Grundlagen der Messtechnik
Thread Content
DCS-Systematik* – einen Blick darauf werfen
Ein Auszug aus dem Inhalt lautet wie folgt: Grundlagen der Chemietechnischen Messtechnik (I), Grundbegriffe und Einheitenumrechnungen 1. Was ist weiches Wasser? Das ist weiches Wasser. Es handelt sich um Wasser, aus dem die Ionen Ca2+ und Mg2+ entfernt wurden. Dabei soll die Härte des Wassers ≤ 0,02 mmol/t betragen. 2. Was ist Entsalztes Wasser? Entsalztes Wasser ist Wasser, aus dem durch Ionenaustausch die Anionen und Kationen entfernt wurden. Die Kennwerte sind: Leitfähigkeit ≤ 10 S/cm, SiO2 ≤ 100 g/t. 3. Was bedeutet Verdampfung? Der Prozess, bei dem eine Substanz von flüssigem in gasförmigen Zustand übergeht, wird Verdampfung genannt. 4. Was bedeutet Drosselung? Das Phänomen, bei dem die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums plötzlich zunimmt und der Druck abnimmt, wenn das Medium in einem Rohr fließt – aufgrund einer plötzlichen Verkleinerung der Querschnittsfläche des Kanals – wird als Drosselung bezeichnet. 5. Was ist Druck? Druck ist die Kraft, die senkrecht auf eine Flächeneinheit wirkt. 6. Was ist Druck über dem Atmosphärendruck? Absoluter Druck? Vakuumgrad? Wie ist die Beziehung zwischen den dreien? Der Druck im absoluten Vakuum wird als absoluter Volumendruck bezeichnet. Der Druck, der bezogen auf den absoluten Nulldruck angegeben wird, wird als absoluter Druck bezeichnet. Der auf dem Manometer zur Messung des Fluiddrucks angezeigte Wert wird als Gesamtdruck bezeichnet; er ist der Unterschied zwischen dem absoluten Druck des Fluids und dem atmosphärischen Druck an diesem Ort. Wenn der absolute Druck des zu messenden Fluids unter dem Atmosphärendruck liegt, dann ergibt das Manometer einen negativen Wert. Dieser Wert wird als Vakuumgrad bezeichnet. P_Drucküberdruck = P_Absoluter Druck – P_atmosphärischer Druck
P_Vakuum = P_atmosphärischer Druck – P_Absoluter Druck
1 Pa = 1 N/m²
1 MPa = 10⁶ Pa
1 mmHg = 133 Pa
1 mmH₂O = 9,81 Pa
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa
1 atm = 1,013×10⁵ Pa
1 psi = 6,9 kPa
1 Bar = 10⁵ N/m²
7. Es gibt drei gängige Temperaturskalen: die Celsius-Skala (°C), die Fahrenheit-Skala (°F) und die Kelvin-Skala (K). Die Beziehung zwischen den drei Werten ist: ℃ = 5/9(°F – 32) ； ℃=K-273.15 (II), Druckmessgeräte 1. Wie wählt man ein Druckmessgerät aus? Die Auswahl des Druckmessgeräts sollte unter Berücksichtigung der Anforderungen des Produktionsprozesses erfolgen, wobei Art, Modell, Messbereich und Genauigkeitsklasse des Geräts sorgfältig ausgewählt werden müssen. Bei der Auswahl werden hauptsächlich die folgenden Aspekte berücksichtigt: (1) Es wird unterschieden, ob der Druck des zu prüfenden Mediums stabil ist oder nicht. Beim Messen des Stabilitätsdrucks darf der maximale Druckwert des Mediums 2/3 des gesamten Messbereichs des Manometers nicht überschreiten. Um die Messgenauigkeit des Druckmessers zu gewährleisten, sollte der Druck des zu messenden Mediums mindestens 1/3 des gesamten Messbereichs des Druckmessers betragen. (2) Die Genauigkeit des Druckmessgeräts wird anhand des maximal zulässigen Messfehlers gemäß den Anforderungen des Herstellungsprozesses bestimmt. Voraussetzung der Erfüllung der Produktionsanforderungen ist, dass nicht zu präzise Messgeräte verwendet werden. (3) Bei der Auswahl muss man die Eigenschaften des zu prüfenden Mediums berücksichtigen und je nachdem entweder allgemeingültige Druckmesser oder spezielle Druckmesser verwenden. 2. Wie prüft man, ob sich Fett im Sauerstoffdruckmesser befindet? ------ (6) Automatische Regelungsvorrichtungen und Ventile 1. Was ist ein automatisches Regelungssystem? Was ist seine Zusammensetzung? Ein System, das dazu dient, bestimmte wichtige Parameter in der Produktion automatisch zu regulieren, sodass sie bei Störungen von außen, die dazu führen, dass sie vom Normalzustand abweichen, wieder in den vorgeschriebenen Wertebereich zurückkehren können, wird als Automatisches Regelsystem bezeichnet. Seine Bestandteile sind: Regelobjekt, Messelement, Sender, Automatikregler, Aktuator. 2. Was ist das Regelobjekt? Gegebene Werte und Abweichungen? In einem automatischen Regelungssystem wird die Produktionsanlage, deren Prozessparameter reguliert werden müssen, als Regelungsobjekt bezeichnet. Die im Produktionsprozess zu bewahrenden Prozesswerte werden als Sollwerte bezeichnet. In automatischen Regelungssystemen wird üblicherweise der Unterschied zwischen dem Sollwert und dem Messwert als Abweichung verwendet. Wenn der Sollwert größer ist als der Messwert, handelt es sich um eine positive Abweichung; wenn der Sollwert kleiner ist als der Messwert, spricht man von einer negativen Abweichung. 3. Was ist ein Steuerkreis? Ein Schaltkreis, der aus den Messkomponenten des Messvorgangs, dem Regler und dem Aktor besteht, wird als Steuerkreis bezeichnet. 4. Wie ist ein einfacher Steuerkreis aufgebaut? In der Regel besteht es aus einem Messsender, einem Regelobjekt, einem Regler und einem Aktuator. 5. Welche Eigenschaften weisen Schleifen der seriellen Steuerung auf? Das Schleifenregelsystem gehört zu den Regelungen mit konstanter Größe. Der Ausgangswert des Hauptreglers dient als Einstellwert für den Nebenregler. Der Ausgangswert des Nebenreglers wird an das Regelventil weitergeleitet. Der Hauptregler übernimmt die Funktion der Festwertsteuerung, während der Nebenregler für die Folgesteuerung zuständig ist. Im Vergleich zu Systemen mit einem einzigen Regelkreis weist das serielle Regelkreissystem folgende Eigenschaften auf: ⑴ Es verfügt über eine schnellere und stärkere Fähigkeit, Störungen, die in den Nebenkreis eindringen, zu beseitigen. Durch die Einführung des Nebenkreises wird die Qualität der Steuerung verbessert. ⑵ Die Eigenschaften des Objekts können verbessert werden. ⑶ Der Einfluss der nichtlinearen Eigenschaften der Regelventile kann beseitigt werden. ⑷ Man kann sowohl die Haupt- als auch die Nebenvariablen berücksichtigen. 6. Was bedeutet automatische Steuerung? Unter Automatisierter Steuerung versteht man den Prozess, bei dem die Kontrolle des Herstellungsprozesses ohne menschliches Eingreifen erfolgt. Dabei messen vor Ort befindliche Messgeräte – wie z. B. Temperaturmessgeräte, KTD/TC-Geräte oder Transmitter – die Prozessgrößen wie Druck, Temperatur oder Durchfluss. Diese Werte werden anschließend in Standardsignale umgewandelt, die wiederum auf die Aktoren einwirken, um die Prozessgrößen auf den gewünschten Wert zu bringen. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die Abweichungen beseitigt sind. 7. Welche Begriffe werden häufig in automatischen Steuerungssystemen verwendet? Gesteuertes Objekt: Das Gerät, die Maschine oder der Produktionsprozess, den eine Steuerung erforderlich ist, wird als gesteuertes Objekt bezeichnet. Gesteuerte Größe: Die physikalische Größe innerhalb des zu steuernden Systems, bei der ein bestimmter Wert beibehalten werden soll (nahe am konstanten Wert oder nach einem vorgegebenen Muster), wird als gesteuerte Größe bezeichnet. Betriebsvariable: Die physikalische Größe oder Energie, die an das Steuergerät übertragen wird, um die zu steuernde Variable auf einem gewünschten Wert zu halten. 8. Welche zwei Arten von Automatisierungssystemen gibt es? Es gibt offene Regelungssysteme und geschlossene Regelungssysteme. 9. Aus welchen Bestandteilen setzt sich der Schließkreis zur Regelung zusammen? Es besteht aus den Komponenten Erkennung, Übertragung, Regelung und Ausführung. 10. Welche Arten von Schließkreissteuerungssystemen gibt es? ⑴ Stetigkeitsregelsystem ； ⑵ Folgesystem zur Steuerung ； ⑶ Programmierbares (sequenzielles) Steuerungssystem. 11. Welche Arten von Hauptsteuerungssystemen gibt es? Es gibt hauptsächlich serielle Steuerungssysteme, gleichmäßige Steuerungssysteme, Verhältnissteuerungssysteme sowie Stufensteuerungssysteme. 19. Was bedeutet der OP-Wert? OP steht für Ausgangswert, das Signal des Controllers an den Aktuator. 20. Was bedeutet der PV-Wert? PV steht für Messwert, der die Zahl der Prozessgröße ist, die durch den Messelement erfasst wird. 21. Wie wird ein seriell gesteuertes Regelungssystem richtig in Betrieb genommen? Zuerst werden die Hauptparameter manuell so eingestellt, dass sie dem gewünschten Wert nahekommen oder diesen erreichen – dabei sollen auch die Nebenparameter stabil bleiben. Anschließend wird der Nebenregler von der manuellen auf die automatische Steuerung umgestellt. Sobald der Nebenregler im Automatikmodus ist, werden die Hauptparameter weiterhin manuell justiert, bis sie dem gewünschten Wert nahekommen. Erst wenn die Regulierung der Nebenparameter stabil ist, kann auch der Hauptregler in den Automatikmodus geschaltet werden. Während des Betriebs sollte zunächst der Nebenregler und anschließend der Hauptregler eingeschaltet werden – dabei muss eine störungsfreie Umstellung gewährleistet sein. 22. Wie wird der manuelle–automatische Wechsel standardisiert? Während des Umstiegs muss ein störungsfreier Übergang gewährleistet werden. Bevor auf die automatische Steuerung umgestellt wird, muss zunächst eine manuelle Steuerung erfolgen, damit die zu steuernde Größe bei dem festgelegten Wert bleibt. Erst nachdem sich die Bedingungen über einen gewissen Zeitraum stabilisiert haben, kann auf die automatische Steuerung umgestellt werden. Während des Umstiegs muss der Druck im manuellen Regelkreis konstant bleiben – das heißt, die Öffnungsgrad muss unverändert bleiben. Andernfalls entstehen störende Einflüsse. 23. Nach der Energiequelle, die zur Betriebsführung des Instruments verwendet wird, können Instrumente in welche zwei Hauptkategorien eingeteilt werden? Es lässt sich in folgende Kategorien einteilen: ⑴ Regler mit direkter Wirkung (Selbstregler) ； ⑵ Indirekte Regler werden je nach verwendeter Antriebsenergie in elektrische Regler, pneumatische Regler und Höhenregler unterteilt. 24. Aus welchen beiden Teilen besteht eine pneumatische Membranregelventil? Der pneumatische Membranregelventil besteht aus einem Aktor (Membrankopf) und einem Regelmechanismus (Ventilkörper). Der Aktor dient dazu, Energie zu erzeugen, während der Regelmechanismus zur Steuerung des Durchflusses des Mediums verwendet wird.
P_Vakuum = P_atmosphärischer Druck – P_Absoluter Druck
1 Pa = 1 N/m²
1 MPa = 10⁶ Pa
1 mmHg = 133 Pa
1 mmH₂O = 9,81 Pa
1 kgf/cm² = 9,8066×10⁴ Pa
1 atm = 1,013×10⁵ Pa
1 psi = 6,9 kPa
1 Bar = 10⁵ N/m²
7. Es gibt drei gängige Temperaturskalen: die Celsius-Skala (°C), die Fahrenheit-Skala (°F) und die Kelvin-Skala (K). Die Beziehung zwischen den drei Werten ist: ℃ = 5/9(°F – 32) ； ℃=K-273.15 (II), Druckmessgeräte 1. Wie wählt man ein Druckmessgerät aus? Die Auswahl des Druckmessgeräts sollte unter Berücksichtigung der Anforderungen des Produktionsprozesses erfolgen, wobei Art, Modell, Messbereich und Genauigkeitsklasse des Geräts sorgfältig ausgewählt werden müssen. Bei der Auswahl werden hauptsächlich die folgenden Aspekte berücksichtigt: (1) Es wird unterschieden, ob der Druck des zu prüfenden Mediums stabil ist oder nicht. Beim Messen des Stabilitätsdrucks darf der maximale Druckwert des Mediums 2/3 des gesamten Messbereichs des Manometers nicht überschreiten. Um die Messgenauigkeit des Druckmessers zu gewährleisten, sollte der Druck des zu messenden Mediums mindestens 1/3 des gesamten Messbereichs des Druckmessers betragen. (2) Die Genauigkeit des Druckmessgeräts wird anhand des maximal zulässigen Messfehlers gemäß den Anforderungen des Herstellungsprozesses bestimmt. Voraussetzung der Erfüllung der Produktionsanforderungen ist, dass nicht zu präzise Messgeräte verwendet werden. (3) Bei der Auswahl muss man die Eigenschaften des zu prüfenden Mediums berücksichtigen und je nachdem entweder allgemeingültige Druckmesser oder spezielle Druckmesser verwenden. 2. Wie prüft man, ob sich Fett im Sauerstoffdruckmesser befindet? ------ (6) Automatische Regelungsvorrichtungen und Ventile 1. Was ist ein automatisches Regelungssystem? Was ist seine Zusammensetzung? Ein System, das dazu dient, bestimmte wichtige Parameter in der Produktion automatisch zu regulieren, sodass sie bei Störungen von außen, die dazu führen, dass sie vom Normalzustand abweichen, wieder in den vorgeschriebenen Wertebereich zurückkehren können, wird als Automatisches Regelsystem bezeichnet. Seine Bestandteile sind: Regelobjekt, Messelement, Sender, Automatikregler, Aktuator. 2. Was ist das Regelobjekt? Gegebene Werte und Abweichungen? In einem automatischen Regelungssystem wird die Produktionsanlage, deren Prozessparameter reguliert werden müssen, als Regelungsobjekt bezeichnet. Die im Produktionsprozess zu bewahrenden Prozesswerte werden als Sollwerte bezeichnet. In automatischen Regelungssystemen wird üblicherweise der Unterschied zwischen dem Sollwert und dem Messwert als Abweichung verwendet. Wenn der Sollwert größer ist als der Messwert, handelt es sich um eine positive Abweichung; wenn der Sollwert kleiner ist als der Messwert, spricht man von einer negativen Abweichung. 3. Was ist ein Steuerkreis? Ein Schaltkreis, der aus den Messkomponenten des Messvorgangs, dem Regler und dem Aktor besteht, wird als Steuerkreis bezeichnet. 4. Wie ist ein einfacher Steuerkreis aufgebaut? In der Regel besteht es aus einem Messsender, einem Regelobjekt, einem Regler und einem Aktuator. 5. Welche Eigenschaften weisen Schleifen der seriellen Steuerung auf? Das Schleifenregelsystem gehört zu den Regelungen mit konstanter Größe. Der Ausgangswert des Hauptreglers dient als Einstellwert für den Nebenregler. Der Ausgangswert des Nebenreglers wird an das Regelventil weitergeleitet. Der Hauptregler übernimmt die Funktion der Festwertsteuerung, während der Nebenregler für die Folgesteuerung zuständig ist. Im Vergleich zu Systemen mit einem einzigen Regelkreis weist das serielle Regelkreissystem folgende Eigenschaften auf: ⑴ Es verfügt über eine schnellere und stärkere Fähigkeit, Störungen, die in den Nebenkreis eindringen, zu beseitigen. Durch die Einführung des Nebenkreises wird die Qualität der Steuerung verbessert. ⑵ Die Eigenschaften des Objekts können verbessert werden. ⑶ Der Einfluss der nichtlinearen Eigenschaften der Regelventile kann beseitigt werden. ⑷ Man kann sowohl die Haupt- als auch die Nebenvariablen berücksichtigen. 6. Was bedeutet automatische Steuerung? Unter Automatisierter Steuerung versteht man den Prozess, bei dem die Kontrolle des Herstellungsprozesses ohne menschliches Eingreifen erfolgt. Dabei messen vor Ort befindliche Messgeräte – wie z. B. Temperaturmessgeräte, KTD/TC-Geräte oder Transmitter – die Prozessgrößen wie Druck, Temperatur oder Durchfluss. Diese Werte werden anschließend in Standardsignale umgewandelt, die wiederum auf die Aktoren einwirken, um die Prozessgrößen auf den gewünschten Wert zu bringen. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die Abweichungen beseitigt sind. 7. Welche Begriffe werden häufig in automatischen Steuerungssystemen verwendet? Gesteuertes Objekt: Das Gerät, die Maschine oder der Produktionsprozess, den eine Steuerung erforderlich ist, wird als gesteuertes Objekt bezeichnet. Gesteuerte Größe: Die physikalische Größe innerhalb des zu steuernden Systems, bei der ein bestimmter Wert beibehalten werden soll (nahe am konstanten Wert oder nach einem vorgegebenen Muster), wird als gesteuerte Größe bezeichnet. Betriebsvariable: Die physikalische Größe oder Energie, die an das Steuergerät übertragen wird, um die zu steuernde Variable auf einem gewünschten Wert zu halten. 8. Welche zwei Arten von Automatisierungssystemen gibt es? Es gibt offene Regelungssysteme und geschlossene Regelungssysteme. 9. Aus welchen Bestandteilen setzt sich der Schließkreis zur Regelung zusammen? Es besteht aus den Komponenten Erkennung, Übertragung, Regelung und Ausführung. 10. Welche Arten von Schließkreissteuerungssystemen gibt es? ⑴ Stetigkeitsregelsystem ； ⑵ Folgesystem zur Steuerung ； ⑶ Programmierbares (sequenzielles) Steuerungssystem. 11. Welche Arten von Hauptsteuerungssystemen gibt es? Es gibt hauptsächlich serielle Steuerungssysteme, gleichmäßige Steuerungssysteme, Verhältnissteuerungssysteme sowie Stufensteuerungssysteme. 19. Was bedeutet der OP-Wert? OP steht für Ausgangswert, das Signal des Controllers an den Aktuator. 20. Was bedeutet der PV-Wert? PV steht für Messwert, der die Zahl der Prozessgröße ist, die durch den Messelement erfasst wird. 21. Wie wird ein seriell gesteuertes Regelungssystem richtig in Betrieb genommen? Zuerst werden die Hauptparameter manuell so eingestellt, dass sie dem gewünschten Wert nahekommen oder diesen erreichen – dabei sollen auch die Nebenparameter stabil bleiben. Anschließend wird der Nebenregler von der manuellen auf die automatische Steuerung umgestellt. Sobald der Nebenregler im Automatikmodus ist, werden die Hauptparameter weiterhin manuell justiert, bis sie dem gewünschten Wert nahekommen. Erst wenn die Regulierung der Nebenparameter stabil ist, kann auch der Hauptregler in den Automatikmodus geschaltet werden. Während des Betriebs sollte zunächst der Nebenregler und anschließend der Hauptregler eingeschaltet werden – dabei muss eine störungsfreie Umstellung gewährleistet sein. 22. Wie wird der manuelle–automatische Wechsel standardisiert? Während des Umstiegs muss ein störungsfreier Übergang gewährleistet werden. Bevor auf die automatische Steuerung umgestellt wird, muss zunächst eine manuelle Steuerung erfolgen, damit die zu steuernde Größe bei dem festgelegten Wert bleibt. Erst nachdem sich die Bedingungen über einen gewissen Zeitraum stabilisiert haben, kann auf die automatische Steuerung umgestellt werden. Während des Umstiegs muss der Druck im manuellen Regelkreis konstant bleiben – das heißt, die Öffnungsgrad muss unverändert bleiben. Andernfalls entstehen störende Einflüsse. 23. Nach der Energiequelle, die zur Betriebsführung des Instruments verwendet wird, können Instrumente in welche zwei Hauptkategorien eingeteilt werden? Es lässt sich in folgende Kategorien einteilen: ⑴ Regler mit direkter Wirkung (Selbstregler) ； ⑵ Indirekte Regler werden je nach verwendeter Antriebsenergie in elektrische Regler, pneumatische Regler und Höhenregler unterteilt. 24. Aus welchen beiden Teilen besteht eine pneumatische Membranregelventil? Der pneumatische Membranregelventil besteht aus einem Aktor (Membrankopf) und einem Regelmechanismus (Ventilkörper). Der Aktor dient dazu, Energie zu erzeugen, während der Regelmechanismus zur Steuerung des Durchflusses des Mediums verwendet wird.
61KB-Datei, das ist zu klein!