《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案

《過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表》課件及教案,過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表,過(guò)程,控制系統(tǒng),儀表,課件,教案 第4章 執(zhí)行器及安全柵 教學(xué)目的：了解基本概念：自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)，安全防爆、安全柵。 教學(xué)重點(diǎn)：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和流量特性。 教學(xué)難點(diǎn)：工作流量特性。 4.1 執(zhí)行器 執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，它把控制器送來(lái)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行動(dòng)作，從而操縱工藝量，使被控變量保持在要求范圍內(nèi)。 給定值 干擾f 控制器 變送器 執(zhí)行器 被控對(duì)象 + e 實(shí)測(cè)值 － 被控變量 執(zhí)行器有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、控制電機(jī)等。其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥最常見(jiàn)。 自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為： 1. 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：信號(hào)傳輸快、損失小，可遠(yuǎn)距離傳輸，電源配備方便，一般推力較小。 2. 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥：防火防爆，推力較大，信號(hào)壓力范圍可從20～100KPa擴(kuò)大到20～250KPa ，但氣源配備不方便。 3. 液動(dòng)調(diào)節(jié)閥：推力最大；但安裝、維護(hù)麻煩。 4.1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由氣壓信號(hào)控制的閥門(mén)。 4.1.1.1 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是推動(dòng)裝置，它是將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)是閥門(mén)，它將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流通面積的大小。 1.執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)按調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出方式有角行程輸出和直行程輸出兩種。 直行程輸出的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩類(lèi)： 正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu) 反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu) 薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu) P 氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2．調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是閥門(mén)，是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件。根據(jù)不同的使用要求，閥門(mén)的結(jié)構(gòu)型式很多。 （1） 直通單座閥 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小。 流體對(duì)閥芯的不平衡作用力大。一般用在小口徑、低壓差的場(chǎng)合。 （2） 直通雙座閥 閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。 流體流過(guò)時(shí)，作用在上、下兩個(gè)閥芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。 但是，由于加工的限制，上下兩個(gè)閥芯閥座不易保證同時(shí)密閉，因此泄漏量較大。 （3）角形控制閥 兩個(gè)接管呈直角形，一般為底進(jìn)側(cè)出，這種閥的流路簡(jiǎn)單、對(duì)流體的阻力較小。 適用于現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場(chǎng)合。 （4） 三通控制閥 有三個(gè)出入口與工藝管道連接。流通方式有合流型（兩種介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。 （5）隔膜控制閥 采用耐腐蝕材料作隔膜，將閥芯與流體隔開(kāi)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力比同口徑的其它閥大。用隔膜將流體與外界隔離，不會(huì)泄漏。 （6）蝶閥 又名翻板閥。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻極小，但泄漏量大。適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合。 （7） 球閥 閥芯與閥體都呈球形體，閥芯內(nèi)開(kāi)孔。轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯使之與閥體處于不同的相對(duì)位置時(shí)，就有不同的流通面積。控制時(shí)，流量變化較快，可起切斷閥作用，用于雙位式控制。 （8）籠式閥 閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套筒（籠子）。套筒壁上有一個(gè)或幾個(gè)不同形狀的孔（窗口），利用套筒導(dǎo)向，閥芯在套筒內(nèi)上下移動(dòng)，改變閥的節(jié)流孔面積。 可調(diào)比大，不平衡力小，更換開(kāi)孔不同的套筒，就可得到不同的流量特性。但不適于高粘度或帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制。 （9）凸輪撓曲閥 又名偏心旋轉(zhuǎn)閥。其閥芯呈扇形球面狀，與撓曲臂及軸套一起鑄成，固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。 閥芯球面與閥座密封圈緊密接觸，密封性好。適用于高粘度或帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制。調(diào)節(jié)閥除了結(jié)構(gòu)類(lèi)型的不同外，其主要技術(shù)參數(shù)是流量特性和口徑。 4.1.1.2 調(diào)節(jié)閥的流量特性 調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關(guān)系，對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。 流量特性的定義： 被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)系稱(chēng)為調(diào)節(jié)閥的流量特性。 Q/Qmax —相對(duì)流量；l/L — 相對(duì)開(kāi)度 相對(duì)流量Q/Qmax 是控制閥某一開(kāi)度流量Q與全開(kāi)時(shí)流量Qmax之比； 相對(duì)開(kāi)度l/L 是控制閥某一開(kāi)度行程l與全開(kāi)行程L之比。 調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門(mén)的結(jié)構(gòu)和開(kāi)度有關(guān)，還與閥前后的壓差有關(guān)，必須分開(kāi)討論。 為了便于分析，先將閥前后壓差固定，然后再引伸到實(shí)際工作情況，于是有固有流量特性與工作流量特性之分。 在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性稱(chēng)為固有流量特性。而實(shí)際工作時(shí)控制閥前后壓差一般不固定，其流量特性會(huì)畸變。 管路及設(shè)備 △PG △PT 調(diào)節(jié)閥 △P 1、固有（理想）流量特性 在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性稱(chēng)為固有流量特性。它取決于閥芯的形狀。 （1）直線特性 （2）等百分比特性 （3）快開(kāi)特性 （4）拋物線特性 （1）直線流量特性 控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。用數(shù)學(xué)式表示為： R — 調(diào)節(jié)閥的可調(diào) 比系數(shù)。 可調(diào)比R為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比值： R = Qmax / Qmin Qmin不是指閥門(mén)全關(guān)時(shí)的泄漏量，而是閥門(mén)能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的2~4%，一般閥門(mén)的可調(diào)比R=30。 直線閥的流量放大系數(shù)在量程的任何一點(diǎn)上都是相同的，但其對(duì)流量的控制力卻是不同的。 （2） 等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性 控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度成對(duì)數(shù)關(guān)系。用數(shù)學(xué)式表示為： 或 從控制力角度考察，此控制閥在量程的任何一點(diǎn)上對(duì)流量的控制力都是相同的百分比。 同樣以10％、50％及80％三點(diǎn)為例，分別增加10%開(kāi)度，相對(duì)流量變化率為： 10%處：（6.58%-4.68%）/4.68%≈41% 50%處：（25.7%-18.2%）/18.2%≈41% 80%處：（71.2%-50.6%）/50.6%≈41% 等百分比閥在各流量點(diǎn)的放大系數(shù)不同，放大系數(shù)（曲線斜率）隨開(kāi)度的增大而增大。 開(kāi)度小時(shí)，流量變化??；開(kāi)度大時(shí)，流量變化大。使流量的控制力各點(diǎn)相同。 （3）快開(kāi)特性 開(kāi)度增大時(shí)，流量很快就達(dá)到最大，故稱(chēng)快開(kāi)特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。 （4） 拋物線流量特性 特性曲線為拋物線，有時(shí)用在直線特性的小開(kāi)度區(qū)，彌補(bǔ)其在小開(kāi)度區(qū)控制特性不好的缺點(diǎn)。 2、調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 調(diào)節(jié)閥工作時(shí)裝在管道系統(tǒng)中。管道對(duì)流體的阻力隨流量而變化，因而閥前后壓差也變化，這時(shí)流量特性會(huì)發(fā)生畸變。 例：管道串聯(lián)時(shí)的工作流量特性 如圖，管道系統(tǒng)總壓力ΔP等于管路系統(tǒng)的壓降ΔPG與控制閥的壓降ΔPT之和。 P △PG Q △PT 管路及設(shè)備 △PG △PT 調(diào)節(jié)閥 △P △P 從串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥兩端壓差△PT的變化曲線可看出，調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)閥壓降最大、全開(kāi)時(shí)閥降壓最小，這使流量特性發(fā)生畸變。 調(diào)節(jié)閥兩端壓差△PT的可變比率可以反映流量特性的畸變程度。為此用閥權(quán)度s表示調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)，閥前后最小壓差△PTmin與總壓力△ P之比： s =PTmin / △ P 以Qmax表示串聯(lián)管道阻力為零時(shí)(s=1)，閥全開(kāi)時(shí)達(dá)到的最大流量?？傻么?lián)管道中的閥門(mén)在不同s值時(shí)的工作流量特性。 流量特性畸變：直線閥變?yōu)榭扉_(kāi)閥;對(duì)數(shù)閥變?yōu)橹本€閥 結(jié)論 串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量特性發(fā)生畸變。 串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量可調(diào)范圍降低，最大流量減小。 串聯(lián)管道會(huì)使調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)減小，調(diào)節(jié)能力降低，s值低于0.3時(shí)，調(diào)節(jié)閥能力基本喪失。 4.1.1.2調(diào)節(jié)閥的選擇 選用調(diào)節(jié)閥時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 1．調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的選擇 通常根據(jù)工藝條件，如使用溫度、壓力，介質(zhì)的物理、化學(xué)特性（如腐蝕性、粘度等），對(duì)流量的控制要求等，來(lái)選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式。 2．氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在氣壓信號(hào)中斷后閥門(mén)會(huì)復(fù)位。 無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥全開(kāi)，隨著信號(hào)增大，閥門(mén)逐漸關(guān)小的稱(chēng)為氣關(guān)式。反之，無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥全閉，隨著信號(hào)增大，閥門(mén)逐漸開(kāi)大稱(chēng)的為氣開(kāi)式。 如氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)式與氣關(guān)式： 氣關(guān)式 氣關(guān)式 氣開(kāi)式 氣開(kāi)式 閥門(mén)氣開(kāi)氣關(guān)式的選擇原則： 當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，閥門(mén)的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)。 例如： 選擇蒸汽鍋爐的控制閥門(mén)時(shí)，為保證失控狀態(tài)下鍋爐的安全： 給水閥應(yīng)選氣關(guān)式,燃?xì)忾y應(yīng)選氣開(kāi)式 給水閥 燃?xì)忾y 蒸汽 3. 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 保證控制品質(zhì)的重要因素之一是：保持控制系統(tǒng)的總放大倍數(shù)在工作范圍內(nèi)盡可能恒定。 K=K1K2K3Kc 給定值 被控量 干擾f 控制器 傳感器 執(zhí)行器 被控對(duì)象 + e W c(s) － W3(s) W1(s) W2(s) 有的被控對(duì)象的放大倍數(shù)，在不同的工藝點(diǎn)不同。 如熱水加熱器的熱水流量與送風(fēng)溫度的靜特性 M TT 熱水 Q θ θ/θmax Q/ Qmax 0 50% 50% 100% 100% K 由圖可見(jiàn)，隨著熱水流量增大，送風(fēng)溫度的增長(zhǎng)越來(lái)越慢。因?yàn)闊峤粨Q需要時(shí)間，熱水很快流走，不能充分熱交換所致。但若用蒸汽加熱，由于冷凝放熱很快，該特性為直線特性。 很多對(duì)象特性在工作區(qū)內(nèi)放大倍數(shù)K不是常數(shù)，即對(duì)象的靜特性是非線性的。有時(shí)希望調(diào)節(jié)閥的流量特性能補(bǔ)償對(duì)象的靜特性。 （1）若調(diào)節(jié)對(duì)象的靜特性是非線性的，工藝負(fù)荷變化又大，用等百分比特性補(bǔ)償。 （2）若調(diào)節(jié)對(duì)象的靜特性是線性的，或工藝負(fù)荷變化不大，用直線閥。 （3）配管阻力大、s值低，等百分比閥會(huì)畸變成直線閥。 4. 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇 為保證工藝的正常進(jìn)行，必須合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。如果調(diào)節(jié)閥的口徑選得太大，使閥門(mén)經(jīng)常工作在小開(kāi)度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。如果口徑選得太小，閥門(mén)完全打開(kāi)也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 調(diào)節(jié)閥的口徑?jīng)Q定了調(diào)節(jié)閥的流通能力。 調(diào)節(jié)閥的流通能力用流量系數(shù)C值表示。 流量系數(shù)（流通能力 ）C的定義： 在閥兩端壓差100kPa、閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，每小時(shí)能通過(guò)調(diào)節(jié)閥的水流量（m3 /h）稱(chēng)為該閥的流量系數(shù)C 。 例如，某一閥門(mén)全開(kāi)、閥兩端壓差為100kPa時(shí)，流經(jīng)閥的水流量為20 m3 /h，則該調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)C=20。 閥門(mén)的流量系數(shù)和口徑有相應(yīng)關(guān)系。閥門(mén)技術(shù)手冊(cè)中標(biāo)明了不同的閥門(mén)口徑對(duì)應(yīng)的流量系數(shù)系列，供用戶(hù)選擇。 C Dg 實(shí)際使用中，由于閥兩端壓差不一定是100kPa，流經(jīng)閥門(mén)的流體也不一定是水，因此必須換算。 4.1.2 電/氣轉(zhuǎn)換器 為了使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠接收電動(dòng)控制器的輸出信號(hào)，必須把電動(dòng)控制器的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。 電/氣轉(zhuǎn)換器作用： 將4～20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成20～100KPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。 4.1.3 閥門(mén)定位器 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的。為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料。 而填料壓緊程度的差異，使閥桿移動(dòng)的摩擦力存在差異，這會(huì)影響輸入信號(hào)P的執(zhí)行精度。 解決措施 在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門(mén)定位器，引入閥桿位移負(fù)反饋。使閥桿能按輸入信號(hào)精確地確定自己的開(kāi)度。 4.1.4 電/氣閥門(mén)定位器 實(shí)際應(yīng)用中，常把電/氣轉(zhuǎn)換器和閥門(mén)定位器結(jié)合成一體，組成電/氣閥門(mén)定位器。 4.1.5 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥接受來(lái)自控制器的電流信號(hào)，閥門(mén)開(kāi)度連續(xù)可調(diào)。電磁閥也接受來(lái)自控制器的電流信號(hào)，但閥門(mén)開(kāi)度是位式的。 如直動(dòng)式電磁閥： 線圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力，吸引閥芯柱上移，閥門(mén)打開(kāi)。線圈斷電后，電磁力消失，閥芯落下。在彈簧壓力下閥門(mén)緊閉。磁閥是位式閥，只有全開(kāi)和全關(guān)兩個(gè)位置。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用控制電機(jī)作動(dòng)力裝置。 輸出形式有： 角行程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)減速器后輸出。 直行程：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出。 多轉(zhuǎn)式：轉(zhuǎn)角輸出，功率比較大，主要用來(lái)控制閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門(mén)。 這幾種執(zhí)行機(jī)構(gòu)在電氣原理上基本相同，只是減速器不一樣。 輸入信號(hào)與位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較，將差值放大。 驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 經(jīng)減速輸出帶動(dòng)閥門(mén) 直到位置發(fā)送器檢測(cè)到的位置信號(hào)與輸入信號(hào)相等時(shí)，放大器輸出為零。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理方框圖 4.1.6智能式調(diào)節(jié) 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器也被引入到調(diào)節(jié)閥中，出現(xiàn)了智能式調(diào)節(jié)閥。 主要功能如下： 1．控制及執(zhí)行功能2．補(bǔ)償及校正功能3．通信功能4．診斷功能5．保護(hù)功能 4.2安全柵 安全柵（又稱(chēng)防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。 4.2.1 安全防爆的基本概念 在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維狀的易燃物質(zhì)，點(diǎn)燃后燃燒將在整個(gè)范圍內(nèi)迅速傳播，稱(chēng)為爆炸性混合物。含有爆炸性混合物的環(huán)境稱(chēng)為爆炸性環(huán)境、或危險(xiǎn)場(chǎng)所。 按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時(shí)間和危險(xiǎn)程度，又可將危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分成不同級(jí)別的危險(xiǎn)區(qū)。 不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬Ⅰ類(lèi)設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬Ⅱ類(lèi)設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬Ⅲ類(lèi)設(shè)備。 對(duì)于Ⅱ類(lèi)電氣設(shè)備，電路電壓限制在30VDC時(shí)，各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí)。 級(jí) 別 最小引爆電流（mA） 爆炸性混合物種類(lèi) Ⅰ i＞120 甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 Ⅱ 70＜i＜120 乙烯、乙醚、丙烯晴等 Ⅲ i≤70 氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦?fàn)t煤氣等 爆炸性混合物的最小引爆電流 4.2.2 安全火花防爆系統(tǒng) 電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開(kāi)始考慮防爆，把電路在短路、開(kāi)路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下，則此儀表稱(chēng)為安全火花防爆儀表。 安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)生危險(xiǎn)火花，對(duì)其它儀表通過(guò)信號(hào)線傳入的能量是否安全則無(wú)法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間設(shè)置安全柵，防止危險(xiǎn)能量進(jìn)入，則完全做到了安全火花防爆。 構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素： ① 在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。 ② 現(xiàn)場(chǎng)儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的電路連接必須經(jīng)過(guò)安全柵（防爆柵）。 4.2.3 安全柵的工作原理 安全柵是傳遞正常信號(hào)、阻止危險(xiǎn)能量的安保器。 最簡(jiǎn)單的安保措施是用電阻限流。例如，熱電偶溫度變送器的信號(hào)輸入口上串聯(lián)兩個(gè)電阻可起限流作用，其缺點(diǎn)是會(huì)衰減正常信號(hào)，且防爆定額低。 4.2.3.1 齊納式安全柵 最簡(jiǎn)單的安全柵就是用二極管限壓（齊納式擊穿），用電阻及熔斷絲限流。但存在缺陷： R1、R2對(duì)儀表的正常信號(hào)衰減較大。阻值過(guò)大影響儀表的恒流特性，過(guò)小起不到限流作用。 安全柵接地構(gòu)成系統(tǒng)有兩點(diǎn)以上接地（相接儀表也有接地），易引入干擾；安全柵不接地則擊穿電流仍然進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。 改進(jìn)后的齊納式安全柵 （1）用限流電路取代固定電阻。場(chǎng)效應(yīng)管VT3工作于零偏壓，作為恒流源向VT1提供足夠的基極電流，保證信號(hào)在4～20mA范圍內(nèi)VT1處于飽和狀態(tài)。 （2）由VD1~VD4和F1 ~ F’2組成限壓電路。背靠背的齊納管中點(diǎn)接地，改直接接地為保護(hù)時(shí)接地。 改進(jìn)后的齊納式安全柵 4.2.3.2 隔離式安全柵 用變壓器作為隔離元件，分別將輸入、輸出及電源進(jìn)行隔離。 如果接二線制變送器，則安全柵既要隔離又要供電，因而檢測(cè)端安全柵和執(zhí)行端安全柵稍有不同。 安全柵是一個(gè)傳遞系數(shù)為1的傳送器，電源、變送器、控制室儀表之間用磁耦合，使電路隔離。 1 檢測(cè)端安全柵 檢測(cè)端安全柵在向變送器提供電源的同時(shí)，將變送器的測(cè)量信號(hào)經(jīng)隔離變壓器傳給控制室儀表。 2 執(zhí)行端安全柵 用于控制室儀表和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間，是4~20mA控制信號(hào)送往現(xiàn)場(chǎng)的安檢通道。與檢測(cè)端安全柵的電路原理基本相似。不同之處是： ① 信號(hào)傳輸方向相反 ② 不需給現(xiàn)場(chǎng)供電 本章小結(jié)： 執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)，安全柵的基本概念，重點(diǎn)是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和流量特性。