儀表自動化習(xí)題問題詳解解析匯報

1、word第1章自動限制系統(tǒng)根本概念1-3自動限制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解自動限制系統(tǒng)主要由檢測變送器、限制器、執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié) 組成.1-5題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器限制流程圖.試分別說明圖中PI-307、TRC-303、 FRC-305所代表的意義.題1-5圖加熱器限制流程圖解PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表,工段號為 3,儀表序號為07;TRC-303表示集中儀表盤安裝的,具有指示記錄功能的溫度限制儀表；工段 號為3,儀表序號為03;FRC-305表示集中儀表盤安裝的,具有指示記錄功能的流量限制儀表；工段 號為3,儀表序號為05.1-7在自動限制系統(tǒng)中,測量變送裝置、

2、限制器、執(zhí)行器各起什么作用？解測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的 輸出信號如氣壓信號或電壓、電流信號等送往限制器；限制器承受測量變送器送來的信號,與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值 相比較得出偏差,并按某種運算規(guī)律算出結(jié)果,然后將此結(jié)果用特定信號氣壓 或電流發(fā)送出去執(zhí)行器即限制閥,它能自動地根據(jù)限制器送來的信號值來改變閥門的開啟 度,從而改變操縱變量的大小.1-8 .試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？1 / 44word解：被控對象對象一一i動限制系統(tǒng)中,工藝參數(shù)需要限制的生產(chǎn)過程、 生產(chǎn)設(shè)備或機器.被控變量-被控對象要求保持設(shè)定值的

3、工藝參數(shù).控系統(tǒng)通常用該變量的 名稱來稱呼,如溫度限制系統(tǒng),壓力制系統(tǒng)等.給定值或設(shè)定值或期望值一-A們希望限制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo),即被控變 量的期望值.它可以是恒定的,也可以是能按程序變化的.操縱變量調(diào)節(jié)變量-M被控變量具有較強的直接影響且便于調(diào)節(jié)操 縱的變量.或?qū)崿F(xiàn)限制作用的變量.操縱介質(zhì)操縱劑一-ffl來實現(xiàn)限制作用的物料.1-11題1-11圖所示為一反響器溫度限制系統(tǒng)示意圖.A、B兩種物料進入反響器進展反響,通過改變進入夾套的冷卻水流量來限制反響器的溫度不變.試畫出該溫度限制系統(tǒng)的方塊圖,并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量 與可能影響被控變量的干擾是什么哪說明該溫度限制系統(tǒng)是一個

4、具有負(fù)反響的 閉環(huán)系統(tǒng).題1-11圖反響器溫度限制系統(tǒng)解該溫度限制系統(tǒng)的方塊圖設(shè)公值題解1-11圖反響器溫度限制系統(tǒng)方塊圖其中,被控對象：反響器；被控變量：反響器的溫度；操縱變量：冷卻水流量2 / 44word可能影響被控變量的干擾因素主要有 A、B兩種物料的溫度、進料量,冷卻 水的壓力、溫度,環(huán)境溫度的上下等.假設(shè)當(dāng)反響器的被控溫度在干擾作用下升高時,其測量值與給定值比較,獲得偏差信號,經(jīng)溫度限制器運算處理后,輸出限制信號去驅(qū)動限制閥,使其開度 增大,冷卻水流量增大,這樣使反響器的溫度降下來.所以該溫度限制系統(tǒng)是一 個具有負(fù)反響的閉環(huán)限制系統(tǒng).1-12題1-11圖所示的溫度限制系統(tǒng)中,如果由

5、于進料溫度升高使反響器的 溫度超過給定值,試說明此時該限制系統(tǒng)的工作情況, 此時系統(tǒng)是如何通過限制 作用來抑制干擾作用對被控變量影響的？解：當(dāng)反響器的溫度超過給定值即升高時,溫度測量元件測出溫度值與 給定值比較,溫度限制器TC將比較的偏差經(jīng)過限制運算后,輸出限制信號使冷 卻水閥門開度增大,從而增大冷卻水流量,使反響器的溫度降下來,這樣抑制干 擾作用對被控變量影響.1-13按給定值形式不同,自動限制系統(tǒng)可分哪幾類 ？解：按給定值形式不同,自動限制系統(tǒng)可以分為以下三類:?定值限制系統(tǒng)一W定值恒定的限制系統(tǒng).?隨動限制系統(tǒng)自動跟蹤系統(tǒng) 一W定值隨機變化的系統(tǒng)?程序限制系統(tǒng)一W定值按一定時間程序變化的

6、系統(tǒng).1-19某化學(xué)反響器工藝規(guī)定操作溫度為(900 10) Co考慮平安因素,限制過程 中溫度偏離給定值最大不得超過 80Co現(xiàn)設(shè)計的溫度定值限制系統(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、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時間被控溫度進入新 穩(wěn)態(tài)值的1%即900 1%= 9C的時間,并答復(fù)該限制系統(tǒng)能否滿足 題中所給的工藝要求？題1-19圖溫度限制系統(tǒng)過渡過程曲線3 / 44word解最大偏差A(yù)=950 900=50C；超調(diào)量 B=950 908=42C；由于 B=918 908=10,所以,衰減比 n=BB=42;余差 C=9

7、08 900=8 C ;振蕩周期 T=45 9=36(min);過渡時間ts=47min.由于A=50C<80C, C=8C<10C,所以,該限制系統(tǒng)能滿足題中所給的工 藝要求.1-20題l-20(a)圖是蒸汽加熱器的溫度限制原理圖. 試畫出該系統(tǒng)的方塊圖,并 指出被控對象、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提升到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)為隨動限制系統(tǒng),新的給定值為 81C o題1-20圖蒸汽加熱器溫度限制解蒸汽加熱器

8、溫度限制系統(tǒng)的方塊圖如如如下列圖所示.慢定值題解1-20圖蒸汽加熱器溫度限制系統(tǒng)方塊圖4 / 44word其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽 流量.可能存在的干擾主要有：進口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、 溫度的變化；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 C；由于 C,B C,所以,衰減比n=BB 0.2=4;余差 81= C.第2章被控對象的數(shù)學(xué)模型2-1什么是對象特性？為什么要研究對象特性？解對象特性就是的對象的輸出輸入關(guān)系.研究對象的特性,就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對象輸入量與輸出量之間的關(guān) 系.當(dāng)米用自動化裝置組成自動限制系統(tǒng)時,首

9、先也必須深入了解對象的特性,了解它的在 規(guī)律,才能根據(jù)工藝對限制質(zhì)量的要求, 設(shè)計合理的限制系統(tǒng),選擇適宜的被控 變量和操縱變量,選用適宜的測量元件與限制器. 在限制系統(tǒng)投入運行時,也要 根據(jù)對象特性選擇適宜的限制器參數(shù)也稱限制器參數(shù)的工程整定,使系統(tǒng)正常 地運行.被控對象的特性對自動限制系統(tǒng)的限制質(zhì)量的影響很大, 所以必須對其 深入研究.2-2何為對象的數(shù)學(xué)模型而態(tài)數(shù)學(xué)模型與動態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別 ？解對象特性的數(shù)學(xué)描述方程、曲線、表格等稱為對象的 數(shù)學(xué)模型.穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化情況.穩(wěn)態(tài)與動態(tài)是事物

10、特性的兩個側(cè)面,可以這樣說,動態(tài)數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型根底上的開展,穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對象在到達(dá)平衡狀態(tài)時的動態(tài)數(shù)學(xué)模型的一個特例.2-8反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時間常數(shù)T和滯后時間5 / 44word放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象重新處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出變化量與引 起輸出變化的輸入變化量之比,即輸出量的變化量輸入量的變化量對象的放大系數(shù)K越大,就表示對象的輸入量有一定變化時, 對輸出量的影 響越大,或被控變量對這個量的變化就越靈敏, 所以,K實質(zhì)上是對象的靈敏度.時間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后,被控變量到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的 63.2%所需時間；或當(dāng)對象受到階

11、躍輸入作用后,被控變量如果保持初始變化速 度變化,到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的時間.時間常數(shù)越大,被控變量的變化也越慢,到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越大對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)象用滯后時間表示.對象的滯后時間,使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后,限制不與時.2-11 一個對象特性是具有純滯后的一階特性,其時間常數(shù)為 5min,放大系 數(shù)為10,純滯后時間為2min,試寫出描述該對象特性的一階微分方程式.解該對象特性的一階微分方程為5dy(t 2) y(t 2) 10x(t)2-12如題2-12圖

12、所示的RC電路中,R= 5k , C= 2000 F.試畫出ei忽然由0 階躍變化到5V時的eo變化曲線,并計算出t=T、t=2T、t=3T時的eo值.題2-12圖 RC電路解RC電路的微分方程為6 / 44word當(dāng)ei=5V時,微分方程的解為eo=5(1 e t/T) = 5(1 e t/10) (V)該系統(tǒng)的時間常數(shù)T=RC=5 103 2000 10 6=10s當(dāng) t=T 時,eo=5(1 e T/T)= 5(1 e 1;當(dāng) t=2T 時,eo=5(1 e 2T/T)= 5(1 e 2;當(dāng) t=3T 時,eo=5(1 e 3T/T)= 5(1 e 3.題解2-12圖 RC電路的階躍響應(yīng)

13、曲線2-13 一個簡單水槽,其截面積為2,水槽中的液體由正位移泵抽出,即流出流量 是恒定的.如果在穩(wěn)定的情況下,輸入流量忽然在原來的根底上增加了3/h ,試畫出水槽液位h的變化曲線.解這是一個積分對象,如此h 3dt Q dt 徵Rm)題解2-13圖水槽液位 h的變化曲線2-14為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特性,在某瞬間假定為t0=0忽然將燃料氣流量從增加到,重油出口溫度記錄儀得到的階躍反響曲線如題2-14圖所示.假定該對象為一階對象,試寫出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量,并解出燃料量變化量為單位 階躍變化量時溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式.7 / 44w

14、ordpmin心】燃料氣的階躍變化(b)出口溫度反響曲線r/zrriii題2-14圖重油預(yù)熱爐的解輸入燃料變化量0,t 0；x(t)0.5(t/h) 50/6(kg/min),t 0由題圖知,該系統(tǒng)屬于一階系統(tǒng),輸出量(溫度)的變化量y(t)相對于輸入(燃 料)變化量x(t)的關(guān)系(方程)為y(t) kx(t)丁 dy(t)T dt當(dāng) x(t)=A=50/6(kg/min)=const.時,方程的解為y(t)=KA(1 e t/T) C由題圖知,y( )=KA=150 120=30C,如此K=30/A=30/(50/6)=3.6( C /(kg/min)首先不考慮延遲,y(t)的變化從t0=2

15、min開始,到t1=8min時,實際變化時 問t=6min ,由題圖知y(t)=y(6)=30(1 e 6/T )=145 120=25 C由此解出T=3.35(min)所以y(t)=30(1 e ) C假設(shè)考慮71后時間=2min ,如此8 / 44word0,t 2min;y t y(t ) 30(1 e (t 2)/3.35),t 2min微分方程為dy (t 2)3.35上一- y (t 2) 3.6x(t)當(dāng)燃料變化量x(t)=A=1時,溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式.由題圖知,y( )=KA=K=150 120=30 C/( C/(kg/min),如此y (t)=y(t)=30(1 e (

16、t ) C第3章檢測儀表與傳感器3-1什么叫測量過程？解測量過程就是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進展比較的過程3-5某一標(biāo)尺為01000c的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗,其刻度標(biāo)尺上的各點測量 結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/ c02004006007008009001000被校表讀數(shù)/ c02014026047068059031001求出該溫度儀表的最大絕對誤差值;(2)確定該溫度儀表的精度等級；(3)如果工藝上允許的最大絕對誤差為8C,問該溫度儀表是否符合要求？解(1)校驗數(shù)據(jù)處理:標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/ C02004006007008009001000被校表讀數(shù)/ C02014026047068059031001

17、絕對誤差/ c0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知,最大絕對誤差：+6C；9 / 44word100%0.6%(2)儀表誤差： 1000,儀表的精度等級應(yīng)定為級；(3)儀表的根本誤差：m=1000 ( 1.0%)= 10 C,該溫度儀表不符合工藝上的 誤差要求.3-6如果有一臺壓力表,其測量圍為 010MPa,經(jīng)校驗得出如下數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa0被校表反行程讀數(shù)/MPa0求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合1. 0級精度？2儀表誤差:0.00510100%0.5%；解1校驗數(shù)據(jù)處理:標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/

18、MPa0被校表反行程讀數(shù)/MPa0壓力表的變差/%0被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa0儀表絕又差/ MPa0由以上數(shù)據(jù)處理表知,該壓力表的變差：1.2%;但是,由于儀表變差為1.2%>1.0%,所以該壓力表不符合級精度.3-7 .什么叫壓力鍬壓力、絕對壓力、負(fù)壓力(真空度)之間有何關(guān)系？解1工程上的壓力是物理上的壓強,即 P=F/S壓強.2絕對壓力是指物體所受的實際壓力；表壓力=絕對壓力大氣壓力；10 / 44word負(fù)壓力真空度=大氣壓力絕對壓力3-10 .作為感受壓力的彈性元件有哪幾種 ？解彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件有分膜片式和膜盒式兩種、波紋 管式彈性元件.3-11 .彈簧管

19、壓力計的測壓原理是什么？式述彈簧管壓力計的主要組成與測 壓過程.解：1彈簧管壓力計的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形,使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移,只要測出了彈簧管自由端的位移大小,就能反映被測壓力p的大小.2彈簧管式壓力計的主要組成：彈簧管測量元件,放大機構(gòu),游絲,指 針,表盤.3彈簧管壓力計測壓過程為：用彈簧管壓力計測量壓力時,壓力使彈簧管產(chǎn) 生很小的位移量,放大機構(gòu)將這個很小的位移量放大從而帶動指針在表盤上指示 出當(dāng)前的壓力值.3-14電容式壓力傳感器的工作原理是什么由何特點？解見教材P.54P55.當(dāng)差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時, 膜片變形,膜片兩邊電容器的電容量變化不等,利

20、用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康?變化轉(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化,從而反映膜片兩邊壓力的差異即壓差.其特點：輸出信號與壓差成正比；應(yīng)用圍廣,可用于表壓、差壓、流量、液 位等的測量.3-15某壓力表的測量圍為01MPa,精度等級為級,試問此壓力表允許的 最大絕對誤差是多少才貿(mào)設(shè)用標(biāo)準(zhǔn)壓力計來校驗該壓力表,在校驗點為時,標(biāo)準(zhǔn) 壓力計上讀數(shù)為,試問被校壓力表在這一點是否符合1級精度,為什么？解壓力表允許的最大絕對誤差為max在校驗點處,絕對誤差為0.508= 0.008(MPa)該校驗點的測量誤差為0.0080.508100%1.57%11 / 44word故該校驗點不符合級精度3-16 .為什么測量儀表的測量

21、圍要根據(jù)測量大小來選取破一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？解1為了保證敏感元件能在其平安的圍可靠地工作,也考慮到被測對象 可能發(fā)生的異常超壓情況,對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地, 但還必須考 慮實際使用時的測量誤差,儀表的量程又不宜選得過大.2由于儀表的根本誤差 m由其精度等級和量程決定,在整個儀表測量圍其大 小是一定的,選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會加大測量誤差.3-17如果某反響器最大壓力為,允許最大絕對誤差為.現(xiàn)用一臺測量圍為,精 度為級的壓力表來進展測量,問能否符合工藝上的誤差要求 才貿(mào)設(shè)采用一臺測量 圍為,精度為級的壓力表,問能符合誤差要求嗎 ?式說明其

22、理由.解用、精度為級的壓力表來進展測量的根本誤差max 1.0%=0.016MPa>0.01MPa允許值該表不符合工藝上的誤差要求.用、精度為級的壓力表來進展測量的根本誤差max 1.0%=0.01MPa>0.01MPa允許值該表符合工藝上的誤差要求.3-18某臺空壓機的緩沖器,其工作壓力圍為,工藝要求就地觀察罐壓力, 并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐壓力的5%,試選擇一臺適宜的壓力計類型、測量圍、精度等級,并說明其理由.解空壓機緩沖器壓力為穩(wěn)態(tài)壓力,其工作壓力下限pmin,工作壓力上限pmax, 設(shè)所選壓力表量程為P,如此根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系, 有344Pma

23、x PP - Pmax - 1.62.13(MPa)4331Pmin 3 PP 3Pmin 3 1.13.3(MPa)根據(jù)壓力表量程系列附表1,可選YX-150型、測量圍為的電接點壓力表.根據(jù)測量誤差要求,測量的最大誤差為12 / 44wordmax 5%=0.(MPa)如此所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足0.055max 100% 2.2%2.5 0要求,故可選精度等級為級或級的壓力表.3-19某合成氨廠合成塔壓力限制指標(biāo)為 14MPa,要求誤差不超過,試選用 臺就地指示的壓力表(給出型號、測量圍、精度等級).解合成塔限制壓力14MPa為高壓,設(shè)所選壓力表的量程為 p,如此5p - 14 23

24、.3(MPa)根據(jù)壓力表量程系列附表1,可選YX-150型、測量圍為025MPa的電接點 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0.4max 100% 1.6%25要求,故可選精度等級為級的壓力表.3-20現(xiàn)有一臺測量圍為,精度為級的普通彈簧管壓力表,校驗后,其結(jié)果為:被校表讀數(shù)/MPa0. 00. 40 . 81 . 21 . 6標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0. 0000. 3850. 7901 . 2101 . 595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0. 0000. 4050. 8101 . 2151 . 595試問這臺表合格否花能否用于某空氣貯罐的壓力測量該貯罐工作壓力為,測 量的

25、絕對誤差不允許大于？解壓力表的校驗表3-1壓力表的校驗數(shù)據(jù)與其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.00.40.81.2最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上彳f程讀數(shù)/MPa0.0000.3850.7901.210標(biāo)準(zhǔn)表下彳f程讀數(shù)/MPa0.0000.4050.8101.215升降變差/MPa0.0000.0200.0200.00513 / 44word標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa0.0000.3950.8001.2125絕對誤差/MPa0.0000.0050.000-0.013儀表的最大引用誤差從絕對誤差和升降變差中選取絕對值最大者做為 求儀表的最大引用誤差max 100%0.020 100%1.25%Pf

26、s1.6所以,這臺儀表級的精度等級合格.空氣貯罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力,且 Pmax 2/3MPa； Pmin 1/3MPa ;最大誤差 max o所以這臺儀表能用于該空氣貯罐的壓力測量.3-24 .什么叫節(jié)流現(xiàn)象赧體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差 ？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時, 在節(jié)流裝置前后的管壁,流體的靜 壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象,稱為節(jié)流現(xiàn)象.流體經(jīng)節(jié)流裝置時,由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變, 造成流體流速的改 變,從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差.3-28為什么說轉(zhuǎn)子流量計是定壓式流量計？解：轉(zhuǎn)子流量計測量流體流量時,轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差p為一常數(shù),即V t f gPi P2 , 一A =

27、const.恒量3-32用轉(zhuǎn)子流量計來測氣壓為、溫度為 40c的CO2氣體的流量時,假設(shè)流 量計讀數(shù)為50L/s,求CO2的真實流量CC2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的密度為/ m3.解由題知：p.,p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa) ; To=293K,P1 T0P0 T1Ti=273+40=313K; 03； 13, Q0=50L/s.如止匕1.293 0.751325 293Q0.50 105(L/s).1.977 0.101325 31314 / 44word3-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計,測量圍為010L/min ,轉(zhuǎn)子用密度為7920kg /m3的不銹鋼制成,假設(shè)用來測量密

28、度為/ L苯的流量,問測量圍為多少 才貿(mào)設(shè) 這時轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kg/ m3的鋁制成,問這時用來測量水的流量與 苯的流量,具測量圍各為多少？解由題知 t=7920kg/m3, f/L=831kg/m3, w=1000/m3, Q0=10 L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Kqtwf (79201000) 8310 9tfw,(7920831) 1000Qr=Q0/K q 11.1(L/min)所以,苯的流量測量圍為0當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時,r=2750kg/m3,此時測水的流量的修正系數(shù)為KrQ7920 1000) 22750 1000Qr0=Q0/K rQ=10/2=5(L/min)所

29、以,此時測水的流量的測量圍為 05L/minK1(2750 1000) 831)(2750 831) 1000測苯的流量的修正系數(shù)為0.87Qrf=Qr0/KfQL/min所以,此時測苯的流量的測量圍為 0.3-36渦輪流量計的工作原理與特點是什么？解：1渦輪流量計的工作原理：流體在管道中流動時使葉輪旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速 與流體的流速成線性關(guān)系,磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信 號,反映流體流速的大小.流速與管道截面的乘積就是流體的流量.2渦輪流量計的特點：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反響快、便于遠(yuǎn) 傳、不受干擾、容易磨損等特點.15 / 44word3-37電磁流量計的工作原理是什么

30、？它對被測介質(zhì)有什么要求？解電磁流量計的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動時切割磁力線 而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的 電磁感應(yīng)原理,流體的流速越大,感應(yīng)電動勢也越大,感應(yīng) 電動勢與流量成正比.電磁流量計只能用來測量導(dǎo)電液體的流量.3-46什么是液位測量時的零點遷移問題？怎樣進展遷移現(xiàn)實質(zhì)是什么？解1當(dāng)被測容器的液位H=0時,差壓液位計所感受的壓差 pw0的現(xiàn)象, 稱為液位測量時的零點遷移,3-48測量高溫液體指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況時,經(jīng)常在負(fù)壓管 上裝有冷凝罐見題3-19圖,問這時用差壓變送器來測量液位時,要不要遷移 如要遷移,遷移量應(yīng)如何考慮？題3-19圖高溫液體的液位測量解：差壓液位

31、計正壓室壓力pi= ghi+ gH+po負(fù)壓室壓力p2= gh2+ po正、負(fù)壓室的壓差p=pi p2= gH h2 hi gH=0時,p= h2 hi g.這種液位測量時,具有“負(fù)遷移現(xiàn)象,為了使 H=0時,p=0,該差壓變 送器測液位時需要零點遷移,遷移量為h2 hi g3-54什么是熱電偶的熱電特性？熱電偶的熱電勢由哪兩局部組成？i6 / 44word解：1將兩種不同的導(dǎo)體金屬或合金 A和B組成一個閉合回路稱 為熱電偶,假設(shè)兩接觸點溫度T、T0不同,如此回路中有一定大小電流,明 確回路中有電勢產(chǎn)生,該現(xiàn)象稱為熱電動勢效應(yīng)或塞貝克 Seebeck效應(yīng).回 路中的電勢稱為熱動勢,用 EabT

32、, To或EABt, to.2熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩局部組成3-22.常用的熱電偶有哪幾種 須配用的補償導(dǎo)線是什么 弱什么要使用補償 導(dǎo)線班說明使用補償導(dǎo)線時要注意哪幾點？解：1常用的熱電偶有如下幾種:熱迤喝名鞋代號計度號熱電快材料謝浪范而舊正熱電攝貨熟電糧限期隹用班明使用集鈍那-帕博,WRRBLL 2加押件金«Ur育童,%帕WfcPSLB 3仲幅s聳金典的"20-130016M拚桂WRNKEU4柳格合金懾硅合命-50100012M桃幡倒快WREE場格含蜜用累合登900帙策反WRFJ粗鼻合金-40*-700750碑銅鐮WRC丁CK銅罐舍舍一*Q0 3g3502

33、所配用的補償導(dǎo)線如下:購電橫名稱樸 ft導(dǎo)事工他*loo.*如or 時的昨鹿熱業(yè)瞥mV正ft根材融色材料金石toft粕蝌a炯螺岸5 645±張.亓怖蜘碓悼WtLS4. QR5±d 105怖策?招tE第值* 91他加170輛虹自4. 277±0.0473用廉價的補償導(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.使用補償導(dǎo)線時要注意：在一定的溫度圍,補償導(dǎo)線與 配對的熱電偶具有一樣或相近的熱電特性； 保持延伸電極與熱電偶兩個接點溫度 相等.3-56用熱電偶測溫時,為什么要進展冷端溫度補償？其冷端溫度補償?shù)姆椒?有哪幾種？解：1熱電偶的熱電勢只

34、有當(dāng)T0或t.恒定是才是被測溫度T或t 的單值函數(shù).熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以 To = 0C為參考溫度條件下測試制定的,只 有保持To = 0C,才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線.假設(shè) ToW0C,如此應(yīng)進展 冷端補償和處理.2冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法,0.叵溫法,冷端溫度修正法, 冷端溫度自動補償法等.17 / 44word3-57試述熱電偶溫度計、熱電阻溫度計各包括哪些元件和儀表 ？俞入、輸出 信號各是什么？解：熱電偶溫度計由熱電偶感溫元件、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入 信號是溫度,輸出信號是熱電勢.熱電阻溫度計由熱電阻感溫元件、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號 是溫度,輸出信號是電阻.3

35、-58用K型熱電偶測某設(shè)備的溫度,測得的熱電勢為 20mV,冷端室溫 為25C,求設(shè)備的溫度勉口果改用E型熱電偶來測溫,在一樣的條件下,E熱電偶 測得的熱電勢為多少？解用K型熱電偶測溫時,設(shè)設(shè)備的溫度為t,如此E(t, 25)=20mV,查K型 熱電偶分度表,E(25,.根據(jù)中間溫度定律,E(t, 0)= E(t, 25)+ E(25, 0)=20+1.0=21.000 mV反查K型熱電偶分度表,得t=508.4 C假設(shè)改用E型熱電偶來測次設(shè)備溫度,同樣,根據(jù)中間溫度定律,測得熱電 勢為Ek, 25)= Ek, 0) Ek(25,V .3-59現(xiàn)用一支鍥銘-銅鍥熱電偶測某換熱器的溫度,其冷端溫

36、度為 30 C,顯示 儀表的機械零位在0c時,這時指示值為400C ,如此認(rèn)為換熱器的溫度為430c 對不對物什么？正確值為多少度？解認(rèn)為換熱器的溫度為430 c不對.設(shè)換熱器的溫度為t,實測熱電勢為E(t, 30),根據(jù)顯示儀表指示值為400 C , 如此有E(t, 30)= E(400, 0),由中間溫度定律并查鍥銘-銅鍥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+1801=30744 V反查鍥銘-銅鍥熱電偶分度表,得器的溫度t=422.5 C3-60 .試述熱電阻測溫原理 毯用測溫?zé)犭娮栌心膸追N 硯電

37、阻的分度號主要 有幾種方目應(yīng)的R0各為多少？解：1熱電阻測溫原理：電阻一溫度效應(yīng),即大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值 隨溫度而變化的現(xiàn)象.2常用測溫?zé)犭娮栌校虹隉犭娮韬豌~熱電阻.18 / 44word3鋁熱電阻的分度號主要有:Pt100, R0=100；Pt50, R0=50；Pt1000, R0=1000；等銅熱電阻的分度號主要有：R0=50Cu100, R0=100；Cu50,3-62用分度號為Ptl00鋁電阻測溫,在計算時錯用了 Cul00的分度表,查得 的溫度為140C,問實際溫度為多少？解查Cul00的分度表,140c對應(yīng)電阻為,而該電阻值實際為Ptl00鋁電阻 測溫時的電阻值,反查Ptl00

38、的分度表,得實際溫度為157c3-63用分度號為Cu50、百度電阻比 W(100)=R100/R0的銅熱電阻測某一反響器溫 度,當(dāng)被測溫度為50c時,該熱電阻的阻值R50為多少？假設(shè)測某一環(huán)境溫度時熱電阻的阻值為92,該環(huán)境溫度為多少？解分度號為Cu50、百度電阻比的銅熱電阻,其Ro=50 , R100=50 1.42=71 如此該銅熱電阻測溫的靈敏度 k為71 50100 00.21(/)被測溫度為50c時,電阻值R50=50/C .當(dāng)測某一環(huán)境溫度時,假設(shè)熱電阻的阻值R=92 ,如此對應(yīng)的環(huán)境溫度為t=(92 50)/0.21=200 C.第4章顯示儀表4-10對于標(biāo)尺始端為0c的電子電位

39、差計,當(dāng)熱電偶的熱端為0C ,冷端為 25c時,問這時應(yīng)指示多少度 瑜入信號為多少？假設(shè)熱端為0C,冷端也為0c 時,這時應(yīng)指示多少度？俞入信號為多少？解當(dāng)熱電偶的熱端為0C,冷端為25c時,應(yīng)指示0C；19 / 44word輸入信號為 E(0, 25)= E(25, 0).假設(shè)熱端為0c ,冷端也為0c時,這時應(yīng)指示0C；輸入信號為E(0, 0)=04-12如題4-12圖所示熱電偶測溫系統(tǒng),熱電偶的型號為K,請答復(fù)：(1)這是工業(yè)上用的哪種溫度計？(2)顯示儀表應(yīng)采用哪種儀表？亥儀表的輸入信號是多少？應(yīng)指示多少溫度？題4-12圖熱電偶測溫系統(tǒng)圖解1這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計2顯示儀表應(yīng)采用X

40、CZ-101型動圈式顯示儀表或電子電位差計顯示儀表; 儀表的輸入信號是K型熱電偶的熱電勢E(600, 25),E(600, 25)= E(600, 0)E(25, 0)=24902 1000=23902 V；指示溫度應(yīng)為600c顯示儀表具有冷端溫度自動補償,能直接顯示被測溫 度.4-13測溫系統(tǒng)如題4-13圖所示.請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計 例電偶 為K,但錯用與E配套的顯示儀表,當(dāng)儀表指示為160c時,請計算實際溫度tx 為多少度？室溫為25 C題4-13圖測溫系統(tǒng)圖解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計.當(dāng)與E型熱電偶配套的顯示儀表指示為 160C、室溫為25c時,顯示儀表 的輸入信號應(yīng)為E型熱

41、電偶在熱端為160C、冷端為25c時的熱電勢Ee(160, 25).而顯示儀表外實際配用的是 K型熱電偶,其輸入的熱電勢 Ee(160, 25),實 際應(yīng)為K型熱電偶在熱端為txC、冷端為25c時的熱電勢EK(tx, 25),即EK(tx, 25)= Ee(160, 25).20 / 44wordEe(160, 25)= Ee(160, 0) Ee(25, 0)查E型熱電偶分度表 Ee(160, 0) = 10501 V, Ee(25, V,如止匕Ee(160, 25)=10501 VEk(1x, 0) =EK(tx, 25)+ Ek(25, 0)=9004.5+1000(查K型熱電偶分度表)

42、V反查K型熱電偶分度表,得txC4-14試述電子自動平衡電橋的工作原理？當(dāng)熱電阻短路、斷路或電源停電時,指 針應(yīng)指在什么地方次什么？解電子自動平衡電橋的原理電路如如如下列圖所示.題解4-14圖電子平衡電橋測溫原理圖當(dāng)被測溫度為測量下限時,Rt有最小值與Rt.,滑動觸點應(yīng)在后的左端,此 時電橋的平衡條件是R3Rto+FP=R2R41當(dāng)被測溫度升高后,熱電阻阻值增加 Rt,滑動觸點應(yīng)右移動才能使電橋平衡, 此時電橋的平衡條件是2R3Rt0+ Rt+Rp 門=R2R4+ ri用式1減式2,如此得R R3 ri R3= R2ri21 / 44wordRt3從上式可以看出：滑動觸點B的位置就可以反映熱電

43、阻阻值的變化, 亦即反 映了被測溫度的變化.并且可以看到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系.當(dāng)熱電阻短路時,R=0,為了使電橋平衡,指針應(yīng)盡可能地向左滑動,直至 始端；當(dāng)熱電阻斷路時,Rt=,為了使電橋平衡,指針應(yīng)盡可能地向右滑動,直 至終終端；當(dāng)電源停電時,指針指在任何位置,電橋輸出都為0,電橋“平衡第5章自動限制儀表5-1什么是限制器的限制規(guī)律？空制器有哪些1g本限制規(guī)律？解限制器的限制規(guī)律是指限制器的輸出信號p與輸入信號e之間的關(guān)系,即P f (e) f(z x)限制器的根本限制規(guī)律有：位式限制其中以雙位限制比較常用；比例控 制(P);積分限制(I);微分限制(D).5-4何為比例限制器

44、的比例度 r臺DDZR型液位比例限制器,其液位的 測量圍為,假設(shè)指示值從增大到,比例限制器的輸出相應(yīng)從5mA增大到7mA,試求限制器的比例度與放大系數(shù).解比例限制器的比例度就是指限制器的輸入變化相對值與相應(yīng)的輸出變化 相對值之比的百分?jǐn)?shù),用式子表示為：ePxmaxxminpmax pmin100%式中e輸入變化量;p 相應(yīng)的輸出變化量;xmaxxmin 輸入的最大變化量,即儀表的量程;pmaxpmin 輸出的最大變化量,即限制器輸出的工作圍22 / 44word根據(jù)題給條件,該限制器的比例度為0.6 0.2 7 5 100% 83.3%1.2 010 0對于單元組合儀表,其放大系數(shù)為Kp=1/

45、 =1/83.3%=120%5-5 一臺DDZ一m型溫度比例限制器,測量的全量程為 01000C,當(dāng)指示 值變化100C,限制器比例度為80%,求相應(yīng)的限制器輸出將變化多少？exmaxxminPPmaxpmin20 41001.6 2一80%p 1000 0 p限制器的輸出變化量p=1.6/80%=2(mA)5-9 一臺具有比例積分限制規(guī)律的 DDZII型限制器,其比例度 為200%, 穩(wěn)態(tài)時輸出為5mA0在某瞬間,輸入忽然變化了,經(jīng)過 30s后,輸出由5mA變 為6mA,試問該限制器的積分時間 Ti為多少？解限制器的放大倍數(shù)Kp=1/限制器的輸入變化量為；限制器的輸出變化量為p=6 5=1(

46、mA),經(jīng)歷"時間t=30s.由KpA KP AtTiTiKpAtp KpA0.5 0.5 301 0.5 0.510(s)5-10某臺DDZ-ID型比例積分限制器,比例度 為100%,積分時間Ti為2min 穩(wěn)態(tài)時,輸出為5mA.某瞬間,輸入忽然增加了,試問經(jīng)過 5min后,輸出將由 5mA變化到多少？解限制器的放大倍數(shù)Kp=1/ =1/100%=123 / 44wordp0=5mA;限制器的輸入變化量為.限制器的積分時間Ti=2min ,穩(wěn)態(tài)輸出經(jīng)歷時間t=5min .如此輸出變化量pKPAKP At1 0.2Ti0.2 5 0.7(mA)所以,經(jīng)歷時間5min后,限制器的輸出為

47、p=p0+ p=5+0.7=5.7mA5-12試寫出比例積分微分PID三作用限制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式解 PID限制器的限制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為1dep K P e - edt TD - Tidt其中,e輸入變化量；p相應(yīng)的輸出變化量；Kp一放大倍數(shù)；Ti稱為積分時 問；Td微分時間.5-13試分析比例、積分、微分限制規(guī)律各自的特點.解比例限制規(guī)律的特點是反響快,限制與時；存在余差 有差限制積分限制規(guī)律的特點是限制動作緩慢,限制不與時；無余差無差限制微分限制規(guī)律的特點是限制響應(yīng)快, 故有超前限制之稱；但它的輸出不能反 映偏差的大小,假設(shè)偏差固定,即使數(shù)值很大,微分作用也沒有輸出,因而限制 結(jié)果不能消除

48、偏差,所以不能單獨使用這種限制器,它常與比例或比例積分組合 構(gòu)成比例微分或比例積分微分限制器.第6章執(zhí)行器6-1氣動執(zhí)行器主要由哪兩局部組成？各起什么作用？解氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和限制機構(gòu) 閥兩局部組成.執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器 的推動裝置,它根據(jù)輸入限制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力 F和直線位移l,推動 限制機構(gòu)動作,所以它是將限制信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置； 限制機構(gòu)是 執(zhí)行器的限制局部,它直接與操縱介質(zhì)接觸,限制流體的流量,所以它是將閥桿 的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置.24 / 44word6-4試分別說明什么叫限制閥的流量特性和理想流量特性？常用的限制閥理想流量特性有哪些？解限制閥的流量特性

49、是指操縱介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度 相對位移間的關(guān)系：& f 1QmaxL式中,相對流量Q/Qmax是限制閥某一開度時流量 Q與全開時流量Qmax之比；相 對開度l/L是限制閥某一開度行程l與全開行程L之比.在不考慮限制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性.主要 有：直線流量特性Qmax(Rl"I；等百分比對數(shù)流量特性QQmaxd Q Qmax拋物線流量特性d l LQ KQmaxQ快開流量特性Qmax11 R(R 1)；等四種.6-7什么叫限制閥的可調(diào)圍?在申、并聯(lián)管道中可調(diào)圍為什么會變化 ？解限制閥的可調(diào)圍可調(diào)比比值,即是其所能限制的最大流量Qmax

50、與最小流量QminR QmaxQmin在申、并聯(lián)管道中,由于分壓和分流作用,可調(diào)圍都會變小.6-8閥的最大流量Qmax=50m3/h ,可調(diào)圍R=30.25 / 44word1計算其最小流量Qmin,并說明Qmin是否就是閥的泄漏量.2假設(shè)閥的流量特性為直線流量特性,問在理想情況下閥的相對行程l/L為與時的流量值Q.3假設(shè)閥的流量特性為等百分比流量特性,問在理想情況下閥的相對行 程為與時的流量值Q.R QmaxQmax50QQmin二_ min,得R301.67(m3/h)o Qmin不是閥的泄漏量,而是比泄漏量大的可以限制的最小流量Q1l-1 (R 1) Q2由直線流量特性QmaxR 時,.

51、30 ,得吧 1 (R 1)-RLQ021 (30 1) 0.211.33(m3/h)l 時,.30-5033由直線流量特性Qmiax得 Q QmaxQ08 一 1 (30 1) 0.8 40.33(m3/h)時Q0.2 50 30 02 13.29(m3/h)時Qo.8 50 30 0.8125.32(m3/h)6-9閥的理想流量特性分別為直線流量特性和等百分比流量特性,試求出在理想情況下,相對行程分別為l/L =和時的兩種閥的相對放大系數(shù)d Qd QmaxK相對閥的可調(diào)比R=3026 / 44word解當(dāng)閥的理想流量特性為直線流量特性時,由1 (R 1)-Ld QQmaxk 1 1d IK

52、 I R口口 K 相對 K 1d /L,即程分別為I/L =和時的直線流量特性閥,1R與 I/L均有所以,對于相對行K相對=11/R=1 .當(dāng)閥的理想流量特性為等百分比流量特性時,d叔/ QmaxdlLI1In R R L,如此K相對IIn R R L當(dāng)I/L =時,QQmax =K相對d lLIIn R R LIn 3030 02 10.22當(dāng)I/L =時,d Qd Q maxK相對d lLIIn R R LIn 300.8 1301.726-10閥的最大流量Qmax=100m3/h ,可調(diào)圍R=30.試分別計算在理想情況下 閥的相對行程為I、時的流量值Q,并比較不同理想流量特性的限制閥在小 開度與大開度時的流量變化情況.(1)直線流量特性.(2)等百分比流量特性.解(1)根據(jù)直線流量特性,相對流量與相對行程之間的關(guān)系:QQmaxRi(R 1)(、等數(shù)據(jù),可計算出在相分別在公式中代入數(shù)據(jù) Qmax=100m3/h , R=30, I