气动仪表的主要元部件及主要环节.ppt

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1、第二节船用自动化仪表基本知识ST本章主要内容：气动仪表主要元部件及主要环节气动变送器气动显示仪表气动调节器执行机构及气动仪表管理要点自动化仪表基本知识1、组成自动控制系统的各种仪表：变送器、显示仪表、调节器、执行机构及辅助仪表等。2、分类：按结构：基地式仪表：测量仪表、显示仪表、调节器组装成一个整体。不用统一信号。单元组合式仪表：控制系统的各种功能都分别用独立仪表来实现，并统一信号。按能源：电动调节仪表（信号4-20mA或0-10mA）、气动调节仪表（0.02-0.1MPa，1MPa=10公斤）船用自动化仪表一、自动化仪表的主要品质指标实际

2、应用中，仪表测量值与真实值之间总是存在一定差别，习惯上成为误差。误差：测量值与真值之间的差别1、按误差性质基本误差：仪表本身缺陷造成（间隙、摩擦、刻度不均或分度不准）附加误差：仪表使用条件的影响（环境温度、湿度、振动）2、按数值表示绝对误差：又称指示误差，被测量值A与真值A0之差Δ=A-A0；不能完全反应仪表的精度。相对误差：绝对误差占指示值的百分数，能反应仪表精度。4、精度：最大指示误差Δmax占量程（最大测量范围）的百分数精度等级δ0：精度除掉百分号（0.1，0.2，0.35级用于标准仪表）5、灵敏度：仪表对输入信号开始有反应的灵敏程度

3、Δx：输入变化量Δy：输出变化量仪表的灵敏度越大，越能测出微小的输入变化。所以，一般小量程仪表的灵敏度比大量程的灵敏度大。6、不灵敏区：仪表活动部件的摩擦、间隙、弹性元件的滞后使输入信号有微小变化而输出仍然不变。灵敏限：引起仪表输出微小变化所需输入量的最小变化值。（一般认为：不灵敏限等于1/2不灵敏区）变差：外界条件不变，多次从不同方向输入同一真值，仪表指示值之间的最大误差（即仪表在同一测量点，其正行程和反行程指示值之差）。所以：不灵敏区用输入量的变化表示，而变差以输出量的变化表示。仪表的不灵敏区、灵敏限、变差二、气动仪表的主要元部件及组成

4、原理ST1、弹性元件：位移随外力大小成比例变化，比例系数取决于元件的弹性大小，与输入输出无关。1、弹性支承元件：用于支撑平衡或增强弹性敏感元件的刚度2、弹性敏感元件：将承受的压力、轴向推力转变成位移信号螺旋弹簧片簧非金属膜金属膜片波汶管FP（一）、主要元部件：弹性元件、节流元件、气体容室、喷嘴挡板机构和功率放大器等F弹簧管膜盒弹性敏感元件P：输入波纹管的气压信号Fe:波纹管的有效面积E:波纹管和支撑弹簧的总刚度S：输出量、波纹管的位移波汶管膜片弹簧管（1）弹性特性弹性元件在弹性变形范围内，其变形与作用力成正比。F=CＳF——轴向力Ｓ——位移

5、C——弹性元件的刚度刚度大则同样外力产生的变形位移小，即灵敏度低弹性元件的基本特性：弹性特性及有效面积（2）有效面积弹性元件的输出力与承受力之比。对于气室中承受压力的弹性元件，其有效面积一般不等于其截面几何面积，如：膜片的有效面积小于其几何面积；波纹管的有效面积大于其顶面几何面积。面积在弹性变形范围内，其变形与作用力成正比。支承元件：螺旋弹簧，片簧等用于支承、平衡或增强弹性敏感元件的刚度、调整的弹性敏感元件初始位置。特点：刚度大、灵敏度较大。对轴向推力变化反应敏感。弹性元件的分类：弹性支承元件、弹性敏感元件弹性元件的压缩变形比拉伸变形具有更

6、好的线性关系，实际使用波纹管时常采用预压缩的方法。敏感元件:膜片，波纹管，弹簧管，膜盒将承受的压力转换成位移信号。特点：刚度小、灵敏度较大。对轴向推力变化反应敏感。P1P2膜盒膜盒压力表工作原理被测量介质的压力从接头进入膜盒内腔，波纹膜盒在被测介质的压力作用下，产生相应的弹性变形受压而产生位移，通过连杆机构带动机芯齿轮旋转，指针指示出被测压力值在表盘上指示出来ST2、节流元件：作用阻碍气体流动、产生压降、改变流量①恒节流孔式（毛细管式和小孔式）：流通面积不变——恒气阻②变节流孔式（圆锥-圆锥型、圆锥-圆柱型、圆球-圆锥型）：流通面积可调——

7、可调气阻（调整比例带、积分时间、微分时间）常用变节流孔组成变节流阀气阻R：节流元件对气体流动阻碍作用的大小，恒节流孔内径不能改变，气阻不能改变。流量G压降ΔP恒节流孔圆锥-圆锥型圆柱-圆柱型圆球-圆锥型符号：G特点：输入量为气体流量，输出量为气容气压3、气体容室：储存或放出气体，对压力变化起惯性作用①定容气室—积分气容C：气体容室内，每升高一单位的压力所需的空气质量。②弹性气室—微分：在空腔中加入波纹管，其气室体积随波纹管压力的变化而变化P0Pp气容不变气容改变弹性气室在充放气过程中气容是变化的。ST4、喷嘴挡板机构：把挡板微小的位移转换成

8、相应的气压信号。背压室输出压力P随喷嘴挡板的开度h成比例变化喷嘴挡板机构结构示意图1）结构：恒节流孔背压室：恒节流孔与喷嘴的气室喷嘴：喷嘴轴心与挡板垂直。挡板与喷嘴具有良好密封性