化工儀表及自動(dòng)化習(xí)題答案第5版.

1、1化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容?般要包括自動(dòng)檢測、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。2、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由測量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。Pl-307、TRC-303、FRC-305 所代3、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中 表的意義。TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03;FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。4、圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾

2、套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指 出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。5、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(90010 C?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80C?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如 題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、

3、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間(被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的1% (即900 (1%) =9 C)的時(shí)間)，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？Hz時(shí) Hi1 mm題1-19圖溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解最大偏差 A=950900=50 (C)；超調(diào)量 B=950908=42 (C);由于 B=918908=10 (C)，所以，衰減比 n=B:B=42:10=4.2 ;余差 C =908900=8 C；振蕩周期 T =459=36(min ；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50 C 80C, C=8C 10C ,所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。6、題l-20(a圖是蒸汽加

4、熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80C 提高到81 C，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差(提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定 值為81 C )。題1-20圖蒸汽加熱器溫度控制解蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量?？赡艽嬖诘母蓴_主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變 化

5、；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差 A=81.581=0.5 (C);由于 B=81.580.7=0.8 (C), B=80.980.7=0.2 (C)，所以，衰減比 n=B:B=0.8:0.2=4 ；余差 C =80.78仁 0.3 (C)。P337、反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象(重新)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與(引起輸出變化 的)輸入變化量之比，即輸出邑的變化址 二輸入歌的變化試對(duì)象的放大系數(shù) K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越大，或 被控變量對(duì)這個(gè)量的變化就越靈敏，所

6、以，K實(shí)質(zhì)上是對(duì)象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值 的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間表示。對(duì)象的滯后時(shí)間，使對(duì)象的被控變量對(duì)輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。P1018、某一標(biāo)尺為01000 C的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測量結(jié)果分別為:標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù) / C200

7、4006007008009001000被校表讀數(shù) / C201402604706805903100(1求出該溫度儀表的最大絕對(duì)誤差值;(2確定該溫度儀表的精度等級(jí)；(1校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：/ C標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)0200400600700800900 0100被校表讀數(shù)0201402604706805903 ,100/ C1絕對(duì)誤差/C0+ 1+2+4+6+5+3+ 1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對(duì)誤差：+6C;6 1.0% ,所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。10、某壓力表的測量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，試問此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，

8、標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解：壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為max=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為=0.50.508=0.008(MPa-0.008xl00%= -1.57%0.508故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。11、為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選??？選一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小 的參數(shù)值有何問題？解：(1)為了保證敏感兀件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測量誤差，儀表

9、的量程又不宜選得過大。(2)由于儀表的基本誤差 m由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測量范圍內(nèi)其大小是一定 的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測量誤差。12、如果某反應(yīng)器最大壓力為 0.8MPa,允許最大絕對(duì)誤差為O.OIMPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測量范圍為01.6MPa，精度為1.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測 量范圍為01.0MPa，精度為1.0級(jí)的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解用01.6MPa、精度為1.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差1max=1.6MPa1.0%=0.016MPa0.01MPa(允許值該表不符合工藝上的誤差要求。

10、用01.0MPa、精度為1.0級(jí)的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值該表符合工藝上的誤差要求。13、某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5%，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì) (類型、測量范圍、精度等級(jí)，并說明其理由。解空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa ,工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為 p,則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系, 有344% 遼卩= 亍=yxL6 = 2 B(jWft)幾= P5

11、= 3x1J =)根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為max1.15%=0.055(MPa則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。14、 某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa,要求誤差不超過 0.4MPa,試選用一臺(tái)就地指 示的壓力表（給出型號(hào)、測量范圍、精度等級(jí)。解合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p,則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足04U 峪一冀

12、 100% = L6%25要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。15、 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40C的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/S，求CO2的真實(shí)流量（已知 CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kg / m3）。解由題知：p0=0.101325MPa , p仁0.65+0.101325=0.751325（MPa ; T0=293K ,T1=273+40=313 （ K）; 0=1.293kg/Nm3 ; 1=1.977kg/Nm3 , Q0=50L/s。貝U1.977 x 0JOI 325 x 31316、用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/m

13、in，轉(zhuǎn)子用密度為7920kg /m3的不銹鋼制成，若用來測量密度為 0.831kg/L苯的流量，問測量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密 度為2750kg/ m3的鋁制成，問這時(shí)用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？解 由題知 t=7920kg /m3, f=0.831kg/L=831kg /m3, W=1000/ m3, Q0=10 L/min測苯的流量的修正系數(shù)為(pr-pjpf (肝20 二 1000)注831廠 V(7920 -831)x1000Qr=Q0/KQ=10/0.911.1(L/mi n所以，苯的流量測量范圍為 011.1L/min當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)， r=275

14、0kg / m3，此時(shí)測水的流量的修正系數(shù)為_ (ip, - /j- pJ 2750 000 八Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/mi n所以，此時(shí)測水的流量的測量范圍為05L/min(P廠卩“九)l(Pf 測苯的流量的修正系數(shù)為0.N7；(275Q -I9OO 上斛)1(2750 -X3l)x JOOOQrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75( L/min )所以，此時(shí)測苯的流量的測量范圍為05.75L/min17、什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？答 (1)當(dāng)被測容器的液位 H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差pz0勺現(xiàn)象，稱為液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移在使用差

15、壓變送器測量液位時(shí)，一般壓差與液位高度H之間的關(guān)系為：=。這就是一般的“無遷移”的情況。當(dāng) Ho時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液設(shè)被測介 質(zhì)密度為 ，隔離液密度為 :(通常，此時(shí)正、負(fù)壓室的壓力分別為：正負(fù)壓室間的壓差為：當(dāng)H=0時(shí)，,此為“有遷移”情 _若采用的是DDZ川型差壓變送器，其輸出范圍為420mA的電流信號(hào)?！盁o遷移”時(shí),H二0 , 二0，變送器輸出 =4mA; ?！坝羞w移”時(shí)， H三0, 為了使液位的零值與滿量程能 與變送

16、器輸出的上、下限值相對(duì)應(yīng)，即在“有遷移”情況下，使得當(dāng)H= 0時(shí)，?？烧{(diào)節(jié)石18、常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明 使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶及所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：（2）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場變化的影響并與測量電 路相連接。（3）使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對(duì)的熱電偶具有相同 或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。19、用熱電偶測溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng) TO （或tO）恒定是才是被測溫

17、度 T （或t）的單值函數(shù)。 熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以 TO = 0 C為參考溫度條件下測試制定的，只有保持TO = 0 C,才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。若TO M0C,則應(yīng)進(jìn)行冷端補(bǔ)償和處理。（2）冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法，0C恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。20、用K熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端（室溫為25C,求設(shè)備的溫度？如果改用 E熱電偶來測溫時(shí)，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？解（1當(dāng)熱電勢為20mV時(shí)，此時(shí)冷端溫度為 25C,即f （f, I = 2（hnV查表可得*：可因?yàn)椋? -I ：in由此電勢，查表可得 t=509 C,

18、即設(shè)備溫度為 509 Co（2若改用E熱電偶來測溫時(shí)，此時(shí)冷端溫度仍為25C。查表可得f（0） = （25,0）=L5mV設(shè)備溫度為509 C，查表可得F(r,0)=f(5OT,0) = 377niV因?yàn)?：；-.；.匚；-廠已-；. -1m ：-即E熱電偶測得的熱電勢為 36.2mV。21、現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30 C,顯示儀表的機(jī)械零位在0 C時(shí)，這時(shí)指示值為 400 C,則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為 430 C對(duì)不對(duì)？為什么? 正確值為多少度？解認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430 C不對(duì)。設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實(shí)測熱電勢為 E(t, 30,根據(jù)顯示儀表指示值為400

19、 C,則有E (t, 30= E (400 , 0，由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳(E型)熱電偶分度表，有E (t, 0= E (t, 30+ E (30 , 0= E (400 , 0+ E (30 , 0=28943+180仁30744V反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.5 C64、測溫系統(tǒng)如圖 3-17所示。請(qǐng)說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶的分度號(hào)為K，但錯(cuò)用與 E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160 C時(shí)，請(qǐng)計(jì)算實(shí)際溫度tx為多少度?(室溫為25 CK1EV| 控制富圖3-17測溫系統(tǒng)圖解 這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計(jì)。查分度號(hào)E,可得160 C時(shí)的電勢為 1

20、0501 V，這電勢實(shí)際上是由 K熱電偶產(chǎn)生的，即1/25)= 10501 pV查分度號(hào)k，可得=；門4氏山山，由此可見，(/rO)=(25)+ (25.0)= 10501 +1000 = 11501 汕由這個(gè)數(shù)值查分度號(hào)K，可得實(shí)際溫度 tx=283 C。22、 用分度號(hào)為 PtIOO鉑電阻測溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了CulOO的分度表，查得的溫度為140 C,問實(shí)際溫度為多少？解查CulOO的分度表，140 C對(duì)應(yīng)電阻為159.96，而該電阻值實(shí)際為PtIOO鉑電阻測溫時(shí)的電阻值，反查 PtIOO的分度表，得實(shí)際溫度為157 C23、說明熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器的組成及主要異同點(diǎn)。熱電偶

21、溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上也可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器和熱電偶溫度變送器比較，放大電路是通用的，只是輸入電路和反饋電 路不同。1、氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？氣動(dòng)執(zhí)行器由執(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)是執(zhí)行器它根據(jù)控制信號(hào)（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將 信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機(jī)構(gòu)是指控直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。2、控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各使用在

22、什么場合？直通單座控制閥 應(yīng)用于小口徑、低壓差的場合。直通雙座控制閥角型控制閥 適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固 體顆粒的場合。三通控制閥 配比控制或旁路控制隔膜控制閥 適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于含少量纖維或懸浮顆粒狀 介質(zhì)的控制。蝶閥 大口徑、大流量、低壓差，含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)球閥適用于高黏度和污穢介質(zhì)的控制凸輪撓曲閥用于高黏度灬帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制籠式閥 壓差大，要求噪聲小的場合。對(duì)高溫、高黏度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用3、試分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？解控制閥的流量特性是指

23、操縱介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度（相對(duì)位移）間 的關(guān)系：式中，相對(duì)流量 Q/Qmax是控制閥某一開度時(shí)流量Q與全開時(shí)流量 Qmax之比；相對(duì)開度I/L是控制閥某一開度行程I與全開行程 L之比。在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。主要有：Q 1直線流量特性等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性拋物線流量特性快開流量特性 等四種。4、什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號(hào)的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。氣開、 氣關(guān)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比 較危險(xiǎn)的選氣開式；閥全關(guān)時(shí)，生

24、產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。5、試述電-氣閥門定位器的用途。答電一氣閥門定位器除了能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)外，還能夠使閥桿位移與送來的信號(hào)大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來的輸人信號(hào)與閥門位置之間關(guān)系的準(zhǔn)確定位，故取名為定位器。器來改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號(hào)段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。6、簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？簡單控制系統(tǒng)由檢測變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對(duì)象組成。檢測變送裝置的作用是檢測被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號(hào) 控制器的作用是接受檢測裝置送來的信號(hào)，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律

25、 算出結(jié)果送往執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的控制信號(hào)來改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量 的目的。被控對(duì)象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。7、操縱變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？（1）操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量；（2）操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要 大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量??；（3 ）操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。2、和12題7-2圖是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。試畫出這一系統(tǒng)的方塊圖，并說明各方塊 的含義，指出它們具體代表什么？假定該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中，反應(yīng)器內(nèi)需維持一定溫度， 以利

26、反應(yīng)進(jìn)行，但溫度不允許過高，否則有爆炸危險(xiǎn)。試確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式和控制 器的正、反作用。解該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。IH 7 I 此抽廈和 JT *題解7-2圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是反應(yīng)器；被控變量是反應(yīng)器內(nèi)溫度；操縱變量是蒸汽流量；控制器是溫度控 制器TC。根據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是正作用；所以，控制器應(yīng)為 反”作用。8、試確定題7-13圖所示兩個(gè)系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用。（1 ）題7-13（a圖為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過高，否則容易分 解；（2）題7-13（

27、b圖為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易 結(jié)晶。解（1）根據(jù)工藝要求，題 7-13（a圖所示加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開 閥；加熱劑流量增加時(shí)，加熱器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是正”作用，所以，控制器應(yīng)為反”作用。（2）根據(jù)工藝要求，題 7-13（b圖所示冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥； 冷劑流量增加時(shí)，冷卻器內(nèi)溫度降低，被控對(duì)象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“正”作用。9、試簡述家用電冰箱的工作過程，畫出其控制系統(tǒng)的方框圖。10、題7-14圖為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種 情況下，分別確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)

28、型式及控制器的正、反作用。（1）選擇流入量 Qi為操縱變量；（2）選擇流出量 Qo為操縱變量。題7-14圖液位控制解（1）當(dāng)選擇流入量 Qi為操縱變量時(shí)，為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行 器應(yīng)為氣開閥；由于被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。（2）當(dāng)選擇流入量 Qo為操縱變量時(shí)，為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣關(guān)閥；此時(shí)被控對(duì)象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。11、題8-7圖所示為聚合釜溫度控制系統(tǒng)。試問：（1）這是一個(gè)什么類型的控制系統(tǒng)？試畫出它的方塊圖；（2 ）如果聚合釜的溫度不允許過高，否則易發(fā)生事故，試確定控制閥的氣開、氣關(guān)型式；

29、（3）確定主、副控制器的正、反作用；（4）簡述當(dāng)冷卻水壓力變化時(shí)的控制過程；（5）如果冷卻水的溫度是經(jīng)常波動(dòng)的，上述系統(tǒng)應(yīng)如何改進(jìn)？（6）如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，試畫出它的方塊圖，并確定主、 副控制器的正、反作用。題8-5圖聚合釜溫度控制系統(tǒng)解（1）這是一個(gè)溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)，其方塊圖如下:其中：主對(duì)象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主控制器是溫度控制器TC;副對(duì)象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副控制器是流量控制器FC;操縱變量是冷卻水流量。（2 ）如果聚合釜的溫度不允許過高，控制閥應(yīng)為氣關(guān)型式（“反”作用）。（3）由于副變量就是操縱變量（冷卻水流量）本身，所

30、以副對(duì)象是“正”作用，因此副控制器FC為“正”作用。當(dāng)主變量（聚合釜內(nèi)的溫度）增加時(shí)，要使主變量減小，要求控制閥關(guān)??；副變量（冷卻水流 量）增加時(shí)，要使副變量減小，要求控制閥關(guān)大。因此主控制器TC應(yīng)為“正”作用。（4）當(dāng)冷卻水壓力變化（如壓力增大）時(shí)，在控制閥開度不變時(shí)，其流量增大，聚合釜溫度 會(huì)降低。首先，流量增大，副控制器FC輸出信號(hào)增大（“正”作用），使氣關(guān)閥門開度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主控制器TC輸出減?。ā罢弊饔茫?，F(xiàn)C給定值減小，F(xiàn)C輸出增大，進(jìn)一步關(guān)小控制閥，減小冷卻水流量。這樣可以有效地控制因冷卻 水壓力增大，導(dǎo)致其流量增大所造成的聚合釜內(nèi)溫度降低的影響

31、。（5）如果冷卻水溫度經(jīng)常波動(dòng)，則應(yīng)選擇冷卻水溫度作為副變量，構(gòu)成溫度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。如題解8-5圖2所示。8-5圖3所示。器是溫度控題解8-5圖2聚合釜溫度-冷卻水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)（6）如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，其原理圖如題解 方塊圖如前所示，但其中的副對(duì)象是聚合釜夾套，副變量是夾套內(nèi)的水溫，副控制 ”作用，主控制器 T1C也為“反”作用。12、題8-9圖是串級(jí)均勻控制系統(tǒng)示意圖，試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并分析這個(gè)方案與普通串 級(jí)控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)。如果控制閥選擇為氣開式，試確定LC和FC控制器的正、反作用。解控制系統(tǒng)的方塊圖（略）。該控制系統(tǒng)的主對(duì)象是貯液罐，主變量是

32、貯液罐內(nèi)的液位，主 控制器是液位控制器 LC;副對(duì)象是排液管管道，副變量是排出液流量，副控制器是流量控制 器FC;操縱變量是排出液流量。該串級(jí)控制系統(tǒng)的副變量就是其操縱變量本身。當(dāng)控制閥選擇為氣開式時(shí)，LC應(yīng)為“正”作用，F(xiàn)C應(yīng)為“反”作用。1.問題解答氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用?答 氣動(dòng)執(zhí)行器由 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) 是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它 根據(jù)控制信號(hào)（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將信 號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)是指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿

33、的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？ 答氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式兩種結(jié)構(gòu)形式。薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維修方便、應(yīng)用最為廣泛。它可以用作一般控制閥的 推動(dòng)裝置，組成氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器，習(xí)慣上稱為氣動(dòng)薄膜控制閥。氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大，主要適用于大口徑、高壓降的控制閥或蝶閥的推動(dòng)裝 置。除薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還有長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的行程長、轉(zhuǎn)矩大，適用于輸出轉(zhuǎn)角 （00900）和力矩的場合，如用于蝶閥或風(fēng)門的推動(dòng)裝置。何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？ 答當(dāng)輸人信號(hào)增大時(shí)，執(zhí)行器的流通截面積增大，即流過執(zhí)行器的流量增

34、大，稱為正作用; 當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，流過執(zhí)行器的流量減小，稱為反作用?？刂崎y的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？主要使用在什么場合?答簡單列表說明如下：特點(diǎn)有三個(gè)出入口與工藝管道聯(lián)接，可組成配比控制或旁路控制主要使用場合分流與合流兩種型式隔膜控制閥結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力大、耐腐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性、高黏度、蝕性強(qiáng)含懸浮顆粒狀的介質(zhì)蝶閥結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、價(jià)格便宜、流阻極 小、泄漏量大大口徑、大流量、低壓差，含少量 纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)籠式閥可調(diào)范圍大、振動(dòng)小、不平衡力小、結(jié)壓差大，要求噪聲小的場合。對(duì)高構(gòu)簡單、套筒互換性好、汽蝕小、噪聲溫、高黏度及含固體顆粒的介質(zhì)不小適用控制閥的流量特性是指

35、什么?答 控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度（或相對(duì)位 移）之間的關(guān)系，即Q式中相對(duì)流量是控制閥某一開度時(shí)的流量Q與全開時(shí)的流量 Qmax之比。相對(duì)開度I是控制閥某一開度時(shí)的閥桿行程I與閥桿全行程L之比。10為什么說等百分特性又叫對(duì)數(shù)特性？與線性特性比較起來有什么優(yōu)點(diǎn)？答等百分比流量特性是指單位相對(duì)開度變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成 正比關(guān)系，即控制閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加，即心g K Q將上式積分得由上式可以看出，等百分流量特性的相對(duì)流量的對(duì)數(shù)值與相位行程成正比，故又稱對(duì)數(shù) 特性。由于等百分比流量特性的控制閥，其放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增加，在同樣的行程 變化值下，流量小時(shí)，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和；流量大時(shí)，流量變化大，控制靈敏有效， 這是它比起線性特性的控制閥來說所具有的優(yōu)點(diǎn)。12什么是串聯(lián)管道中的阻力比s? S值的減少為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變?答s值表示控制閥全開時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比。當(dāng)s=1時(shí)，說明系統(tǒng)總壓差全部降在控制閥上，所以控制閥在工作過程中，隨著閥開度的變化，閥兩端的壓差是不變的，故工 作流量特性與