儀表培訓(xùn)教材1

甘肅北方三泰化工有限公司

2007年3月26日

目錄

第一章：過程操縱差不多概念

§1.1過程操縱的進(jìn)展概況及特點(diǎn)

§1.2過程操縱系統(tǒng)的組成

§1.3過程操縱系統(tǒng)的兩種表示形式

§1.4過程操縱系統(tǒng)的要緊類型

§1.5.過程操縱系統(tǒng)的性能指標(biāo)及要求

第二章：過程參數(shù)的檢測與外表

§2.1概述

§2.2壓力檢測方法及外表

§2.3物位檢測方法及外表

§2.4流量檢測方法及外表

§2.5溫度檢測方法及外表

第三章：過程操縱外表與裝置

§3.1概述

§3.2差不多操縱規(guī)律及其對操縱過程的阻礙

§3.3DDZJ1型操縱器

§3.4執(zhí)行器

§3.5可編程序操縱器

第四章過程特性與數(shù)學(xué)模型

§4.1過程特性

§4.2過程數(shù)學(xué)模型的建立

簡單操縱系統(tǒng)

§5.1簡單操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

§5.2簡單操縱系統(tǒng)的投運(yùn)及操縱器參數(shù)的工程整定

過程操縱差不多概念

自動(dòng)操縱技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要

的作用，自動(dòng)操縱水平的高低也是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的重要

標(biāo)志之一。隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的進(jìn)展，自動(dòng)操縱技術(shù)的應(yīng)用日益廣

泛，其重要作用也越來越明顯。

生產(chǎn)過程自動(dòng)操縱（簡稱過程操縱）——自動(dòng)操縱技術(shù)在石油、化工、

電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過程的具體應(yīng)用，是自動(dòng)化技術(shù)的重

要組成部分。

§1.1過程操縱的進(jìn)展概況及特點(diǎn)

一、過程操縱的進(jìn)展概況

在過程操縱進(jìn)展的歷程中，生產(chǎn)過程的需求、操縱理論的開拓和操縱技

術(shù)工具和手段的進(jìn)展三者相互阻礙、相互促進(jìn)，推動(dòng)了過程操縱持續(xù)的向前

進(jìn)展?？v觀過程操縱的進(jìn)展歷史，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)時(shí)期：

20世紀(jì)40年代：

手工操作狀態(tài)，只有少量的檢測外表用于生產(chǎn)過程，操作人員要緊按

照觀測到的反映生產(chǎn)過程的關(guān)鍵參數(shù)，用人工來改變操作條件，憑體會去

操縱生產(chǎn)過程。

20世紀(jì)40年代末?50年代：

過程操縱系統(tǒng)：多為單輸入、單輸出簡單操縱系統(tǒng)

過程檢測：采納的是基地式外表和部分單元組合外表（氣動(dòng)I型和電動(dòng)

I型）；部分生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了外表化和局部自動(dòng)化

操縱理論：以反饋為中心的經(jīng)典操縱理論

20世紀(jì)60年代：

過程操縱系統(tǒng)：串級、比值、平均、前饋和選擇性等多種復(fù)雜操縱系統(tǒng)。

自動(dòng)化外表：單元組合外表（氣動(dòng)I【型和電動(dòng)n型）成為主流產(chǎn)品

60年代后期，顯現(xiàn)了專門用于過程操縱的小型運(yùn)算機(jī)，直截了當(dāng)數(shù)字

操縱系統(tǒng)和監(jiān)督運(yùn)算機(jī)操縱系統(tǒng)開始應(yīng)用于過程操縱領(lǐng)域。

操縱理論：顯現(xiàn)了以狀態(tài)空間方法為基礎(chǔ)，以極小值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等

最優(yōu)操縱理論為差不多特點(diǎn)的現(xiàn)代操縱理論，傳統(tǒng)的單輸入單輸出系統(tǒng)進(jìn)展

到多輸入多輸出系統(tǒng)領(lǐng)域，、型、型

20世紀(jì)70?80年代：

微電子技術(shù)的進(jìn)展，大規(guī)模集成電路制造成功且集成度越來越高（80

年代初一片硅片可集成十幾萬個(gè)晶體管，因此32位微處理器咨詢世），微

型運(yùn)算機(jī)的顯現(xiàn)及應(yīng)用都促使操縱系統(tǒng)進(jìn)展。

過程操縱系統(tǒng)：最優(yōu)操縱、非線性分布式參數(shù)操縱、解耦操縱、模糊操

縱

自動(dòng)化外表：氣動(dòng)ni型和電動(dòng)m型，以微處理器為要緊構(gòu)成單元的智

能操縱裝置。集散操縱系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯操縱器（PLC）、工業(yè)PC

機(jī)、和數(shù)字操縱器等，已成為操縱裝置的主流。

集散操縱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了操縱分散、危險(xiǎn)分散，操作監(jiān)測和治理集中。

操縱理論：形成了大系統(tǒng)理論和智能操縱理論。模糊操縱、專家系統(tǒng)操

縱、模式識不技術(shù)

20世紀(jì)90年代至今：信息技術(shù)飛速進(jìn)展

過程操縱系統(tǒng)：管控一體化現(xiàn)場，綜合自動(dòng)化是當(dāng)今生產(chǎn)過程操縱的

進(jìn)展方向。

自動(dòng)化外表：總線操縱系統(tǒng)的顯現(xiàn)，引起過程操縱系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能

結(jié)構(gòu)上的重大變革?，F(xiàn)場外表的數(shù)字化和智能化，形成了真正意義上的全數(shù)

字過程操縱系統(tǒng)。各種智能外表、變送器、無紙紀(jì)錄儀

人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操縱

二、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范疇

石油化工自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)操縱和其它高科技行業(yè)的操縱領(lǐng)域。

三、過程操縱系統(tǒng)的特點(diǎn)

過程操縱系統(tǒng)與其他自動(dòng)操縱系統(tǒng)相比，有如下幾個(gè)特點(diǎn):

1.生產(chǎn)過程的連續(xù)性

在過程操縱系統(tǒng)中，大多數(shù)被控過程差不多上以長期的或間歇形

式運(yùn)行，在密閉的設(shè)備中被控變量持續(xù)的受到各種擾動(dòng)的阻礙。

2.被控過程的復(fù)雜性

過程操縱涉及范疇廣：石化過程的精儲塔、反應(yīng)器；熱工過程的換

熱器、鍋爐等。

被控對象較復(fù)雜；動(dòng)態(tài)特性多為大慣性，大滯后形式，且具有非線性、

分布參數(shù)和時(shí)變特性。

3.操縱方案的多樣性

被控過程對象特性各異，工藝條件及要求不同，過程操縱系統(tǒng)的操縱

方案專門豐富。

包括：常規(guī)PID操縱、改進(jìn)PID操縱、串級操縱、前饋.反饋操縱、解

耦操縱；

為滿足特定要求而開發(fā)的比值操縱、平均操縱、選擇性操縱、推斷操

縱；

新型操縱系統(tǒng)，如模糊操縱、推測操縱、最優(yōu)操縱等。

四、過程操縱的要緊內(nèi)容

1.自動(dòng)檢測系統(tǒng)

------利用各種檢測外表對工藝參數(shù)進(jìn)行測量、指示或記錄

如：加熱爐溫度、壓力檢測

2.自動(dòng)信號和聯(lián)鎖愛護(hù)系統(tǒng)

自動(dòng)信號系統(tǒng)：當(dāng)工藝參數(shù)超出要求范疇，自動(dòng)發(fā)出聲光信號

聯(lián)鎖愛護(hù)系統(tǒng)：達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)，打開安全閥或切斷某些通路，必要時(shí)

緊急停車

如：反應(yīng)器溫度、壓力進(jìn)入危險(xiǎn)限時(shí)，加大冷卻劑量或關(guān)閉進(jìn)料閥

3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)

自動(dòng)操縱系統(tǒng)：按照預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周

期性操作

如：合成氨造氣車間煤氣發(fā)生爐，按吹風(fēng)、上吹、下吹、吹凈等

步驟周期性地接通空氣和水蒸汽

自動(dòng)開停車系統(tǒng)：按預(yù)先規(guī)定好的步驟將生產(chǎn)過程自動(dòng)的投入運(yùn)行

或自動(dòng)停車

4.自動(dòng)操縱系統(tǒng)：

利用自動(dòng)操縱裝置對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)操縱，使他

們在受到外界擾動(dòng)的阻礙而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)的回到規(guī)定范疇。（本

書介紹的重點(diǎn)內(nèi)容）

§1.2過程操縱系統(tǒng)的組成

利用自動(dòng)操縱裝置構(gòu)成的過程操縱系統(tǒng)，能夠在沒有人直截了當(dāng)參與

的條件下，使這些工藝參數(shù)能自動(dòng)按照預(yù)定的規(guī)律變化。

一、過程操縱系統(tǒng)的組成

一個(gè)過程操縱系統(tǒng)一樣由兩部分組成。

需要操縱的工藝設(shè)備或機(jī)器（被控過程）+自動(dòng)操縱裝置

（反應(yīng)器、精儲塔、換熱器、壓力罐（操縱器、執(zhí)行器、測量元件

及變送器）

儲槽、加熱爐、壓縮機(jī)、泵、冷卻塔）

幾個(gè)常用術(shù)語：

被控過程（對象）工藝參數(shù)需要操縱的生產(chǎn)過程設(shè)備或機(jī)器等。如鍋

爐汽包，發(fā)酵罐。

被控變量被控度象中要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。如汽包水位、發(fā)

酵溫度。

操縱變量受操縱器操縱，用以克服擾動(dòng)的阻礙使被控變量保持設(shè)定

值的物料量或能量。如鍋爐給水量和發(fā)酵罐冷卻水量。

擾動(dòng)量除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因

素。如蒸汽負(fù)荷的變化、冷卻水溫度的變化等。

設(shè)定值被控變量的預(yù)定值。

偏差（e）被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。在實(shí)際操縱系統(tǒng)中，能夠

直截了當(dāng)獵取的信息是被控變量的測量值而不是實(shí)際值，因此，通常把設(shè)

定值與測量值之差作為偏差。

§1.3過程操縱系統(tǒng)的兩種表示形式

一、方框圖

方框圖是操縱系統(tǒng)或系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)的功能和信號流向的圖解表示，

是操縱系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)中常用到的一種形式。

方框圖組成

方框----每一個(gè)方框表示系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分（也稱為環(huán)節(jié)），方框

內(nèi)添入表不其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式或文字講明；

信號線一信號線是帶有箭頭的直線段，用來表示環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系和

信號的流向；作用于方框上的信號為該環(huán)節(jié)的輸入信號，由方框送出的信號

稱為該環(huán)節(jié)的輸出信號。

比較點(diǎn)--比較點(diǎn)表示對兩個(gè)或兩個(gè)以上信號進(jìn)行加減運(yùn)算，“+”號表

示相加，號表示相減；

引出點(diǎn)表示信號引出，從同一位置引出的信號在數(shù)值和性質(zhì)方面

完全相同。

ABAA-BAA

G(s)T

帶有輸入輸出信號的方框比較點(diǎn)

分支點(diǎn)

圖1.3方框的組成單元示意圖

系統(tǒng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)用一個(gè)方框來表示，四個(gè)方框分不表示：被控對

象（鍋爐汽包）、測量變送裝置、操縱器和執(zhí)行器。每個(gè)方框都分不標(biāo)出各

自的輸入、輸出變量。如被控對象環(huán)節(jié)，給水流量變化會引起汽包水位的變

化，因此給水流量（操縱變量）作為輸入信號作用于被控對象，而汽包水位

（被控變量）則作為被控對象的輸出信號；引起被控變量（汽包水位）偏

圖1.4操縱系統(tǒng)方框圖

負(fù)反饋概念：

反饋一一通過測量變送裝置將被控變量的測量值送回到系統(tǒng)的輸入端,

這種把系統(tǒng)的輸出信號直截了當(dāng)或通過一些環(huán)節(jié)引回到輸入端的做法叫

做反饋。分為和

反饋一-負(fù)反饋（引回到輸入端的信號是減弱輸入端作用的稱為負(fù)反

饋）用號表示

寶反饋（引回到輸入端的信號是增強(qiáng)輸入湍作用的稱為正反饋）用“+”

萬"表7co

在繪制方框圖時(shí)應(yīng)注意

1.方框圖中每一個(gè)方框表示一個(gè)具體的實(shí)物。

2.方框之間帶箭頭的線段表示它們之間的信號聯(lián)系，與工藝設(shè)備間物料

的流向無關(guān)。方框圖中信號線上的箭頭除表示信號流向外，還包含另一種

方向性的含義，即所謂單向性。關(guān)于每一個(gè)方框或系統(tǒng)，輸入對輸出的因

果關(guān)系是單方向的，只有輸入改變了才會引起輸出的改變，輸出的改變可

不能返回去阻礙輸入。例如冷水流量會使汽包水位改變，但反過來，汽包

水位的變化可不能直截了當(dāng)使冷水流量跟著改變。

3.比較點(diǎn)不是一個(gè)獨(dú)立的元件，而是操縱器的一部分。為了清晰的表示

操縱器比較機(jī)構(gòu)的作用，故將比較點(diǎn)單獨(dú)畫出。

二、管道及外表流程圖

管道及外表流程圖是自控設(shè)計(jì)的文字代號、圖形符號在工藝流程圖

上描述生產(chǎn)過程操縱的原理圖，是操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中采納的一種圖示形

式。該圖在工藝流程圖的基礎(chǔ)上，按其流程順序，標(biāo)出相應(yīng)的測量點(diǎn)、操縱

點(diǎn)、操縱系統(tǒng)及自動(dòng)信號與連鎖愛護(hù)系統(tǒng)等。由工藝人員和自控人員共同

研究繪制。在管道及外表流程圖的繪制過程中所采納的圖形符號、文字代

號應(yīng)按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。下面結(jié)合化工部《過程檢測和操縱系統(tǒng)用

文字代號和圖形符號》HG20505-92,介紹一些常用的圖形符號和文字代號。

1.圖形符號

過程檢測和操縱系統(tǒng)圖形符號包括測量點(diǎn)、連接線(引線、信號線)

和外表圓圈等。

⑴測量點(diǎn)

/一、/b

交叉相接表示信號方向

(a)(b)(c)

(3)外表

常規(guī)外表圖形符號是直徑為12mm(或10mm)的細(xì)實(shí)線圓圈。

(4)執(zhí)行器

執(zhí)行器的圖形符號是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)劑機(jī)構(gòu)的圖形符號組合而成。

2.外表位號

在檢測、操縱系統(tǒng)中，構(gòu)成回路的每個(gè)外表（或元件）都用外表位號來

標(biāo)識。外表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成。外表位號中的第

一個(gè)字母表示被測變量，后繼字母表示外表的功能；回路的編號由工序

號和順序號組成，一樣用三位至五位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，如下例所示：

順序號（一樣用兩位數(shù)字，也能夠用三位數(shù)字）

工序號（一樣用一位數(shù)字，也能夠用兩位數(shù)

字）

功能字母代號

被測變量字母代號

在管道及外表流程圖中，外表位號的標(biāo)注方法是：字母代號填寫在外

表圓圈的上半圓中；回路編號填寫在下半圓中。

（a）就地安裝（b）集中盤面安裝

字母代號

外表信號中表示被測變量和外表功能的字母代號見P9表1.3。

管道及外表流程圖實(shí)例

圖1.8和圖1.9圖、1.10為簡化的某化工生產(chǎn)的管道及外表流程圖。

精漿液

表示為第一工序第01個(gè)流量操縱回路（帶累計(jì)指示），累計(jì)指示儀及操縱器安裝在操縱室。

HIC1

表示為第一工序第01個(gè)帶指示的手動(dòng)操縱回路，手動(dòng)操縱器（手操器）

安裝在操縱室。

LIC

示為第一工序第01個(gè)帶指示的液位操縱回路，液位指示操縱器安裝在操縱室。

TITI）

101%第一工序笫01.02個(gè)溫度檢測回路，溫度指示儀安裝在現(xiàn)場。

③⑧為第一工序笫01.02個(gè)壓力檢測回路，壓力指示儀安裝在現(xiàn)場。

§1.4過程操縱系統(tǒng)的要緊類型

按系統(tǒng)功能一溫度操縱系統(tǒng)、壓力操縱系統(tǒng)、位置操縱系統(tǒng)、流量操

縱系統(tǒng)等；

按系統(tǒng)性能--線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)、定常系統(tǒng)

和時(shí)變系統(tǒng)；

按被控變量的數(shù)量一單變量操縱系統(tǒng)和多變量操縱系統(tǒng)；

按采納的操縱裝置--常規(guī)外表操縱系統(tǒng)、運(yùn)算機(jī)操縱系統(tǒng)；

按操縱系統(tǒng)差不多結(jié)構(gòu)形式-----閉環(huán)操縱系統(tǒng)和開環(huán)操縱系統(tǒng)。

閉環(huán)操縱系統(tǒng)

閉環(huán)操縱系統(tǒng)是指操縱器與被控對象之間既有順向操縱又有反向

聯(lián)系的操縱系統(tǒng)。

閉環(huán)操縱系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)---不管任何擾動(dòng)引起被控變量偏離設(shè)定值，都

會產(chǎn)生操縱作用去克服被控變量與設(shè)定值的偏差。因此閉環(huán)操縱系統(tǒng)有較

高的操縱精度和較好的適應(yīng)能力，其應(yīng)用范疇專門廣泛。

缺點(diǎn)一閉環(huán)操縱系統(tǒng)的操縱作用只有在偏差顯現(xiàn)后才產(chǎn)生，當(dāng)系統(tǒng)的

慣性滯后和純滯后較大時(shí)，操縱作用對擾動(dòng)的克服不及時(shí)，從而使其操縱

質(zhì)量大大降低。

在閉環(huán)操縱系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的不同形式，又可分為定值操縱系統(tǒng)，

隨動(dòng)操縱系統(tǒng)和程序操縱系統(tǒng)。

定值操縱系統(tǒng)

特點(diǎn)：設(shè)定值是固定不變

作用：保證在擾動(dòng)作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上

隨動(dòng)操縱系統(tǒng)

特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)未知的變化量

作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（被控變量）以一定的精度跟隨設(shè)

定值的變化而變化。

3.程序操縱系統(tǒng)

特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)按一定時(shí)刻程序變化的時(shí)刻函數(shù)

作用：保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（被控變量）以一定的精度跟隨設(shè)

定值的變化而變化。

如：機(jī)械行業(yè)的教控車床、間歇生產(chǎn)過程中化學(xué)反應(yīng)器的溫度操縱等

都屬于這類操縱系統(tǒng)。程序操縱系統(tǒng)能夠看成是隨動(dòng)操縱系統(tǒng)的專門情形，

其分析研究方法與隨動(dòng)操縱系統(tǒng)相同。

開環(huán)操縱系統(tǒng)

開環(huán)操縱系統(tǒng)--一操縱器與被控對象之間只有順向操縱而沒有反向聯(lián)

系的操縱系統(tǒng)。操縱變量能夠通過操縱對象去阻礙被控變量，但被控變量可

不能通過操縱裝置去隹礙操縱變量。從信號傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回

路。

按設(shè)定值進(jìn)行操縱

操縱方式的原理：需要操縱的是被控對象中的被控變量，而測量的只

是設(shè)定值。如圖1.12(a)所示的換熱器。換熱器的工作原理是：冷物料與載熱

體(蒸汽)在換熱器中進(jìn)行熱交換，使冷物料出口溫度上升至工藝要求的數(shù)

值。理叱率紡中袖林有量為冷物料出口溫度,操縱變量為蒸汽流量。操縱

變J^蒸汽勺設(shè)定值擾如5遁縱變量隨之變化

進(jìn),要?——量

(a)(b)

圖1.12按設(shè)定值操縱的開環(huán)操縱系統(tǒng)

按擾動(dòng)進(jìn)行操縱

?！?占齡屆屈零要操縱的仍舊是被控對象中的被控變量，而測量

的賀作用，以補(bǔ)償擾動(dòng)

對電

由于測量的是擾動(dòng)量，這種操縱方式只能對可測的擾動(dòng)

進(jìn)行補(bǔ)償。關(guān)于不可測擾動(dòng)及對象，各功能部件內(nèi)部參數(shù)的變化對被控變量

造成的阻礙，系統(tǒng)自身無法操縱。因此操縱精度仍舊受到原理上的限制。

§15過程操縱系統(tǒng)的性能指標(biāo)及要求

過程操縱系統(tǒng)的過渡過程

靜態(tài)-----被控變量不隨時(shí)刻而變化的平穩(wěn)狀態(tài)

在這種狀態(tài)下，系統(tǒng)的輸入（設(shè)定值和擾動(dòng)量）及輸出（被控變量）都

保持不變，系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原先的狀態(tài)，其輸入、輸出信號的

變化率為零。而現(xiàn)在生產(chǎn)仍在進(jìn)行，物料和能量仍舊有進(jìn)有出。因此靜態(tài)反

映的是相對平穩(wěn)狀態(tài)。

動(dòng)態(tài)--被控變量隨時(shí)刻而變化的不平穩(wěn)狀態(tài)

當(dāng)一個(gè)原先處于相對平穩(wěn)狀態(tài)的系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用的阻礙后，其平穩(wěn)

狀態(tài)受到破壞，被控變量偏離設(shè)定值，現(xiàn)在操縱器會改變原先的狀態(tài)，產(chǎn)生

相應(yīng)的操縱作用，改變操縱變量去克服擾動(dòng)的阻礙，力圖復(fù)原平穩(wěn)狀態(tài)。

過渡過程--在設(shè)定值發(fā)生變化或系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，系統(tǒng)將從原

先的平穩(wěn)狀態(tài)經(jīng)歷一個(gè)過程進(jìn)入另一個(gè)新的平穩(wěn)狀態(tài)。

一樣來講，一個(gè)操縱系統(tǒng)的好壞在靜態(tài)時(shí)是難以判不的，只有在動(dòng)態(tài)

過程中才能充分反映出來。系統(tǒng)在其進(jìn)行過程中，會持續(xù)受到擾動(dòng)的頻繁作

用，系統(tǒng)自身通過操縱裝置持續(xù)地施加操縱作用去克服擾動(dòng)的阻礙，使被

控變量保持在工藝生產(chǎn)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)上。因此，我們對系統(tǒng)研究的重點(diǎn)

應(yīng)放在操縱系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。

過渡過程的幾種形式

在階躍信號作用下，被控變量隨時(shí)刻的變化有以下幾種形式。如圖1.1

5所示。圖中，Y表示被控變量。

1.發(fā)散振蕩過程

如圖1.15中曲線①所示，它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量上下

波動(dòng)，且幅度越來越大，即被控變量偏離設(shè)定值越來越遠(yuǎn)，以致超越工藝承

諾的范疇。

2.非振蕩衰減過程

如圖1.15中曲線②所示。它表明被控變量受到擾動(dòng)作用后，產(chǎn)生單調(diào)

變化，通過一段時(shí)刻最終能穩(wěn)固下來。

3,等幅振蕩過程

如圖1.15中曲線③所示。它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量做上

下振幅穩(wěn)固的振蕩，即被控變量在設(shè)定值的某一范疇內(nèi)來回波動(dòng)。

4.衰減振蕩過程

如圖1.15中曲線④所示，它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量上下

波動(dòng)，且波動(dòng)的幅度逐步減小，通過一段時(shí)刻最終能穩(wěn)固下來。

5.非振蕩發(fā)散過程

如圖1.15中曲線⑤所示。它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量單調(diào)

變化偏離設(shè)定值越來越遠(yuǎn)，以致超出工藝設(shè)計(jì)的范疇。

圖1.15過渡過程的差不多形式

上面五種過程形式中，非振蕩衰減過程和衰減振蕩過程是穩(wěn)固過程，

能差不多滿足操縱要求。

常見的典型信號

操縱系統(tǒng)在其運(yùn)行的過程中，持續(xù)受到各種擾動(dòng)的阻礙，這些擾動(dòng)不

僅形式各異，對被控變量的阻礙也各不相同。為了便于對系統(tǒng)進(jìn)行分析、研

究，通常選擇幾種具有確定性的典型信號來代替系統(tǒng)運(yùn)行過程中受到的大

量的無規(guī)則隨機(jī)信號。有：階躍信號、斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和

正弦信號等。其中階躍信號對被控變量的阻礙最大，且階躍擾動(dòng)最為常見。

當(dāng)A=1時(shí)稱為單位階躍信號。

二、過程操縱系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)

質(zhì)量指標(biāo)：

在比較不同操縱方案時(shí)，應(yīng)第一規(guī)定評判操縱系統(tǒng)的優(yōu)劣程度的性能

指標(biāo)，一樣情形下，要緊采納以階躍響應(yīng)曲線形式表示的質(zhì)量指標(biāo)。

操縱系統(tǒng)最理想的過渡過程應(yīng)具有什么形狀，沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)，要緊

依據(jù)工藝要求而定，除少數(shù)情形不期望過渡過程有振蕩外，大多數(shù)情形則

期望過渡過程是略帶振蕩的衰減過程。

在階躍信號作用下常以下面幾個(gè)特點(diǎn)參數(shù)作為質(zhì)量指標(biāo)。

⑴衰減比

這是表示衰減過程響應(yīng)曲線衰減程度的指標(biāo)。數(shù)值上等于同方向兩個(gè)

相鄰波峰值之比,即：

B

n=-

B'

明顯當(dāng)n=l為等幅振蕩；n<l為發(fā)散振蕩；n>l為衰減振蕩。為保持系

統(tǒng)有足夠的穩(wěn)固程度，工程上常取衰減比為4:1?10:1。

(2)峰值時(shí)刻tp

峰值時(shí)刻是指過渡過程曲線達(dá)到第一個(gè)喳值所需要的時(shí)刻。Tp愈小表

明操縱系統(tǒng)反應(yīng)愈靈敏。這是反映系統(tǒng)快速性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

過渡時(shí)刻ts

過渡時(shí)刻是指操縱系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，被控變量從過渡狀態(tài)復(fù)原到

新的平穩(wěn)狀態(tài)所經(jīng)歷的最短時(shí)刻。

⑷最大偏差A(yù)

關(guān)于一個(gè)穩(wěn)固的定值操縱系統(tǒng)來講，最大偏差是指被控變量第一個(gè)波

峰力

定值的程度。A(或。)愈

大,T危險(xiǎn)限制的情形，如化

學(xué)方R生產(chǎn)安全進(jìn)行。

⑸余差C

余差是指過渡過程終了時(shí)新穩(wěn)態(tài)值與設(shè)定值之差。它是反映操縱系統(tǒng)

操縱精度的靜態(tài)指標(biāo)，一樣期望它為零或不超過工藝設(shè)計(jì)的范疇。

過程參數(shù)的檢測與外表

§2.1概述

一、檢測過程及誤差

1.檢測過程

檢測過程的實(shí)質(zhì)在于被測參數(shù)都要通過能量形式的一次或多

次轉(zhuǎn)換，最后得到便于測量的信號形式，然后與相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較，

由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。

檢測誤差

誤差——測量值和真實(shí)值之間的差值

誤差產(chǎn)生的緣故：選用的外表精確度有限，實(shí)驗(yàn)手段不夠完善、環(huán)境中

存在各種干擾因素，以及檢測技術(shù)水平的限制等緣故，

按照誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的緣故，誤差分為三類。

(1)系統(tǒng)誤差

----在同一測量條件下，對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，

誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化

特點(diǎn)：有一定規(guī)律的，一樣可通過實(shí)驗(yàn)或分析的方法找出其規(guī)律和阻礙

因素，引入相應(yīng)的校正補(bǔ)償措施，便能夠排除或大大減小。

誤差產(chǎn)生的緣故：系統(tǒng)誤差要緊是由于檢測外表本身的不完善、檢測中

使用外表的方法不正確以及測量者固有的不良適應(yīng)等引起的。

（2）疏忽誤差

--------明顯地歪曲測量結(jié)果的誤差，又稱粗差，

特點(diǎn)：無任何規(guī)律可循。

誤差產(chǎn)生的緣故：引起的緣故要緊是由于操作者的粗心（如讀錯(cuò)、算錯(cuò)

數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實(shí)驗(yàn)條件的突變或?qū)嶒?yàn)狀況尚未達(dá)到預(yù)想的要求而

匆忙測試等緣故所造成的。

（3）隨機(jī)誤差

--在相同條件下多次重復(fù)測量同一量時(shí)，誤差的大小、符號均為

無規(guī)律變化，又稱偶然誤差。

特點(diǎn)：變化難以推測，尢法修正

誤差產(chǎn)生的緣故：隨機(jī)誤差要緊是由于測量過程中某種尚未認(rèn)識的或

無法操縱的各種隨機(jī)因素（如空氣擾動(dòng)、噪聲擾動(dòng)、電磁場等）所引起的

綜合結(jié)果。

隨機(jī)誤差在多次測量的總體上服從一定統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可利用概率論和數(shù)

理統(tǒng)計(jì)的方法來估量其阻礙。

二、檢測外表的差不多技術(shù)性能指標(biāo)

1.精度

檢測外表的精度反映測量值接近真實(shí)值的準(zhǔn)確程度，一樣用一系列誤

差來衡量。

絕對誤差

絕對誤差指外表指示值與被測參數(shù)真值之間的差值，即

ZSLX=x—xt

實(shí)際上通常采納多次測量結(jié)果的算術(shù)平均值或用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)表的

指示值作為約定真值。則絕對誤差可用下式表示：

AJV=x—

（2）引用誤差

把絕對誤差折合成標(biāo)尺范疇的百分?jǐn)?shù)表示，即

Ar

3=X7。xl(X)%=—xl(X)%

標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值M

(3)精度等級

按外表工業(yè)規(guī)定，去掉最大引用誤差的“土”號和“％”號，稱為外表

的精度等級，目前已系列化。只能從下列數(shù)系中選取最接近的合適數(shù)值作為

精度等級，即0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。

例1有兩臺測溫外表，它們的測溫范疇分不為o~io(rc和ioo~3o(rc,

校驗(yàn)表時(shí)得到它們的最大絕對誤差均為2(,試確定這兩臺外表的精度等

級。

解這兩臺外表的最大引用誤差分不為

S.=---X100%-2%

100-0

去掉最大引用蝙物“啾心號!%其數(shù)值分不為2和1,由于國家規(guī)定的

精度等級中沒有2級外表，同時(shí)該外表的誤差超過了1級外表所承諾的最大

誤差，因此這臺外表的精度等級為2.5級，而另一臺外表的精度等級正好為

1級。由此可見，兩臺測量范疇不同的外表，即使它們的絕對誤差相等，它

們的精度等級也不相同，測量范疇大的外表精度等級比測量范疇小的高。

例2某臺測溫外表的工作范疇為。?50CTC,工藝要求測溫時(shí)測量誤差

不超過±4。&試咨詢?nèi)绾芜x擇外表的精度等級才能滿足要求？

解按照工藝要求，外表的最大引用誤差為

500-0X1°°%=±O-8%

去掉最大引用誤差的“土”號和“％”號，其數(shù)值為0.8,介于0.5?1.0

之間，若選擇精度等級為1.0級的外表，其最大絕對誤差為±5t,超過了工

藝上承諾的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級的外表才能滿足要求。

小結(jié)：在確定一個(gè)外表的精度等級時(shí)，要求外表的承諾誤差應(yīng)該大于或

等于外表校驗(yàn)時(shí)所得到的最大引用誤差；而按照工藝要求來選擇外表的精

度等級時(shí)，外表的承諾誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所承諾的最大引用誤差。

這一點(diǎn)在實(shí)際工作中要專門注意。

靈敏度與靈敏限

靈敏度

靈敏度表示外表對被測參數(shù)變化反應(yīng)的能力，是指外表達(dá)到穩(wěn)態(tài)

后輸出增量與輸入增量之比，即

3=---

△x

靈敏限

靈敏限是指引起外表指針發(fā)生可見變化的被測參數(shù)的最小變化

量。一樣，外表的靈敏限數(shù)值不大于外表承諾誤差絕對值的一半。

3.回差

在外界條件不變的情形下，當(dāng)被測參數(shù)從小到大（正行程）和從大到?。ǚ葱谐蹋r(shí)，同一輸入的兩

個(gè)相應(yīng)輸出值常常不相等。兩者絕對值之差的最大值和外表量程M之比的百分?jǐn)?shù)稱為回差，也稱變差

即

=A2nax

bM

回差產(chǎn)生緣故：由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、運(yùn)動(dòng)件的摩擦、彈性元件的彈性

滯后等?；夭钤叫?，外表的重復(fù)性和穩(wěn)固性越好。應(yīng)當(dāng)注意，外表的回差不

能超過外表引用誤差，否則應(yīng)當(dāng)檢修。

§2.2壓力檢測方法及外表

一、壓力檢測的差不多知識

1.壓力的概念及單位

壓力的表示方法

二、壓力檢測方法

按照工業(yè)對象的特點(diǎn)，通常有三種檢測壓力的方法，即液柱測壓

法，彈性變形法和電測壓力法。

液柱測壓法

測壓原理：是以流體靜力學(xué)為基礎(chǔ)，一樣用液柱產(chǎn)生或傳遞的壓力來

平穩(wěn)被測壓力的方法進(jìn)行測量的。

彈性變形法

測壓原理：當(dāng)被測壓力作用于彈性元件，彈性元件便產(chǎn)生相應(yīng)的變形。

按照變形的大小，便可測知被測壓力的數(shù)值。

電測壓力法

測壓原理：是利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機(jī)械和電氣元件）直截了當(dāng)把被測

壓力變換為電信號來進(jìn)行測量的。

彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相

應(yīng)的電信號，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等

電測壓力法可、分為兩類

非彈性元件組成的快'速測壓元件，要緊利用某些物體的某一物理性質(zhì)

與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。

電容式測壓原理

測壓原理：是采納變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可

變電容器的電容量，然后通過測量電容量C便能夠明白被測壓力的大小，

從而實(shí)現(xiàn)壓力?電容轉(zhuǎn)換的。

壓電式測壓原理

測壓原理：是按照“壓電效應(yīng)”把被測壓力變換為電信號的。

壓電效應(yīng)：當(dāng)某些晶體受壓發(fā)生氣械變形時(shí)（壓縮或伸長），在兩個(gè)相

對的面上產(chǎn)生異性電荷，這種沒有外電場存在，而由于變形而引起的電現(xiàn)

象稱為“壓電效應(yīng)

應(yīng)變片式測壓原理

測壓原理：是通過應(yīng)變片將被測壓力P引起的彈性元件應(yīng)變量的

變化轉(zhuǎn)換為電阻值R的變化，從而完成壓力一電阻的轉(zhuǎn)換，并遠(yuǎn)傳至橋式

電路獲得相應(yīng)的毫伏級電量輸出信號，在顯示或記錄裝置上顯示出被測壓

力值。

三、壓力檢測外表

按照不同的原理及工藝生產(chǎn)過程的不同要求，能夠制成不同形式的壓

力表O

彈性式壓力表（彈簧管壓力表）由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格廉價(jià)，使用和修理

方便，同時(shí)測壓范疇較寬，因此，在工業(yè)過程中得到了十分廣泛地應(yīng)用。

電測法壓力表測量脈動(dòng)壓力和高真空、超高壓等場合時(shí)比較合適

本節(jié)要緊介紹在工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的彈簧管壓力表和霍爾式壓力

表。

四、差壓（壓力）變送器

變送器是自動(dòng)測控系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。

作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，

如氣動(dòng)單元組合外表（簡稱為QDZ外表）為20?10（）KPa；

電動(dòng)單元組合外表（簡稱為DDZ外表）中，DDZ-H型外表為（）?10mA

DC；DDZ-III型外表為4?20mADC。

按工作能源不同，壓力變送器和差壓變送器都分為氣動(dòng)和電動(dòng)變送器

兩大類；按工作原理的不同，又可分為力平穩(wěn)式變送器和微位移平穩(wěn)式變送

器，如以電容、電感、電阻和弦振頻率為傳感元件的變送器都屬于微位移式

變送器。80年代以后，國際上相繼推出了各具特色的智能變送器。目前世

界上尚未形成統(tǒng)一的現(xiàn)場總線（Fieldbus）（現(xiàn)場總線是用于過程自動(dòng)化和

制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場外表互連的通信網(wǎng)絡(luò)）標(biāo)準(zhǔn)，因而各個(gè)

廠家的智能變送器大多按各自的通訊標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，因此相互無操作性，無可

互換性。

力平穩(wěn)式壓力變運(yùn)器

就變送器的杠桿系統(tǒng)來講，力平穩(wěn)式變送器有單杠桿、雙杠桿和矢量機(jī)

構(gòu)三種。結(jié)構(gòu)

DDZ-IH型力平穩(wěn)式電動(dòng)變送器的結(jié)構(gòu)如P34圖2.10所示，

要緊由四部分組成：

測量機(jī)構(gòu)組成：由高、低壓室、膜盒、軸封膜片等部分，

作用：是把被測差壓轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿上的力。

杠桿系統(tǒng)杠桿系統(tǒng)是差壓變送器中的機(jī)械傳動(dòng)和力矩平穩(wěn)部分

組成：主、副杠桿、調(diào)零和零點(diǎn)遷移機(jī)構(gòu)、平穩(wěn)錘、靜壓調(diào)整及矢量機(jī)

構(gòu)等。

作用：是把測量機(jī)構(gòu)對主杠桿的輸入力所產(chǎn)生的力矩轉(zhuǎn)換成檢測片的

微小位移。

位移檢測放大器

組成：差動(dòng)變送器、低頻振蕩器、整流濾波及功率放大器等部分組成。

作用：是將副杠桿上檢測片的微小位移轉(zhuǎn)換成直流信號輸出。

電磁反饋機(jī)構(gòu)組成：由反饋線圈、永久磁鋼等。

作用：將變送器輸出電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電磁反饋力，作用于副杠桿上，

產(chǎn)生反饋力矩，以便和測量部分產(chǎn)生的輸入力矩相平穩(wěn)。

工作原理

微位移式變送器

微位移式變送器因其傳感器元件位移和變形極小而得名。

典型的產(chǎn)品有：美國羅斯蒙特(Rosemount)公司研制的1151系列電容

式變送器，美國霍尼韋爾(Honeywell)公司的DST型擴(kuò)散硅式變送器，日

本富士電機(jī)公司的FC系列浮動(dòng)膜盒電容式變送器等。

(1)測量部分

測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等，

作用：將差壓、壓力等參數(shù)轉(zhuǎn)換成與電容有關(guān)的參數(shù)。

（2）轉(zhuǎn)換部分

轉(zhuǎn)換部分由測量電路和電氣殼體組成，其作用是將測量部分所得

到的電容比的變化量轉(zhuǎn)換成4?20mADC標(biāo)準(zhǔn)妁電流輸出信號，并附有調(diào)

零、調(diào)量程、調(diào)遷移量等各種裝置。

智能差壓（壓力）變送器

智能差壓（壓力）變送器是一種帶微處理器的變送器，對應(yīng)于被測量差

壓和壓力輸出4?20mADC的模擬信號或數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)信號。依靠SFC（智能通

信器），用戶在現(xiàn)場或操縱室就可對變送器發(fā)送或同意信息來設(shè)定各種參

數(shù)。智能差壓（壓力）變送器具有遠(yuǎn)程通訊的功能，不需要把變送器從塔頂

或危險(xiǎn)的安裝地拆下來，減少了修理成本和時(shí)刻。

五、壓力檢測外表的選擇

壓力表的選擇應(yīng)按照工藝過程對壓力測量的要求，被測介質(zhì)的性質(zhì)，

現(xiàn)場環(huán)境條件等來確定外表的種類、型號、量程和精度，并確定是否需要帶

有遠(yuǎn)傳、報(bào)警等附加裝置。

1.外表種類和型號的選擇

外表種類和型號的選擇應(yīng)按照工藝要求，介質(zhì)性質(zhì)及現(xiàn)場環(huán)境等因素

來考慮。

介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)（如溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性

等）如何；現(xiàn)場環(huán)境條件（如溫度、濕度、有無振動(dòng)、有無腐蝕性等）

2.外表量程的確定

外表的量程是按照被測壓力的大小和保證外表壽命等方面來考慮的，

通常外表的上下限值應(yīng)稍大于工藝被測壓力的最大值。按“化工自控設(shè)計(jì)

技術(shù)規(guī)定”。對被測壓力較穩(wěn)固的情形，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的2/3；

對被測壓力波動(dòng)較大的情形，最大壓力值應(yīng)不超過滿量程的1/2。一樣為了

保證測量的精度，被測壓力的最小值也不應(yīng)低于全量程的l/3o

3.外表精度等級的選擇

精度等級是按照生產(chǎn)所承諾的最大測量誤差和外表量程來確定的。

§2.3物位檢測方法及外表

物位檢測的作用：①為了確定容器中的貯料數(shù)量，以保證連續(xù)生

產(chǎn)的需要或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；

②為了監(jiān)視或操縱容器的物位，使它保持在規(guī)定的范疇內(nèi)；

③對它的上下極限位置進(jìn)行報(bào)警，以保證生產(chǎn)安全、正常進(jìn)行。

物位檢測方法：應(yīng)用浮力原理檢測物位

應(yīng)用靜壓原理檢測物位

應(yīng)用電學(xué)原理檢測物位

應(yīng)用超聲波反射檢測物位

應(yīng)用射線被物體的吸取檢測物位

一、物位檢測方法

1.應(yīng)用浮力原理檢測物位

---利用漂浮于液面上的浮標(biāo)或浸沒于液體中的浮筒對液位進(jìn)行

測量的。測量原理：當(dāng)液位變化時(shí)，浮標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移，而浮標(biāo)所受到的

浮力堅(jiān)持不

變，只要檢測出浮標(biāo)的位移就能夠明白液位的高低。

當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受到的浮力的發(fā)生變化，只要檢測出浮力的變

化就能夠明白液位的高低。

2.應(yīng)用靜壓原理檢測物位

差壓變送器測量液位時(shí)的零點(diǎn)遷移咨詢題(重點(diǎn))

利用差壓變送器測量液位時(shí)，差壓變送器將由液位形成的差壓AP轉(zhuǎn)

換成相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。然而，由于安裝位置條件不同，往往存在

著外表零點(diǎn)遷移咨詢題。

無遷移

特點(diǎn)：差壓變送器的正壓室取壓口正好與容器的最低液位(Hmin=O)

處于同一水平位置。作用于變送器正、負(fù)壓室的差壓AP與液位高度H的

關(guān)系為AP=Hpg。

當(dāng)H=()時(shí)，正負(fù)壓室的差壓AP=O,變送器輸出為I0=4mA

當(dāng)H二Hmax時(shí)，差壓APmax=PgHmax,變送器的輸出信號2()mA,

負(fù)遷移在實(shí)際測量中，為了防止容器內(nèi)的液體和氣體進(jìn)入變送

器的取壓室而造成導(dǎo)壓管線堵塞或腐蝕，以及保持負(fù)壓室的凝液高度恒定，

往往在變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分不加裝隔離罐，并充以密度為

P2的隔離液。

正遷移當(dāng)變送器的安裝位置與容器的最低液位(H=O)不在同一水平

位置上。

在差壓變送器的產(chǎn)品手冊中，通常注明是否帶有遷移裝置以及相應(yīng)的

遷移量范疇，應(yīng)按照現(xiàn)場的具體情形予以正磔選用。

4.應(yīng)用超聲波反射檢測物位

聲波能夠在氣體、液體、固體中傳揩，并具有一定的傳播速度。

當(dāng)聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時(shí)，在兩種密度不同，聲速不同

的介質(zhì)的分界面上，傳播方向便發(fā)生改變，即一部分被反射，一部分折射入

相鄰介質(zhì)內(nèi)。若聲波從液體或固體傳播到氣體時(shí)，或相反的情形下，由于兩

種介質(zhì)的密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射。因此，測量時(shí)由置于容器底

部的超聲波探頭向液面與氣體的分界面發(fā)射超聲波，通過時(shí)刻t后，便可接

收到從界面反射回來的回波信號。

§2.4流量檢測方法及外表

一、流量檢測方法

流量是工業(yè)生產(chǎn)過程操作與治理的重要依據(jù)。在具有流淌介質(zhì)的工藝

過程中，物料通過工藝管道在設(shè)備之間來往輸送和配比，生產(chǎn)過程中的物

料平穩(wěn)和能量平穩(wěn)等都與流量有著緊密的關(guān)系。

流量-----指瞬時(shí)流量，即單位時(shí)刻內(nèi)通過管道某一截面的流淌介質(zhì)

的量。

用體積流量（單位為m3/s）或質(zhì)量流量（單位為kg/s）表示。

總量------為選定的某一段時(shí)刻間隔內(nèi)流過管道某一截面的流體量的

總和，

也可分不用體積總量或質(zhì)量總量表示。

常見的流量檢測方法有以下幾種：

應(yīng)用容積法檢測流量

應(yīng)用動(dòng)壓能和靜壓能轉(zhuǎn)換的原理檢測流量

——按照能量守恒定理，動(dòng)壓能和靜壓能在一定條件下能

夠相互轉(zhuǎn)

換，但其總量不變。節(jié)流元件兩端的靜壓差的大小與流體的流量有關(guān),

將靜壓差的變化作為測量依據(jù)

應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量

應(yīng)用流體振蕩原理檢測流量

應(yīng)用電磁感應(yīng)原理檢測流量

應(yīng)用超聲波檢測流量

應(yīng)用流體動(dòng)量矩原理檢測流量

質(zhì)量流量檢測方法

1.應(yīng)用容積法檢測流量

一—單位時(shí)刻內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)

為了連續(xù)地在密閉的管道中測量流體的流量，一樣采納容積分界的方

法，即由外表殼體和轉(zhuǎn)子組成流體的計(jì)量室，流體通過外表時(shí)，在外表的

入、出口之間產(chǎn)生壓力差，此流體壓力差對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

將流體一份一份地排出，其排出的流體總量為

應(yīng)用動(dòng)壓能和靜壓能轉(zhuǎn)換的原理檢測流量

流體在管道中流淌時(shí)，具有動(dòng)能和位能，關(guān)于理想的流體，流體在同一

管道的任一截面的動(dòng)能和靜壓能的總和是不變的，然而若采取一定方式（例

如節(jié)流），能夠造成能量形式的相互轉(zhuǎn)化，然后通過測量靜壓的變化求出流

速和流量。工業(yè)中常用的方法是在管道中插入一流通面積較小的節(jié)流元件，

造成流體通過節(jié)流元件時(shí)，在節(jié)流元件的上、下游之間產(chǎn)生靜壓差（簡稱差

壓），通過測量差壓求出流量值。

應(yīng)用改變流通面積的方法檢測流量

檢測原理:在一個(gè)由下往上逐步擴(kuò)大的錐形管中垂直地放置一阻力件，

當(dāng)流體自下而上流經(jīng)錐形管與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形流通面積時(shí)，由于受到流體

的沖擊，轉(zhuǎn)子便要向上運(yùn)動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)子的上升，轉(zhuǎn)子與錐形管間的環(huán)形流通

面積增大、流速降低，直到流體作用在轉(zhuǎn)子上的浮力和沖力（阻力）與轉(zhuǎn)子

本身重量相平穩(wěn)時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在某一高度，堅(jiān)持平穩(wěn)。當(dāng)流量增大時(shí)，流過

環(huán)隙的流速V增大，轉(zhuǎn)子所受沖力增大，由于轉(zhuǎn)子在流體中的重力與所受浮

力不變，因此轉(zhuǎn)子就上升，造成環(huán)隙面積增大，從而流速V減小，沖力也減

小，直至達(dá)到新的平穩(wěn)，轉(zhuǎn)子又停浮在一個(gè)新的高度上，如此轉(zhuǎn)子在錐形管

中停浮的高度與流體的流量大小一一對應(yīng)。在錐形管外壁上以流量值刻度，

則按照轉(zhuǎn)子浮起的高度即可直截了當(dāng)顯示出被測流量的數(shù)值。

流量計(jì)的刻度值進(jìn)行修正

液體流量的修正

修正公式

QN_-_卜

QYQ

12）氣體流量的修正用于測量氣體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，不僅在被測介

質(zhì)氣體密度與空氣不同時(shí)要進(jìn)行刻度換算，而且當(dāng)溫度和壓力變化肘，也

須進(jìn)行刻度換算。

刻度換算公式為

G.=a

2.4.2差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是基于流體動(dòng)壓能和靜壓能在一定條件下能夠相互轉(zhuǎn)換

的原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的靜壓差來實(shí)現(xiàn)流量測量的外表。

差壓式流量計(jì)要緊由節(jié)流裝置、信號管路和差壓計(jì)（或差壓變送器和

顯示外表）組成。，

圖2.34差壓式流量計(jì)

1一孔板2—引壓管3—差壓計(jì)

§2.5溫度檢測方法及外表

一、溫度檢測的差不多知識

1.溫度及溫度測量

依據(jù)測溫元件與被測物體接觸與否，測溫方式通常有接觸式和非接觸

式之分。

2.溫標(biāo)

目前國際上常用的溫標(biāo)有：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國

際有用溫標(biāo)。

二、溫度檢測方法

1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫

固體膨脹式

應(yīng)用固體受熱膨脹測量溫度的方法一樣是利用兩片線膨脹系數(shù)不同的

金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬溫度計(jì)。

液體膨脹式

應(yīng)用液體膨脹測量溫度常用的有水銀玻璃溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)簡單，使用

方便，但結(jié)構(gòu)脆弱易損壞。

2.應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫

熱電效應(yīng)一一兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體A與B串接成的閉和回路，如果兩

個(gè)接點(diǎn)顯現(xiàn)溫差（t#tO）,在回路中就有電流產(chǎn)生，這種由于溫度不同而產(chǎn)

生電動(dòng)勢（熱電勢）的現(xiàn)象。

由兩種不同材料構(gòu)成的上述熱電變換元件叫熱電偶，稱A、B二導(dǎo)體為

熱電極。

A

「＜I。

B

圖2.40熱電偶

接觸電勢兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)產(chǎn)生

溫差電勢當(dāng)同一導(dǎo)體A（或B）兩端溫度不同，

（3）閉和回路總電勢

AOA

E5?,[）=E5（7）—E.（1%）+Eg（r,Z0）—E4g（/0）

EAS（，，，O）=EA8?）-EAB（，O）

可見，當(dāng)導(dǎo)體材料A.B確定后，總電勢EAB（t,t0）僅與溫度t和t0有關(guān)。

如果能使冷端溫度t0固定，則總電勢就只與溫度t成單值函數(shù)關(guān)

系：

EAB（"））=E"（f）-C

3.應(yīng)用熱電阻原理測溫

按照導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變

化用顯示外表反映出來，從而達(dá)到測溫目的的。

用粕和銅制成的電阻是工業(yè)常用的熱電阻，它們被廣泛地應(yīng)用來測量-

20()?+5()()℃范疇的溫度。

三、熱電偶溫度計(jì)

熱電偶是兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接或絞接而成，其一端測溫

時(shí)置于被測溫場中，稱為測量端(亦稱熱端或工作端)；另一端為參比端(冷

端或自由端)。

按照熱電效應(yīng)原理，如果熱電偶的測量端和參比端的溫度不同(如t>t

0),且參比端溫度to恒定，則熱電偶回路中形成的熱電勢僅與測量端溫度

t有關(guān)。在熱電偶回路中接入與熱電偶相配套的顯示外表，就構(gòu)成了最簡單

的測溫系統(tǒng)，如圖2.42所小，顯本外表可直截了當(dāng)顯不出被測溫度的數(shù)值。

有關(guān)熱電偶回路的幾個(gè)結(jié)論

由熱電效應(yīng)差不多原理分析，可得如下結(jié)論：

(1)如果熱電偶兩電極A.B材料相同，則不管兩端溫度如何，熱電

偶回路的總熱電勢EAB(t,t0)恒為零。

(2)如果熱電偶兩端溫度相同(t=tO),即使兩電極A、B材料不

同，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢EAB(t,t0)恒為零。

(3)熱電偶的熱電勢僅與兩熱電極A.B材料及端點(diǎn)溫度t、t0有關(guān),

而與熱電極的長度、形狀、粗細(xì)及沿電極的溫度分布無關(guān)。因此，同種類

型的熱電偶在一定的承諾誤差范疇內(nèi)具有互換性。

2.熱電偶測溫時(shí)顯示外表的接入

在熱電偶回路中接入各種外表、連接導(dǎo)線等物體時(shí)，只要保持接入兩端

溫度相同，就能測量原熱電偶回路熱電勢的數(shù)值，而可不能對它產(chǎn)生阻礙。

在參比端溫度to=(rc時(shí)，各種類型熱電偶的熱電勢與熱端溫度之間的

對應(yīng)關(guān)系已由國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了統(tǒng)一的表格形式，稱之為分度表。利用熱電偶

測溫時(shí)，只要測得與被測溫度相對應(yīng)的熱電勢，即可從該熱電偶的分度表

查出被測溫度值。若與熱電偶配套使用的溫度顯示外表直截了當(dāng)以該熱電

偶的分度表進(jìn)行刻度，則可直截了當(dāng)顯示出被測溫度的數(shù)值。

3.熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線

由熱電偶測溫原理可知，只有當(dāng)熱電偶的冷端溫度保持不變時(shí)，熱電

勢才是被測溫度的單值函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因熱電偶冷端暴露于空

間，且熱電極長度有限，其冷端溫度不僅受到環(huán)境溫度的阻礙，而且還受到

被測溫度變化的阻礙，因而冷端溫度難以保持恒定。為了解決那個(gè)咨詢題，

工程上通常采納一種補(bǔ)償導(dǎo)線，把熱電偶的冷端延伸到遠(yuǎn)離被測對象且溫

度比較穩(wěn)固的地點(diǎn)，

4.冷端溫度補(bǔ)償

熱電偶的分度表麻表征的是冷端溫度為01時(shí)的熱電勢.溫度關(guān)系，與

熱電偶配套使用的顯示外表確實(shí)是按照這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。

(1)0℃恒溫法

(2)冷端溫度修正法在實(shí)際測量時(shí)，若冷端溫度恒為tO(tOWO),

可采納冷端溫度修正法對外表示值加以修正。修正公式如下：

E(r,O)=EG%)+E(tn,0)

(3)外表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法如果熱電偶冷端溫度tO比較恒定，可

預(yù)先用另一只溫度計(jì)測出冷端溫度to,然后將顯示外表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至to

處，相當(dāng)于在輸入熱電偶熱電勢之前就給顯示外表輸入了電勢E(tO,0),如

此，外表的指針就能指示出實(shí)際測量溫度t。

(4)補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋法利用不平穩(wěn)電橋(冷端補(bǔ)償器)產(chǎn)生的

電勢來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。

5.熱電偶的材料與結(jié)構(gòu)

四、熱電阻測溫外表

熱電阻溫度計(jì)廣泛應(yīng)用于-200?60(rc范嗟內(nèi)的溫度測量。

1.對熱電阻材料的要求

用于制造熱電阻的材料，要求電阻率、電阻溫度系數(shù)要大，熱容

量、熱慣性要小，電阻與溫度的關(guān)系最好近于線性，另外，材料的物理化學(xué)

性質(zhì)要穩(wěn)固，復(fù)現(xiàn)性好，易提純，同時(shí)價(jià)格廉價(jià)。

2.常用熱電阻種類

鉆電阻（IEC）

銅電阻（WZC）

3.熱電阻的結(jié)構(gòu)

4.熱電阻測量橋路

熱電阻溫度計(jì)由熱電阻、連接導(dǎo)線及顯示外表組成，在導(dǎo)線連接方面可

采納三線制或四線制。

第三章過程操縱外表與裝置

§3.1概述

一、過程操縱外表與裝置的分類和特點(diǎn)

操縱外表.――操縱器、執(zhí)行器、運(yùn)算器以及可編程操縱器等。

按所用能源分類：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等。電動(dòng)外表和氣動(dòng)外表應(yīng)用的最

多。

按信號類型分類：模擬式和數(shù)字式兩種。

氣動(dòng)操縱外表的特點(diǎn)。

電動(dòng)操縱外表的特點(diǎn)。

模擬式傳輸信號通常為連續(xù)變化的模擬量，其線路簡單，操作方便,

價(jià)格較低

模擬式外表：基地式

單元組合式

組件組裝式外表

數(shù)字式傳輸信號為斷續(xù)變化的數(shù)字量。

現(xiàn)場級數(shù)字外表

可編程調(diào)劑器

可編程操縱器

二、信號制及供電方式

氣動(dòng)操縱外表：0.02?O.IMPa的模擬氣壓信號，作為外表間的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)

絡(luò)信號。

電動(dòng)操縱外表：（）?10mA（DC）電流信號作為電動(dòng)H型外表的統(tǒng)一標(biāo)

準(zhǔn)聯(lián)絡(luò)信號，4?20mA（DC）電流信號和1?5V（DC）電壓信號確定為

過程操縱系統(tǒng)中電動(dòng)ni型外表統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號。

電動(dòng)外表信號之間的傳輸方式是：進(jìn)出操縱室的傳輸信號采納電流信

號，

操縱室內(nèi)部各外表間聯(lián)絡(luò)信號采納電壓信號，

電動(dòng)外表的供電方式有交流供電和直流集中供電兩種形式。

§3.2差不多操縱規(guī)律及其對操縱過程的阻礙

一、差不多操縱規(guī)律概述

操縱規(guī)律概述

操縱規(guī)律是指操縱器的輸出信號與輸入偏差信號隨時(shí)刻變化的規(guī)律。

正作用操縱器：輸入e與輸出Ay的變化方向相同；

反作用操縱器：輸入e與輸出Ay變化方向相反。

本節(jié)中以正作用的操縱器為例進(jìn)行研究。

工程實(shí)際中應(yīng)用最廣泛的操縱規(guī)律為比例（P）、積分（I）、微分（D）

操縱規(guī)律，簡稱PID操縱規(guī)律，各種操縱器的運(yùn)算規(guī)律均由這些差不多操縱

規(guī)律組合而成。

2.操縱規(guī)律的表示形式

PID操縱器的一樣形式為:△y=f(c)

幾種常用操縱規(guī)律的微分方程表達(dá)式可分不表示為：

比例作用（P）Ay=Kpe

比例積分作用（PI）=+edt)

de

比例微分作用（PD）\y=K(e+T—)

pDat

比例積分微分作用（PID）

力一雪（6+#的十七第

二、PID操縱規(guī)律對操縱過程的阻礙

1.比例操縱規(guī)律對操縱過程的阻礙

當(dāng)操縱器只具有比例操縱規(guī)律時(shí)，稱此操縱器為比例操縱器。比例操縱

的輸出與輸入的關(guān)系為

y=KPe

KP是一個(gè)重要的系數(shù)，它決定了比例操縱作用的強(qiáng)弱。

KP越大，比例操縱作用越強(qiáng)。

KP越小，比例操縱作用越弱。

比例作用最大的特點(diǎn)：及時(shí)、迅速（操縱器的輸出與輸入成正比，只要

有偏差存在，操縱器輸出就會趕忙與偏差成比例地變化）

2.比例積分操縱規(guī)律對系統(tǒng)操縱質(zhì)量的阻礙

積分作用是指操縱器的輸出與輸入的積分成比例的作用。數(shù)學(xué)表達(dá)式

為：

△尸部力

只要,存在偏差，積分操縱器的輸出就會持續(xù)地隨時(shí)刻積分而增大，只

有當(dāng)偏差為零時(shí)，操縱器才會停止積分，保持在一定的輸出值不變。

積分作用的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是能夠排除余差，

Ti

積分時(shí)刻TI的物理意義

積分時(shí)刻是指在階躍信號作用下，操縱器積分作用的輸出等于比例作

用的輸出所經(jīng)歷的時(shí)刻。

積分時(shí)刻TI是一個(gè)常數(shù)，它能夠用來表示積分速度的大小和積分作用

的強(qiáng)弱。T

3.比例微分操縱規(guī)律對系統(tǒng)操縱質(zhì)量的阻礙

理想微分操縱器的輸出與輸入信號的關(guān)系為：

通常稱微分操縱為“超前操縱工

比例微分輸出的大小與偏差變化速度及微分時(shí)刻TD成正比。

微分作用的強(qiáng)弱用微分時(shí)刻來衡量。由圖3.8能夠看出微分時(shí)刻TD對

過渡過程的阻礙。微分時(shí)刻越長，微分作用越強(qiáng)。

4.PID操縱規(guī)律

PID操縱規(guī)律是三種操縱規(guī)律的線性組合。它吸取了比例操縱的快速反

應(yīng)功能、積分操縱的排除余差功能和微分操縱的推測功能，

§3.3DDZ-HI型操縱器

一、PID操縱器的組成原理

3.3.2PID操縱器的特性分析

1.輸入電路

輸入電路-一偏差差動(dòng)電平移電路。

作用---產(chǎn)生與輸入信號和給定信號差值成比例的偏差信號。（是對輸

入信號和給定信號進(jìn)行綜合比較，獲得偏差信號并進(jìn)行放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電

平的移動(dòng)，把以零伏為基準(zhǔn)的輸入電壓轉(zhuǎn)換成以10V參考電壓為基準(zhǔn)的輸

出電壓信號）

輸入信號和給定信號均為1?5V直流電壓信號。

..2.PD電路

比例微分電路的作用是對輸入電路的輸出信號VO1進(jìn)行比例微分運(yùn)

算。

3.PI電路

PI電路的作用是對PD電路的輸出信號V02進(jìn)行比例積分運(yùn)算，然后

輸出以10V為基準(zhǔn)的1?5V的電壓信號至輸出電路。

4.輸出電路

III型操縱器的輸出電路是一個(gè)具有電平移動(dòng)的電壓?電流轉(zhuǎn)

換器。它的輸入和輸出關(guān)系見操縱器組成框圖中輸出電路部分，它的作用是

將通過PID運(yùn)算的以VB為基準(zhǔn)的1?5VDC電壓信號輸出給負(fù)載，并轉(zhuǎn)換

成4?20mA的電流信號進(jìn)行輸出。

5.手動(dòng)操作電路

在操縱系統(tǒng)投運(yùn)過程中，一樣總是先手動(dòng)遙控，待工況正常后，再切向

自動(dòng)。

那個(gè)過程中應(yīng)該保證操縱器的輸出不變，如此才能保證執(zhí)行器的位置

在切換的過程中不發(fā)生突變，從而可不能對生產(chǎn)過程產(chǎn)生擾動(dòng)，這種對生

產(chǎn)過程不產(chǎn)生擾動(dòng)的切換被稱為無擾動(dòng)切換。

⑴軟手操電路

⑵硬手操電路

6.指示電路

操縱器輸入信號指示電路和給定信號指示電路相同，指示電路輸入以

零伏為基準(zhǔn)的1?5VDC,輸出以VB為基準(zhǔn)的1?5mADC電流信號，用0%

-100%刻度的雙針指示電流表顯示。

§3.4執(zhí)行器

概述

執(zhí)行器組成：執(zhí)行機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)。操縱機(jī)構(gòu)又稱操縱閥。

執(zhí)行器作用：同意操縱器輸出的操縱信號，并將其轉(zhuǎn)換為直線位移和角

位移，操縱操縱機(jī)構(gòu)，自動(dòng)改變操作變量，從而實(shí)現(xiàn)對過程變量的自動(dòng)操

縱。

按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)所使用能源的不同，執(zhí)行器能夠分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三

大類。

氣動(dòng)執(zhí)行器特點(diǎn)。

電動(dòng)執(zhí)行器特點(diǎn)。

液動(dòng)執(zhí)行器特點(diǎn)。

執(zhí)行器的選擇和使用將直截了當(dāng)阻礙過程操縱系統(tǒng)的安全性和可靠

性。

二、氣動(dòng)執(zhí)行器

1.氣動(dòng)執(zhí)行器的紿構(gòu)和原理

氣動(dòng)執(zhí)行器同意。2X105-1.0X105Pa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，

氣動(dòng)執(zhí)行器由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。

按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的差不可分為薄膜式和活塞式兩種。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行結(jié)構(gòu)

要緊適用于大口徑、高壓降操縱閥或蝶閥的推動(dòng)裝置，工業(yè)上薄膜式應(yīng)用最

多。

氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)要緊由彈性薄膜平穩(wěn)彈簧和推桿組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是

執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，即它同意標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號后，經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力，使推桿

產(chǎn)生位移，同時(shí)帶動(dòng)閥芯動(dòng)作，使閥芯產(chǎn)生相應(yīng)位移，改變閥的開度。

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按推桿位移的方向有：

正作用形式：如果當(dāng)輸入氣壓信號增加時(shí)，推桿向下移動(dòng)

反作用形式：當(dāng)輸入氣壓信號增加時(shí)，推桿向上移動(dòng)

操縱機(jī)構(gòu)直截了當(dāng)與介質(zhì)接觸，其結(jié)構(gòu)、材料、和性能將直截了當(dāng)阻礙

過程操縱系統(tǒng)的安全性、可靠性和系統(tǒng)的操縱質(zhì)量。按照流體力學(xué)的觀點(diǎn)，

操縱閥是一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。通過改變閥芯的行程而改變操縱

閥的阻力系數(shù)，以達(dá)到操縱流量的目的。

按照不同的使用要求，操縱閥有直通雙座操縱閥、直通單座操縱閥、蝶

閥、三通閥、高壓閥、角形閥、隔膜閥等多種結(jié)構(gòu)形式。

2.操縱閥的流量特性

操縱閥的流量特性是指介質(zhì)流過操縱閥閥門的相對流量與相對開度

（即閥的相對位移）之間的關(guān)系。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

從過程操縱的角度看，流量特性是操縱閥最重要的特性，它對整個(gè)過

程操縱系統(tǒng)的品質(zhì)有專門大阻礙。一樣來講，通過改變操縱閥閥芯與閥座間

的流通截面積，便可實(shí)現(xiàn)對流量的操縱。

⑴理想流量特性

當(dāng)操縱閥閥前后壓差固定不變時(shí)得到的流量特性就叫做理想流量特性,

理想流量特性取決于閥芯的形狀，不同的閥芯曲面得到的理想特性是不同

的。理想流量特性要緊有直線、對數(shù)、拋物線和快開四種。

①直線流量特性

操縱閥的相對流量與閥芯的相對開度成直線關(guān)系。

直線流量特性小開度時(shí)，流量相對變化量大，在大開度時(shí)，流量相對變

化量小。

②對數(shù)（等百分;匕）流量特性

閥桿的相對位移變化所引起的相對流量變化與該點(diǎn)的相對流量成正比,

即操縱閥的放大系數(shù)隨相對流量的增加而增大。

對數(shù)流量特性的曲率是隨著流量的增大而增大的，然而相對行程變化

引起的流量相對變化值是相等的。由于對具有對數(shù)流量特性的操縱牌而言，

小開度時(shí)，放大系數(shù)較小，操縱平穩(wěn)緩和，大開度時(shí)，放大系數(shù)較大，操縱

及時(shí)有效，因此，從過程操縱看，利用對數(shù)流量特性是有利的。

③拋物線流量特性

相對流量與閥桿的相對開度成拋物線關(guān)系，即平方關(guān)系。

④快開流量特性

在小開度時(shí)流量就比較大，隨著開度的增大，流量專門快達(dá)到最大。

⑵工作流量特性

實(shí)際應(yīng)用中，操縱閥與其他設(shè)備串聯(lián)或并聯(lián)安裝在管道中，其前后的

壓差是變化的，現(xiàn)在的流量特性稱為工作特性。理想流量特性會因操縱閥前

后壓差遭受阻力缺失而畸變成工作流量特性。

3.操縱閥的選擇