电热式气体质量流量计

第 十 期 6 6 9 电热式 气体质 量 流量 计 北京化工研究院 林振锋 王双庆等 【提要 】本文 叙述热式气体质量流量计的发展棍况 , 工作原理 、 特点和设 计计算 , 列举主要性能刚试结果 , 指 出该仪表可广泛用 于科研和生产装置上 。 一 、 前言 我院研制的仪表能 自动检测和变送微小 流量 , 测量气体的范围是 0 ~ l o l/ h r ( 带旁 通可扩大至 0 一 3 00 1/ h r 或者更大 ) , 具 有 工作压力高、 温度范围宽、 耐腐性能好 、 输 出标准电流等特点 , 是实现中小型装置 自动 化的重要工具 。 微小流量的自动检测在许多 工 业 部 门 ( 如原子能工业 、 石油和化学工业 、 航空 、 半导体、 医药 、 轻工 、 食 品及环保等部门 ) 获得广泛的应用 ; 已经发展了多种检测小流 量的技术 , 如内孔板 、 毛细管 、 小型涡轮流 量计和热式质量流量计等。 由于毛细管和内 孔板装置容易堵塞 , 而涡轮式小流量计机械 加工又要求很高 , 这就限制了它们的广泛使 用 。 热式质量流量计不但能克服这些缺点 , 而且能直读质量流量 , 没有可动部件 , 稳定 性好 , 可靠性高 , 量程宽 , 线性好等。 近年 来 , 各国均有工业化产品报导 , 是小流量领 域最具特色的检测仪表 。 国内一些科研和生产部 门 , 近 十 几 年 来 , 在热式质量流量计研究工作中亦作过不 少工作 , 但直到目前为止 , 尚未见到有定型 的产品 。 热式质量流量计的发展已有近七十年的 历史 , 原始的热流量计 由T h o m aS (托马斯) 提出 , 结构原理示于图 1 。 它由加热电源去 维持两测温元件之间恒定的温差 ( 或者加热 功率不变而温差可变 ) , 其加热元件和测温 元件均被加工成栅状 , 以立体形式跨越流体 的整个横截面 , 注入的热量 Q 与质量流量 M 的关系为 : Q = M C △ t ( 1 ) 式 中C 为流体的比热 , △ t为测温元件间的温 差 。 由 ( 1 ) 式可知 , 当保持恒定 的 温 差 时 , 则Q是M 的线性函数 ; 而保持恒定功率 时 , 则△ t反比于M 。 虱虱 ? ‘‘了 ? 尸尸昌昌勺勺一 ;;; 理理理书书 {{{ 一 {{{{{ lll ’ 一 , ’’ ; . 、 ··· 图 1 基本的T h o m a s 仪表 托马斯流量计把整个测量元件置于流体 中 , 这样易受冲击、 腐蚀 、 磨损和污染 , 而 且 由于整个流体均被加热 , 当用其测量大流 量的气体或液体时 , 功率损耗和仪表的响应 时间就变得很大 。 尽管如此 , 直到现今 , 仍 有一些工厂在生产基于托马斯仪表原理的被 称作热丝式和热膜式风速计的流量仪表 。 对托马斯流量计的改进表现 为 两 个 方 面 , 其一是把加热元件和测温元件的功能融 合成一体 , 此类仪表称作自加热流量计 , 其 二是将测温和加热元件设置子薄壁测量管的 外壁 , 使测量元件受到保护 , 免受流体冲击 6 7 0 化工 自动化及仪表 和腐蚀 。 此类仪表结构见图 2 。 在这种非接 触式测址结构里 , 绕组W 。 、绕于封闭的作为 参比用的金属管的外壁 , 而W : : 绕于测量管 的外壁 。 W , : 、 W 3 4 与另外两个固定电阻组 成惠斯登 电桥 , 中间的管束是扩大量程用的 旁通管 。 参比臂对电源和环境条件的变化有 补偿作用 。 众所周知 , 用电桥测量温差既方 便又稳定 , 输出为直流毫伏信号 。 因此这种 方法得到了很大的发展 , 主要用来检测气体 小流量 。 在保持恒定功率时 , 温差 A t 与流量 M成比例 , 由于电桥可以实现温差一电阻一 m v 信号的转换 , 所以输出的m v 就直接正比 于气体的质量流量 M 。 日日下厂--- === 一一‘丫梢寸厂一一 -吮二二门门翻翻 _ _ _ _竺 _趾趾 关系 , 此类仪表称为边界层热式流量计 , 已 被一些国家发展为检测液体小流量的工业化 仪表 。 边界层流量计的一般方 程 可 表 为 : Q = CM . △ t ( 2 ) 对于层流 n 二 1 / 3 ; 对于湍流 n 二 0 . 8 , 显 然 对于托马斯仪 表 , n 二 1 。 但 ( 2 ) 式 的C 为综合性常数 , 与管内径 D 、 加热面 的轴向 长度L 、 流体的热导率K 、 比热C : 及粘度 件 等有关 。 本文了非接触式 自加热型 T M F 一 G 气体热式质量流量计的研制过程 。 目前的 产品能测量量程为 。一 3 0 01 / h r 的气体流量 , 压力可达 2 5 Ok g / c m “ , 最小检测限 《 l m l/ 分 ; 采用了环境温度补偿和增加 快 响 应 电 路 , 使仪表灵敏度 、 稳定性 、 重现性均达到 或超过了原设计指标 , 其主要性 能 与 法 国 U 7 O型同类产品相当。 二 、 结构与原理 T M F 一 G 型仪表由两个主要部件组 成 : 流量传感器和信号转换器如图 3 所示 。 升汇啤图 2 自加热质量流量计 法国的 U 65 型 、 U 70 型等微流量计和美 国的L F 与H F 系列热式流量 计 , 原 则)_ L 均 属此种原理 。 加热被测气体的方法除了把直流电通向 电阻丝 , 并经薄壁管 向气体内传热这种形式 外 , 还发展了低频和高频加热测 量 管 的 方 法 。 低频的方法多利用管本身的电阻 , 在管 的两端施加低频低压交变电流 ; 高频的方法 多利用环形涡流或感应加热 。 这就称之为热 管式流量计。 检测温差的方法除采用电阻体外 , 尚可 采用热电偶 , 往往测量管本身可作为热 电偶 的一极 , 这种方法在美国获得了专利 。 第三类热式质量流量计是基于测量在管 的内壁与流体之间形成的流体边 界 层 的 原 理 , 由于边界层的热传导与质量流量有对应 爵料业试爪牢拌 图 3 气体热式质量流量计的组成 流量传感器是非电最的电转换部件 , 其内部 结构示于图 4 , 在一根薄壁细管上 , 对称绕 制四个绕组 。 W 。 。重叠于W ; 2之上 , W 7 : 重 叠于W : ‘乙上 , 组成惠斯登 电桥 , 供以恒定 一熬叭 f 解 ” 沽辱注仇 宁又 宁元 祖 八 弋黝扔 奈 lll } } 一声声 }}}}}}}}}}}}}}}}} }}}伙伙刃 .叮丫丫丫丫丫丫丫丫士士乙 Z 二 ----- {/ / / 比/ /// 匕匕瑞瑞 www “ ? 几 w八八 图 4 传感器结构示意 第 十 期 6 7 1 电流 , 使管子加热 , 无流量时 , 测量管的温 度分布是对称的一条曲线 见 图 5 , 有 流 量 时 , 曲线偏离对称 , 流量越大 , 偏离越甚。 四臂绕组既是加温元件又兼作测温元件 , 电 桥对角检出的直流毫伏信 号 ( D · C m v ) 与 流量的大小在一定的范围内成线性 。 和△T = T 一 T 。 将 ( 5 ) 式代入 ( 4 ) 式 , 则上下游管 的平均温差为 : T Z 二 一 T ; m = ZC ( T 一 T A M = K M ( 6 广 一- - — 一一甲-9图 5 沿测量管的温度分布 ( T 。 为环境 温度 ) 。 无流量时 , 上游管段与下游管段的平均温升 对称且均可表示为 , Q 1 . = 一气r ~一 八 ( 3 ) 式中 : Q—每半截管由电源获得的热 量 。A—每半截管与环境间的热传导 。有流量时 , 气流流经上游段管表现为吸热 , 气流经下游段时 , 表现为放热 , 这种热交换 以传导形式为主 , 由于流速缓慢 和 管径 较 细 , 可 以认为管壁与被测气体间的热交换是 充分的 。 因而与一定流量对应的上下游半截 管其平均温度分别表为 : 显然 , 对于特定的介质和仪表结构 , 并 保持恒定加热功率 , 其比热C , 最高温升T , 传热系数A 均为常数 。 ( 6 ) 式表达了仪表的基本方程 , 质量 流量计因而得名 。 由 ( 6 )式可知 , 该仪表的 测检前提是比热C 恒定 , 因而热流量 计仅适 用于单一组份的气体或组份比恒定的混合气 体的流量测量 。电桥输出的信号 ( D · C m v ) 是T : 二 一 T ; 二的量度 , 于是可 以 给 出 m v 与 质量流量 ( 或者以体积表示的流量 ) 的校正 曲线示于图 6 , 由曲线可知 , 在仪表的整个 测量范围 , 线性段是很宽 的 , 4 . 5 1/ h r 以后 偏离了线性 , 说明流速已偏高, 气流部份来 不及与管壁进行充分的热交换 , 从管中带出 部份热量 , 于是线性被破坏 , 对于小4 管线性 范围还要宽些 。 T : 。 一 T 。 二 Q 十 △Q A ( 下游段气 体 放 热 , 管壁温度上升 和T 工二 一 T 。 = Q 一 么Q A (上游段气体吸 热 , 管壁温度下降 ) 相减可得其 平 均 温 差 为 : T Z 二 一 T , 。 = - 2△Q A 4 ) 对于被测气体 , 其比热 C = 式中 : M—质量流量 △Q M △T ( 5 ) 图 6 流量 曲线 ( 小3 火 0 . 1 镍管 , 基 准状态 , 不带旁通 、 空气 ) 6 7 2 由 ( 6 化工 自动化及仪表 ) 式可知 , 仪表如果以质量流量 标定 , 则流量将与温度及压力基本上无关 , 这是因为气体的比热在很宽的范围与温度及 压力近似无关 。但是 , 气体的质量标定还有很 多困难 , 所 以国外许多国家仍以体积标定为 主要方法 , 例如法国的U 一70 型与美国的 L F 及H F 系列仪表均是如此 , 显然体积法敏 感 于操作压力及温度 , 而且环境温度的波动也 将引起示值的变化 , 这种变化的大小与仪表 的结构的对称性 , 特别是与测量元件的工艺 绕丝的配对性有关 。 由 ( 6 ) 式可知 , 环境 温度T 。变化 , K 值将变化 , 相同流量对应的 信号值将变化 , 实验测定流量曲线随环境温 度变化的影响见图 7 。 在一般情况下 , 环境 温度升高20 ℃ , 流量曲线下移 ( 几乎是平行 的关系 ) 约 7 一 8 % 。 因此 , 设计一个大热 容量的铝制等温体内藏测量元件和采用温度 补偿措施是十分必要的 。 等温体的设置是减 小瞬时温度波动的影响 , 而温度补偿 电路将 消除缓慢的环境温度波动的影响 。 其时间常数为33 秒 ; 高压型 ( 小4 x o . 2 不锈 钢管 ) 为55 秒 。 对于脉动 ( 如往复泵出口 ) 流量的测量 , 仪表能给出平均流量的示值 , 但对于快变化的瞬时流量 , 仪表不能立即响 应 , 在自动调节系统中过多的滞后是不允许 的 , 将严重影响调节质量 。 实验测定热式质 量流量计的纯滞后时间是很短的 , 约 为 0 . 5 一 1 秒 , 流量计对阶跃流量信号的滞后表现 为时间常数较大 , 呈积分式指数曲线 , 这使 我们有可能对输出信号进行纯电 路 的 再 处 理 , 显然这种处理应该是微分形式 , 它起到 超前作用 , 实际电路采用放大 、 闭环积分负 反馈形式 , 合理选择反馈元件 , 可使响应时 间大为缩短。 由图 4 可知 : 为了保证足够的 机械强度 , 测量管套焊在加强管内 , 加强管 通过热容较大的黄铜散热块延伸至环境里 , 以便外接管路 , 铜散热块被认为是处于环境 温度 T 。 , 铝等温体与外壳组成了电 和 磁 的 双层屏蔽。 三 、 设计与计算 1 . 温度补偿—双 电桥设计 , 如图 8 所示 , 由流量传感器的铂丝绕组W , : 、 W 。 4 、 图 7 流量 曲线与环境温度的关系 热式气体质量流量计的研制工作着重是 突破两点 , 其一是寻求一个效果好 , 简易可 行 , 便于批量生产的环境温度补偿措施 ; 其 二是提高仪表对于瞬变流量的响应速度 , 由 于加温和测温元件绕于测量管的外壁 , 滞后 时间就较大 , 实测低压型 ( 中3 X o . 1 镍管 ) }}}}} {{{{{ !!!!! 11111听听于于 图 8 温度补偿电桥原理图原 电桥恒流 供 电, 补偿电桥供 电U B D = 5 00 m v , R 。补桥调零 第 十 期 W。 。及W , 。组成一个原始测量电桥 , 由三个 固定电阻R及铜丝绕制的电阻R 。 。组成 了 补 偿电桥 , 它们相 串成双 电桥 , 如果在环境温 度波动时 , m v 原 与m v 补 给出的 附 加 电势 么m v 原与么m v 补 大小相等 , 方向相反则 m v 合 即与温度无关 。 对照图 7 可知 , 这种双桥方 法对于平移流量曲线 , 使之回到原来的曲线 上是非常有效的 , 换句话说对于图 7 的流量 曲线只要补偿了零点温漂值即能有效地补偿 了整个流量 曲线的偏离 。 补偿 电桥在室温20 ℃时处于平衡 , 于是 6 7 3 (即上电桥 ) 的温度附加电势 △m v 原之间在 数值上的对应关系 , 由实验求得△m v 原后即 可得到R 。 . : 。 值。 2 . 测量薄管耐压强度计算 如图 9 所示 , 一根细长圆管长1》 d ( 直 尧 、钊|日J气丫Jlf|沪 R 。 。 2 。 + R 。 = R 慧 1 + a · 4 5 一 1 + a · 2 0 = 1 . 0 9 3 ( 7 ) ( 8 ) 习工R一R 当温度从 20 ℃升至45 ℃时 , 补偿电桥输出一 个附加电势△m v 补 魏 △m v 补 = ( R 。 。 ‘ 。 + R R 。 。 4 。 + R 。 +入一 ‘)U “ D ( 9 ) }此值由实验测 图 9 圆形细管受压产生应力,、,原 VmA显然 }△m v 补卜 定而得 径 ) , 管内承受内压为 p , 此压力在 y 向 的 合力表现为对管壁的周向应力 N , 则 菩 d‘ P ·下厂 · 5 I n 中 · d 中 · l‘ 尹...J 9自一一N今自 R ‘ . 2 。 一 2 0 ℃时补偿电阻的阻值 ( 9 ) R 。 。 ‘ 。 一 4 5 ℃时 , 补偿 电阻的阻值 ( 9 ) a 一 铜的电阻温度系数 (0 . 0 0 4 / ℃) U 。 D 一补偿 电桥供 电电压 ( s o o m v ) R 一 补偿 电桥固定桥臂电阻 ( Q ) , ( R 二 1 0 0 Q ) R 。 一 补偿 电桥 20 ℃时调零平衡 电 阻 ( Q ) ( R 。 : 。。 + R 。 = 1 0 0Q ) 解 ( 7 ) ( 8 ) ( 9 ) 得 积分得 : N _ P . d . 牛乙 ( 1 1 ) 根据材料的力学特性有 N = a · 1 · t ( 12 ) 、一 一 、“一一二 , 一 ~ * 、 , k g f 、双甲 : a—树 科江迎刀 气田宜衣夕气月而而万一) t—壁厚 R 。 。 : 。 = 4 R · △m v 原 0 . 0 9 3 ( U o n 一 2 △m v 原) 则 a = ( m m ) P d 2 t ( 1 3 ) 把R = i o oQ , U 。 D 二 s o om v 代入 并注 意 到 U : 。》△m v 原则上式可简化为 : 1 9 \ R 二 2 。‘8 · “△m y 原 ’ 气亩才) ( 川 注意 ( 1 0 ) 式中△m v 原以m v 为单位 , 则 ( 10 ) 式给出补偿铜电阻R 。 。 : 。与原 始 测 量 电 桥 对 I c r i 8N i g T i ( 小4 x o . 2 管 ) , 查 表 。二 . 二 == 5 5 k g / m m Z把 d = 小4 一 2 x 0 . 2 m / m == 3 . 6 m / m 和 t 二 。. 2 m / m 代入 , 则管子最大承 受 压力P 二 : 二 = 6 1 0 k g f / e m ’ 。 对于小4 x o . 2不锈钢管实际 试 压 至 45 0 k g f / c m 2 10 分钟 , 经螺旋测微计检测试压时 6 7健 化工 自动化及仪表 的管径说明 , 管径无形变。该管作为 25 Ok g f / c m “以内的测量管约有m 二 2 . 5的保险系 数 。 找合一般地面设备保险系数大于 2 的规定 。 3 . 快响应 电路的工作原理 快响应 电路的原理方框示于图 10 , 它是 一个加有积分式负反馈的调制型 直 流 放 大 器 , 来 自前级的 I 入 即输入电流经输 入 电阻 R 入 ( 2 0 0 9 ) 转换为 O一2v 直流电压时 , 其 极性为上负下正 , 与反馈电压 m v 反 ( 其 极 性是上正下负 ) 并联后输入至调制型直流放 大器 , 其输出电流 I , 。经隔离反馈 至 由 R Z ‘ 和R : 。组成的分压器 , 在R : 。上分得的 电 压 再经由C D 和R D 组成的积分 电路后将负 反 馈 电压m v 反送至输入端 。 由于积分 的 负 反馈 起微分作用 : 于是在输出电流中包含 了比例 和微分的调节规律 , 使信号超前 。 这种超前 作用只要合理的选择R D 、 C D值 , 就能 弥 补 由于输入电流的积分式指数上升所引起的滞 后作用 , 最终使输出电流与各个转换环节的 动态过程无关 。 该电路属于电流并联负反馈 白勺形式 。 图1 0电路的微分时间 T D 和微分增益 K D 微分时间 1 ’ n 之 K n · t ^ 。 ( 15 ) 由图11 可以看出 , 放大器引入微分作用 后刘‘阶跃信号有超前作用 , 使输出先跳向一 个最大值 , 然后逐渐退 回至一个稳定的数值 。 不难看 出, 如果输入端加入的是一个积分式 指数上升的讯号 , 则输出有可能获得一个迅 即稳定 的读数 , 从而使仪表的响应时间大为 缩短 。 不同的测量管 , 响应时间不同 , 可选择 不同的R 。值 。 / 0 0 凡 一一 户一州 } l广 .一 ‘3 戈 1 一一州 台—一‘二立之之口图 n 阶跃信号作用下的输出动态 曲线 几泣 一一一一一调伟, 型友泉 方眯围围lll 尺 222 4 . 整机电路设计原理 整机电路设计见原理图12 , K , K : 均为 直流调制型放大器 , 它们的原理相同 , 送入 !幼川 快响应电路原理图 分别表为 一一O 分一一一一一一JJJ 斗斗斗斗斗斗 >>>>>>>>>>>>>>>>>> 七七 比比比只 : : + R 图 1 2 整 健一几电拼子原理图 和 ’r D 、 (R Z 。 , 卜 R n ) C D ( 1 4 ) K D的物理意义是 : 当一个阶跃信号 作 用于 放大器的输入端时 , 输出讯号将 如 图 n 所 示 , 图中输出讯号最大值O A 与讯号最后稳 定值 O C 的比值即为微分增益K D 。 图中从A 点至B 点所经历的时间 t ‘ 。 称为时间 常 数。 放大器的偏差讯号均可为表 c == m v 入 一 m v 反 ( 1 6 ) 用 K 表示放大器输出信号工. 。与输入 偏 差 讯 号 。的比值 K I , 。 ( 1 7 ) 第 干 期 K 称为放大器开环互导 , 单位为 由反馈系数的定义则 m A 1l l V 性 能 对 照 表 6 7 5 表 5 法国U 一70 型 ( S E T A R A M ) 中国 T M F 一G 型 ( 北京化工研究院 ) 日一鄂 “‘’解 ( 1 6 ) ( x7 ) ( 1 8 ) 式可得 0 一 10 1/ h r旁通 。一3 0 0 1/ h r 0 一 1 01/ h r旁通 0 一3 00 1/ h r满刻度的0 . 5% 二 l m】/口1 1 n ‘ 1 功! / m i n 号\一l一!Ž !抽\r一一围蛋侧型\数一计一次姿豁灯扩J一范一栓袱 Ž丈札‘一羞一小廷场“一流一最流\对”一乞生名 n l V 入 1 . 0 ,万万一 甲 p 丈、 当K 》 l 时 , 上式 简化为 n 1 V 入 “ 一 日 ( 1 9 ) ( 1 9) 式表明 , 当放大器开环增益 K 很大 时 , 输出电流 1 . 。只决定于输入电压m v 入 和 反馈系数日, 而反馈系数由精密多圈线 绕 电 位器调节与给出 , 因而输出电流 1 . 。 将 是高 稳定的 , 且具有很好m v 一m A 转 换 线 性 。 通过反馈系数日的调整可调节仪表的输出 电 流1 . 。的大小 , 所 以该多圈电位器即作 为 整 机量程调整之用 : 在实际电路中 , K , 由高增益通用 线 性 集成电路 SF C 3 一 D · E (或 X F C 3一C . D . E ) 担当调制后的主放大器 , 电路设计上有很大 的灵活性 , 使增益为s o d b ~ 1 20 d b 的管子均 可通用 , 只要适当调整电阻R 7 即可 , K : 采 用分立元件 。 K : 和K Z 均采用单管 自激场 效 应管调制 电 路 , 电 路 简 单 , 调 整 方 便 , 3 D O I F 和 3D O Z一 B 等场效应管均可通用。 K : 和K : 的调制频率分别为 I K C 和ZK C , 选 择不同的 自激调制频率 , 使两单元电路的互 相影响降到最小限度 。 该电路有很好的技术性 能 , m v 一 m A 转换线性优于 0 . 5 % , 温漂小于 0 . 5% / 10 ℃ 。 现将研制的仪表与法国U 一70 仪表的性 能作一对照列于表 5 。 四 、 讨论 热式气体质量流量计的研制工作取得了 预期的结果 , 各项技术指标均已达到。 对研 制成功的24 台样机所进行的系统测试和现场 重重 现 性性 流量示值的O 。5%%% 流量示值的0 。 5%%% 标标定 的准准 流量示值的士 i %%% 流 t 示值的 士 1 %%% 确确 度度度度 操操作压力力 0一10 巴 ( 1巴 澎 l a t m ))) 低压 型 o ~ 2 5 k g / e m ,, 00000 ~ 10 0巴巴 高压 型0 ~ 2 5 0 k g / e m ,, 优于 1 %八0℃度响温境影环 !1 . 标定准确度还与标定装置精度有关 . 注 }2 . 环境温度影响数据来源于上 海光华仪表厂 , } 其余按U 一70 仪表产品说明书抄 列 。 考核运行表明 , 该仪表所固有的优点 ( 如对 微小流量的检测能力 , 宽阔的测量范围和线 性范围 , 长期的稳定性和可靠性 , 优良的耐 腐和耐压性能等 ) 都得到了应有的体现 ; 通 过研制使该仪表的不足之处 ( 如较长的响应 时间和对环境温度波动的敏感性 ) 均得到了 显著的改善 。 主要技术性能达到国外同类产 品相近的指标 。 研制的仪表曾与电动或气动 微型调节阀配套对微小气体流量进行了自控 试验 , 证明有 良好的运行性能 , 是灵敏度和 稳定性兼优的仪表 , 综观 国内外发展情况 , 可认为热式气体质量流量计是微流量领域具 有代表性的变送器 。 仪表采用分流法扩大量程 , 目前已由 小8 x l 旁通管扩展量程至 3 00 1/ h r , 配 用 更大 的旁通乃至文丘里管尚可进一步扩展 至 2 00 M ”/h r , 因而该仪表在工业装置上亦可获得 广泛应用 。 仪表除检测流量外 , 尚可用来测 量气体的比热 、 密度 、 粘度和微差压〔6 〕。 仪表在投产时在工艺上尚需作进一步的 提高 : 1 ,将补偿电桥元件由转换器 移 向传 感 6 7 6 化工 自动化及仪表 关于五型仪表调节器积分增益的讨论 马壮宇 【提要 】本文提 出把开环放大倍数作为积分作用的一项 质量指标 , 比 用积 分增 益更为合理 。 建议规 定调节开环放 大倍数的指标和测试方法来代替对积分 增益的测试 。 我国虽然早己试制成功 D D Z一 l 型仪 表 , 但至今在工业中D D Z一 l 型仪 表 仍 广 泛使用着。 D T L 一1 21 型调节器是这类 仪表 中的重要环节 。 众所周知 , 在工业参数 自动 调节过程中 , 调节器的三种调节作用的目的 是使被调量的实际值尽可能地接近给定值。 而最终能接近给定值的程度要取决调节器的 积分作用 。 工业仪表一般设计为 0 . 5 级 , 调 节效果也根据这一指标决定允许残余偏差值 的大小。 所以人们十分重视调节器的积分作 用 , 除了要检查其积分时间外 , 有些资料还 提到 “积分增益 ” , 认为它是一 个 重 要 指 标 , 业对其大小提出要求和规定测试方法 。 一 F文将试图对此进行分析 。 为此必先 了解一下调节器的传递函数和 响应特性 。 在 D D Z一 l 仪表中 , D T L 一 1 21 调节器基本上有两类 , 我们重点分析一下统 一设计的 D ’f 工J一 1 21 型调节器 。 这种调节 器 采用自激调制式放大器 。 在反馈方式上采用 电流业联反馈 。 为分析方便 , 现把这种调节 器简化成图 1 的形式 。 ( 详图请参看产品说 明书或有关资料 ) 。 卜卜一一 博常二一:洲书 却 七 - 一 一 一 名 ~ 一 幸一习 图 1 图 l 中省略了一些影响较小的电阻 。 内给定 放在零处 , 故线路中没有画出 。 放大器功率 级单独用 50 伏直流电源供 电, 图 中 用 E 表 示 。 图 1 电路可以归纳为图 2 那样几个环节 构成方框图 。 第一个输入环节K : r {巴输入电流转换 成 电压信号 , 即K : , 二 R Z , 实际仪表R : 二 2 00 欧 , 把 O 一 10 毫安转换 成 。~ 2 伏 直 流 电 器 , 以利减小引线长度带来的附加误差 。 2 . 在仪表面板上增设快慢速开关 , 由用 户 自行选择切换 , 定型单一型号的产品并增 加旁通品种以扩大量程系列 。 3 . 配套供应小流量调节阀 , 建立相应的 质量标定和高压标定 。 本仪表在研制过程中 , 得到部内外各兄 弟单位在技术上和协作上的大力 支 持 和 帮 助 , 其中有上海光华仪表厂 、 四川都匀 4 4 3 3 厂 、 上海石油化学研究所 、 湖北荆门炼厂研 究所等 , 特致深切谢意 。 参 考 文 献〔略〕