何道清儀表與自動(dòng)化課后答案

1、儀表與自動(dòng)化第二版 第 1 章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 1 1- - 3 3 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？ 解 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。 1 1- - 5 5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中 Pl-307、TRC-303、 FRC-305所代表的意義。 題 1-5圖加熱器控制流程圖 解 PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為 3，儀表序號(hào)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

2、表；工段號(hào)為 3， 儀表序號(hào)為05。 1 1- - 7 7 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、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(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器； 控制器接受測量變送器送來的信號(hào)，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(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去 執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值來改變閥門的開啟度，從而改 變操縱變量的大小。 1 1- - 8 8.試分別說明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？ 解：被控對(duì)象（對(duì)

3、象） 一一自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè) 備或機(jī)器。 被控變量一一被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。 控系統(tǒng)通常用該變量的名稱來 稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。 給定值（或設(shè)定值或期望值） 一一人們希望控制系統(tǒng)實(shí)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） 一一對(duì)被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變 量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。 操縱介質(zhì)（操縱劑）一一用來實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。 1 1- - 1111 題1-11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)入夾套的冷卻水

4、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？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 解 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 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。 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(jìn)料量，冷卻水的壓力、 溫度，環(huán)境溫度的高低等。 若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測量值與給定值比較，獲得偏差信 號(hào)，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開度增大，冷卻水流量 增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控

5、制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制 系統(tǒng)。 1 1- - 1212 題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超 過給定值，試說明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾 作用對(duì)被控變量影響的？ 擾動(dòng) 題解 1-11圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值（即升高）時(shí)，溫度測量元件測出溫度值與給定值 比較，溫度控制器 TC將比較的偏差經(jīng)過控制運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)使冷卻水閥門開度增 大，從而增大冷卻水流量， 使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來， 這樣克服干擾作用對(duì)被控變量影響。 1 1- - 1313 按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾

6、類？ 解：按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為以下三類： 定值控制系統(tǒng) 一一給定值恒定的控制系統(tǒng)。 隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)） 一一給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)一一給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。1 1佃 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為 (900 10) 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、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

7、否滿足題中所給的工藝要求？ 解 最大偏差 A=950 900=50 (C)； 超調(diào)量 B=950 908=42 (C); 由于 B =918 908=10 (C)，所以，衰減比 n=B: B =42:10=4.2 ; 余差 C=908 900=8 C； 振蕩周期 T=45 9=36(min); 過渡時(shí)間ts=47min。 因?yàn)锳=50 C 80 C, C=8 C 1.0%，所以該壓力表不符合 1.0級(jí)精度。 3 3- - 7 7.什么叫壓力？表壓力、絕對(duì)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(qiáng)，即 P=F/S （壓強(qiáng)）。 （2） 絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際

8、壓力； 表壓力=絕對(duì)壓力 大氣壓力； 負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力絕對(duì)壓力 3 3- - 10 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 3- - 11 11 .彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測壓過程。 解：（1）彈簧管壓力計(jì)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(jì)的主要組成：彈簧管（測量元件） ，放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表 盤。 （3） 彈簧管壓力計(jì)測壓過程為：用彈簧管壓

9、力計(jì)測量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小 的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大從而帶動(dòng)指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力 值。 3 3- - 1414 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？ 解 見教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動(dòng)電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)，膜 片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等） ，利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(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(diǎn)：輸出信號(hào)與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的 測量。 3 3- -1515 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

10、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)，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=1.0MPa 1.0%=0.01MPa 在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為 =0.5 0.508= 0.008(MPa) 該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為 r 0.008 100% = -1.57% 0.508 故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合 1.0級(jí)精度。 3 3- -1616.為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選取？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 )為了保證敏感元件能在其安全的范圍

11、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。 3 3- -1717 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。

12、 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 imax=1.6MPa 1.0%=0.016MPa0.01MPa(允許值) 該表不符合工藝上的誤差要求。 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=1.0MPa 1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值) 該表符合工藝上的誤差要求。 3 3- -1818 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

13、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 3 4 4 Pmax P = P - Pmax 1.6 = 2.13(MPa ) 4 3 3 J / Pmin ；P = P3Pmin=3 1.1=3.3(MPa) 3 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 max 1. 1 5%=0.055(MPa) 則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足 0 055 max 100% =2.2% 2.50 要求，故可選精

14、度等級(jí)為 1.5級(jí)的壓力表。 3 3- -1919 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 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 5 p 14 芒 23.3（MPa） 3 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 0 4 、max 100% =1.6% 25 要求，故可選精度等級(jí)為 1.5級(jí)的壓力表。 3 3- -2020 現(xiàn)有一臺(tái)測量范圍為 01.6MPa，精度為1

15、.5級(jí)的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后, 其結(jié)果為： 被校表讀數(shù)/MPa 0. 0 0. 4 0. 8 1 . 2 1 . 6 標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa 0. 000 0. 385 0. 790 1. 210 1. 595 標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa 0. 000 0. 405 0. 810 1 . 215 1. 595 試問這臺(tái)表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測量（該貯罐工作壓力為 0.81.0MPa， 測量的絕對(duì)誤差不允許大于 0.05MPa）？ 解壓力表的校驗(yàn) 表 3-1壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果 被校表讀數(shù)/MPa 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/

16、MPa 0.000 0.385 0.790 1.210 1.595 標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa 0.000 0.405 0.810 1.215 1.595 升降變差/MPa 0.000 0.020 0.020 0.005 0.000 0.020 標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值 /MPa 0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595 絕對(duì)誤差 /MPa 0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005 -0.013 儀表的最大引用誤差（從絕對(duì)誤差和升降變差中選取絕對(duì)值最大者做為 m，求儀表 的最大引用誤差） 也 0 020 、max - 100%= 0020 100%= 1

17、.25% PF S 1 .6 所以，這臺(tái)儀表1.5級(jí)的精度等級(jí)合格。 空氣貯罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且 Pmax=1.0MPa 1.6 2/3MPa ； pmin=0.8MPa 1.6 1/3MPa ;最大誤差 max=1.6 1.5%=0.024MPa 0.05MPa。所以這臺(tái)儀表能用于該空 氣貯罐的壓力測量。 Qrf=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/min。3 3- -24 24 .什么叫節(jié)流現(xiàn)象？ 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？ 解：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，流體的靜壓力產(chǎn)生 差異的現(xiàn)

18、象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，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 3- -2828 為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？ 解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差 V V(R (R P Pf gf g 中=P1 _p2= - - =const.(恒量) p為一常數(shù)，即 A 3 3- -3232 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為 0.65MPa、溫度為40 C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：p=0.101325MPa , p

19、1=0.65+0.101325=0.751325(MPa) ; T0=293K , 3 3 T 1=273+40=313 ( K); 0=1.293kg/Nm ； 1=1.977kg/Nm , Q=50L/s。貝U 0 卩i To Q1 : p1 卩0 T1 .1293 0751325 293 -5105(L/s) 1.977 0.101325 313 3 3- -3333 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)， 測量范圍為010L/min，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，

20、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 3 3 t=7920kg / m , f=0.831kg / L=831kg /m , 3 W=1000 / m , Q0=10 L/min 測苯的流量的修正系數(shù)為 (7920 -1000) 831 0.9 KQ 1 九 (7920 - 831) 1000 所以，苯的流量測量范圍為 當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)， rQ Qr=Q0/KQ=10/0.9 11.1(L/mi n) 0 11.1L/min。 r=2750kg /m3,此時(shí)測水的流量的修正系數(shù)為 - 嘉 _ (7920 -1000) Q 2 I - 幾 2750 -1000 Q

21、 r0=Q 0/K rQ=10/2=5(L/mi n) 所以，此時(shí)測水的流量的測量范圍為 05L/min KfQ (2750-1000)831 =087 ： (2750-831) 1000 3 3- - 3636 渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？ 解：（1 ）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動(dòng)時(shí)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(hào)，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(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不 受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。 3 3- - 3737 電磁流量計(jì)的工作原

22、理是什么？它對(duì)被測介質(zhì)有什么要求？ 解 電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動(dòng)時(shí)切割磁力線而 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的 電磁感應(yīng) 原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動(dòng)勢也越大，感應(yīng)電動(dòng)勢與流 量成正比。電磁流量計(jì)只能用來測量導(dǎo)電液體的流量。 3 3- - 4646 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？ 解（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 p工0的現(xiàn)象，稱為 液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移， 3 3- - 4848 測量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況 ）時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝 罐（見題3-19圖），問這時(shí)用差壓變送器來測量液位時(shí)，要不要遷移？

23、如要遷移，遷移量應(yīng) 如何考慮？ 冷卿 T7 二二 T p ., n JI My 題 3-19 圖 高溫液體的液位測量 解：差壓液位計(jì)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） g H=0 時(shí)， p= （h2 hi） g。 這種液位測量時(shí)，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使 H=0時(shí)， p=0，該差壓變送器測液 位時(shí)需要零點(diǎn)遷移，遷移量為 （h2 hi） g 3 3- - 5454 什么是熱電偶的熱電特性？ 熱電偶的熱電勢由哪兩部分組成？ 解：（i）將兩種不同的導(dǎo)體（金屬或合金） A和B組成一個(gè)閉合回路（稱為熱電

24、偶）， 若兩接觸點(diǎn)溫度（T、To）不同，則回路中有一定大小電流，表明回路中有電勢產(chǎn)生，該現(xiàn)象 稱為熱電動(dòng)勢 效應(yīng)或塞貝克（ Seebeck）效應(yīng)?；芈分械碾妱莘Q為熱動(dòng)勢，用 EAB（T, To） 或 EAB（t, to）. （2）熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。 3 3- - 22 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）常用的熱電偶有如下幾種： 熱電偶名稱 代號(hào) F摩號(hào) 測溫范圈/匸 IB 正熱電扱 長期便用 擁期蹩用 鉗鍵疔的銬 WRR LL-Z 鏈孔合僉 柏犍K合金 3001 $00 1800 鉗儲(chǔ)

25、葉妬 WRP S LB-3 軸鏈 3 斎金 20-1300 U00 WRN K EU-2 掾璉會(huì)金 501000 1200 WRE E 裸豁合金 40&00 他 WRF J 鋼操窘金 -40 700 ?50 WR(J CK 銅標(biāo)合金 -400 300 3 S0 （2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下: 站電偶春稱 樸 愷 TfrW 為 1 叫*掙端為QC 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)劃電 m 負(fù) 顏色 材料 紅 算 0. S45 0. 037 鐮鉆-課薩（謀鋁】 紅 藍(lán) dr095 0,105 蹤 乩 317 0-170 舉 白 4. 77 0. 04* （3）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

26、的影響并與測 量電路相連接。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。 3 3- -5656 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?種？ 解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng) To （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。若 0C,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。

27、 3 3- -5757 試述熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號(hào)各是 什么？ 解：熱電偶溫度計(jì)由熱電偶（感溫元件） 、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫 度，輸出信號(hào)是熱電勢。 熱電阻溫度計(jì)由熱電阻（感溫元件） 、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫度， 輸出信號(hào)是電阻。 3 3- -5858 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？如果改用 E型熱電偶來測溫，在相同的條件下， E熱電偶測得的熱電勢為 多少？ 解 用K型熱電偶測溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為 t,貝U E（t, 25）=20mV ,查K型熱電偶分 度表，E

28、（25, 0）=1.000mV。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 若改用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 EE(508.4，25)= EK(508.4，0)-EK(25, 0)=37678.6-1496.5=36182.1：36.18mV。 3 3- -5959 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 30C，顯示儀表 的機(jī)械零位在0C時(shí)，這時(shí)指示值為400C,則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為 430C對(duì)不對(duì)？為什 么？正確值為多少度

29、？ 解 認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為 430C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 400C,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+1801=30744 反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度 t=422.5 C 3 3- -60 60 試述熱電阻測溫原理？常用測溫?zé)犭娮栌心膸追N？熱電阻的分度號(hào)主要有幾 種？相應(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)

30、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)犭娮栌校恒K熱電阻和銅熱電阻。 (3) 鉑熱電阻的分度號(hào)主要有： Pt100, (R0=100l】)； Pt50, (R0=50)； Pt1000, ( R=10000)；等 銅熱電阻的分度號(hào)主要有： Cu100, (R0=100l) Cu50 , ( R0=500);等 3 3- -6262 用分度號(hào)為Ptl00鉑電阻測溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了 Cul00的分度表，查得的溫度為 140 C,問實(shí)際溫度為多少？ 解 查Cul00的分度表，140C對(duì)應(yīng)電阻為159.96 1，而該電阻值實(shí)際為 Ptl00鉑電阻 測溫時(shí)的電阻值，反查 Ptl00的分

31、度表，得實(shí)際溫度為 157C 3 3- -6363 用分度號(hào)為Cu50、百度電阻比 W(100)=R100/R=1.42的銅熱電阻測某一反應(yīng)器內(nèi) 溫度，當(dāng)被測溫度為 50C時(shí)，該熱電阻的阻值 R50為多少？ 若測某一環(huán)境溫度時(shí)熱電阻 的阻值為92門，該環(huán)境溫度為多少？ 解 分度號(hào)為Cu50、百度電阻比 W(100)=1.42的銅熱電阻，其 RD=50J R100=50 1.42=71 。 則該銅熱電阻測溫的靈敏度 k為 71 -50 k 0.21( / C ) 100-0 被測溫度為50C時(shí)，電阻值 R50=5 +0.2V7C 50 C =60.51 當(dāng)測某一環(huán)境溫度時(shí)，若熱電阻的阻值 尺=9

32、2門，則對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度為 t=(92 50)/0.21=200 C。 第 4 章顯示儀表 4 4- - 1010 對(duì)于標(biāo)尺始端為0C的電子電位差計(jì)，當(dāng)熱電偶的熱端為 0C,冷端為25C時(shí), 問這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸入信號(hào)為多少？若熱端為 0C,冷端也為0 C時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示多 少度？輸入信號(hào)為多少？ 解 當(dāng)熱電偶的熱端為 0C,冷端為25C時(shí)，應(yīng)指示0C； 輸入信號(hào)為 E(0, 25)= E(25 , 0)。 若熱端為0C,冷端也為0C時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示 0C；輸入信號(hào)為 E(0, 0)=0。 4 4- - 1212 如題4-12圖所示熱電偶測溫系統(tǒng)，熱電偶的型號(hào)為 K，請(qǐng)回答： (1) 這是工業(yè)上用

33、的哪種溫度計(jì)？ (2) 顯示儀表應(yīng)采用哪種儀表？該儀表的輸入信號(hào)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(jì)。 (2)顯示儀表應(yīng)采用 XCZ-101型動(dòng)圈式顯示儀表或電子電位差計(jì)顯示儀表；儀表的 輸入信號(hào)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(顯示儀表內(nèi)具有冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償，能直接顯示被測溫度) 。 4 4- - 1313 測溫系統(tǒng)如題4-13圖所示。 請(qǐng)說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶為 K, 但

34、錯(cuò)用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為 160C時(shí)，請(qǐng)計(jì)算實(shí)際溫度 tx為多少度？(室 溫為25C) 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(jì)。 當(dāng)與E型熱電偶配套的顯示儀表指示為 160C、室溫為25C時(shí)，顯示儀表的輸入信號(hào) 應(yīng)為E型熱電偶在熱端為 160C、冷端為25 C時(shí)的熱電勢EE(160 , 25)。而顯示儀表外實(shí) 際配用的是K型熱電偶，其輸入的熱電勢EE(160,25),實(shí)際應(yīng)為K型熱電偶在熱端為txC、 冷端為25C時(shí)的熱電勢 EK, 25),即即E tx, 25)= E&160, 25)。 EE(160 , 25)= EE(160 , 0) EE(25,

35、 0) 查 E 型熱電偶分度表 EE(160 , 0) = 10501 V , EE(25 , 0)=1496.5 V，貝U EE(160 , 25)=10501 1496.5=9004.5 V EK(tx, 0) =EK&, 25)+ EK(25, 0) =9004.5+1000(查K型熱電偶分度表) =10004.5 ( V) 反查K型熱電偶分度表，得 tx=246.4 C 4 4- - 1414 試述電子自動(dòng)平衡電橋的工作原理？當(dāng)熱電阻短路、 指在什么地方？為什么？ 解 電子自動(dòng)平衡電橋的原理電路如下圖所示。 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(shí)， R

36、t有最小值及 Rto，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)在 RP的左端，此時(shí)電橋的 平衡條件是 R3 ( Rto+ Rp) = R2R4電橋的平衡條件是 R3 （ Rto+ Rt+ Rp 用式（1）減式（2），則得 Rt R3 ri R3= R2ri r1 空 Rt （ 3） R2 R3 從上式可以看出：滑動(dòng)觸點(diǎn)B的位置就可以反映熱電阻阻值的變化， 亦即反映了被測 溫度的變化。并且可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 當(dāng)熱電阻短路時(shí)，Rt=0，為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向左滑動(dòng)，直至始端；當(dāng) 熱電阻斷路時(shí)，Rt=，為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向右滑動(dòng)，直至終終端；當(dāng)電源 停電時(shí)，指針指在任何位置，電橋輸

37、出都為 0,（電橋“平衡”）。 4 4- - 1919 有一分度號(hào)為Cul00的熱電阻，接在配分度號(hào)為 Ptl00的自動(dòng)平衡電橋上，指針 讀數(shù)為143 C,問所測實(shí)際溫度是多少 ？ 解 溫度為143 C時(shí)，分度號(hào)為 Ptl00的熱電阻阻值（查 Ptl00分度表）為154.70 。 而自動(dòng)平衡電橋上實(shí)際接的是分度號(hào)為 Cul00的熱電阻，利用154.70 查Cul00分度表, 得所測實(shí)際溫度為128 C。 4 4- - 2020 有一配K分度號(hào)熱電偶的電子電位差計(jì)，在測溫過程中錯(cuò)配了 E分度號(hào)的熱電 偶，此時(shí)儀表指示196C，問所測的實(shí)際溫度是多少 ？此時(shí)儀表外殼為28C。 解 電子電位差計(jì)指示

38、196C,輸入信號(hào)為 EK(196 , 28)= E(196, 0) E(28, 0)=7.977 1.122=6.855(mV), 斷路或電源停電時(shí)， 指針應(yīng) 當(dāng)被測溫度升高后，熱電阻阻值增加 Rt,滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)右移動(dòng)才能使電橋平衡，此時(shí) (1) ri) =R2(R4+ r 1) (2) EE(t, 0)= EE(t, 28) EE(28, 0)= EK(196 , 28)+ EE(28 , 0)=6.855+1.679=8.534(mV) 查E型熱電偶分度表，得所測的實(shí)際溫度為 t=132.2 C而該熱電勢實(shí)際是由 E型熱電偶提供的。設(shè)所測的實(shí)際溫度為 t，則有 第 5 章自動(dòng)控制儀表 5

39、5- - 1 1 什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？ 解控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào) p與輸入信號(hào)e之間的關(guān)系，即 p = f (e) = f (z _ x) 控制器的基本控制規(guī)律 有：位式控制(其中以雙位控制比較常用) ；比例控制(P)；積 分控制(I);微分控制(D)。 5 5- - 4 4何為比例控制器的比例度？ 一臺(tái) DDZ H型液位比例控制器， 其液位的測量范圍 為01.2m，若指示值從0.4m增大到0.6m，比例控制器的輸出相應(yīng)從 5mA增大到7mA , 試求控制器的比例度及放大系數(shù)。 解比例控制器的比例度就是指控制器的輸入變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值

40、之比的百分?jǐn)?shù)，用式子表示為： 6= e/ - PLlOO% lXmax Xmin Pmax Pmin 丿 式中 e- 輸入變化量； p 相應(yīng)的輸出變化量； Xmax -Xmin 一輸入的最大變化量，即儀表的量程； Pmax - Pmin 一輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。 根據(jù)題給條件，該控制器的比例度為 m 0.6 0.4 7 5 100% =83.3% 1.2-0 / 10-0 對(duì)于單元組合儀表，其放大系數(shù)為 KP=1/ =1/83.3%=120% 5 5- - 5 5 一臺(tái)DDZ 川型溫度比例控制器，測量的全量程為 01000C，當(dāng)指示值變化 100 C,控制器比例度為 80%

41、，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？ .= Pmax 一 Pmin = 20 - 4 100 =竺=80% p xmax xmin P 1000 0 P 控制器的輸出變化量 p=1.6/80%=2(mA) 5 5- - 9 9 一臺(tái)具有比例積分控制規(guī)律的 DDZ H型控制器，其比例度 為200%，穩(wěn)態(tài)時(shí) 輸出為5mA。在某瞬間，輸入突然變化了 0.5mA，經(jīng)過30s后，輸出由5mA變?yōu)?mA , 試問該控制器的積分時(shí)間 T|為多少？ 解控制器的放大倍數(shù) KP=1/ =1/200%=0.5 控制器的輸入變化量為 A=0.5mA ;控制器的輸出變化量為 p=6 5=1(mA)，經(jīng)歷 時(shí)間t=30s。由

42、 K ：p = KPA 旦 At T| 0.5 0.5 30 . 10（s） ：p_KpA 1-0.5 0.5 5 5- - 1010 某臺(tái)DDZ 川型比例積分控制器，比例度 為100%，積分時(shí)間TI為2min。穩(wěn) 態(tài)時(shí)，輸出為5mA。某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA，試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA 變化到多少？ 解控制器的放大倍數(shù) KP=1/ =1/100%=1 控制器的積分時(shí)間 =2min，穩(wěn)態(tài)輸出po=5mA ;控制器的輸入變化量為 經(jīng)歷時(shí)間t=5min。則輸出變化量 K 1 ：p 二KPA -At =1 0.2 0.2 5 =0.7(mA) 2 所以，經(jīng)歷時(shí)間5min后，控制器的

43、輸出為 p=po+ p=5+0.7=5.7（mA） 5 5- - 1212 試寫出比例積分微分（PID ）三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 解PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)KPAt 11 A=0.2mA。 e edt TD de dt丿 其中，e輸入變化量；p相應(yīng)的輸出變化量； KP放大倍數(shù)；TI稱為積分時(shí)間；TD 微分時(shí)間。 5 5- -1313 試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點(diǎn)。 解 比例控制規(guī)律的特點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)；存在余差 積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制動(dòng)作緩慢，控制不及時(shí)；無余差 微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制響應(yīng)快，故有 大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出， 所以不能單獨(dú)

44、使用這種控制器， 控制器。 5 5- -2626 請(qǐng)寫出下面對(duì)應(yīng)的 （有差控制） （無差控制） 超前控制之稱；但它的輸出不能反映偏差的 因而控制結(jié)果不能消除偏差, 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 ACMY-S80 的 STL 指令 ()0000 _I I- 00003 I H D0002 03000 T Io (1) LD 00000 (2) LD 00000 OR 00003 LD 00002 LD NOT 00001 OR 00005 OR NOT 00004 LD 00003 0000 卄 解 學(xué)表達(dá)式為 AND LD OR NOT 00006 AND 00002 A

45、ND LD OUT -01000 OR LD AND 00001 OUT 01000 第 6 章執(zhí)行器 6 6- - 1 1 氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？ 解 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)輸入控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力 F和直線位移I，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 所以它是將控制信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置； 控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分， 它直 接與操縱介質(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。 6 6- - 4 4 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

46、？ 解 控制閥的流量特性是指操縱介質(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: z 42 d Q Qm a x Q K d l L Qmax =丄 1 ( R -1)- Qmax R _ L 等四種。 6 6- - 7 7 什么叫控制閥的可調(diào)范圍？ 解控制閥的可調(diào)范圍（可調(diào)比） 比值，即 R _ Qmax Qmin 在串、并聯(lián)管道中，由于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會(huì)變小

47、。 3 直線流量特性 QZ4_1(R-1)I ； 等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性 Qmax 拋物線流量特性 快開流量特性 在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會(huì)變化？ 是其所能控制的最大流量 Qmax與最小流量 Qmin的 6 6- - 8 8 已知閥的最大流量 Qmax= 50m /h，可調(diào)范圍R = 30。 （1） 計(jì)算其最小流量 Qmin，并說明Qmin是否就是閥的泄漏量。 （2） 若閥的流量特性為直線流量特性， 問在理想情況下閥的相對(duì)行程 I/L為0.2及0.81 譏”R1則K相對(duì).nR R d lL時(shí)的流量值Q。 (3)若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(duì)行程為 0.2及 0

48、.8時(shí)的流量值Q。 解(1)由R工色，得Qmin 工50 ：、1.67(m3/h) 。 Qmin不是閥的泄漏量， Qmn R 30 而是比泄漏量大的可以控制的最小流量。 (2) 由直線流量特性 ：_丄1 (R 丄，得Q二弘 1 .(R 1)丄， Qmax R _ L R IL L 50 1 3 l/L= 0.2 時(shí)，Q02 = 1+(301) x0.2=11.33(m / h) 30 50 r 13 l/L= 0.8 時(shí)，Q 8 =1+(30 1)x0.8= 40.33(m / h) 30 (3) 由等百分比流量特性 2二R A，得Q二Qmax R 1_1， Qmax l/L= 0.8 時(shí)，Q

49、0.8 =50 漢 30(0.8JL)=25.32(m3/h) 6 6- -9 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 dQmax 丿 下，相對(duì)行程分別為l/L = 0.2和0.8時(shí)的兩種閥的相對(duì)放大系數(shù) d=K相對(duì)。(閥的 可調(diào)比R=30) 解 當(dāng)閥的理想流量特性為直線流量特性時(shí)，由 父二丄 1 (R _1)丄，得 (max R h L 1 K =1 ，即K相對(duì) d lL R 別為l/L = 0.2和0.8時(shí)的直線流量特性閥，均有 K 1 =K =1與I/L的值無關(guān)，所以，對(duì)于相對(duì)行程分 R 1/30=0.967。 當(dāng)閥的理想流量特性為等百分 比流量特性

50、時(shí)，由=R a x.J =40% ； 當(dāng) l/L= 0.2 時(shí)， max =K相對(duì)=In R R 廣：】ln 30 30 0.2AU0.22 max d（! d 當(dāng) l/L= 8 時(shí)， | =K相對(duì) JnR R d lL 3 6-10已知閥的最大流量 Qmax= 100m3/h，可調(diào)范圍 R= 30。試分別計(jì)算在理想情況下 閥的相對(duì)行程為l/L=0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值 Q,并比較不同理想流量特性的控制閥 在小開度與大開度時(shí)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(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系： Q 1 l 分別在公式中代入

51、數(shù)據(jù) Qmax= 100m3/h, R= 30, l/L=0.1、0.2、0.8、0.9等數(shù)據(jù)，可計(jì)算出 在相對(duì)行程為0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值： 3 3 3 Q .1= 13m /h Q0.2= 22.67 m /h Qo.8= 80.67 m /h (2)根據(jù)等百分比流量特性的相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系： 3 一丿=ln 30疋30（0.8）=1.72 Qmax R Q .9= 90.33 m /h。 Qmax 分別代入上述數(shù)據(jù)，可得： 3 3 3 Q0.1= 4.68m /h Qo.2= 6.58m /h Qo.8= 50.65m /h 由上述數(shù)據(jù)可以算得，對(duì)于直線流量特

52、性的控制閥，相對(duì)行程由 流量變化的相對(duì)值為： 3 Q .9= 71.17m /h。 10%變化到20%時(shí), 相對(duì)行程由 由此可見， 有基礎(chǔ)上增加了 程同樣變化了 22.67 -13 100% =74.4% ; 13 80%變化到90%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為： 90.33 -80.67 100% =12%。 80.67 對(duì)于直線流量特性的控制閥， 在小開度時(shí)，行程變化了 74.4%，控制作用很強(qiáng)，容易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大開度時(shí) 10%，流量只在原有基礎(chǔ)上增加了 12 %，控制作用很弱, 10%,流量就在原 (80 %處)；行 控制不夠及時(shí)、 有力，這是直線流量特性控制閥的一個(gè)缺陷。 對(duì)于等百分比

53、流量特性的控制閥，相對(duì)行程由 為： 10%變?yōu)?0%時(shí)，流量變化的相對(duì)值 6.584.68 100% 4.68 相對(duì)行程由80%變到90%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為: 10 71.1750.65 100% =40%。50.65 故對(duì)于等百分比特性控制閥， 不管是小開度或大開度時(shí)， 行程同樣變化了 10%,流量在原 來基礎(chǔ)上變化的相對(duì)百分?jǐn)?shù)是相等的，故取名為等百分比流量特性。具有這種特性的控制 閥，在同樣的行程變化值下，小開度時(shí)，流量變化小，控制比較平穩(wěn)緩和；大開度時(shí)，流 量變化大，控制靈敏有效，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 6 6- - 1111 什么是串聯(lián)管道中的阻力比 s? s值的變化為什么會(huì)使理想流量

54、特性發(fā)生畸變？ 解串聯(lián)管道中的阻力比 s為 控制閥全開時(shí)閥上的壓差 s 二 系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時(shí)動(dòng)力損失總和 s值變化時(shí)，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進(jìn)而影響到流量的變化，即 理想流量特性發(fā)生畸變。s= 1時(shí)，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性 與理想特性一致。隨著 s值的減小，直線特性漸漸趨近于快開特性，等百分比特性漸漸接 近于直線特性。所以，在實(shí)際使用中，一般希望 s值不低于0.3，常選s=0.30.5。s 0.6 時(shí)，與理想流量特性相差無幾。 6 6- - 1212 什么是并聯(lián)管道中的分流比 x ?試說明x值對(duì)控制閥流量特性的影響？ 解并聯(lián)管道中的分流比

55、x為 并聯(lián)管道控制閥全開時(shí) 流量 Q1max x 二 總管最大流量 Qmax x值變化時(shí)，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差異，因此， 其理想流量特性將會(huì)發(fā)生畸變。 x=1時(shí)，控制閥的流量就是總管的流量，工作特性與理想 特性一致。隨著x值的減小，旁路閥逐漸打開，雖然控制閥的流量特性變化不大，但可調(diào) 范圍卻降低了。 6 6- - 1313 已知某控制閥串聯(lián)在管道中， 系統(tǒng)總壓差為 100kPa，阻力比為s=0.5。閥全開時(shí) 流過水的最大流量為 60m3/h。閥的理想可調(diào)范圍 R=30,假設(shè)流動(dòng)狀態(tài)為非阻塞流。問該 閥的額定（最大）流量系數(shù)Kmax及實(shí)際的可調(diào)范圍 Rr為多少?

56、 控制閥全開時(shí)閥上的壓差也p1 系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時(shí)動(dòng)力損失總和.巾 閥上壓差 P1= p s=100 0.5=50 kPa，貝U Kmax =10Qmax.4 = 10 60 行。=84.42 實(shí)際的可調(diào)范圍 Rr為Rr=R；s=30 0.5=21.21 6 6- - 1414 某臺(tái)控制閥的額定流量系數(shù) Kmax= 100。當(dāng)閥前后壓差為 200kPa時(shí)，其兩種流 體密度分別為1.2g/ cm3和0.8g/cm3,流動(dòng)狀態(tài)均為非阻塞流時(shí)， 問所能通過的最大流量 各是多少？ 由 K max =10Qmax.： /諱，得 Qmax 3 K 得控制閥全開時(shí) K max 10 = 129(m

57、3/h) 10 =2g / cm 時(shí)，Qmax10 當(dāng)=0.8g / cm3 時(shí)，QmaX 二 Kmax 0 =158(m3/h) 10 10 08 6 6- -1515 對(duì)于一臺(tái)可調(diào)范圍 R= 30的控制閥，已知其最大流量系數(shù)為 度為1g/cm3。閥由全關(guān)到全開時(shí)，由于串聯(lián)管道的影響，使閥兩端的壓差由 60kPa，如果不考慮閥的泄漏量的影響，試計(jì)算系統(tǒng)的阻力比(或分壓比) 管道對(duì)可調(diào)范圍的影響(假設(shè)被控流體為非阻塞的液體) 。 解 由于阻力比s等于控制閥全開時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比，在不考慮閥的泄漏 量的影響時(shí)，閥全關(guān)時(shí)閥兩端的壓差就可視為系統(tǒng)總壓差，故本系統(tǒng)總壓差為 l00kPa，閥 全

58、開時(shí)兩端壓差為 60kPa，所以阻力比： 60 * s 0.6。 100 由于該閥的Cmax = 100, R= 30，在理想狀況下，閥兩端壓差維持為 l00kPa,流體密度 為 1g/cm，則最大流量 Qmax= l00m /h ,最小流量 Qmin = Qmax/ R= 100/30 = 3.33m /h。 Kmax = 100 ,流體密 l00kPa降為 s,并說明串聯(lián) 對(duì)于非阻塞流的液體, 串聯(lián)管道時(shí)，由于壓差由 3 100m /h，而是 K max - 10Qmax : p。 l00kPa降為60kPa，故這時(shí)通過閥的最大流量將不再是 這時(shí)的可調(diào)范圍 Qmax 些 .:：p/ =10

59、 .60/1 =77.46m3/h。 Qmax 77.46 Rr max 23.26 ；(或 Rr = 30 .0.6 =23.24) Q min 3.33 由上可見，串聯(lián)管道時(shí)，會(huì)使控制閥的流量特性發(fā)生畸變，其可調(diào)范圍會(huì)有所降低。 如果s值很低，會(huì)使可調(diào)范圍大大降低，以至影響控制閥的特性，使之不能發(fā)揮應(yīng)有的控 制作用。 當(dāng)然，從節(jié)能的觀點(diǎn)來看，s 的一面。 6 6- -1616 某臺(tái)控制閥的流量系數(shù) 0.81g/cm3,流動(dòng)狀態(tài)為非阻塞流時(shí)， 時(shí)，所能通過的最大流量為多少？ 解由公式 值大，說明耗在閥上的壓降大，能量損失大，這是不利 Kmax = 200。當(dāng)閥前后壓差為 1.2MPa，流體密

60、度為 問所能通過的最大流量為多少？如果壓差變?yōu)?0.2MPa Kmax = 10Qmax/ 卩， Kmax P 200 10 P 一 10 飛 0.81 當(dāng)壓差變?yōu)?.2MPa時(shí)，所能通過的最大流量為： Kmax P _200 耳 P 10 0.81 上述結(jié)果表明，提高控制閥兩端的壓差時(shí)，對(duì)于同一尺寸的控制閥，會(huì)使所能通過的 max Q max max 1200 =769.8(m3/h) 200 =314.3(m3/h) 最大流量增加。換句話說，在工藝上要求的最大流量已經(jīng)確定的情況下，增加閥兩端的壓 差，可以減小所選擇控制閥的尺寸 （口徑），以節(jié)省投資。這在控制方案選擇時(shí)，有時(shí)是需 要加以考慮的。例如離心泵的流量控