PPT《第12章 自动检测技术的综合应用》

第12章 自动检测技术的综合应用 12.

1 传感器的选用原则 1.灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化量与输入变化量的比值.灵敏度高,则意味着传感器所能感知的变化量小,即被测量稍有一微小变化时,传感器就有较大的输出响应.一般讲,传感器的灵敏度越高越好. 但是应注意:传感器的灵敏度很高,即使是很微弱的干扰信号也很容易被混入,并且会伴随着有用信号一起被电子放大系统放大,显然这不是测量目标所希望出现的.因此,这时更要注重的是选择高信噪比的传感器,既要求传感器本身噪声小,又不易从外界引进干扰噪声. 2.线性范围 线性范围越宽,表明传感器的工作量程愈大.传感器工作在线性区内是保证测量精确度的基本条件,否则就会产生非线性误差.在选用时必须考虑被测量的变化范围,使其非线性误差在允许范围之内. 3.响应特性 通常希望传感器的输出信号和输入信号随时间的变化曲线相一致或基本相近,但在实际中很难做到这一点,延迟通常是不可避免的,但总希望延迟时间愈短愈好.选用的传感器动态响应时间越小,延迟就越小. 4.稳定性 稳定性表示传感器在长期使用之后,其输出特性不发生变化的性能.影响传感器稳定性的因素是环境和时间.工作环境的温度、湿度、尘埃、油剂、振动等影响,会使传感器的输出发生改变,因此要选用适合于其使用环境的传感器,同时还要求传感器能长期使用而不需要经常更换或校准. 5.精确度 传感器的精确度是反映传感器能否真实反映被测量的一个重要指标.精确度高,则说明测量值与其真值越接近.传感器的精确度越高,其价格就越高.如果一味追求高精度,必然会造成不必要的浪费.因此在选用传感器时,首先应明确测试目的.若属于相对比较的定性试验研究,只需获得相对比较值即可时,就不必选用高精度的传感器;

若要求获得精确值或对测量精度有特别要求时,则应选用高精度的传感器. 6.测试方式 在线测试是一种与实际情况更接近一致的测试方式,尤其在许多自动化过程的检测与控制中,通常要求真实性和可靠性,而且必须在现场条件下才能达到检测要求.实现在线测试是比较困难的,对传感器与检测系统都有一定的特殊要求,因此应选用适合于在线测试的传感器,这类传感器也正在不断被研制出来. 12.2 综合应用举例 12.2.1 高炉炼铁自动检测与控制 高炉炼铁就是在高炉中将铁从铁矿石中还原出来,并熔化成生铁.高炉是一个竖式的圆筒形炉子,其本体包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备和高炉支柱组成,而高炉内部工作空间又分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段.高炉生产除本体外,还包括上料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统.高炉产品包括各种生铁、炉渣、高炉煤气以及炉尘.生铁供炼钢和铸造使用;

炉渣可用于制作水泥、绝热、建筑和铺路材料等用途;

高炉煤气除了供热风炉做燃料使用外,还可供炼钢、焦炉、烧结点火用等;

炉尘回收后可做烧结厂原料用. 1.高炉本体检测和控制 为了准确、及时地判断高炉炉况和控制整个生产过程的正常运行,必须检测高炉内各部位的温度、压力等参数. (1)温度.需检测的温度点包括炉顶温度、炉喉温度、炉身温度和炉基温度,并采用多点式自动电子电位差计指示和记录. (2)差压(压力).需检测大小料钟间的差压、热风环管与炉顶间的差压及炉顶煤气压力. 图12.1 炼铁生产过程工艺参数检测与控制系统图 2.送风系统检测和控制 送风系统主要考虑鼓风温度和湿度的自动控制,均采用单回路控制方案.1)鼓风温度 用热电偶测定进入环形风管前的温度,经温度变送器转换后送至调节器,调节器按PID规律运算后的输出信号驱动电动执行器DKJ,调节混风阀的开度,控制进入混风管的冷风量,保持规定的鼓风温度,同时鼓风温度送至显示仪表指示和记录.2)鼓风湿度 用两支一干一湿的热电阻测温,信号经温度变送器转换后的电流信号送至调节器,调节器的输出信号驱动电动执行器,控制蒸气阀的开度,改变进入鼓风中的蒸气量,控制鼓风湿度保持在规定值上. 3.热风炉煤气燃烧自动控制 图12.2 热风炉煤气燃烧自动检测控制系统 (1)煤气与空气的比例控制.2)烟道废气中含氧量的控制.3)炉顶温度控制.4)烟道废气温度控制.5)煤气压力控制.此外,还有喷吹重油自动控制、吹氧系统自动控制、煤气净化系统自动控制、汽化冷却系统自动控制等.目前,我国比较先进的大中型高炉炼铁生产过程工艺参数检测与控制,都采用了先进的集散控制系统(DCS),取代了模拟调节器和显示、记录仪,对生产工况进行集中监视和分散控制,无论从使用角度还是从成本考虑都是极有优势的. 12.2.2 蒸馏塔自动检测与控制 图12.3 常压蒸馏塔过程工艺参数检测与控制系统图 1.蒸馏塔参数检测 (1)温度测量:包括原油入口温度、塔顶蒸气温度,可用热电偶测量.2)流量测量:需测量燃料(煤气和燃油)流量、原油流量、回流量、各组分及重油流量等.绝大部分流量信号可采用孔板与差压变送器配合测量,对于像重油这样的高黏度液体,不能采用孔板测量,应选用容积式流量传感器(如椭圆齿轮流量传感器)进行测量.3)液位测量:回流槽液位、水与汽油的相界位、其他组分液位以及蒸馏塔底液位等,采用差压式液位传感器或差压变送器测量. 2.蒸馏塔自动控制系统 (1)原油温度和流量控制.2)回流控制.3)重油及各组分流量控制. 12.2.3 传感器在汽车中的应用 汽车类型繁多,其结构大体都是由发动机、底盘和电气设备3部分组成.汽车用传感器按照其功能大致可以分为两大类:一类是使驾驶员了解汽车各个部位状态的传感器;