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第3章过程控制仪表3.ppt

发布:2019-05-08约9.79千字共76页下载文档
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构成安全火花防爆系统的二要素: ① 在危险现场使用的仪表必须是安全火花防爆仪表(本安仪表)。 ② 现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过安全栅(防爆栅)。 基本原理:简单齐纳式安全栅是利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压、用固定电阻进行限流 。 3.5.1 齐纳式安全栅 安全栅的种类很多,有电阻式安全栅、中继放大式安全栅、齐纳式安全栅、光电隔离式安全栅、变压器隔离式安全栅等。 当输入电压Vi在正常范围(24V)内时,齐纳二极管VD不导通;当电压高于24V并达到齐纳二极管的击穿电压(约28V)时,齐纳二极管导通,在将电压钳制在安全值以下的同时,安全侧电流急剧增大,使快速熔断丝FU很快熔断,从而将可能造成事故的高压与危险现场隔断。固定电阻R的作用是限制流往现场的电流。 两点不足: 一、固定的限流电阻其大小难以选择,选小了起不到很好的限流作用,选大了又影响仪表的恒流特性,理想的限流电阻应该是可变的,即电流在安全范围内其阻值要足够小,而当电流超出安全范围时其电阻要足够大; 二、接地不合理,通常一个信号回路只允许一点接地,若有两点以上接地会造成信号通过大地短路或形成干扰。 (2)由VD1~VD4和F1 ~ F’2组成限压电路。背靠背的齐纳管中点接地,改直接接地为保护时接地。 (1)用晶体管限流电路取代固定电阻。VT3工作于零偏压,作为恒流源向VT1提供足够的基极电流,保证信号在4~20mA范围内VT1处于饱和状态。 改进后的齐纳式安全栅 正常时VT1饱和导通? VR1 = 0.1~ 0.5V ? VT2不通 过流时VR 1 0.6V ? VT2导通,分流VT3的电流? ? VT1退饱和 ? Vce1↑呈现较高的电阻 要求快速熔断丝熔断时间1mS 工作原理 过压时VD1 ~ VD4中至少有一个被击穿,限压并接地 改进后的齐纳式安全栅 3.5.2 隔离式安全栅 用变压器作为隔离元件,分别将输入、输出和电源进行隔离,可以对二线制变送器进行隔离供电。因而分检测端安全栅和执行端安全栅。 1 检测端安全栅 检测端安全栅在向变送器提供电源的同时,将变送器的测量信号经隔离变压器传给控制室仪表。 检测端安全栅是一个传递系数为1的传送器,电源、变压器、控制室仪表之间用磁耦合,电路上是隔离的。简化原理图如图所示。 + + (1)电源变压器 DC / AC:VT1、VT2,VD1~ VD4 及变压器T1构成磁耦合自激多谐振荡器。 + + (2)晶体管限压限流电路 串联使用了两套完全相同的限压限流电路:VT3、VT4和VD15;VT5、VT6和VD16。 正常工作时VT4、VT6饱和,VT3、VT5截止。 ①??? 电源出现过电压 ? VD15击穿(30V) ? ? ? VT3饱和 Vce3≈0 VT4截止 VAB ↓—限压 ? ? 晶体管限压限流电路原理 ? ② 变送器出现过电流 VR6 0.6V VT3导通,分流 ? VT4退饱和 ? Vce4↑ —限流 ? 限流特性 限压特性 (3)调制解调电路 调制: VD13、VD14交替工作?送往变送器的DC4~20mA ? 交替通过T2原边 解调: T2副边1:1耦合?复合管VT7~VT10整流 + - - + 2 执行端安全栅 用于控制室中调节器和现场执行器之间,是4~20mA调节信号送往现场的安检通道。与检测端安全栅的区别: ① 信号传输方向相反,② 不需给现场供电。 电路原理基本相似。 本章结束,谢谢! * 自动:Ii↑→(Ii-If)↑→θ↑→ 电机正转 (Ii-If)↓←If↑ 手动:由电动操作器远方控制正、反、停三位操作。 执行机构作用:接收伺服放大器或电动操作器输出的控制两相电机电源的通断信号,输出0~900的机械转角。 组成:由两相电机、机械减速器和位置发送器三个部分组成。 1、两相伺服电机 作用:两相伺服电机把可控硅交流开关输出的电功率转变成机械转矩。 组成:由一个冲槽硅钢片叠成的定子和鼠笼式转子组成。 * 直线阀特点:小开度时,控制性能不好,灵敏度高,控制作用强,易振荡; * 大开度时,灵敏度低,控制作用弱,控制缓慢。 * 流量的相对变化量 小开度时,流量相对变化量太大,灵敏度高,控制作用太强,加剧振荡,易产生超调。 直线阀的流量放大系数在任何一点上都是相同的,但其对流量的控制力却是不同的。 控制力:阀门开度改变时,相对流量的改变比值。 流量的相对变化量 流量的相对变化量 大开度时,流量相对变化量太小,调节作用弱,调节缓慢。不适于负荷变化大的过程 直
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