МИНИСТЕРСТВО НАУКИ ИОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ПАВЛОДАРСКИЙУНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ХИМИИ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Предмет: «Системы управленияхимико-технологическими процессами»
г. Павлодар, 2007г.
Термоэлектрическиетермометры включают термоэлектрический преобразователь (ТЭП), действие которогоосновано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры.
Термометрысопротивления содержат термопреобразовательсопротивления, действие которого основано на использовании зависимостиэлектрического сопротивления чувствительного элемента (проводника илиполупроводника) от температуры.
Пирометрыизлучения, из них наиболее распространены:
— квазимонохроматический пирометр,действие которого основано на использовании зависимости температуры отспектральной энергетической яркости, описываемой для абсолютно черного тела сдостаточным приближением уравнениями Планка и Вина;
— пирометры спектрального отношения,действие которых основано на зависимости от температуры тела отношений энергетическихяркостей в двух пли нескольких спектральных интервалах;
— пирометры полного излучения, действиекоторых основано па использовании зависимости температуры от интегральнойэнергетической яркости излучения.
Стеклянныетермометры.
Термометрырасширения. Это такие приборы, в которых используется наблюдаемое при изменениитемпературы изменение объема или линейных размеров тел. В зависимости от видатермометрических веществ термометры расширения подразделяются на жидкостные итермометры, основанные на расширении твердых тел.
Измерениетемпературы жидкостными стеклянными термометрами основано на различиикоэффициентов объемного расширения жидкости и материала оболочки термометра.Показания жидкостного термометра принято характеризовать коэффициентом расширенияжидкости в стекле.
Взависимости от интервала измеряемых температур в качестве рабочей жидкости вжидкостных термометрах применяют пентан (от —190 до 20°С), петролейныйэфир (от —130 до 25°С), этиловый спирт (от —100 до 75°С), толуол (от —90 до 100°С)и ртуть (от —30 до 700°С).
Наибольшеераспространение получили ртутные стеклянные термометры. Коэффициент расширенияртути мало изменяется при изменении температуры, поэтому шкала ртутноготермометра до 200°С практически линейна. Термометры с органическими жидкостямииз-за ряда недостатков применяют только для измерения низких температур. Извсех таких термометров наибольшее распространение получили спиртовые.
Несмотряна большое разнообразие конструкций, все жидкостные стеклянные термометрыотносятся к одному из двух основных типов: палочные и со вложенной шкалой.
Палочныетермометры имеют толстостенный капилляр наружным диаметром 6—8 мм, нижний конецкоторого образует резервуар для жидкости. Шкалу наносят на внешнюю поверхностькапилляра. Термометры со вложенной шкалой имеют тонкостенный капилляр срасширенным резервуаром для ртути. Шкалу наносят на пластинку из молочногостекла, которая вместе с капилляром заключена в стеклянную оболочку,прикрепленную к резервуару термометра.
Взависимости от назначения ртутные стеклянные термометры подразделяются наобразцовые (1-го и 2-го разрядов), лабораторные и технические. Образцовыетермометры 1-го разряда изготовляют только палочного типа, а образцовые 2-горазряда и лабораторные — палочного типа или со вложенной шкалой. Техническиетермометры изготовляют только со вложенной шкалой Технические и лабораторныетермометры могут иметь шкалы с различными пределами.
Разновидностьюртутных являются контактные термометры, используемые в основном длясигнализации о нарушении заданного температурного режима.
Контактные термометры бывают с двумя и тремя контактами, с переменным положением верхнего контакта и т. д.
Еслитермометр, градуированный при полном погружении в среду по условиямэксплуатации не может быть полностью погружен в измеряемую среду, то резервуарего и жидкостный столбик будут находиться при разных температурах.
Ртутныестеклянные термометры широко применяют в лабораторной и производственнойпрактике.
Классификация автоматических регуляторов.
Впромышленных системах регулирования под действием возмущающих воздействийрегулируемая величина отклоняется от заданного значения. Регулятор долженкомпенсировать это отклонение. Большое разнообразие технологических процессовобусловливает значительное число автоматических регуляторов.
Повиду регулируемой величины различают регуляторы температуры, расхода, уровня,давления, скорости, влажности и т. д. По конструктивному исполнению регуляторыподразделяются па приборного типа и регуляторы, выполненные по агрегатному иэлементному принципам.
Врегуляторах приборного типа измерительное устройство, элемент сравнения, задатчик, усилитель и другие элементы скомпонованы в одномкорпусе. В регуляторах, построенных по агрегатному и элементному принципам, измерительноеустройство и задатчик выполнены обычно отдельно отдругих элементов. В регуляторах, построенных по элементному принципу, каждомуфункциональному действию соответствует один или группа элементов. Например,элемент сравнения, усилитель и элементы, формирующие закон регулирования.
Породу действия автоматические регуляторы подразделяются на регуляторыпрерывистого и непрерывного действия. Регуляторами прерывистого действияназываются такие, регулирующий орган которых перемещается только при достижениинепрерывно изменяющейся регулируемой величиной определенных заданных значений.Регуляторами непрерывного действия называются такие, регулирующий орган которыхпри непрерывном изменении регулируемой величины изменяется непрерывно.
Поспособу действия различают регуляторы прямого и косвенного действия.Регуляторами прямого действия называют такие, регулирующий орган которыхприводится в действие энергией регулируемой среды. Эти регуляторы не требуютпосторонней энергии, и регулирующий орган в них конструктивно объединен сизмерительным устройством. Регуляторами косвенного (непрямого) действияназываются такие, регулирующий орган которых приводится в действие энергией,подводимой от постороннего источника. По виду подводимой энергии регуляторыкосвенного действия подразделяются на пневматические, электрические игидравлические.
Основнойхарактеристикой регулятора является характеристика действия, или законрегулирования, под которым понимают вид математической зависимости междувходной и выходной величинами регулятора. Законы регулирования подразделяютсяпа линейные и нелинейные.
Изрегуляторов с нелинейными законами регулирования в химической промышленностиприменяют двух- и трехпозиционные регуляторы (П3-регуляторы).
Регуляторыс линейными законами регулирования подразделяются на интегральные (И-регуляторы), пропорциональные (П-регуляторы),пропорционально-интегральные (ПИ-регуляторы), пропорционально-дифференциальные(ПД-регуляторы) и пропорционально-интегральные-дифференциальные(ПИД-регуляторы).
Позиционные регуляторы
Автоматическиерегуляторы, регулирующий орган которых может занимать ограниченное числоопределенных положений, называются позиционными. Они относятся к групперегуляторов прерывистого действия. Чаще всего применяют двух- и трехпозиционныерегуляторы.
Затворрегулирующего органа двухпозиционных регуляторов может занимать только дваположения — открытое или закрытое. Перемещение регулирующего органа из одногоположения в другое происходит при достижении регулируемой величиной заранееустановленного (заданного) значения и осуществляется скачкообразно.Регулирующий орган трехпозиционных регуляторов кроме двух крайних имеет ещеодно среднее положение, что способствует более плавному изменению управляемой величины.
Интегральные регуляторы (И-регуляторы)
Интегральныминазывают такие регуляторы, одному и тому же значению регулируемой величиныкоторых могут соответствовать различные положения регулирующего органа.
Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы)
Пропорциональныминазывают такие регуляторы, отклонение регулируемой величины которых отзаданного значения вызывает перемещение регулирующего органа на величину,пропорциональную величине этого отклонения.
Пропорциональныерегуляторы могут применяться для регулирования процессов, протекающих вобъектах как обладающих, так и не обладающих самовыравниванием.
Системамавтоматического регулирования с П-регуляторамисвойственно наличие статической ошибки, т. е. остаточного отклонениярегулируемой величины. Величина этого отклонения тем больше, чем большеизменение регулируемой величины и чем больше предел пропорциональности.Увеличивая коэффициент усиления регулятора, можно уменьшить статическую ошибкурегулирования, однако полностью устранить ее нельзя.
Пропорционально-интегральныерегуляторы (ПИ-регуляторы)
Пропорционально-интегральныминазываются регуляторы, изменение выходной величины которых пропорционально какизменению входной величины, так и интегралу ее изменения.
Дляулучшения статических свойств ПИ-регуляторов их обратная связь осуществляетсяне по положению регулирующего органа, как в П-регуляторах,а по скорости его перемещения, где используется гибкая обратная связь. Такаясвязь работает только в переходном режиме регулирования.
Такимобразом, аналогично И-регулятору ПИ-регуляторподдерживает постоянное значение регулируемой величины независимо от нагрузкиобъекта, при отклонении ее от заданного значения в начальный момент временипереместит регулирующий орган на величину, пропорциональную величине отклонения(как П-регулятор), а затем будет продолжатьперемещение регулирующего органа до исчезновения статической ошибки (за счетгибкой обратной связи), т. е. приведет регулируемую величину к заданномузначению.
Регуляторы с предварением
Регуляторыс предварением бывают двух видов: ПД-пропорционально-дифференииальныеи ПИД-пропорционально-интегрально-дифференциальные.
ЛД-регулятором(пропорциональным регулятором с предварением) называют такой регулятор,регулирующее воздействие которого пропорционально отклонению регулируемойвеличины и скорости этого отклонения. Поскольку скорость изменения входнойвеличины является ее производной и характеризует тенденцию ее изменения,воздействие регулятора, пропорциональное производной, как бы предваряетзначительные отклонения регулируемой величины.