化工儀表復(fù)習(xí)——簡答題

1、第一章檢測儀表及傳感器1、差壓式液位計(jì)的工作原理是什么？當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，差壓計(jì)的負(fù)壓室為什么一定要與容器的氣相相連接？2、什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題？怎么進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？3、試述雙金屬溫度計(jì)原理，如何利用雙金屬溫度計(jì)構(gòu)成溫度控制器？4、熱電偶溫度計(jì)為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成，各有什么作用？2.熱電偶溫度計(jì)為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成？各部分有何作用？ 答：熱電偶溫度計(jì)是通過熱電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度的測量的，即兩根不同材料的金屬導(dǎo)線焊接在一起后，當(dāng)閉合回路兩端溫度不一致時(shí)，由于電子效應(yīng)從而使閉合回路中產(chǎn)生熱電勢，而熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢是

2、被測溫度的單值函數(shù)，因此可以用來測量溫度。 熱電偶溫度計(jì)是由三部分組成的： 1）熱電偶：直接測量溫度的感溫元件； 2）測量儀表：即毫伏計(jì)或電位差計(jì)，將測量的溫度通過表觀顯示出來； 3）連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線：將熱電偶的冷端延伸出來，即補(bǔ)償導(dǎo)線，同時(shí)傳輸測量信號。5、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？6、試述熱電阻測溫原理？常用熱電阻的種類？R0各為多少？7、簡述溫度檢測儀表在安裝過程中應(yīng)注意的問題。答：（1）在測量管道溫度時(shí)，應(yīng)保證測溫元件和流體充分接觸，以減少測量誤差。因此，要求安裝時(shí)測溫元件應(yīng)迎著被測介質(zhì)流向

3、插入，至少須與被測介質(zhì)正交，切勿與被測介質(zhì)形成順流。（2） 測溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處。一般.（3）測溫元件應(yīng)有足夠的插入深度，以減小測量誤差。（4）若工藝管道過小，安裝測溫元件時(shí)應(yīng)接擴(kuò)大管。（5）接線盒面蓋應(yīng)向上。（6）應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。（7）元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進(jìn)入，使讀數(shù)降低。第二章 顯示儀表1、 動圈儀表為什么進(jìn)行動圈的溫度補(bǔ)償？是如何來實(shí)現(xiàn)的？答：動圈本身是由銅線繞制而成的，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，電阻就增大，在相同的毫伏信號輸入的情況下，回路內(nèi)電流就會減少，儀表的指示值就會偏低。所以需要溫度補(bǔ)償。 動圈儀表的補(bǔ)償一般是在線路中串

4、接熱敏電阻RT，它的阻值會隨著溫度升高而降低，且呈指數(shù)規(guī)律變化。因此若只采用熱敏電阻補(bǔ)償就過頭了。為了獲得較理想的補(bǔ)償效果，全國采用一只在20時(shí)68的熱敏電阻RT和一只50錳銅電阻RB并聯(lián)，并聯(lián)后的特性接近于線性變化。當(dāng)溫度升高時(shí)，并聯(lián)后的總電阻下降，而動圈的電阻增加，這樣，一個(gè)增加，一個(gè)降低，如果配合得好，就能得到較好的補(bǔ)償效果。 2、 熱電阻與那種動圈儀表配套使用？為什么采用三線制接法？外接調(diào)整電阻為多少？ 答：熱電阻與102型動圈儀表配套使用。102型的動圈儀表是用如上圖所示的不平衡測量橋路來測量熱電阻的阻值隨溫度的的變化而變化的。但使用過程中感溫元件熱電阻是安裝在測溫的工藝現(xiàn)場，顯示儀

5、表在操作室內(nèi)，如果采用如上的測量橋路來測量，那么從測溫現(xiàn)場到操作室來回的連接導(dǎo)線就加載熱電阻所在的這一個(gè)橋臂上，且連接導(dǎo)線為銅導(dǎo)線，容易受到環(huán)境溫度的影響，這樣就會帶來測量誤差。所以采用三線制的接法，就是從熱電阻引出三根導(dǎo)線，其中與熱電阻兩端相連的兩根導(dǎo)線分別接入橋路的兩個(gè)相鄰橋臂上，第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。這樣由于環(huán)境溫度的變化而引起連接導(dǎo)線阻值的變化，也可以抵消一部分，從而減少對儀表讀數(shù)的影響。為了克服因連接導(dǎo)線長短不同而引起的測量誤差，一般規(guī)定102型動圈儀表的連接導(dǎo)線的電阻值為3×5，即每根連接導(dǎo)線的阻值為5。在實(shí)際使用時(shí)，若每根連接導(dǎo)線電阻不足5時(shí)，則須用外接調(diào)整電

6、阻來補(bǔ)足，使外接電阻湊足為5。所以外接調(diào)整電阻的阻值為5。3與熱電偶配套的自動電子電位差計(jì)是如何進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？答：如下圖所示，在下支路用銅電阻R2進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，讓R2與熱電偶冷端處于同一溫度。因?yàn)殂~電阻的阻值隨著溫度的升高而增加，則R2上的電位差也增加，而熱電偶的熱電勢卻隨著冷端溫度的升高而降低，如配置得當(dāng)，就可以達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹５谌?自動控制系統(tǒng)基本概念 習(xí)題答案略第四章 自動控制儀表1、雙位控制規(guī)律是怎樣的？有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：雙位控制系統(tǒng)的規(guī)律是當(dāng)測量值大于給定值時(shí)，控制器輸出為最大（或最?。?dāng)測量值小于給定值時(shí)，則輸出為最小（或最大），即控制器只有兩個(gè)輸出值，其執(zhí)行器只有

7、兩個(gè)極限位置開或關(guān)。位式控制器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用較普遍，但它的控制作用不是連續(xù)變化的，由它所構(gòu)成的位式控制系統(tǒng)其被控變量的變化將是一個(gè)等幅震蕩過程，不可能使被控變量穩(wěn)定在某一個(gè)數(shù)值上。3、 比例控制規(guī)律是怎樣的？什么是比例控制的余差？為什么比例控制規(guī)律會產(chǎn)生余差？輸出變化量P與輸入偏差e之間成比例關(guān)系P=KpE 控制過程結(jié)束時(shí)，液位的新穩(wěn)態(tài)值將低于給定值，它們之間的差就叫做余差。 要使進(jìn)水量增加，控制閥必須開大，閥桿必須上移，而閥桿上移時(shí)浮球必然下移。也就是液位穩(wěn)定在一個(gè)比原來穩(wěn)態(tài)值要低的位置上。第五章 執(zhí)行器1、氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？

8、氣動執(zhí)行器是由執(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)行器的推動裝置，它按控制信號壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換成閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)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。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置 2、試問控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些主要類型？各使用在什么場合？略第六章 簡單控制系統(tǒng)1、被控變量的選擇原則是什么？答：（1）被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般都是工藝過程中比較重要的變量。（2）被控變量在工藝操作過程中經(jīng)常受到一些干擾影響而變化。為維護(hù)被控變量的恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)。（3

9、）盡量采用直接指標(biāo)作為被控變量，當(dāng)無法獲得直接指標(biāo)信號，或其測量和變送信號滯后比較大時(shí)，可以選擇與直接指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接指標(biāo)作為被控變量。（4）被控變量應(yīng)能被測量出來，并具有足夠大的靈敏度。（5）選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。（6）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的。2、操縱變量的選擇原則是什么？答：（1）操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。（2）操縱變量一般應(yīng)比其它干擾對被控變量的影響更加靈敏。（3）在選擇操縱變量時(shí)，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。3、比例控制器、比例積分控制器、比例積分微分控制器的特點(diǎn)分別是什么？各使用在什么場合？（1

10、）比例控制器比例控制器是具有比例控制規(guī)律的控制器，它的輸出p與輸入偏差e之間的關(guān)系為：比例控制器的可調(diào)整參數(shù)是Kp或比例度。比例控制器的特點(diǎn)：比例控制器克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過渡時(shí)間短。純比例控制系統(tǒng)在過渡過程終了時(shí)存在余差。負(fù)荷變化越大，余差就越大。比例控制器的應(yīng)用場合：比例控制器適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒有提出無差要求的系統(tǒng)。（2）比例積分控制器 比例積分控制器是具有比例積分控制規(guī)律的控制器。它的輸出p與輸人偏差e的關(guān)系為：比例積分控制器的可調(diào)整參數(shù)是比例放大系數(shù)Kp(或比例度)和積分時(shí)間TI。比例積分控制器的特點(diǎn)：過渡過程結(jié)束時(shí)無余差，這是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。加上積分作

11、用，會使穩(wěn)定性降低，雖然在加積分作用的同時(shí)，可以通過加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過渡過程的時(shí)間也加長。比例積分控制器的應(yīng)用場合：比例積分控制器是使用最普遍的控制器。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)。（3）比例積分微分控制器 比例積分微分控制器是具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，輸出p與輸入偏差e之間具有下列關(guān)系： 比例積分微分控制器的可調(diào)整參數(shù)Kp(比例度)、TI和TD。 比例積分微分控制器的特點(diǎn)：微分作用使控制器的輸出與輸入偏差的變化速度成比例，它對克服對象的滯后有顯著的效果。在比例的基礎(chǔ)上加上微分作用能提高穩(wěn)定性，再加上

12、積分作用可以消除余差。所以，適當(dāng)調(diào)整、TI、TD三個(gè)參數(shù)、可以使控制系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量。比例積分微分控制器的應(yīng)用場合：比例積分微分控制器適用于容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)，應(yīng)用最普遍的是溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)。比例控制器比例積分控制器比例積分微分控制器控制規(guī)律比例比例積分比例積分微分公式可調(diào)整參數(shù)Kp或比例度Kp(或)和TIKp(或)、TI和TD特點(diǎn)克服干擾能力強(qiáng)、控制及時(shí)、過渡時(shí)間短、存在余差無余差、穩(wěn)定性低，加積分作用的同時(shí)，可以通過加大比例度，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和振蕩周期都相應(yīng)增大，過渡過程的時(shí)間也加長。輸出與輸入偏差的變化速度成比例、克服對象的滯

13、后、提高穩(wěn)定性、消除余差適用場合通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝上沒有提出無差要求的系統(tǒng)通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、工藝參數(shù)不允許有余差的系統(tǒng)容量滯后較大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)與成分控制系統(tǒng)分析題答案見課件 第七章 復(fù)雜控制系統(tǒng)1、串級控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？主要使用在什么場合？特點(diǎn)：（1） 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路：主回路和副回路；有兩個(gè)控制器，主控制器和副控制器；有兩個(gè)測量變送器，分別測量主變量和副變量。（2） 在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對象特征，使控制過程加快，具有超前控制的作用。（3） 串級控制系統(tǒng)由于增加了副回路，具有有

14、一定的自適應(yīng)能力。適用場合：對象的滯后和時(shí)間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)而頻繁，負(fù)荷變化大，對控制要求較高的場合。2、串級控制系統(tǒng)中主、副變量應(yīng)如何選擇？主變量的選擇原則同簡單控制系統(tǒng)被控變量的選擇原則副變量的選擇原則：（1）主副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系（2）系統(tǒng)的主要干擾應(yīng)包圍在副回路中（3）在可能的情況下，應(yīng)使副環(huán)包圍更多的次要干擾（4）副變量的選擇應(yīng)考慮主副對象時(shí)間常數(shù)的匹配，防止共振的發(fā)生（5）當(dāng)對象具有較大的純滯后而影響控制質(zhì)量時(shí)，在選擇副變量時(shí)應(yīng)使副環(huán)盡量少包含純滯后或不包含純滯后。分析題答案見課件一、 填空題1. 在彈性式壓力計(jì)基礎(chǔ)上，增加電氣轉(zhuǎn)換元件，將壓力轉(zhuǎn)換成電信號元件，便于集中控

15、制，廣泛用于自動化控制系統(tǒng)的壓力計(jì)為電氣式壓力計(jì)。2. 霍爾片式壓力變送器實(shí)質(zhì)上是一種壓力-電勢轉(zhuǎn)換裝置。3. 要改變彈簧管壓力表的量程，可以通過改變調(diào)整螺釘?shù)奈恢脕韺?shí)現(xiàn)。4. 彈性式壓力測量儀表常用的彈性元件有彈簧管式、薄膜式、波紋管式等，常見的彈簧管式壓力表有單圈彈簧管壓力表和多圈彈簧管壓力表。5. 電氣式壓力計(jì)一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置組成。6. 霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實(shí)現(xiàn)壓力測量。7. 應(yīng)變片式壓力傳感器是利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成的。被測壓力引起彈性元件應(yīng)變，通過粘貼在彈性元件上電阻應(yīng)變片將應(yīng)變

16、轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片阻值的變化，最后通過測量電路轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化。8. 一塊壓力表在現(xiàn)場的安裝一般包括測壓點(diǎn)的選擇、導(dǎo)壓管鋪設(shè)和壓力計(jì)的安裝等內(nèi)容。9. 測量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，測量氣體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上部。10. 安裝壓力表時(shí)，取壓點(diǎn)引壓管應(yīng)和管道中心線垂直，取壓管口應(yīng)和管道內(nèi)壁保持齊平，并無毛刺。11. 普通彈簧管壓力計(jì)多采用銅合金，而氨用壓力計(jì)彈簧管卻采用碳鋼，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，只是它必須禁油。12. 差壓式流量計(jì)是基于流體流動的節(jié)流原理，采用流體流經(jīng)裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。13. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適合與測量管道直徑大于50mm，雷諾

17、數(shù)在104-105以上的流體，流體應(yīng)當(dāng)清潔，為穩(wěn)定管道的連續(xù)流動，不發(fā)生相變。14. 測量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸，測量有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。15. 用差壓式壓力變送器測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)，為防止引壓管線易被腐蝕、堵塞等問題，可采用法蘭式壓差變送器。它由膜盒、毛細(xì)管和測量室組成。16. 為了延長儀表壽命，在測穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的2/3。測量脈動壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的1/2。測量高壓時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過測量上限值的3/5。17. 我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方式

18、有角接取壓法和法蘭取壓法，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴采用角接取壓法。18. 差壓式流量計(jì)測量流量時(shí)，流量和壓力差的平方和成正比，因此要使流量計(jì)的刻度均勻，就必須加開方器。19. 測量蒸汽或濕氣體的流量時(shí)，在引壓管內(nèi)要積存凝結(jié)水，為了使前后導(dǎo)壓管內(nèi)液位高度保持不變或相等，常采用冷凝器。20. 當(dāng)被測介質(zhì)為液體時(shí)，為防止液體中析出的氣體進(jìn)入差壓計(jì)，引起測量誤差，在導(dǎo)壓管的最高處放置集氣器和排氣閥。為了防止液體中析出的沉淀物堵塞導(dǎo)壓管，在導(dǎo)壓管的最低點(diǎn)放置沉降器及排污閥。21. 在幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置中，測量流量時(shí)，通過節(jié)流裝置前后壓力損失最大的是孔板。22. 電動差壓變送器中，當(dāng)液位高度H為0時(shí)，變送器輸出信號為_的電

19、壓信號，當(dāng)液位高度H為最高時(shí)，變送器輸出信號為_。這是液位測量中最簡單的量程_的情況。23. 壓力式溫度計(jì)的感溫元件是溫包，它直接與被測介質(zhì)相接觸，因此它的膨脹系數(shù)應(yīng)比較小，導(dǎo)熱率要高。 24. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來反映流量大小，從而實(shí)現(xiàn)流量測量的儀表，適用于_。25. 工業(yè)上中、低溫的測量常常用熱電阻溫度計(jì)，它是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測量的。工業(yè)中常用的銅熱電阻有兩種，對應(yīng)的分度號為Cu50和Cu100；鉑熱電阻也有兩種，對應(yīng)的分度號為Pt10和Pt100。二、 問答題1. 單圈彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)有哪幾部分組成？工作原理？一、填空

20、0; 1、過程控制系統(tǒng)是由（控制器）、（執(zhí)行器）、（測量變送）和（被控對象）等環(huán)節(jié)組成。  2、過程控制系統(tǒng)中按被控參數(shù)的名稱來分有（壓力）、（流量）、（液位）、（溫度）等控制系統(tǒng)。  3、某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，再加入積分作用的后，應(yīng)（減小調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)），才能使穩(wěn)定性不變。  4、描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)有（最大偏差）、（衰減比）和（余差）等。  5、儀表自動化標(biāo)準(zhǔn)中，氣動儀表標(biāo)準(zhǔn)信號范圍是（0.020.1Mpa）；電型標(biāo)準(zhǔn)信號范圍是（010mA ）；電型標(biāo)準(zhǔn)信號范圍是（420mA）。

21、0; 6、控制系統(tǒng)引入積分作用是為了（消除余差）,但積分的引入會使系統(tǒng)（不穩(wěn)定），引入微分作用是為了（克服容量滯后）。某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，在加入積分作用的過程中，應(yīng)（減小放大倍數(shù)）。  7、簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特征是（閉合回路）和(負(fù)反饋）。 8、常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件有（孔板）和（噴嘴）。  9、熱電偶的熱電特性與（熱電偶材料、兩接點(diǎn)溫度）有關(guān)，與（熱電偶的幾何尺寸）無關(guān)。  10、檢測儀表的基本組成有（測量）、（傳動放大）和（顯示）三個(gè)部分。  11、在控制系統(tǒng)中，增加比例度，控制作用（減少）；增加積分時(shí)間；控制作用（減少）；增加微分時(shí)間，控制作用（增加）。  12、按誤差出現(xiàn)的規(guī)律，可將