火電廠自動化根底知識及自動調(diào)節(jié)概念

自動調(diào)節(jié)概述自動調(diào)節(jié)中的一些常用術(shù)語

1．被調(diào)量〔被控制量〕表征生產(chǎn)過程是否正常運(yùn)行并需要加以調(diào)節(jié)的物理量。2．給定值按生產(chǎn)要求被調(diào)量必須維持的希望值。3．控制對象〔被控對象〕被調(diào)節(jié)的生產(chǎn)過程或設(shè)備稱為控制對象。4．調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可用來改變進(jìn)入控制對象的物質(zhì)或能量的裝置稱為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。5．變送器用來將被調(diào)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的便于傳遞和處理的信號。6.控制器按照預(yù)定規(guī)律對輸入信號進(jìn)行運(yùn)算，輸出是控制信號的環(huán)節(jié)7.控制量〔調(diào)節(jié)量〕由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(閥門、擋板等)改變的流量(或能量)，用以控制被調(diào)量的變化。

8.環(huán)節(jié)表示輸出與輸入信號之間關(guān)系的抽象單元9．?dāng)_動引起被調(diào)量偏離其給定值的各種原因稱為擾動。如果擾動不包括在控制回路內(nèi)部(例外界負(fù)荷)，稱為外擾。如果擾動發(fā)生在控制回路內(nèi)部，稱為內(nèi)擾。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開度變化造成的擾動，稱為根本擾動。給定值變化的擾動稱為給定值擾動,也稱控制作用擾動。10．控制過程〔調(diào)節(jié)過程〕原來處于平衡狀態(tài)的控制對象，一旦受到擾動作用，被調(diào)量就會偏離給定值。要通過自動控制儀表或運(yùn)行人員的調(diào)節(jié)作用使被調(diào)量重新恢復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程，稱為調(diào)節(jié)過程。11．自動控制系統(tǒng)控制儀表和控制對象通過信號的傳遞互相聯(lián)系起來就構(gòu)成了自動控制系統(tǒng)。方框圖圖例：注意：信號線有箭頭，表示信號只能單向傳輸相加點(diǎn)的正號可以省略，負(fù)號不可省略自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖相加點(diǎn)環(huán)節(jié)分支點(diǎn)Y＝W（S）XW（S）Y＝X1＋X2X1X2YYXXXX環(huán)節(jié)的三種根本連接方式

串聯(lián)、并聯(lián)、反響

〔1〕串聯(lián)連接串聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于所有傳遞函數(shù)的乘積

〔2〕并聯(lián)連接（a）R(s)C(s))(2sG)(1sG)(3sG)(2sC)(1sC)(3sC并聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于所有傳遞函數(shù)的代數(shù)和〔3〕反響連接

（a）C(s)R(s)G(s)H(s)±E(s)B(s)〔4〕相加點(diǎn)的移動移動中關(guān)于“前〞、“后〞的定義：按信號流向確定〔5〕分支點(diǎn)〔引出點(diǎn)〕的移動移動中關(guān)于“前〞、“后〞的定義：按信號流向確定用方塊圖等效變換方法，求以下圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)C(s)/R(s)解：這個具有交叉回路的系統(tǒng)，如果不對它作適當(dāng)?shù)淖儞Q，就難以求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。此題的求解有多種方法，就是進(jìn)行相加點(diǎn)和分支點(diǎn)的移動解除回路的交叉。如先把點(diǎn)A先前移至B點(diǎn)，之后將G2、G3、G4化簡為G5，再將B點(diǎn)后移至C點(diǎn)，就將交叉回路消除了，可從內(nèi)環(huán)到外環(huán)逐步化簡，操作過程示意如下：例題自動控制系統(tǒng)分類

一、按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類1．前饋控制系統(tǒng)〔開環(huán)〕2．反響控制系統(tǒng)〔閉環(huán)〕3．前饋─反響控制系統(tǒng)〔復(fù)合控制系統(tǒng)〕二、按給定值特點(diǎn)分類1.定值控制系統(tǒng)2.隨動控制系統(tǒng)3．程序控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)——不需穩(wěn)定性分析“按擾動調(diào)節(jié)〞或“擾動補(bǔ)償〞——調(diào)節(jié)及時，只對一個可測量擾動起作用優(yōu)點(diǎn)：理想情況下可完全消除擾動的影響缺點(diǎn)：不能保證被調(diào)量等于給定值，所以通常不獨(dú)立使用λ擾動通道調(diào)節(jié)通道前饋調(diào)節(jié)器y“按偏差調(diào)節(jié)〞——調(diào)節(jié)不及時，反復(fù)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時間長閉環(huán)控制系統(tǒng)——須進(jìn)行穩(wěn)定性分析優(yōu)點(diǎn)：對所有擾動都有調(diào)節(jié)作用，可將偏差控制在預(yù)定值內(nèi)缺點(diǎn)：調(diào)節(jié)不及時，導(dǎo)致誤差消除慢前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)-rλ擾動通道調(diào)節(jié)通道調(diào)節(jié)器測量變送調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)yuxy1y2e前饋控制系統(tǒng)/反響控制系統(tǒng)/復(fù)合控制系統(tǒng)-rλ擾動通道調(diào)節(jié)通道反饋調(diào)節(jié)器測量變送調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)y前饋調(diào)節(jié)器測量變送三．按閉合回路的數(shù)目分類

單回路控制系統(tǒng)：

多回路控制系統(tǒng)：一、控制過程的根本形式調(diào)節(jié)時間最大偏差靜態(tài)偏差在定值控制系統(tǒng)中，突出的要求是克服擾動的性能。在隨動控制系統(tǒng)中突出的要求是跟蹤性能。

衡量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣可以歸納為三個方面：

穩(wěn)定性，準(zhǔn)確性，快速性

典型環(huán)節(jié)的動態(tài)特性及環(huán)節(jié)連接方式一、了解對象動態(tài)特性的意義1.熱工對象是熱工自動控制系統(tǒng)的重要組成局部，要設(shè)計一個合理的控制系統(tǒng)，必須了解對象的動態(tài)特性;2.要確定出控制器的最正確整定參數(shù)，也必須了解對象的動態(tài)特性。3.了解對象的動態(tài)特性，還可以對新設(shè)計的工藝設(shè)備提出要求，使之滿足所需要的動態(tài)特性，為設(shè)計滿意的控制系統(tǒng)創(chuàng)造先決條件。二、相關(guān)概念1.對象的動態(tài)特性:就是對象的某一輸入量變化時，其被控參數(shù)隨時間變化的規(guī)律。其取決于工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件和內(nèi)部物理的〔或化學(xué)的〕過程。2.理論建模：可以用機(jī)理分析的方法導(dǎo)出對象的動態(tài)特性；3.實(shí)驗(yàn)建模：用實(shí)驗(yàn)的方法獲取對象的動態(tài)特性，是工程中常用的建模方法，目前有時域法、頻域法和相關(guān)統(tǒng)計法等。實(shí)驗(yàn)建模方法1〕.時域法：是在對象的輸入端加一階躍擾動，記錄響應(yīng)曲線，經(jīng)數(shù)據(jù)處理求得對象的傳遞函數(shù)，這種方法的特點(diǎn)是簡單適用，因此為工程中所廣泛采用。2〕.頻域法：用通過實(shí)驗(yàn)求得對象的頻率特性來研究對象的動態(tài)特性。但對一些慣性大的對象那么因試驗(yàn)時間很長而影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此，這種頻域法用的較少。3〕.相關(guān)統(tǒng)計法：是在對象的輸入端加一偽隨機(jī)信號，用相關(guān)計算求得對象的脈沖響應(yīng)函數(shù)，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不影響生產(chǎn)，因而越來越受到人們的重視。第二節(jié)

單容被控對象的動態(tài)特性

單容被控對象：

是指只有一個貯存物質(zhì)或能量的容積。這種對象用一階微分方程式來描述。單容被控對象還可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩大類。一、有自平衡的單容對象

在t＝t0,閥門1開大,閥門2不變：〔一〕階躍響應(yīng)分析起始的工況：h＝h0，Q1＝Q10=Q2＝Q20

ΔQ＝ΔQ1－ΔQ2Δμ0ΔQ1ΔQ＝Q10＋ΔQ1－Q20＝ΔQ1hQ2新的平衡狀態(tài)

有自平衡單容對象的階躍響應(yīng)曲線

〔二〕傳遞函數(shù)物質(zhì)平衡方程：(Q1－Q2)dt＝Adh

控制閥開度μ與流入量Q1之間的關(guān)系：Q1＝Kμμ

當(dāng)流出側(cè)閥門2的液阻方程：A：水槽截面積或稱液溶

Kμ:控制閥的比例系數(shù)

Rs：閥門2阻力稱為液阻〔當(dāng)液位變化范圍較小時，閥門阻力Rs可近似看成常數(shù)〕〔二〕傳遞函數(shù)綜合得：寫成標(biāo)準(zhǔn)形式：T：對象的慣性時間常數(shù)T＝FRsK：對象的放大系數(shù)K＝KμRs傳遞函數(shù)為：慣性環(huán)節(jié)階躍時域響應(yīng)階躍輸入μ(t)＝Δμ0時：

說明：1.被控對象受到擾動后平衡被破壞，不需外來的調(diào)節(jié)作用，而依靠被調(diào)量自身變化使對象重新恢復(fù)平衡的特性，稱為對象的自平衡特性。2.這是慣性環(huán)節(jié)，一種很重要的根本環(huán)節(jié)?！踩程卣鲄?shù)1．放大系數(shù)K

∵

h(∞)＝KΔμ0

K＝h(∞)/Δμ0

物理意義：如果有一定的輸入變化量Δμ0，通過對象就被放大了K倍的輸出穩(wěn)態(tài)值h(∞)，所以我們稱K為對象的靜態(tài)放大系數(shù)。

〔三〕特征參數(shù)2．時間常數(shù)T〔當(dāng)t＝T時〕當(dāng)對象受到階躍輸入后，輸出(被調(diào)量)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需的時間，就是時間常數(shù)TT越小，表示對象輸出對輸入的反響越快，即慣性越小，T稱為慣性時間?！踩程卣鲄?shù)響應(yīng)曲線在起始點(diǎn)切線的斜率

時間常數(shù)T的物理意義：當(dāng)對象受到階躍輸入后，被調(diào)量如果保持初始速度變化，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間就是時間常數(shù)〔三〕特征參數(shù)單容對象的階躍響應(yīng)曲線h(3T)＝ＫΔμ0(1－e－3)

＝0.95h(∞)

h(4T)＝ＫΔμ0(1－e－4)

＝0.98h(∞)

二、無自平衡的單容對象

Ahμ流出量Q2由水泵強(qiáng)制打出。Q2的大小決定于水泵的容量和轉(zhuǎn)速，而與水槽水位的上下無關(guān)流出側(cè)阻力可認(rèn)為是無限大，也就是說它的流出側(cè)沒有自平衡能力

1．階躍響應(yīng)

起始的工況：h＝h0，Q1＝Q10=Q2＝Q20

在t＝t0時刻

：控制閥階躍開大Δμ0

流入量Q1按比例增加ΔQ1，ΔQ2＝0

ΔQ＝ΔQ1－ΔQ2＝ΔQ1為一常數(shù)

水槽液位等速(直線)上升

1．階躍響應(yīng)2．傳遞函數(shù)

∵Q10＝0，Q20＝0，h0＝0,μ0＝0

∵ΔQ1＝KμΔμ0

又∵ΔQ2＝0∴Q20＝0

三、

多容被控對象的動態(tài)特性

多容對象指有二個或更多貯存能量或物質(zhì)的容積，有幾個容積就需用幾階微分方程式描述。也可分為有自平衡多容對象和無自平衡多容對象兩大類。一、有自平衡的多容對象

2．傳遞函數(shù)

二階系統(tǒng)雙容水槽對象是二階慣性環(huán)節(jié)，它是兩個一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成,沒有負(fù)載效應(yīng)。

對象的容積個數(shù)愈多，其動態(tài)方程的階次愈高，其容積遲延愈大。說明：容積數(shù)目影響的階躍響應(yīng)曲線二、無自平衡能力多容對象

傳遞函數(shù)三、具有純遲延的對象

容積遲延:在多容對象中，由于容積增多而產(chǎn)生容積滯后。傳遞遲延：由于信號的傳遞產(chǎn)生的滯后叫傳遞滯后。當(dāng)對象即有純遲延又有容積遲延時，我們通常把這兩種遲延加在一起，統(tǒng)稱為遲延，用τ來表示

純遲延KμQ0μ三、具有純遲延的對象

Q1Q0e-τsQ0Q1_Q2hQ1Q2四、總結(jié)①有自平衡能力對象單容對象：

雙容對象：

多容對象：

若近似認(rèn)為，T1=

T2=…

=Tｎ=T

，則或

②無自平衡能力對象單容對象：

雙容對象：

多容對象：

若近似認(rèn)為，T1=

T2=…

=Tｎ=T

，則或

熱工對象的動態(tài)特性一般具有以下特點(diǎn)：

(1)對象的動態(tài)特性是不振蕩的。(2)對象的動態(tài)特性在干擾發(fā)生的開始階段有遲延和慣性。(3)在階躍響應(yīng)曲線的最后階段，被調(diào)量可能到達(dá)新的平衡(有自平衡能力)；也可能不斷變化而不再平衡下來(無自平衡能力)。(4)描述對象動態(tài)特性的特征參數(shù)有放大系數(shù)K，時間常數(shù)T(無自平衡能力用積分時間Ta)遲延時間(包括遲延和容積遲延)等。調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律中最根本的作用是:比例(P)、積分(I)和微分(D)作用常用的控制規(guī)律可分為：比例調(diào)節(jié)器〔P〕、比例積分調(diào)節(jié)器〔PI〕、比例微分調(diào)節(jié)〔PD〕、比例積分微分調(diào)節(jié)器〔PID〕一、根本調(diào)節(jié)作用1.比例作用(P作用)

動態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

比例作用的比例系數(shù)

特點(diǎn)為：

〔1〕無慣性、無遲延、動作快,而且調(diào)節(jié)動作的方向始終正確,在控制系統(tǒng)中是促使控制過程穩(wěn)定的骨干因素〔2〕有差調(diào)節(jié)一、根本調(diào)節(jié)作用2.積分作用(I作用)

動態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

積分速度

特點(diǎn)為：

〔1〕無差調(diào)節(jié)，即控制過程結(jié)束時,被調(diào)量與給定值之間沒有穩(wěn)態(tài)偏差〔2〕控制作用滯后，調(diào)節(jié)時間長〔3〕控制方向有時錯誤，是使控制過程振蕩的因素,因此很少單獨(dú)使用一、根本調(diào)節(jié)作用3.微分作用(D作用)

動態(tài)方程式：

傳遞函數(shù)為：

微分作用的微分系數(shù)

特點(diǎn)為：

〔1〕微分作用具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，可克服對象的一些慣性與遲延〔2〕控制方向始終正確，能改善控制過程的動態(tài)特性〔3〕不能消除靜態(tài)誤差，不能單獨(dú)使用理論微分，實(shí)際微分有慣性

一、根本調(diào)節(jié)作用總結(jié):

比例作用能單獨(dú)地執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù),并能使控制過程趨于穩(wěn)定,但會產(chǎn)生靜態(tài)偏差。

積分作用會使控制過程趨于不穩(wěn)定，只有在極少的情況下(對象自平衡能力大,慣性和遲延很小等)才能單獨(dú)應(yīng)用,但能使被調(diào)量無靜態(tài)偏差。

微分作用不能單獨(dú)使用，但能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能減少被調(diào)量的動態(tài)偏差.

二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

理想PID調(diào)節(jié)器實(shí)際PID調(diào)節(jié)器動態(tài)方程傳遞函數(shù)4.比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器二、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律

理想PID調(diào)節(jié)器實(shí)際PID調(diào)節(jié)器階躍響應(yīng)曲線

4.比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)PIDPID熱工保護(hù)熱工保護(hù)的根本概念熱工保護(hù)系統(tǒng)屬于開關(guān)量控制系統(tǒng)。保護(hù)系統(tǒng)對機(jī)組的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，在機(jī)組工況正常時，保護(hù)系統(tǒng)不起任何作用，當(dāng)機(jī)組工況異常時，保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出報警信號，在必要時自動啟停某些設(shè)備，以使機(jī)組維持運(yùn)行；假設(shè)發(fā)生了重大故障而危及機(jī)組設(shè)備的平安時，保護(hù)系統(tǒng)停止機(jī)組運(yùn)行，以防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。熱工保護(hù)動作的分類熱工保護(hù)動作可分為兩大類：工況保護(hù)和危機(jī)保護(hù)兩類保護(hù)的共同點(diǎn)是當(dāng)機(jī)組參數(shù)正常時都不動作。不同點(diǎn)歸納如下：兩類保護(hù)動作參數(shù)值不同，參數(shù)超差和到達(dá)危險參數(shù)工況保護(hù)的目的是維持運(yùn)行，危機(jī)保護(hù)的目的是防止事故擴(kuò)大。兩類保護(hù)動作的結(jié)果不同，維持運(yùn)行和停機(jī)。發(fā)電廠停產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)損失是顯而易見的。兩類保護(hù)的可靠性要求不同，危機(jī)保護(hù)的可靠性要求最高。熱工保護(hù)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)熱工保護(hù)系統(tǒng)的組成熱工保護(hù)系統(tǒng)由信號輸入單元、邏輯處理單元〔或?qū)Ｓ帽Ｗo(hù)裝置〕以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

保護(hù)系統(tǒng)所需的信號由傳感器經(jīng)信號單元送來，邏輯處理單元對其進(jìn)行運(yùn)算處理，當(dāng)輸入信號顯示工況異常時，工況保護(hù)回路動作或危機(jī)保護(hù)回路動作，發(fā)出輸出信號給保護(hù)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其動作控制被保護(hù)對象。熱工保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)因?yàn)闊峁けＷo(hù)系統(tǒng)是當(dāng)機(jī)組處于不正常狀態(tài)時保障平安的，所以要求它必須有很高的可靠性，不能產(chǎn)生拒動和誤動。

為達(dá)上述要求，通常采用如下技術(shù)措施：①為保證輸入信號可靠，一般采用獨(dú)立傳感器。不與其他系統(tǒng)共用傳感器，必要時還要對傳感器采取冗余措施。②保護(hù)系統(tǒng)動作時發(fā)出報警信號。③保護(hù)命令一般是長信號，要求能滿足被控對象對控制信號的要求。④保護(hù)動作一般是單方向的，即動作后需由運(yùn)行人員手動復(fù)位。⑤保護(hù)系統(tǒng)能進(jìn)行在線試驗(yàn)，試驗(yàn)時應(yīng)不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。⑥當(dāng)有多級保護(hù)同時存在時，各級保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)有確定的優(yōu)先級。⑦保護(hù)系統(tǒng)可進(jìn)行自動—手動切換。⑧保護(hù)系統(tǒng)能進(jìn)行事故追憶和自檢。⑨保護(hù)系統(tǒng)具有獨(dú)立性。不受其他自動控制系統(tǒng)投入與否的影響。⑩保護(hù)系統(tǒng)有可靠的電源〔電源故障自動停機(jī)〕開關(guān)量變送器的特性

開關(guān)量變送器的結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少、可靠性高，因此被廣泛地應(yīng)用在開關(guān)量系統(tǒng)中。開關(guān)量信號也可由模擬量變送器輸出經(jīng)鑒幅后得到，但這種方式價格與故障率均較高，所以一般不采用。開關(guān)量變送器的根本原理是，將被測參數(shù)的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為觸點(diǎn)信號。實(shí)際上開關(guān)量變送器就是一種受控于被測量的開關(guān)，因此也簡稱為開關(guān)。如位置開關(guān)、壓力開關(guān)、差壓開關(guān)、流量開關(guān)、液位開關(guān)、溫度開關(guān)、光線開關(guān)等等。當(dāng)被測參數(shù)上升〔或下降〕到達(dá)某一規(guī)定值時，開關(guān)量變送器發(fā)出相應(yīng)信號，這個規(guī)定值稱為它的動作值。當(dāng)參數(shù)重又下降〔或上升〕到達(dá)原動作值或比原動作值稍小〔或稍大〕的另一個數(shù)值時變送器發(fā)出的信號復(fù)原，這個值稱為復(fù)原值。動作值和復(fù)原值之差稱為回差值。變送器的動作值和差值一般可根據(jù)需要調(diào)整，但有些變送器的參數(shù)是固定的，不能由用戶調(diào)整了。由于開關(guān)量變送器大多有回差，具有繼電器特性，因此也稱為繼電器。

在開關(guān)量控制系統(tǒng)中設(shè)定一個差值通常是必要的，可以防止被測參數(shù)在規(guī)定值附近波動時引起執(zhí)行器的反復(fù)跳躍。提高信號單元可靠性措施可靠性的定義：在一定的使用條件和規(guī)定的使用時間內(nèi)，系統(tǒng)持續(xù)完成設(shè)計功能的概率。從熱工保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生故障的效果看，故障可分為拒動作和誤動作兩類。誤動作率：Ｐ＝誤動作次數(shù)／實(shí)際動作次數(shù)拒動作率：Ｑ＝拒動作次數(shù)／應(yīng)當(dāng)動作次數(shù)實(shí)際動作次數(shù)為正確動作次數(shù)＋誤動作次數(shù)應(yīng)當(dāng)動作次數(shù)為實(shí)際動作次數(shù)－誤動作次數(shù)＋拒動作次數(shù)注意，上述表達(dá)式是統(tǒng)計值，應(yīng)該是在較長時間〔如一年〕的統(tǒng)計結(jié)果?！玻薄硢我恍盘柗ù藭r信號單元與檢測元件的誤動作率、拒動作率相等。即Ｐ＝ｐＱ＝ｑ式中Ｐ、Ｑ為信號單元的誤動作率和拒動作率。ｐ、ｑ為傳感器的誤動作率和拒動作率?！玻病承盘柎?lián)法這兩個信號在邏輯上為“與〞的關(guān)系。設(shè)單個傳感器的誤動率為Ｐa、Ｐb，拒動作率為Ｑa(bǔ)、Ｑb，串聯(lián)后信號單元總的誤動作率為Ｐ、拒動作率為Ｑ，Ｐ＝ＰaＰb；誤動作率Ｑ＝１－〔１－Ｑa(bǔ)〕〔１－Ｑb〕＝Ｑa(bǔ)＋Ｑb－Ｑa(bǔ)Ｑb；拒動作率由上式可見，假設(shè)兩傳感器的誤動作率、拒動作率相等，那么信號相“與〞后誤動作率可減少。但拒動作率比單一傳感器時增加了約一倍?！玻场承盘柌⒙?lián)法這兩個信號在邏輯上為“或〞的關(guān)系。。設(shè)單個傳感器的誤動率為Ｐa、Ｐb，拒動作率為Ｑa(bǔ)、Ｑb，并聯(lián)后信號單元總的誤動作率為Ｐ，拒動作率為Ｑ，Ｐ＝１－〔１－Ｐa〕〔１－Ｐb〕＝Ｐa＋Ｐb－ＰaＰb；誤動作率Ｑ＝Ｑa(bǔ)Ｑb；拒動作率兩個檢測元件輸出信號并聯(lián)后的誤動作率比單一信號時增加了約一倍。因此信號并聯(lián)法只適用于特別強(qiáng)調(diào)減小拒動作率而對誤動作率要求不高的場合?！?〕信號的多重化攝取法常用的有先串后并、先并后串，三取二、四取三等。多重化攝取法，雖然增加了變送器的數(shù)量，但對提高測量的準(zhǔn)確性，增加系統(tǒng)的可靠性，還是很有必要的。對熱工保護(hù)系統(tǒng)，除了要求其檢測信號必須正確可靠外，還要求保護(hù)裝置的邏輯處理局部和執(zhí)行機(jī)構(gòu)也必須正確、可靠地動作，這些局部也可以用多重化方法提高可靠性。熱工測量概述：測量就是將被測量與同性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)量〔測量單位〕進(jìn)行比較，以確定被測量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍的過程。測量技術(shù)是研究測量原理、測量方法和測量工具的一門科學(xué)。國際單位制規(guī)定了七個根本單位：米〔m〕公斤〔kg〕秒〔s〕安培〔A〕開爾文〔K〕摩爾〔mol〕坎〔cd〕測量方法：直接測量〔長度〕、間接測量〔面積〕、組合測量〔流量〕——讀數(shù)偏差測量〔桿秤〕、零差測量〔天平〕——比較接觸式測量〔量體重〕、非接觸式測量〔量太陽溫度〕——接觸測量系統(tǒng)：傳感器變送器顯示器熱工測量儀表的分類按被測參數(shù)份類：溫度、壓力、流量、物位、成分、機(jī)械量……按用途分類：標(biāo)準(zhǔn)表、實(shí)驗(yàn)室用表、工程用表按顯示方法分類：指針式、數(shù)字式、屏幕式、記錄式、計算式……按工作原理分類：機(jī)械式、電器式、化學(xué)式、氣動式、液動式……按安裝位置分類：就地式、盤裝式、架裝式……按使用方式分類：固定式、臺式、便攜式……誤差的概念在一定條件下，被測量客觀存在確實(shí)定值，稱為真值。誤差是測量值與真值相差的程度。誤差公理：測量的過程必然存在著誤差，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測量的過程之中。誤差的產(chǎn)生原因儀器本身；因?yàn)槿魏蝺x器都有一定的靈敏域和精確度。環(huán)境的變更；如溫度，濕度，緯度，電磁場的變化。實(shí)驗(yàn)方法所限；方法不同結(jié)果不一樣。如抽樣調(diào)查中的代表性誤差〔抽樣平均誤差〕操作人員的素質(zhì)；每個人身體條件的不同，受教育，訓(xùn)練的程度不同特別說明誤差不是錯誤，測量結(jié)果包含了誤差范圍恰恰是對測量結(jié)果正確和科學(xué)的表達(dá)。測量結(jié)果數(shù)值要用有效數(shù)字來表示誤差的表示方法絕對誤差Δ：測量值X與被測量真值X0之差

Δ＝X－X0相對誤差γ：絕對誤差Δ與真值X0之比，并用百分?jǐn)?shù)表示。

γ＝

引用誤差γ0：儀表某一刻度點(diǎn)讀數(shù)的絕對誤差Δ比上儀表測量范圍Xm，并用百分?jǐn)?shù)表示。Xm＝Xmax－Xmin

γ0＝ΔA0x100%ΔXmx100%關(guān)于真值真值實(shí)際上是難于得到的，人們通常用真值的近似值來代替，稱之為約定真值。約定真值的獲得采用相應(yīng)高一級精度計量器具的測量值作為被測量的真值用相同條件下屢次重復(fù)測量的算術(shù)平均值來代表真值。誤差的分類系統(tǒng)誤差：同一條件下重復(fù)測量，誤差根本恒定或規(guī)律變化原因：系統(tǒng)不完善、儀表使用不當(dāng)、條件不滿足、測量原理有誤隨機(jī)誤差：同一條件下重復(fù)測量，誤差隨機(jī)變化，但值不大原因：各種隨機(jī)擾動引起，可用統(tǒng)計方法減小疏忽誤差：規(guī)律性差，數(shù)值較大原因：一般是人員因素，粗心大意或水平不夠精密度、準(zhǔn)確度、精確度精度與誤差是反映測量結(jié)果真實(shí)性的兩個相輔相成的概念精度是表示測量值接近真值的程度精密度：屢次測量結(jié)果的一致程度，即隨機(jī)誤差大小的程度。準(zhǔn)確度：測量值與真值的偏離程度，即系統(tǒng)誤差大小的程度。精確度：是系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。指測量值與真值的一致程度。精密度差準(zhǔn)確度差精密度差準(zhǔn)確度中精密度好準(zhǔn)確度中精密度好準(zhǔn)確度好精確度好精確度中精確度中精確度差儀表的精度等級和允許誤差儀表的精度等級是國家規(guī)定的系列值，一般有〔14級〕0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0兩者的關(guān)系是：合格表的所有誤差都不能超過允許誤差。例題：用0～16Mpa壓力表測量10Mpa左右的壓力，假設(shè)要求測量誤差小于±0.5％，選擇適宜的儀表精度。解：ABTT0-----AB＋－T內(nèi)部電場E電勢式中： k—波爾茲曼常數(shù)1.38

10-23J／KT—接點(diǎn)溫度e—單位電荷數(shù)，4.802

10-10絕對靜電單位NA、NB—導(dǎo)體A、B在溫度T時的自由電子密度

熱電偶測溫原理溫差電勢eA(t,t0)：同種導(dǎo)體兩端溫度不同時，溫度高的一端電子密度大，電子將向溫度低的一端擴(kuò)散，在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電位差，熱端為正。其大小與溫差和導(dǎo)體性質(zhì)有關(guān)。eAB(t,t0)

>>eA(t,t0)方向由eAB(t,t0)決定

熱電偶回路總電勢ABTT0溫差電勢接觸電勢接觸電勢上式說明，當(dāng)熱電偶材料選定以后，熱電勢就是兩個溫度的函數(shù)。如果保持冷端溫度不變，那么熱電勢就只與熱端溫度相關(guān)了。熱電偶的根本定律1.均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體組成的閉合回路，不管形狀和溫度分布，都不會產(chǎn)生熱電勢。熱電勢與熱偶長度與截面無關(guān)。2.中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中，接入其他均質(zhì)導(dǎo)體，只要接入的導(dǎo)體兩端溫度相等，它們對熱電勢沒有影響。可以在熱電偶回路中接入儀表3.中間溫度定律熱偶兩端溫度為t,to的熱電勢，等于該熱偶在溫度為t,tn和tn,to熱電勢之和。提供了編制和使用分度表的方法提供了使用補(bǔ)償導(dǎo)線的依據(jù)。熱電偶回路接入中間導(dǎo)體ABTT0AT1CCABTT0證明：AB金屬CT0T金屬D用開路熱電偶測量金屬壁溫D最活躍C最惰性標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶熱電勢與溫度之間的關(guān)系B鉑銠30－鉑R鉑銠13－鉑S鉑銠10－鉑E鎳鉻—銅鎳N鎳鉻硅－鎳硅J鐵－銅鎳T銅－銅鎳K鎳鉻－鎳硅C銅—銅鎳熱電偶、熱電阻型號命名表鎧裝式型號說明W

溫度儀表

R

熱電偶

P感溫元