《柴油机自动化》课件第三章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 船用,气动,仪表,自动化仪表不仅能在反馈控制系统中，对运行参数进行自动控制，还能对运行参数进行自动测量和显示。,按功能分类有：测量仪表、显示仪表、调节器和执行器,第一节 自动化仪表的基本知识,一,自动化仪表的主要品质指标,1,绝对误差：又称指示误差，被测参数值与真实值之差。 ,=A-A,0,2,相对误差：绝对误差与该仪表指示值之比,3,基本误差：最大绝对误差与仪表的测量范围之比的百分比,4,精度：表示仪表的准确度,5,附加误差：外界条件的影响引起的误差。,6,仪表的灵敏度：仪表对输入信号开始有反应的灵敏程度。,S=,y/x,7,仪表的稳定性,:,在相同外界条件下，仪表对同一测量点多次测量结果的稳定性。,8,仪表的不灵敏区,、,灵敏限,、,变差：,当输入信号一个微小的变化时，仪表输出仍然不变，这就是不灵敏区。 灵敏限是指引起仪表输出一个微小变化时，所需输入量的最小变化值，一般认为灵敏限等于,1/2,不灵敏区。 仪表的变差：仪表的正行程和反行程指示值之差,二,气动仪表的主要元部件,弹性元件,）弹性元件的种类,A.,弹性支承元件,（）作用：用于支承，平衡和增强弹性敏感元件的刚度,（）螺旋弹簧，片簧,B.,弹性敏感元件,（）作用：将承受的压力或轴向推力转变成位移信号,（）波纹管，金属膜片，橡胶膜片，弹簧管和金属膜盒,）刚度和有效面积,E,刚度,Q,轴向推力,S,位移变形量,P,空气压力,F,c,弹性元件有效面积,节流元件,）节流元件的种类,A.,恒节流孔,毛细管直经为,0.180.3mm,小孔的规格有,0.25mm 0.3mm 0.5mm,长度为,4mm,B.,变节流孔,）气阻的概念,气阻,R,、压力降,P,和气体流量,G,关系为：,图,3-1-4,恒节流孔,气体容室,）定容气室,）弹性容室,: dm-,空气储存量,dp,-,空气压力增量,图,3-1-6,气体容室,图,3-1-7,气体容室储蓄特性,喷嘴挡板机构：,气源压力,0.14MPa,P,d,=K,1,h,图,3-1-8,喷嘴挡板机构示意图,图,3-1-9,喷嘴挡板机构的静特性,气动功率放大器,P,出,=K,2,P,d,图,3-1-10,耗气型气动功率放大器,结构原理图,图,3-1-11,推力与膜片位移的关系,三,气动仪表的组成原理,图,3-1-12,气动仪表的组成原理,放大环节,图,3-1-13,二级气动功率放大器,图,3-1-14,起步压力的调整,反馈环节,）节流分压器 ）节流盲室,图,3-1-15,节流分压器结构示意图,图,3-1-16,节流盲室结构示意图,）比例惯性环节,图,3-1-18,比例惯性环节结构示意图,图,3-1-19,比例惯性环节,充放气过程曲线,气动仪表的比较环节,1),平衡原理,(1),位移平衡原理,(2),力平衡原理,(3),力矩平衡原理,第二节 气动变送器,一,气动差压变送器的结构和工作原理,气动差压变送器的结构,工作原理及特性,M,反,=M,测,F,l,2,P,出,=F,l,1,P,二,调零和调量程,调零调调零弹簧,当,P=0,时,使,P,出,=0.02MPa,调量程（,0.020.1MPa,）,上下移动波纹管,上移,K,单,减小，量程增大。下移,K,单,增大，量程减小。,举例,双杠杆差压变送器,三,迁移原理,图,3-2-3,用参考水位罐检测锅炉水位装置,图,3-2-4,差压变送器的负迁移特性,四、差压变送器的使用保护和常见故障分析,1.,差压变送器的使用保护,2.,常见故障分析及排除,第三节 气动显示仪表,一,气动色带指示仪的结构和工作原理,喷嘴,指针,转轮,传动带,波纹管,平衡板,支点,调零螺钉,喷嘴挡板,微调螺钉,反馈气室,反馈平衡弹簧,反馈杆,转动板,传动带,支点,平衡弹簧,滑轮,接受管,压力接受器,1,结构：测量机构、指示机构、报警机构。,2,工作原理,3,特点,仪表的力矩平衡原理,阻尼器的作用消除振荡现象,二、气动,色带指示仪的调整,1,调零：改变挡板的初始开度。,2,调量程,),粗调改变螺钉的上下位置,),微调转动螺钉,),步骤,(,见书,P71),3,上下限报警值的调整,1,）转至,100%,，下面挡板转出上限报警,2,）转至,0%,，上面挡板转出下限报警拉长或压短挡板的长度可改变上、下限报警值,第四节 气动调节器,一,TM-23J,型气动,PID,调节器,1.,结构和工作原理由比较、放大、反馈三个基本环节组成,2.,调节器参数的调整,1,）,PB,调,R,F,2,）,T,D,调,R,D,3,）,T,i,调,R,I,二、,M58,型气动,PID,调节器,一、结构和工作原理各波纹管上产生的力矩为,M,测,=P,5,Fb M,给,=P,12,Fb M,正反馈,=P,4,Fa M,负反馈,=P,11,Fa,稳态时，合力矩 ,M= M,给,M,测,M,负反馈,M,正反馈,=0,即,P,12,Fb P,5,Fb P,11,Fa P,4,Fa=0,若测量信号,P,5,增加到,P,5,+,P,5,，系统达到新的稳态时,P,12,Fb ,（,P,5,+,P,5,）,Fb,（,P,出,+,P,出,）,Fa P,4,Fa=0,则,P,5,b =,P,出,a,故,PB=,P,5,/,P,出,=a/b,100%,图,3-4-3,浮动环上的作用力,矩,二、调节器的调整,PB,通过转动比例带调节杆来实现的,T,d,通过改变微分阀的开度实现,T,i,通过改变微分阀的开度实现,三,NAKAKITA,型,PID,调节器,图,3-4-4,NAKAKITA,型,PID,调节器结构原理图,四,调节器参数的整定,调节器参数对控制系统动态过程的影响,图,3-4-5 PB,和,Ti,改变时控制过程曲线图谱,常用的工程整定方法,）经验法：又称现场凑试法,）衰减曲线法：以衰减比为,4:1,的衰减震荡过程作为整定要求的,）临界比例带法：又称临界震荡法或稳定边界法,）反映曲线法：又称飞升曲线法,第五节 气动执行器,一、,气动薄膜调节器的结构和工作原理,1.,气动执行机构,2.,调节阀,3.,阀门定位器,二、气动薄膜调节器的作用形式,1.,气开式和气关式调节阀,气开式,无输入，全关,气关式,无输入，全开,2.,正作用式和反作用式,正作用式,输入增加，阀杆下移,反作用式,输入增加，阀杆上移,