化工自動化及儀表習題與答案華理

1、化工自動化及儀表補充習題與答案1. 某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時物料溫度o穩(wěn)定，工藝采用改變換熱器蒸汽流量Qs來穩(wěn)定罐內溫度o 。影響o的因素有：閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度i ，環(huán)境溫度c等。1） 畫出溫度控制系統(tǒng)的方塊圖；2） 指出該控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控對象及擾動；3） 若蒸汽閥前壓力Ps突然變大時，簡述該系統(tǒng)的控制過程。解： 1）略 2）罐內溫度o ；蒸汽流量Qs；混合罐；閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度i ，環(huán)境溫度c 3）PsQso e Qs2. 圖a為流量控制系統(tǒng)，主要克服閥前壓力P1波動來穩(wěn)定流量Q1 。圖b是儲槽液位控制系統(tǒng)，主要克服Q

2、2流量變化的擾動，保持液位穩(wěn)定。1） 指出兩圖中的各控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控過程及主要擾動；2） 若采用圖a系統(tǒng)來控制液位，試比較與圖b系統(tǒng)的不同點。圖a 圖b解：1)圖a：Q1；Q1；管道；P1 圖b：h；Q1；儲液槽；Q1、Q22)前饋a：開環(huán)控制，控制及時 b：閉環(huán)控制，控制不及時3 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)（設定值是30）在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖所示。試分別求出衰減比、最大偏差、余差、回復時間。解：1）n=42）|emax|=|B+C|=B-r=75-30=453）e（）=r-y（）=30-35=-54）估測：32min4. 已知某換熱器被控變量是出口溫度，操縱變量是

3、蒸汽流量Q 。在蒸汽流量作階躍變化時，出口溫度響應曲線如圖所示。該過程通?？梢越谱鳛橐浑A滯后環(huán)節(jié)來處理。試估算該控制通道的特性參數K、T、。解：1）放大系數K=0.32）時間常數T=2.5min（40+3*0.632的所對應的時間）3）純滯后=1min5. 如果用K熱電偶測量溫度，其儀表指示值是600，而冷端溫度是65，則實際溫度是665，對不對？若不對，正確值應為多少，為什么？解答：不對。 因為E()=E(,0)+E(0,0)所以600=535+65正確溫度應為5356. 何謂變送器零點調整、零點遷移和量程調整，試舉一例說明之。7. 熱電偶配接溫度變送器測溫時，為什么除了要確定測量溫度的范

4、圍外，還需確定分度號？若電動型溫度變送器量程為0150，當介質為90時，該變送器的輸出為多少mA？若采用電動型溫度變送器，量程和介質溫度同上，則變送器的輸出又為多少mA？（設I）解：1）每一個分度號與一個熱電偶一一對應。2）×(10-0)+0=6mA(電動型010mA)3)×（20-4）+4=13.6mA(電動型420mA)8. 某一標尺為0500的溫度計出廠前經過校驗，其刻度標尺各點的測量結果值為：被校表讀數（） 0 100 200 300 400 500標準表讀數（） 0 103 198 303 406 4951） 求出儀表最大絕對誤差值；2） 確定儀表的允許誤差及精度

5、等級；3） 儀表經過一段時間使用后，重新校驗時，儀表最大絕對誤差為±8，問該儀表是否還符合出廠時的精度等級？解：1）max=406-400=62）max=±1.2% 因此精度等級為1.53） max=±1.6%>±1.5% 不符合出廠時的精度等級10. 現(xiàn)欲測往復泵出口壓力（約1.2MPa），工藝要求±0.05 Mpa，就地指示?？晒┻x擇的彈簧管壓力表的精度為：1.0, 1.5, 2.5, 4.0級，量程為01.6, 02.5, 04.0 Mpa 。試選擇壓力表的精度和量程。解：往復泵出口壓力波動較大 選量程為02.5Mpa。同時 1.2

6、>2.5× max 精度選1.5級11. 熱電偶與電子電位差計配套測溫應注意什么問題？熱電阻與電子自動平衡電橋配套測溫應注意什么問題？ 答：1）參比端溫度補償補償導線正負不能反接分度號與電子電位差計分度號一致熱電偶參比端要與補償電阻感受相同溫度 2）采用三線制接法，消除環(huán)境溫度造成導線電阻變化對測量的影響兩者分度號一致12. 熱電偶與數字式顯示儀表測溫線路如圖所示。這種接法是否正確？為什么？ 答：不對。普通銅導線換成補償導線。14. 用差壓變送器與孔板配套測量過熱蒸汽流量，儀表按P=3MPa（表壓），=400的工作狀態(tài)標定?，F(xiàn)過熱蒸汽的工作狀態(tài)發(fā)生了變化。若P=3.2MPa，=

7、380，則當儀表示值為6000kg/h時，實際流量為多少？（設P/T，P：絕對壓力，T：絕對溫度） 解： qm=Cqm×qv=1.0472×6000=6284.51kg/h15. 常用的流量計有哪幾種？各有何主要特點？16. 常用的壓力、液位檢測元件有哪些？17. 用差壓變送器測量如圖所示敞口儲槽液位。已知被測介質密度=900kg/m3，液位高度量程為01m，靜液柱高度Ho=0.8m。1） 應該采用正遷移還是負遷移？遷移量是多少？2） 確定變送器量程及應調整的量程范圍。3） 當儲槽液位h是0.5m時，變送器（氣動）的輸出為多少？18. 什么是控制閥理想流量特性？控制閥理想流

8、量特性有哪幾種？ 答：控制閥的前后壓差保持不變時得到的流量特性。 線性流量特性，對數流量特性，快開流量特性。19. 為什么氣動執(zhí)行器在工業(yè)現(xiàn)場用得最多？電氣閥門定位器又有何作用？ 答：安全防爆。電氣轉換，閥門定位（改善閥的靜態(tài)特性，動態(tài)特性，流量特性，用于分程控制，用于閥門的反向動作）。20. 說明P、PI、PD、PID控制規(guī)律的特點以及這幾種控制規(guī)律在控制系統(tǒng)中的作用。 答：比例控制，比例積分控制，比例微分控制，比例積分微分控制。21. 說明比例度、積分時間、微分時間的改變對過渡過程有何影響。 答：比例度越大越穩(wěn)定，越小越震蕩；積分時間越大越穩(wěn)定，越小越震蕩，微分時間過大過小都會劇烈震蕩。2

9、2. 某比例調節(jié)器輸入信號為420mA, 輸出信號為15V, 當比例度為60%時，輸入變化6 mA所引起的輸出變化量是多少？ 解： 23. 某控制系統(tǒng)采用PI控制規(guī)律，若整定參數過渡過程的曲線如下圖。試判定應如何改變參數或Ti，并簡述理由。 或Ti 或Ti 或Ti24. 已知某夾套反應器溫度控制系統(tǒng)如圖所示，反應大量放熱。要求控制溫度為50，在供氣中斷時保證冷卻。 1） 選擇合適的檢測元件及變送器；2） 選擇調節(jié)閥的氣開、氣關特性并說明理由；3） 確定調節(jié)器正、反作用并說明理由。 答：1）銅電阻，熱電阻溫度變送器 2）氣關 3）正作用 TeuqQ 正作用25. 數字式控制器硬件和軟件各有哪幾個

10、主要部分組成？什么叫組態(tài)？26. 可編程序控制器（PLC）有何主要特點？如何選用PLC？27. 簡述DCS、FCS系統(tǒng)特點。28. 為保證精餾塔提餾段重組分產品質量，擬采用以再沸器熱蒸汽流量為副變量、提餾段靈敏板溫度為主變量的串級控制方案，工藝要求在供氣中斷時切斷熱源，試：1） 確定調節(jié)閥氣開、氣關特性；2） 確定調節(jié)器的正反作用；3） 畫出控制系統(tǒng)方塊圖；4） 簡單說明流量副回路的主要作用。 答：1）氣開 2）主：反；副：反 3） 4）克服蒸汽流量波動29. 生產聚乙烯醇時，要求聚醋酸乙烯與氫氧化鈉以一定比例混合?，F(xiàn)采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，主動量（Q1）是聚醋酸乙烯，從動量（Q2）是氫氧化鈉。正常生產時，Q1=7M3/h, Q2=0.25M3/h, 且Q1m=10M3/h, Q2m=0.3M3/h 。若用孔板配差壓變送器測量流量，試確定用開方器和不用開方器時，儀表設置的比值系數K各為多少？當用開方器時，電動III型調節(jié)器FC設定值約為多少？ 解：用開方器 不用開方器 30. 下圖為某加熱爐控制系統(tǒng)，原料油出口溫度為被控變量。1） 這是什么控制系統(tǒng)？它對什么擾動的克服能力最強？為什么？2） 若要進一步提高控制質量，可對系統(tǒng)如何