化工儀表及自動(dòng)化-題庫(kù)

1、化工儀表及自動(dòng)化一、填空題1 .方框與方框之間的連接線，只是代表方框之間的，并不代表方框之間的物料聯(lián)系。2 .自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量 反饋的環(huán)系統(tǒng)。1 .機(jī)理建模的優(yōu)點(diǎn)是具有明確的 ,所得的模型具有很大的適應(yīng)性，便于對(duì) 進(jìn)行 調(diào)整。2 .對(duì)象數(shù)學(xué)模型包括 一階對(duì)象,。3 .描述對(duì)象特性的參數(shù)包括： 。4 .時(shí)間常數(shù)T的物理意義：當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持 速度變 化，達(dá)到新的 所需要的時(shí)間。5 .從加入輸入作用后，經(jīng)過(guò) 時(shí)間，被控變量已經(jīng)變化了全部變化范圍的 ,這時(shí) 可以近似地認(rèn)為動(dòng)態(tài)過(guò)程基本結(jié)束。6 .滯后時(shí)間按照滯后性質(zhì)分可以分為：和。7 .某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為20

2、A700C,校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為 1.5C,則該表 的相對(duì)百分誤差是 ，該儀表的精確度等級(jí)是 。（精確度等級(jí)有：0.05,0.1 0.2, 0.4,0.5,1.08 .某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍為01000C,根據(jù)工藝要求溫度只是指的誤差不允許超過(guò)土6C,則該儀表的允許誤差為 ,應(yīng)選擇的儀表等級(jí)是 。（精確度等級(jí)有：0.05,0.1 0.2, 0.4,0.5,1.09 . 是表征線性刻度儀表的輸出與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。10 .工業(yè)儀表按照儀表使用的能源分類可以分為： ，。11 .表壓等于絕對(duì)壓力 大氣壓力。12 .真空度等于大氣壓力 絕對(duì)壓力。13 .普通壓力計(jì)的彈

3、簧管多采用價(jià)格相對(duì)便宜的 ，但氨氣用壓力計(jì)彈簧管的材料卻都要采 用材料，這是因?yàn)榘睔鈱?duì) 的腐蝕性極強(qiáng)。14 .氧氣壓力計(jì)與普通壓力計(jì)在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上完全相同，只是氧用壓力計(jì)要 。15 .測(cè)量穩(wěn)壓時(shí)，儀表上限約為工作壓力最大值的 一倍。16 .測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí)，儀表上限約為工作壓力最大值的 位。17 .測(cè)量高壓壓力時(shí)，儀表上限約為工作壓力最大值的 倍。18 .測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道的 ,測(cè)量氣體壓力時(shí)取壓點(diǎn)應(yīng)在管道的 。19 .標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置主要包括： , 和 o20 .標(biāo)準(zhǔn)孔板主要采用的取壓方法有 和。21 .標(biāo)準(zhǔn)孔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；缺點(diǎn)是 一。22 .標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管缺點(diǎn)

4、是結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易加工，優(yōu)點(diǎn)是 一。23 .對(duì)于差壓液位變送器，遷移同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的，它不改變_的大小。24 .電容式物位計(jì)的工作原理是 與 成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)與空氣的介電常數(shù)不等的原理進(jìn)行工作。介電常數(shù)查越儀表越靈敏。25 .稱重式液罐計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)，它既能準(zhǔn)確測(cè)量液位，又能反映出罐中的真實(shí)的儲(chǔ)量 （填：質(zhì)量 或者 體積），其測(cè)量的質(zhì)量與罐內(nèi)液體的密度 （填：有關(guān) 或者 無(wú)關(guān)）。26 .常用的測(cè)量溫度的儀表按照測(cè)溫方式分可分為 和。27 .目前解釋熱電效應(yīng)的理論是古典電子理論。28 .如果組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同，則無(wú)論兩接點(diǎn)溫度如何，閉合回路

5、的總熱電勢(shì)為。29 .如果熱電偶兩接點(diǎn) 相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合回路的總熱電勢(shì)為零。30 .熱電偶溫度計(jì)中冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心奈宸N： , , , ,和。31 .在中、低溫區(qū)，一般是使用 來(lái)進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。(填：熱電偶溫度計(jì) 或者 熱電阻溫度計(jì))32 .工業(yè)上常用的鋁電阻有兩種，一種是R0= 10 Q對(duì)應(yīng)分度號(hào)為。另一種是R0= 100 Q, 對(duì)應(yīng)分度號(hào)為。33 .控制器的基本控制規(guī)律包括： (其中以雙位控制比較常用)、 (P)、 (I)、 (D)及它們的組合形式，如 (PI)、 (PD)和 (PID)o34 .在 控制系統(tǒng)中，被控變量不可避免的產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩；控制系統(tǒng)可以消除震

6、蕩，但存在余差。35 . 控制系統(tǒng)可以消除余差，但當(dāng)負(fù)荷變化劇烈時(shí)，反應(yīng)動(dòng)作緩慢； 控制系統(tǒng)具 有超前控制功能，但它的輸出不能反映偏差的大小。36 .氣動(dòng)執(zhí)行器中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)分可以分為： , , 。37 .直通雙座控制閥的優(yōu)點(diǎn)是 , 缺點(diǎn)是。38 .控制閥的等百分比流量特性是指： 。39 .目前生產(chǎn)的模擬式控制器一般都同時(shí)具有比例，積分，微分三種作用。只要將其中的微分時(shí)間Td置于,就成了比例積分控制器，如果同時(shí)將積分時(shí)間置于,變成了比例控制器。二.計(jì)算題(滿分10分)1 .某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如下圖所示。試分別求出整理200C）。最大偏差、余差、衰減比

7、、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間（給定值為2 .為了測(cè)定某重油預(yù)熱爐的對(duì)象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料燃?xì)饬繌?.5t/h增加到3.0t/h,重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如圖1所示。假定該對(duì)象為一階對(duì)象，是寫出描述改重油預(yù)熱爐特性的微分方程是（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并寫出燃料量變化量為0.5t/h是溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。已知：t=8min時(shí)，T=145 C.3.已知一個(gè)簡(jiǎn)單水槽，其截面積為0.5M2,水槽中的液體有正位移泵抽出，即流出量是恒定的。如果在穩(wěn)定的情況下，輸入流量突然在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了0.1M3,試畫出水槽液位4 h的變化曲線。4.某化學(xué)反應(yīng)

8、器工藝規(guī)定操作溫度為 400 ± 20,考慮安全因素，調(diào)節(jié)過(guò)程中溫度偏離給定值2%W)不得超過(guò)60C。現(xiàn)設(shè)計(jì)運(yùn)行的溫度定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在最大階躍干擾下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖所 示。問(wèn)該過(guò)程的最大偏差、余差、衰減比、過(guò)渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的土和振蕩周期。5.現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，pt=7.9g/cm3,苯的密度為Pf=0.83g/cm3。試問(wèn)流量計(jì)讀數(shù)為3.6L/S時(shí)，苯的實(shí)際流量是多少?6.某廠用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量溫度為 27C,表壓為0.16MPa的空氣流量，問(wèn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為 38Nm3/h時(shí)，空氣的實(shí)際流量是多少?7.用鍥銘-銅鍥熱

9、電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電勢(shì)E (t, t1) = 66982 而自由端的溫度 t1=30C,求被測(cè)的實(shí)際溫度。(已知：E(30, 0)=1801 卜 V E(876.6, 0)=66982M v, E(900,0)=68783)六、問(wèn)答題(滿分30分)1 .彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測(cè)壓過(guò)程。測(cè)壓原理：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。主要組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。測(cè)壓過(guò)程：當(dāng)被測(cè)壓力通入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。2 .霍爾片式壓力傳感

10、器是如何利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的?將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，彈簧管 自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比 例，利用這一電勢(shì)就可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。3 .電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)?工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它 與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、過(guò)載能力大、測(cè)量精度可達(dá)0.2級(jí)、可以測(cè)量壓力和差壓4 .什么是節(jié)流現(xiàn)象，并簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述節(jié)

11、流裝置測(cè)量流量的基本原理。節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn) 生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象?；驹恚汗?jié)流裝置前后壓差大小與流量有關(guān)，流量越大，節(jié)流裝置前后壓差越大，只要測(cè) 出孔板前后兩側(cè)壓差，即可表示流量大小。5 .測(cè)量壓力時(shí)由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3,構(gòu)成三閥組，如圖所示。簡(jiǎn)述啟動(dòng)和關(guān)閉差壓計(jì)時(shí)切斷閥1,2,3打開或關(guān)閉的順序，并簡(jiǎn)述原因。p26.簡(jiǎn)述轉(zhuǎn)子流量計(jì)和差壓流量計(jì)測(cè)量原理的不同之處。轉(zhuǎn)子流量計(jì)以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是包 壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。而差壓流

12、量計(jì)是在節(jié)流面積不變的情況下，以差壓變化 來(lái)反映流量大小。7 .試證明稱重式液罐計(jì)量?jī)x所測(cè)的罐內(nèi)液體質(zhì)量與液體的密度無(wú)關(guān)。8 .試證明熱電偶溫度計(jì)中插入第三根導(dǎo)線時(shí)，只要保持接觸點(diǎn)溫度一致則對(duì)整個(gè)回路的電勢(shì) 沒(méi)有影響9 .試寫出幾分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。為什么積分控制能消除余差?10 .畫出氣關(guān)式類型執(zhí)行器的兩種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；在控制系統(tǒng)中如何選擇執(zhí)行器類型？舉例說(shuō)明在控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器是按安全原則選擇類型的，也就是當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí)，要保證設(shè)備和 操作人員的安全。如：加熱爐溫度控制，當(dāng)燃料量為操縱變量時(shí)，具執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型, 當(dāng)信號(hào)中斷時(shí)，切斷燃料，保證安全。11 .熱電偶為什么要進(jìn)行冷

13、端溫度補(bǔ)償？有哪些冷端溫度補(bǔ)償方法？原理是什么？答：因?yàn)楦鞣N顯示儀表和熱電偶分度表都是在熱電偶冷端溫度為零的時(shí)候做出的。但實(shí)際 中熱電偶冷端溫度不等于零，且經(jīng)常波動(dòng)，這必然造成輸出減少，所以要進(jìn)行熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。熱電偶常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有：冰浴法、公式計(jì)算法、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法、電橋補(bǔ) 償法和補(bǔ)償熱電偶冰浴法：用冰槽使to保持零度。計(jì)算法：EAB (t, 0) = EAB (t, t0) + EAB (t0, 0)儀表零點(diǎn)調(diào)整法：將儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到 to補(bǔ)償電橋法：用電橋產(chǎn)生EAB (t0, 0)與EAB (t, t0)疊加，即可消除t0變化對(duì)測(cè) 量的影響。補(bǔ)償熱電偶：用與測(cè)量熱電

14、偶同型號(hào)的熱電偶進(jìn)行補(bǔ)償，用于多支熱電偶。12 . (10分)控制器輸入偏差是階躍信號(hào)(見下圖)，請(qǐng)根據(jù)已知參數(shù)，畫出 P、PI的輸 出響應(yīng)曲線。(1) P輸出，已知：比例度6 =50% (2) PI輸出，已知：比例度6 =100%積分時(shí)間Ti=1分13 . （20分）下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來(lái)控制爐出口介質(zhì)溫度t（簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)）;指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量、控制變量、干擾量是什么？在下圖中畫出控制流程圖；選擇執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型以及控制器的作用方向；畫出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖；簡(jiǎn)單說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程（可設(shè)溫度 t升高，分析調(diào)節(jié)動(dòng)作過(guò)程）。答：構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量是出口介

15、質(zhì)溫度；操縱變量是燃料量，干擾量是：進(jìn)料流 量和溫度、燃料的壓力、爐膛溫度和壓力以及環(huán)境溫度。控制流程圖見下圖 執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型，控制器為反作用方向簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖見下圖 該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程：當(dāng)干擾作用使溫度 t升高，測(cè)量大于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號(hào)減少，氣開閥關(guān)小，燃料量減少，塔頂溫度下降，維持給定。14 .畫出氣開式類型執(zhí)行器的兩種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；控制系統(tǒng)在什么情況下選擇氣開類型執(zhí)行器？舉例說(shuō)明如：加熱爐溫度控制，當(dāng)燃料量為操縱變量時(shí)，具執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型，當(dāng)信號(hào)中斷時(shí), 切斷燃料，保證安全。15 .工藝要求利用回流量來(lái)控制塔頂溫度 t（簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)），為保證塔

16、正常操作，回流量不允許中斷。 指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量、操縱變量、主要干擾是什么？（4分） 在圖上畫出控制流程圖并確定執(zhí)行器類型；（5分） 選擇控制器的作用方向；（3分） 畫出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖；（4分） 簡(jiǎn)單說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程（可設(shè)溫度 t升高，分析控制動(dòng)作過(guò)程）。（4分）答：構(gòu)成控制系統(tǒng)時(shí)的被控變量是塔頂溫度；操縱變量是塔頂回流量，主要干擾量是:進(jìn)料的流量和溫度，回流的溫度和流量，加熱蒸汽量等?？刂茍D見下圖，執(zhí)行器為氣關(guān)式?？刂破鳛榉醋饔梅较?。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖見下圖干擾制控制跳T執(zhí)行器舞紈交量!I.4|.拉制片|MS.杳送 該系統(tǒng)克服干擾的過(guò)程：當(dāng)干擾作用使溫度 t升高，測(cè)量大

17、于給定，控制器輸入偏差增大，其輸出控制信號(hào)增加，氣開閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降，回復(fù)給定。16計(jì)算下圖液位差壓變送器的量程、測(cè)量范圍及遷移量。已知：H=0 10mh=1.2mp=35kg/m3g =10m/s2答：AP=P+-P-=H 刈+h 刈=3500H+4200 Pa差壓變送器：量程=35000 (Pa測(cè)量范圍=420039200 (Pa)遷移量=4200 (Pa)17 .某列管式蒸汽加熱器，工藝要求出口物料溫度穩(wěn)定在(90± 1) C。已知主要干擾為蒸 汽壓力的波動(dòng)。(1) 確定被控變量，并選擇相應(yīng)的測(cè)量元件。(2) 制定合理的控制方案。(3) 如物料溫度不允許過(guò)高，否則易裂解，試確定控制閥的氣開、氣關(guān)式(4) 畫出控制流程圖與方框圖。答：被控變量為列管式蒸汽加熱器物料出口溫度，因測(cè)量溫度較低但精度較高選擇柏?zé)犭娮铻闇y(cè)量元件。干擾為蒸汽壓力，控制方案選用副參數(shù)為蒸汽壓力主參數(shù)為物料出口溫度的審級(jí)控制。控制閥選用的氣開式控制流程圖與方框圖如圖整理18 .如圖為釜式反應(yīng)器，釜內(nèi)溫度通過(guò)改變冷卻劑流量的方式來(lái)控制。指出構(gòu)成控