热能与动力工程专业英语译文-第五章译文

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1、第五章仪器仪表与过程控制5.1概述仪器仪表与过程控制（I与C）涉及广泛的技术和科学，而且它们得到前所未有的应用。例如加热、冷却的控制，家庭和办公室的热水系统，以及化学和汽车的仪表与过程控制。5.1.1仪器仪表仪器仪表是工业过程控制的基础。然而，它以多种形式出现，从家用热水器和暖通空调中，测量变化的温度，并用于控制热水器或加热系统的燃气、燃油或电流，或制冷压缩机的电流，到复杂工业过程控制的应用，如石油或化学工业。在工业控制中，多个变量，从温度，流量和压力到时间和距离，可以同时测量。所有这些变量相互依存于一

2、个需要复杂的微处理器系统实现全部控制的单一过程中。由于技术的迅速进步，今天所使用的仪器仪表在明天就可能过时，新的和更有效的测量技术正不断被引入。这些变化被更高的精确度、质量、精密度和性能需求所推动。为了准确测量参数，仅在几年前被认为不可能的技术已经发展起来。5.1.2过程控制为了生产具有始终如一的高品质的产品，严格的过程控制是必要的。过程控制的一个易于理解的例子应该是，给一些清洁站供水，那里的水温需要保持不变，无论水的需求量是多少。一个简单的控制块图如图5-1（a），蒸汽和冷水进入热交换器，蒸汽的热量是

3、用来使冷水达到所需的工作温度。温度计用来测量过程中或换热器的水温（被测变量）。一名操作员观察水温，为了保持热交换器的出水温度恒为设定温度，调节流入热交换器蒸汽流量（调节变量）。控制器根据所观察的温度调整进入换热器的蒸汽流量（被控变量），以保持从换热器流出的水恒定在设定温度。这一操作被称为过程控制，并在实践中会被自动化，如图5-1（b）所示。过程控制是一个输出变量的自动控制，它通过测量过程输出参数的大小，并将之与理想值或设定值进行比较，送回一个差值信号来控制输入变量。本例中输入变量是蒸汽，见图5-1（b）

4、。温度传感器放在出水管感应水流温度。随着热水需求的增加或减少，水温的改变被感应并转换为电信号，放大，并传送到控制器，控制器估算这个信号，并发出了一个校正信号到执行器。执行器调节进入换热器的蒸汽流量，以保持水温在其设定值。图5-1（b）是过于简单化的反馈回路图，图5-2对其进行了扩展。在任何过程中都有数个输入量和输出量。过程中被控制的输入参数和被测量的输出参数都被称为变量。在过程控制设施的控制器不一定限于一个变量，而是可以测量和控制多个变量。5.1.3控制回路要素的定义图5-3细分了过程控制回路框图中的各

5、个要素。测量元件包括传感器、变换器和传送器，它们有自身的稳压电源。控制元件有执行器、电源控制电路和其自身的电力供应。控制器的处理器有存储器和加法电路，用来比较设定值与被测值，从而能够产生偏差信号。处理器使用偏差信号产生一个校正信号，控制执行器和输入变量。这些框图的定义如下：反馈回路是从输出回到输入，以校正输出值与设定值之间的任何差值的信号通道。换言之，过程的输出不断被监测，以确定设定值与输出值之间的偏差，而后校正信号被送回,用于校正过程输入之一，同样用来校正被测输出参数的变化。被控或被测变量是被监测的过

6、程输出变量。被监测输出的参数通常保持在给定范围内。控制量是过程的输入变量或参数，它由从处理器到执行器的控制信号所改变。通过改变输入变量，被测变量的值是可以控制的。设定值是被传感器监测的输出参数或变量的理想值。任何偏离这个值的情况将产生一个偏差信号。仪表是任何用来说明或测量物理量或条件，性能，位置，方向等的各种类型设备的总称。传感器是可以检测物理变量，如温度、光照强度或运动的设备。传感器有能力提供一个可测的输出，该输出的变化与物理变量的大小有关。温度计是很好的一个可视传感器的例子，因为它将给出准确的温度的

7、视觉指示。其他传感器，如膜式压力传感器，应变压力传感器在测量前可能需要将膜片的变形的转换为一个电气或气动的信号。换能器是可以将一种形式的能量转换为另一种形式能量的装置，例如，电阻温度计将温度转换成电阻，热电偶将温度转换成电压。这两种设备提供输出正比于温度。许多换能器位于传感器的端部。转换器是在不改变能量形式的情况下改变信号形式的装置，如电压与电流信号之间的改变。执行器是响应控制器信号来控制输入变量的装置。一种典型的执行器是流量控制阀，它能够依据控制器信号幅度按比例控制流体的流量。其他类型的执行器是控制电

8、源开和关的磁继电器。控制器是监视传感器的信号并采取必要动作使过程保持在规定限度内的装置。它通过预定程序驱动或控制必要的执行器。可编程逻辑控制器（PLC）用于过程控制的应用，并且系统基于微处理器。小系能能够监测几个变量和控制几个执行器。在性能扩展下，监测60或70个变量和控制相应数量的执行器。PLC系统，可以使用模拟或数字输入信息和输出模拟或数字控制信号，可以在全球范围内与其他控制器通讯，很容易在线或离线编程，并给操作者提供了前所未有的大量的