控制器现场校准.docx
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控制器现场校准
第六节控制器现场校准
控制器分气动和电动两大类，目前使用中的控制器有Ⅱ型和Ⅲ型、可编程序型等。
Ⅱ型控制器已大多被Ⅲ型控制器替代，本节着重介绍Ⅲ型控制器。
控制器在生产现场直接控制工艺参数，时刻都在调节，所以除了外接手操器将其脱离运行状态外，一般无法进行现场校准，这里说的校准都是指脱离动行状态下进行的校准。
一、工具和仪器
气动和电动控制器进行校准时对工具没有特殊的要求，仪表纵使、工杨用的常用工具及随表附配的小型工具和内六角、通针等即可满足校准使用要求。
使用仪器如下：
数字压力计
0~160kpa
2台
信号发生器或Ⅲ
2台
仪表校验仪
数字压力表
2台
气动定值器
1台
电线、胶管等
二、接线与校准
1．气动Ⅲ型控制器的校准
（1）给定和测量的校准
a.如图4-2-11接配管线。
b.把数字压力计接到试验开关接口上，并将试验开关拨到试验位置，送上150kpa气源。
c.拧动给定旋钮，使给定针从0%到25%、50%、75%、100%各点，这时数字压有表应分别指为20kpa、40kpa、60kpa、80kpa、100kpa。
然后使给定针从100%到75%、50%、25%、0%各点。
这时数字压力计应分别指为100kpa、80kpa、60kpa、40kpa、20kpa。
其允许误差应为量程间隔（80kpa）的±0.5%。
d.拧动给定旋钮，使用数字压力计从20kpa到40kpa、60kpa、80kpa、100kpa各点，这时给定的指针对应指示刻度分别变为0%、25%、50%、75%、100%。
然后使数字压力计从100kpa、到80kpa、60kpa、40kpa、20kpa，这时给定指针对应指示刻度分别应为100%、75%、50%、25%、0%，其允许误差应为量程间隔（100%）±0.5%。
e.
拧动给定的旋钮，在全行程范围内检查两指针的同步误差不得起过全行程范围（100%）的±0.5%。
正、反两个方向进行检查。
（2）自动调节单元的校准
1平衡度
a.如图4-2-12接配管线（如控制器有外部反馈时，需将1、2相连）。
b.将手操单元手柄切换到“自动”位置，微分、积分放到刻度的最小位置。
c.调整定值器，使测量指针指在刻度50%处。
d.将比例度定在50%，调整给定旋钮，使输出稳定在20~100kpa之间的任意值，这时两指针的偏差不应起过量程范围（100%）的±0.5%。
e.重复c、d两项，其控制点偏差都不应起过量程范围（100%）的±0.5%。
2调节单静差的校准
a.将比例度设定在100%，积分时间最大，微分时间最小。
b.将自动手动开关切换到手动，调节手操轮，使输出稳定在50%，将自动手动开关切换到自动。
c.当给定、测量指针定25%、75%时，读出输出信号与50%之间的差。
其偏差应不起过测量间隔（100%或80kpa）的±1%。
3比例动作校准
a.把自动手动开关切换到手动位置，使给定指针设定在50%。
b.调整手操轮，使输出稳定在50%（60kpa）。
c.高速测量信号，使测量的指针指在50%（即偏差为0）。
d.将比例度设在100%，微分最小，积分时间最大。
e.将自动手动开关切换到自动的位置上。
f.将输入的测量信号由50%增加到75%（即偏差为25%），或者减小到25%（即偏差为-25%），记下调节器的输出变化量。
g.按同样方法测定比例度为200%、50%时的输出变化量。
h.计算实测比例度：
实测的比例度与设定的比例度之间的误差不应超过20%。
i.将比例度设定在0%，微分时间最小，积分时间仍为最在。
给定指针设定在50%处，使测量针靠近设定点，读取输出信号开始急剧变化时的测量值。
再将测量针按反方向缓慢返回，读取当输出信号开始急剧变化时的测量值，求出两个测量值的差，其差值不应超过量程间隔（80kpa或100%）的2%。
4积分动作的校准
a.将比例度设定在100%，积分时间设在2分钟，微分时间最小。
b.将自动、手动切换开关切换到手动位置，调节手操轮，使输出稳定在60kpa.
c.拧动给定旋钮，使给定指针指在50%处，改变测量输入信号，使测量指针指在75%（或25%）。
d.迅速将自动-手动切换开关切换到自动位置，待输出信号从60kpa变化到80kpa（或40kpa）时，应立即按动秒表。
当输出信号缓慢变化到100kpa（或20kpa）时，立即按停秒表，秒表上的时间即为积分时间，读取时间应在1.6~2.4分钟范围内。
5微分动作校准
a.设定比例度为100%，积分时间为最大，微分时间最小。
b.将自动、手动切换开关切换到手动位置，调节手操轮，使输出稳定在60kpa.
c.拧动给定旋钮，使给定指针指在50%处，改变测量输入信号，使测量指针也指在50%然后再将自动-手动切换到自动。
d.钭微分时间设定在2分钟，卡死（用夹子卡断）输入信号进入的连接管（图中4-2-12的Q点），使输入信号变化+2kpa或-2kpa，放开Q点，待控制器输出争剧变化到92kpa（或28kpa）时，立即按动秒表，等输出再继续变化到73kpa（或47kpa）时，按停秒表，将所测得的时间乘上微分增益K，即得微分时间T（K≈16）
以上几个数字来源：
60+2×16（微分增益）=（92kpa）30×0.632=18.96（kpa）
92-（60+2）=30（kpa）92-18.9+6=73.04（kpa）
因考虑到暖和正、负阶路信号,所以b项中规定使输出稳定在60kpa,如只加正阶路信号,则输出可稳定在较小值上,如40kpa,这样d项中输入信号变化也可以适当大一点,便于操作.
6
微分机构检查
a.按图4-2-13执着配管线，测理信号从表壳后进入，数字压力计到吸气式放大器的堵头上。
b.将微分时间定在最小。
c.使测量信号置于20kpa、60kpa、100kpa，此时安息字压力计2对应指示分别应为20kpa、60kpa、100kpa，其误差应为量程间隔（80kpa）的±0.5%。
d.将微分时间设定在∞。
e.调整测量信号为5kpa，读取数字压力计2读数。
f.实测微分单的微分增益K，应近似等于16。
（3）手操单的校准
a.如图4-2-14接配管线。
b.
将切换手柄拨到“手动”（MAN）位置。
c.接通150kpa气源，这时“切换气源”接头
应有气送出，然后堵死“切换气源”接头，进行
阀位指示校准。
d.拨动手操轮，以刻度值为标准，分别在0%、
25%、50%、75%、100%五个点进行校准，对应
的输出值应分别为20kpa、40kpa、60kpa、80kpa、100kpa，其误差不应超过±2%。
（4）无扰动切换试验
a.如图4-2-12接配管线，在输出端接一个5L左右的容器作为气容。
b.将控制器置于“手动”位置，比例度设在100%，积分时间设定在20分钟以上。
c.使给定指针指在50%，测量指针指在25%，拨动手操轮使输出稳定在20~100kpa之间的任意一点上，停贸1分钟，来回拨动控制器的切换开关，此时输出的变动不应超过量程间隔（80kpa或100%）的±1%。
（5）校准结果记录
气动Ⅲ型控制器校准记录表格形式如下。
给定和测量校准记录形式如下：
给定指示位置
%
数字压力计读数
kpa
误差
kpa
数字压力计读数
kpa
给定指示位置
%
误差
%
给定、测量两指针同步误差
正
反
正
反
正
反
正
反
正
反
正
反
正
反
允许误差±0.5%（0.4kpa）允许误差±0.5%允许误差±0.5%。
最大误差kpa最大误差%最大误差%
平衡度校准记录如下:
比例度
50%
200%
测量指针位置
控制点偏差
第一次
第一次
第二次
第二次
允许偏差
±0.5%
最大偏差%
测量针指示位置
25%
50%
输出与50%之间的偏差
允许偏差
±1%
最大偏差%
比例动作校准记录形式如下:
比例度设定值
50%
100%
200%
输入信号的变化值
输出信号的变化值
实测比例度
实测值与设定值的允许差
±2%
最大误差
%
给定指针指示位置
50%
测量正向靠近给定时输出变化时的测量值
测量逆向靠近给定时输出变化时的测量值
两值允许误差±2%
实际两值误差%
积分动作校准记录形式如下:
设定刻度值,min
测量输入变化值,kpa
输出变化值,kpa
实测积分时间,min
实测值与设定值的允许差±0.5%
最大误差%
微分动作校准记录形式如下:
设定刻度值,min
测量输入变化值,kpa
输出变化值,kpa
实测积分时间,min
实测值与设定值的允许差±0.5%
最大误差%
手操单校准记录形式如下:
手操刻度刻度指示
输出,kpa
误差
正
反
正
0
100
25
75
50
50
75
25
100
0
允许误差±2%
最大误差
%
无扰动试验记录如下:
项目
切换前输出值,kpa
切换后输出值,kpa
允许误差,%
最大误差,%
自动-手动1
手动1-手动2
手动2-自动
例兰州炼油厂仪表厂QXJ型气动指示记录调节仪的校准。
仪表校准前，首先卸去表壳后两只螺钉，以便于抽出自动调节和手动控制部分。
（一）手动控制部分的校准
按图4-2-15所示连接。
1将切换开关拨到“手动”。
2
接通气源，这时“切换气源”接头应有气送出
堵死“切换气源”接头
3拨动手操轮，使指针分别置于刻度盘的0%、
25%、50%、75%、100%五个点
4分别记录以上各点相对应的输出值应为20kpa、
40kpa、60kpa、80kpa、100kpa，各点的误差应满足
±2%的要求。
5若0刻度点批示起差，则用调零螺钉调整；若100%刻度点批示超差，则改变传动片长
度，调整传动片往里移动，可使批示不到的范围达到规定范围，传动片往外移动，可使超过范围之内。
（二）给定、测量机构
1．精度与同步误差校准（QXJ-213A、B型）
1将自动调节部分从表壳内接出，取下外给定堵头，并将外给定与测量连通，再接上数字压力计，堵头输出，送上气源，如图4-2-16所示。
2调节给定轮，使测量值分别置之不理于刻度的0%、25%、50%、75%、100%五个点。
3读取数字表中各点手相应值，应分别为20kpa、40kpa、60kpa、80kpa、100kpa。
4调整给定轮使指针稍高于100%，然后稳定降压，使测量值分别置于刻度的100%、75%、50%、25%、0%。
5读取数字表在各个点的相应值，应分别为100kpa、80kpa、60kpa40kpa、20kpa。
6计算基本误差。
其刻度指示值（应折合成计算标准值kpa）与实测值之差对应于全范围（80kpa）的百分率即为精度，应满足±1%的要求。
7拧动给定轮，在全行程范围内检查两指针同步误差不得大于40kpa。
2．调整（略）
（三）控制器校验（对负向）
1接线如图4-2-17。
2积分时间放在最短，调整定值器，使测量，给定都置于60kpa。
3将比例宽定在刻度10%，经调整调零螺钉（力平衡比例积分调节器的调零螺钉）使输出稳定在60kpa。
4将比例度定在刻度250%，经调整调零螺钉使输出稳定在60kpa。
5重复③、④两项调整，使比例杆在可调范围内拨动崦控制器控制点变化不大于基本允许误差的绝对值。
6给定不变，使测量值分别稳定在30kpa、90kpa，达到⑤项要求。
7使给定和测量均置于30kpa，和给定置于90kpa，测量置于60kpa，两种状态下，使输出稳定在30kpa、90kpa，达到⑤项要求。
2．比例度校准
1接线如图4-2-17所示。
2将积分时间放在最短，比例度放在最小刻度值，给定置于60kpa，改变测量，使输出稳定在60kpa。
3将积分时间放在最长，比例度定在被校刻度上（校准点不应少于三点）。
4改变测量信号，得到一个测量信号的变化值Δp，相应读得输出信号Δp。
当比例度为10%时，Δp为±30kpa。
当比例度为10%~150%时，Δp为±20kpa。
当比例度为150%~250%时，Δp为±20kpa。
5计算实际比例度：
3．精度校准
1接线按如图4-2-17所示。
2使给定置于30kpa，改变测量，使输出分别稳定在30kpa、60kpa、90kpa各点。
此时测量与输出的最大差值对全程范围（80kpa）之比的百分率即为调节器正行程误差。
3改变测量，使输出置于105kpa，然后再改变测量，使输出集资稳定在90kpa、60kpa、30kpa各点。
计算出控制器反行程误差。
4正、反行程基本误差的绝对值即为控制器的变差。
5将给定分别稳定在60kpa、90kpa，重复进行②、③项。
4．积分时间试验。
1如图4-2-18接线。
2将积分时间放在最短，比例度全在100%，使给定置于60kpa，改变测量1（数字压力计1），使输出稳定在60kpa。
3将积分时间依次定在各被校点上（被校点不应少于三点）。
4改变测量2（数字压力计2），改变值为测量1值的±13.33kpa。
5切换三通阀，使测量进入仪表。
6当输出值出现±1kpa阶跃变化，并等速变化后，从任一输出值起开动秒表，待输出等速变化1kpa。
时，按停秒表，读取秒表走时时间即为积分时间。
测量积分时间应在输出为25kpa至95kpa的范围内进行。
5．微分时间的校准（这里介绍阶路法测量微分时间）
将比例度置于100%，积分阀全开，将给定针置于刻度标尺的50%，改变测量，等输出基本稳定在60kpa，全关积分阀。
测量加入一个阶跃信号Δp（2kpa），待输出信号急剧变化到80kpa时，按动秒表，再等输出继续变化到68或62kpa时，按停秒表，所得时间乘上微分增益K即为微分时间（该表微分增益K≈10）。
6．手动-自动切锦试验
1按图4-2-15接线，在输出端接一5L气容。
2将切换开关切到“手动”，比例度放100%，积分时间20分钟以上。
3将给定、测量均置于40kpa，拨动手操轮，使输出在40~80kpa之间任一点停1分钟，然后将切换阀切到“自动”位置，此时输出波动不得大于60kpa。
4使给定、测量都置于60kpa和80kpa两种状态，重复③项操作，都应达到波动不大于60kpa的要求。
7．自动-手动切换试验
方法步骤同6各项所述，但将切换开关从“自动”拨到“手动”，要求输出波动不大于60kpa。
（四）电动Ⅲ型控制器的校准
1如图4-2-19接线
2各开关位置：
自动/手动开关切换到手动位置。
远方/本机开关置于本机给定。
测量/表检开关置于测量。
3测量指针校准
a.接通电源与测量的输入，预热5分钟左右。
b.使测量输入分别置于1V，3V，5V时，测量指针应分别为为0%、50%、100%。
c.其误差不得超过±0.5%。
4给定指针校准
a.将数字电压表接到放大器的接线端子A（+）和A（-）。
b.调整设定轮，使数字电压表的读数为1.000V、3.000V、5.000V时，给定的指针对应指示应分别为0%、50%、100%。
c.其误差不得超过±0.5%。
5表检给定电压校准
a.将测量/表检开关置于形式有检位置。
b.此时给定与测量两批针均应指示在50%。
c.其指示误差不得超过±0.5%。
d.将测量/表检开关拨回到测量。
2．手动调节回路校准
1将自动/手动切换到手动位置。
a.将软手操开关倒向右侧时，控制器输出增加，倒向左侧时输出减少，输出范围应是4~20mA.
b.当轻轻拨动软手操开关（即慢档）时，至满刻度时间应为100秒。
当用力快速拨动软手操开关（即快档）时，至满刻度时间为6秒。
2输出（阀位批示精度）的校准
a.用软手操开关调整输出电流，使输出分别在0%、50%、100%。
b.其误差不应超过±2.5%。
（0.4mA）。
3保持特性试验
当输出在100%时，边疆数小时，输出的保持特性漂移应不超过0.5小时。
4硬手动调节回路的校准
a.将A/M/H开关切换到H位置，拨动硬手操杆时，输出表头进行跟踪，得到4~20mA.
b.将硬手操杆分别置于0%、50%、100%。
这时输出指针应分别指在0%、50%、100%。
c.其误差应不超过3%。
3．自动调节回路的校准
1闭环试验
a.按图4-2-20接线。
b.各开关位置：
正/反作用开关置于反作用。
远方/本机开关置于本机给定。
积分时间最小。
微分时间断。
比例度2%~500%。
c.将比例度置于最小（20%）。
将给定的值分别置于0%、50%、100%，这时测量指针应跟随给定指针，跟随的误差应不超过±0.5%。
d.将比例度置于最大（500%）。
将给定的值分别置于0%、50%、100%，这时测量指针应跟随给定指针，跟随的误差应不超过±0.5%。
2开环试验（P、I、D动作试验）
接线图如4-2-19。
A/M/H开关切换到自动A。
1）比例度试验
a.条件：
积分时间置于最大，微分时间断。
b.步骤：
将A/M/H开关切换到M，输入信号和给定信号均置于50%（3.000V），用软手操调整输出到50%（3.000V）。
将A/M/H开关切换到自动A，改变输入信号，使输出变化满量程的20%（3.2mA）。
计算比例度
实测比例度与设定比例度的差不应超过20%。
上述步骤分别在比例度设定点为2%、100%、500%三个点进行一次。
2）微分时间（T）校准
a.条件：
比例度100%，T取最大。
b.步骤：
将A/M/H开关切换至M，外给定，把输入信号和给定信号均置于50%（3.000V）。
微分时间T“断”，实际比例度为100%，正/反作用开关置于正作用，积分时间最大。
用软手操使输出为0%（1V或4mA），然后把A/M/H开关切换到自动A，将微分时间置于10分钟，给给定加一个阶路信号（可用内、外给定切换加阶路信号）10%（0.4V），测出输出变化到10.9mA所需的时间T.这个时间乘上微分增益K（10倍）即为实测微分时间,实测的微分时间与设定的微分时间之差不应超过25%.
3积分时间的校准
a.条件:
T置于断（OFF）,P=100%.
b.步骤:
将积分时间T置于最大,A/M/H开关置于软手操M,外给定,正/反作用开关置于正作用.调整输出及给定,使其均指示在50%（3.000V）,用软手操使输出为0%（1V或4mA）,然后把A/M/H切换开关切换到自动A,打开积分时间,置于被测位置（1分钟或10分钟）.给给定加一个阶跃信号10%（0.4V）,测出输出变化到7.2mA（1.8V）所需的时间,即为实测积分时间.
其误差:
×1档应不超过0.5~1.5分钟.
×10档应不超过5~15分钟.
4.A/M/H开关切换过程试验
a.控制器按开环接线图4-2-19接线.P=100%,积分时间置于最大,微分时间置于断（OFF）,给定设在50%,测量置于25%或75%,手操使输出为50%.
b.A/M/H开关置手动M,此时输出扰动应不超过±0.25%.
c.A/M/H开关置手动M位置,把硬手操杆转到与输出指针相重合,然后把A/M/H开关切换到H位置,输出扰动应不超过±0.5%.
d.再把A/M/H开关由H切换到M的位置,输出扰动应不超过±0.25%.
（注:
A/M/H开关也有称自动-手动手动开关）
5.电动Ⅲ型控制器校准记录
比例刻度误差校准记录如下:
刻度值
项目
阶跃前
阶跃后
变化值
输入信号,V
输出信号,V
实际比例度
%
相对比例度
%
允许误差
积分、微分时间刻度校准记录如下：
项目
积分时间
微分时间
刻度值，min
1
1
正阶跃
实际值，min
相对值，%
负阶跃
实际值，min
相对值，%
允许误差
±25%
±25%
实测量最大误差
%
%
调节动作校准记录如下：
公称值
项目
%
50%
100%
1.000V
3.000V
5.000V
上
实测值,V
误差,%
下
实测值,V
误差,%
回程误差%
允许误差,%
±2.0%
实测最大误差
%
允许回程误差,%
1.0%
实测最大回程误差
%
上
实测值,V
误差,%
下
实测值,V
误差,%
回程误差%
允许误差,%
±2.0%
实测最大误差
%
允许回程误差,%
1.0%
实测最大回程误差
%
上
实测值,V
误差,%
下
实测值,V
误差,%
回程误差%
允许误差,%
±2.0%
实测最大误差
%
允许回程误差,%
1.0%
实测最大回程误差
%
输出保持特性试验记录如下:
输出位置
开始时输出
1小时输出值
保持特性误差
90%
允许误差
+1.0%
实测误差
%
切换试验记录如下:
项目
切换前输出值V
切换后输出值V
误差%
允差%
结论
自动-手动1
0.5
手动1-手动2
0.5
手动2-手动1
0.5
手动1-自动
0.5
例日本横河5241-3501型IEC指示调节器的校准
（一）测量指针校准
1各开关位置
自动/手动切换开关置于“手动”M。
远方/本机开关置于“本机”L。
测量/表检开关置于“测量”（MEAUSRE）。
2如图4-2-21接好线路。
3接通测量与电源并预热54分钟。
4使输入信号分别为1.000V、3.000V、5.000V。
5此时测量指针应分别为0%、50%、100%。
6各点误差不应大于0.5%（±2mV），如超差
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