时时偏离给定值值的最大程度度)。偏离越大大，偏离的时时间越长，系系统离开规定定的工艺参数数指标就越远远，甚至会造造成一波未平平一波又起，波波峰叠加，使使被控变量振振荡加剧，对对稳定正常生生产不利，有有的甚至会超超过危险极限限造成事故，故故要加以限制制，越小越好好。最大动态偏差或或超调量是描描述被控参数数偏离给定值值的最大程度度。最大动态态偏差是反映映控制系统动动态准确性的的指标，也是是衡量过渡过过程稳定性的的动态指标。衰减比：衰减比比是相邻两个个峰值的比，衰减比是表示振振荡过程衰减减的程

14、度，是是衡量过渡过过程稳定性的的动态指标。 1. 余差：当过渡过过程终了时，被被控变量所达达到的新的稳稳态值与给定定值之间的偏偏差叫做余差差（C），或者说说余差就是过过渡过程终了了时的残余偏偏差。有正有有负。 余差是是衡量控制系系统静态稳定定性的指标。被被控参数越接接近给定值越越好，亦即残残差越小越好好。2. 过渡时间 ：从从干扰作用发发生的时刻起起,直到系统统重新建立新新的平衡时止止,过渡过程所所经历的时间间叫做过渡时时间或控制时时间. 3. 振荡周期 （或或 频率）TT：过渡过程程两个相邻的的同向波峰(或波谷)之间经历的的时间叫振荡荡周期或工作作周期. 振荡周期的的倒数称为振振荡频率. 频

15、率=11/周期衰减比（反映被被控变量振荡荡的程度）、最大偏差、超超调量（稳定定性）是表示示系统的稳定定性，过渡时时间表示系统统的快慢性能能，余差表示示系统静态特特性的好坏，也也反映了系统统的精度。控制系统的品质质指标是过程程控制系统研研究的核心标标准问题。自动控制系统由由两大部分组组成: 工艺过程程部分（被控控过程）和自自动化装置部部分。自动装置部分：实现自动控控制必备的自自动化仪表、设设备。包括测测量与变送装装置、控制器器和执行器三三部分。 自动控制系统是是由被控对象象、测量元件及及变送器、控制器和执行器组成的的，系统的控控制质量与组组成系统的每每一个环节的的特性和作用用都有关系，特特别是被

16、控对对象的特性对对控制质量的影响，往往往是确定控控制方案的依依据。干扰作用和控制制作用都可以以看成对象的的输入量，可可以叫输入变变量。输出量(输出参数):被控变量（被被控参数）。1通道 ：由对象的输入变量至输出变量的信号联系称之为通道 控制通道道:控制作用至至输出变量的的信号联系。是是描述操纵变变量与被控变变量之间的关关系。 干扰通道:干扰作用至至输出变量的的信号联系。是是描述干扰与与被控变量之之间的关系。1 被控对象的特性性：在给被控控对象一个输输入作用下，其其输出变量是是如何随着输输入作用变化化而变化，变变化的快慢及及最终变化的的数值等。静态特性：给对对象一个输入入，当系统达到平衡衡状态时

17、，输输入变量与输输出变量之间间的关系。动态特性：指系系统在受到输输入作用时，由由一个平衡态态向另一个平平衡态过渡的的整个过程中中，输出变量量随输入作用用的变化。静态数学模型描描述的是对象象在稳定时（静静态）的输入入与输出关系系；动态数学模型描描述的是在输输入量改变以以后输出量跟跟随变化的规规律；动态数学模型是是更精确的模模型，静态数数学模型是动动态数学模型型在对象达到到平衡时的特特例。研究对象的动态态特性，就是是要找出描述述对象动态的的数学模型。二.建立对象数数学模型的方方法对象特性的研究究一般有两种种方法（1） 机理分析法（亦亦称化工动态态学的方法）对于简单的对象象或系统各环环节的特性，根根

18、据系统工艺艺实际过程的的数质量关系系，分析计算算输入量与输输出量之间的的关系。即可可以通过分析析过程的机理理、物料或能能量平衡关系系求得数学模模型，即对象象动态特性的的微分方程式式，这种方法法称为机理分分析法。（机机理模型）对象特性的机理理分析法的最最基本关系是是物料平衡和和能量平衡。在静态条件下，其其关系是：单位时间流入对对象的物料或或能量 = 系统中中流出的物料料或能量在动态条件下，物物料平衡和能能量平衡的关关系是：单位时间内进入入系统的物料料 单位时间内内流出的物料料 = 系统统内物料贮存存量的变化率率（2）实验测定定法（系统辨识）有些复杂系统的的输入与输出出之间的关系系是比较难以以通过

19、计算来来获得的，对对象的微分方方程式很难建建立，也不容容易求解。所所以，另一种种方法是通过过实验测定，需需要在实际系系统或实验系系统中，通过过一组输入来来考察输出的的跟随变化规规律反映输入入与输出关系系的经验曲线线和经验函数数关系。对获获得的数据进进行科学处理理而求得对象象的微分方程程式或传递函函数，这种方方法称为实验验测定法。（经经验模型）把两种方法结合合起来，主要要通过机理分分析，得出模模型的结构或或函数形式，再再通过实验测测得输入输出出数据确定其其中的部分参参数(参数估估计)，得到到的模型称为为混合模型。三数学模型的的表示方法：非参量模型：用用曲线、图表表表示的系统统输入与输出出量之间的

20、关关系。特点：简单、形象象、较易看出出对象的特征征。参量模型：用数数学方程式表表示的系统输输入与输出量量之间的关系系。 （参量量指变量，即即输入变量、输输出变量）一. 一阶对象 所谓单容过程程是指只有一一个储蓄容量量的被控过程程。 当单位时间内流流入对象的物物料不等于流流出对象的物物料时，表征征对象物料蓄蓄存量的参数数就要随时间间而变化，而而其关系则是是微分方程。求出对象输出输输入之间的微微分方程，如如果对象的动动态方程是一一阶微分方程程。对象的特性，即即对象的输出出量是如何随随输入量变化化而变化，在在实际工作中中常用三个物物理量来表示示 K、T、。一.放大系数KK K在数值上等于于对象受干扰

21、扰作用，重新新稳定后的输输出变化量与与输入变化量量之比。物理意义：K在在数值上等于于对象的输出出变化量与输输入变化量之之比，如果有有一定的输入入变化量Q1，通过对象象就被放大了了K倍，变为为输出变化量量h。放大系数：达到到稳定状态时时，对象输出出变化量y和输入变变化量x之比。 （）放大系数是描述述对象静态特特性的参数。对于对象控制通通道放大系数数K0,一般希望望K0适当大一些些，K0越大，表示示被控变量对对控制作用有有足够大的灵灵敏度，使控控制作用更为为有效。对于对象干扰通通道的放大系系数Kf，则应愈小小愈好，Kff小表示干扰扰对被控变量量的影响小。二.时间常数数T 时间常数T:指指当对象受到

22、到阶跃输入作作用后，被控控变量如果保保持初始速度度变化，达到到新的稳态值值所需的时间间。或当对象象受到阶跃作作用后，被控控变量达到新新的稳态值的的63.2%所需时间。时间常数是反映映被控变量变变化快慢的动动态参数，TT越大，表示示对象受到干干扰作用后，被被控变量变化化得越慢，达达到新稳态值值时时间越长长，惯性越大。对于干扰通道的的时间常数TTf越大，对yy的影响也越越迟缓，控制制越容易。一 滞后时间 有的对象在受到到输入作用后后（如一阶对对象在受阶跃跃作用下），输输出变量立即即开始变化；而有的对象象如二阶以上上对象，在受受到输入作用用后，输出变变量不能立即即而迅速地变变化，对象的的输出变化落落

23、后于输入的的现象，称为为对象的滞后后。根据滞后后性质不同可可分为传递滞滞后和容量滞后 1传递滞后： 传递滞后又叫纯纯滞后（0），对象受受到输入作用用时，其输出出变量要经过过一段时间才才开始变化，这这种现象叫传传递滞后。滞滞后时间用00产生的原因因：一般是由由于介质的传传输、能量的传递递、信号的传传送需要一段段时间而引起起的，例如皮皮带输送机。另另外，检测方方案不合理，也也可产生纯滞滞后，2. 容量滞后h对象受到输入作作用时，输出出变量开始变变化很慢，后后来才逐渐加加快，再之后后又逐渐变慢慢直到达到稳稳定值，这种种现象叫容量量滞后（或过过渡滞后）。h滞后时间是纯纯滞后时间0和容量滞后后h的总和。

24、和T反映被控控变量受到输输入作用后的的变化规律，也也就是反映系系统过渡过程程中的变化规规律。滞后时间对对象象的控制通道道是不利的，如如果存在于控控制参数方向向，使其不能能及时地起控控制作用；如如果存在于被被控参数测量量方向，系统统受到输入作作用后，由于于存在滞后，被被控参数不能能立即反映出出来，控制器器就不能及时时觉察到偏差差，无论哪一一种情况都使使控制作用落落后于被控参参数的变化，容容易引起超调调，不利于控控制，所以在在设计和安装装控制系统时时，都应当尽尽量把滞后时时间减小到最最小。2. 阶跃反应应曲线法通过调节量的一一个阶跃变化化寻找对象的的动态特性。优点：简单易行行。缺点：精精度低。3.

25、 周期脉冲冲法通过调节量的周周期变化（矩矩形波或正弦弦变化），获获取对象的动动、静态特性性。优点：能反应条条件波动时的的结果。缺点点：不能用于于大滞后系统统。用来测量化工生生产过程中的的压力、流量量、物位、温温度等参数的的仪表称为化化工检测仪表。 传感器 ：用来来将这些参数数转换为一定定的便于传送送的信号的仪仪表叫传感器器。变送器 ：将所所测得的工艺艺参数检测出出并转换为统统一的标准信信号，送往控控制器或显示示仪表，则传传感器就为变变送器。一测量过程与与测量误差1测量过程：将被测参数数与其相对应应的测量单位位进行比较的的过程。 由仪表读得的的被测值与被被测量真值之之间，总存在在一定的差距距，这

26、一差距距称为测量误误差测量误差通常用用绝对误差和相对误差两种种方法表示。（1） 绝对误差()：理论上是是指仪表指示示值XI和被测量的的真实值Xtt之间的差值值。（2）相对误差差(y)relattive eerror：某一点的绝绝对误差与它的真实实值xt（或x0）之比。衡量仪表优劣的的性能指标 1.精度度等级 2.指示变差（恒恒定度）3.灵敏度和灵灵敏限 4.分辨力5.线性度66.反应时间间2.指示变差（恒恒定度）测量的正行程：被测参数由由小变大。测量的反行程：被测参数由由大变小。指示变差：指在在相同的外界界条件下，使使用同一仪表表对相同的被被测参数值进进行正（被测测参数由小到到大）反（由由大到

27、小）测测量时，得到到的仪表指示示值是不相等等的，正反行行程指示值之之差称为该仪仪表在该读数数点的指示变变差。3灵敏度(SS)与灵敏限限（也叫灵敏敏域）sennsitivityy 灵敏度(S): 灵敏度是是反映仪表对对被测参数变变化的灵敏程程度。仪表的指针线位位移(或角位移)(a)与引引起这个线（或或角）位移的的被测参数变变化量(XX)的比值. S为为仪表灵敏度度S在数值上等于于单位被测参参数变化量所所引起的仪表表指针移动的的距离(或转角)S越高，X稍稍微变化，a变化较大大，越灵敏，越越能观察微小小的参数变化化。灵敏限: 能引引起仪表指针针发生动作的的被测参数的的最小变化量量。反应时间 所所以仪

28、表的反反应时间长短短，实际上是反反映了仪表动动态特性的好好坏，是用来来衡量仪表能能不能尽快反反映出参数变变化的品质指指标.线性度 线性度用来说明明输出量与输输入量的实际际关系曲线偏偏离直线的程程度。线性度：通常用用实际测得的的输入输出特性性曲线（标定定曲线）与理理论拟合直线线之间的最大大偏差与测量量仪表满量程程输出范围之之比的百分数数表示。 ff越大，线性性度越不好。重复性表示测量量仪表在测量量被测参数时时，在被测参参数按同一方方向作全量程程连续多次变变动时所得标标定特性曲线线不一致的程程度。若标定定的特性曲线线一致，重复复性就好，重重复误差小。重复性误差：用用各测量点指指示值的最大大偏差Zm

29、ax与与测量仪表满满量程输出范范围之比的百百分数来表示示。常见的便于传输输和显示的信信号类型有：1 位移信号 2压压力信号 33电信号 4光信号 二 测量系统中信号号的传递形式式从传递信号的连连续性的观点点来看，在检检测系统中传传递信号的形形式可以分为为模拟信号、数数字信号和开开关信号。五.工业仪表的的分类 按仪表使使用的能源分分类(1) 气动仪仪表:以压缩空气气为能源，结构比较简简单、直观、可可靠；抗干扰扰能力强；价价格低廉、防防火防爆；但但是信号传递递慢，距离短短，不宜实现现远距离大范范围的集中显显示与控制，与与计算机联用用比较困难。 (2)电动仪表:以电能为能源，信号之间联系方便；适于远

30、距离传送和集中控制 、便于与计算机联用，可防火防爆；但结构复杂，易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。 (3)液动仪表:2 信息的获得、传传递、反映、和和处理的过程程分类: (11)检测仪表表：作用是获获取信息，并并进行适当转转换。在生产产过程中，主主要用来检测测某些工艺参参数（如为温温度、压力、流流量、物位等等），并将被被测参数的大大小成比例地地转换成电的的信号（电压压、电流、频频率等）或气气压信号。 (2)显示仪表：作作用是将由检检测仪表获得得的信息显示示出来，包括括各种模拟量量、数字量的的指示仪、记记录仪和积算算器，以及工工业电视、图图像显示器等等。 (3)集中控制装装置：包括各各种

31、巡回检测测仪、巡回控控制仪、程序序控制仪、数数据处理机、电电子计算机以以及仪表控制制盘和操作台台等。 (4)控制仪表：可可以根据需要要对输入信号号进行各种运运算（如放大大、积分、微微分等）。包包括电动、气气动控制器以以及用来代替替模拟控制仪仪表的微处理理机等。 (5)执行器：能接接受控制仪表表的输出信号号或直接来自自操作人员的的指令，对生生产过程进行行操作或控制制。包括各种种气动、电动动、液动执行行机构和控制制阀。 按按仪表的组成成形式来分类类:(1) 基地式仪表:将测量、显示、控控制等各部分分集中组装在在一个壳体内内，形成一个个整体。适于于现场就地检检测和控制，不不适合多种参参数的集中显显示

32、与控制，使使使用受到限限制。 (2)单元组组合式仪表:将对参数的测量量及其变送、显显示、控制等等各部分分别别做成只能完完成某一特定定功能而又能能各自独立工工作的单元仪仪表，这些单单元之间通过过统一的标准准信号相互连连联系起来。（检检测单元、变变送、显示、控控制）。这些些单元可方便便地任意组合合成各种控制制系统，实用用性和灵活性性好。1压力：指均均匀垂直的作用于于单位面积上上的力。物理学上称称为压强，工工业上称为压压力。压力可用公式表表示为： 绝对压力：以绝绝对零压力为为准来表示的的压力。表压:p表压 = p绝对压压力 - pp大气压真空度(被测压压力低于大气气压):p真空度 = p大气压压力

33、- pp绝对压力 2压力表的分分类 测压仪表或真空空度仪表种类类很多，按照照其转换原理理不同,可分为四大大类: 液柱式压力计：根据流体静静力学原理，将将被测压力转转换成液柱高高度进行测量量。适合测量量低压、负压压、或压力差差。按其结构构形式不同，有有U型管压力计、单单管压力计、斜斜管压力计等等。 优点：结构简单，价价格便宜，精精度较高，在在现场和实验验室中使用。 缺点：体积较大，读读数不方便，只只能目测，不不能远传，而而且测量结果果会受毛细管管作用、密度度、视差影响响，玻璃管易易破碎，测量量范围窄，测测低压、负压压，因而应用用领域有一定定的局限性。企企业常用的是是可变倾斜管管微压计。 主要用于

34、实实验室或工程程实验上适用用。（1） 弹性式压力计计： 将被测压压力转换成弹弹性元件变形形的位移进行行测量，有弹弹簧管压力计计、波纹管压压力计、膜片片式压力计等等。在工业上上应用相当广广泛。 结构简简单，价格便便宜，测量范范围广，现场场使用，维修修方便，工业业上应用广泛泛。（2） 电气式压力计 ：通过机械械和电气元件件将被测压力力转换成电量量（电气信号号，如电压、电电流、频率等等）进行测量量，有电容式式、电阻式、电电感式、应变变片式、霍尔尔片式。还有有力平衡式压压力变送器、电电容式压力变变送器等。 多用于于远传和集中中控制，适用用范围广，是是一种有发展展前景的压力力表。（3） 活塞式压力计：根

35、据液体传传送压力的原原理，将被测测压力转换成成活塞上所加加平衡砝码的的重量进行测测量。 测量范范围大，精度度高，允许误误差可小到00.05%0.02%，但必须人人工增减砝码码，不能自动动测量。结构构复杂，价格格较贵，常用用检验工业压压力表的标准准仪表，不适适于现场适用用。 工业生生产中最常用用的是弹性式式压力计和电电气式压力计计。二.弹性式压力力计原理：是利用各各种形式的弹弹性元件。在在被测压力的的作用下,弹性元件受受压后产生弹弹性形变的原原理而制成的的压力仪表.根据虎克定律，在在弹性限度内内，弹簧伸长长或缩短的长长度与受到的的拉力或压力力成正比。 特点点: 结构简单单、使用可靠靠、价格低廉廉

36、、测量范围围广、有足够够的精度，精精度等级最高高可达0.11级，测量几几百Pa几几千MPa，现现场广泛使用用，维修方便便，若附加其其他装置，如记录录机构、电气气转换装置、控控制元件等，可可实现压力的的记录、远传传、信号报警警、自动控制制等。在工业业上是应用最最广泛的一种种测压仪表。 1.弹性元件：是弹性式压压力计的测压压敏感元件，根根据测量范围围及被测介质质不同，所用用的弹性元件件的材料及形形状也不一样样。三电气式压力力计电气式压力计是是泛指各种能能把压力转换为电信号号输出，然后后测量电信号号的压力表。特点：可以远距距离传送信号号，和计算机机连用，精度度高，结构复复杂。这类仪表品种很很多，各有

37、特特点。由于可可以远距离传传送信号，可可实现压力自自动控制和报报警，所以广广泛用于控制制系统中。一般有压力传感感器、测量电路和信号处理装装置组成。压力传感器把压力信号号检测出来，并并转换成电信信号输出，若若再进一步转转换为标准信信号时，则又又称为压力变变送器。（信信号处理装置置包括指示示器、记录器器、微处理机机等。(应变片式压力力传感器、压压阻式压力传传感器、 电电容式压力传传感器)二. 压力计的选用及及安装1 压力计的选用（1）仪表类型型的选用： 考虑：1）满足足工艺生产要求，例如是是就地还是远远传、自动记记录、报警、压压力测量精度度、被测压力力高低。2）被测介质的的物化性质，如如粘度、腐蚀

38、蚀性、爆炸性性等。3）现场环境条条件（如高温温高压、电磁磁场等）。(1) 确定仪表的测量量范围（被测量量可按规定精精度进行测量量的范围）(2) 精度等级：根据据生产上所允允许的最大测测量误差来选选1 定义流量：是指单位位时间内流过过管道某一截截面的流体数数量，即瞬时时流量。总流量:某一段段时间内流过过管道流量的的总和叫总流流量，即流体体在某一段时时间内的流量量累计值。流量的表示方法法： 单位时时间内流过的的流体以质量量表示的称为为质量流量(MM) 以体积表表示的称为体体积流量(QQ). 两者的关系为 或 （表示流体密密度） 或 （t表示时时间） 测量流体流流量的仪表叫叫流量计 测量流体体总量的

39、仪表表叫总量计.2 流量计的种类（1）速度式流流量仪表 以测量流流体在管道内内的速度作为为测量依据来来计算流量的的仪表。例如如、靶靶式流量计、堰堰式流量计等等。（2）容积式流流量计 以单单位时间内所所排出的流体体的固定容积积的数目作为为测量依据来来计算流量的的仪表。例如如、椭圆齿轮轮流量计、活塞式流量计计等。（3）质量式式流量计 流体的体积积是流体温度度、压力和密密度的函数。例如惯性式质量量流量计、补偿质量流流量计等。二.压差式流量量计 压差式流量计计是基于流体体的节流原理理,利用流体流流经节流装置置时产生的压压力差而实现现流量测量的的。 差差压式流量计计的组成 :节流装置 将被测流量量转换成

40、压力力差信号，包包括节流件（阻阻流件：孔板板、喷嘴、文文丘里管）和和取压装置（导导压管）。测压仪表：用来测量压压差而显示流流量，有差压压计和差压变变送器。（例例如用U型管管差压计测出出P，计算QQ。流体在管道中流流动时,在节流装置置前后的管壁处,由于管道截截面发生变化化形成流束收收缩，流动速速度增加，压压力下降，因因而在节流装装置前后产生生压力差，这这种现象称为为节流现象3.差压式流量量计的测量误误差（1）造成测量量误差的原因因被测流体工作作状态节流装置安安装不正确 孔板入口边边缘的磨损 导压管安装装不正确，或或有堵塞、渗渗漏等现象差压计安装装或使用不正正确三转子流量计计 1.特点：（1）适于

41、小管管径（50mm）小小流量的测量量（用其他标标准节流装置置测量误差大大）（2）压力损失失小，反应快快。（3）结结构简单，价价格便宜。（4）精度受所所测介质压力力、温度、粘粘度影响比较较大。差压式流量计是是在截流面积积不变的条件件下，以压差差变化来反映映流量大小。转子流量计是以以压降不变，利利用截流面积积的变化来测测量流量的大大小，是恒压压降，变节流流面积的流量量测量方法。结构：由一个锥锥形管和一个个转子组成，锥锥形管玻璃，可可以看到转子子的高度。4. 电远传式式转子流量计计（转子高度度信号电信号）（LLZD）分两大部分：流流量变送部分分、电动显示示部分转子流量计适用用范围：适合测量较小的的流

42、量，如可可测量气体或或液体的流量量（粘度大的的液体除外），比比较适合于实实验室或仪器器装置中的流流量指示和监监视。五椭圆齿轮流流量计(容积积式流量计）44主要特点 由于椭圆齿齿轮流量计是是直接按照固固定的容积计计量流体的，所所以测量精度度与流体的流流动状态无关关，被测介质质的粘度越大大，齿轮间的的泄漏量越小小，测量误差差越小，特别别适于高粘度度流体的测量量。 （1）最适用于于高粘度流体体的流量测量量（2）所测流量量不能太小（3）流体不能能有固体颗粒粒，机械夹杂杂物，否则会会引起齿轮磨磨损，以致损损坏（4）使用温度度有一定范围围1060之内。温度度过高，会使使齿轮发生卡卡死测量精度高，只只要加工

43、精确确，配合紧密密，便可得到到极高的精度度，一般可达达0.2%0.5%，故故常作为标准准表及精密测测量之用。量量程范围大，使使用寿命长，压压力损失小，安安装使用较方方便，结构复复杂，加工制制造困难，成成本较高。使使用不当或过过久，会发生生泄漏现象，引引起较大测量量误差。六.涡轮流量计计 是利用置置于流体中的的涡轮的转速速与流体速度度成比例的关关系，通过测测量涡轮的转转速来间接测测得通过管道道的体积流量量。1 特点(1) 测量精度高，复复现性和稳定定性好，量程程范围宽，耐耐高压，反应应快，可测脉脉动流量（适适于流量快速速变化的流量量测量）。(2) 输出电频率信号号，便于远传传，不受干扰扰。(3)

44、 被测介质不能带带机械杂物，否否则磨损涡轮轮且使精度降降低。(4) 设备复杂，造价价高，抗干扰扰能力小（受受日光灯等干干扰），为保保证流向稳定定，在涡轮前后要要加直管道。 由于涡轮高高速转动，轴轴承易损，降降低了长期运运行的稳定性性，影响使用用寿命。4. 适用范围围可用于测量气体体、液体流量量，但要求被被测介质洁净净，不适用于于对粘度大的的液体流量，主主要用于精度度要求高、流流量变化快的的场合，还用用作标定其他他流量计的标标准仪表。七电磁流量计计（速度式仪仪表 测量具有导电性性的液体介质质测酸、碱碱、盐溶液，含含有固体颗粒粒液体或纤维维液体。3. 特点（1）只能测量量导电的液体体，导电率必必须

45、大于水，最最适合酸、碱碱、盐液体，不不能测量油类类或气体的流流量。在管道道中不设任何何节流元件，因因此可以测量量各种高粘度度的导电液体，特特别适合测量量含有纤维和和固体颗粒的的流体。在采采用防腐衬里里的条件下，可可以测量各种种腐蚀性液体体的流量。精精读可达0.5级。（2）其输出信信号与流量之之间的关系不不受液体的物物理性质（例例如温度、压压力、粘度等等）变化和流流动状态的影影响。对流量量变化反应速速度快，故可可用来测量脉脉动流量。（3）压力损失失比较小，结结构复杂，成成本高。（4）要求环境境要高，容易易受外界磁电电场干扰的影影响，使用不不当会大大影影响测量精度度。安装时要要远离一切磁磁源（如大

46、功功率电机、变变压器等），不不能有振动。4.适用范围：适用于含有颗粒粒、悬浮物等等流体的流量量测量；由于于电极和衬里是防腐腐的，故可用用来测量腐蚀蚀性介质的流流量；电磁流流量传感器的的输出与流量量呈线性关系系，反应迅速速，可测量脉脉动流量。但但是，被测介介质必须是导导电的液体，不不能用于气体体、蒸汽及油油类制品的流流量测量。八漩涡流量计计（又称涡街街流量计）可以用来测量各各种管道中的的液体、气体体、蒸汽的流流量，是目前前工业控制、能能源计量及节节能管理中常常用的新型流流量计。1. 原理：利利用有规则的的漩涡剥离现现象来测量流流体流量的仪仪表。元件柱状物物作为漩涡发发生体，垂直直插入流体中中。（1） 漩涡频率的检测测有热学法、电电容法、差压压法等 1. 特点：（1） 测量管内