化工儀表及自動化課后習(xí)題答案第四版

1、第一章，自動控制系統(tǒng)1、化工自動化主要包括哪些內(nèi)容。自動檢測，自動保護，自動操縱和自動控制等。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。閉環(huán)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，開環(huán)系統(tǒng)中被控變量是不反饋到輸入端的。3、自動控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成。自動化裝置及被控對象。4、什么是負(fù)反饋，負(fù)反饋在自動控制系統(tǒng)中的意義。這種把系統(tǒng)的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋，當(dāng)反饋信號取負(fù)值時叫負(fù)反饋。5、自動控制系統(tǒng)分類。定值控制系統(tǒng)，隨動控制系統(tǒng)，程序控制系統(tǒng)6、自動控制系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)有及影響因素。最大偏差，衰減比，余差，過渡時間，振蕩周期對象的性質(zhì)，主要包括換熱器的負(fù)荷大小，換熱器

2、的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。7、什么是靜態(tài)和動態(tài)。當(dāng)進入被控對象的量和流出對象的量相等時處于靜態(tài)。從干擾發(fā)生開始，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時間中，整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)之中，所以這種狀態(tài)叫做動態(tài)。第二章，過程特性及其數(shù)學(xué)模型1、什么是對象特征，為什么要研究它。對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系系統(tǒng)的控制質(zhì)量與組成系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)的特性都有密切的關(guān)系。特別是被控對象的特性對控制質(zhì)量的影響很大。2、建立對象的數(shù)學(xué)模型有哪兩類機理建模：根據(jù)對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機理，列寫出各種有關(guān)的平衡方程，從而獲取對象的數(shù)學(xué)模型。實驗建模：用實驗的方法來

3、研究對象的特性，對實驗得到的數(shù)據(jù)或曲線再加以必要的數(shù)據(jù)處理，使之轉(zhuǎn)化為描述對象特性的數(shù)學(xué)模型?；旌辖＃簩C理建模和實驗建模結(jié)合起來的，先由機理分析的方法提供數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)形式，然后對其中某些未知的或不確定的參數(shù)利用實測的方法給予確定。3、反映對象特性的參數(shù)有哪些。各有什么物理意義。它們對自動控制系統(tǒng)有什么影響。放大系數(shù)K:對象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。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。時間常數(shù)T:對象受到干擾作用后，被控變量到達新的穩(wěn)定值所需的時間。時間常數(shù)越大，表示對象受到干擾作用后，被控變量變化的越慢，到達新的穩(wěn)定值所需的時間越長。滯后

4、時間：在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化，這樣造成了滯后所需的時間。滯后的存在不利于控制，系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，被控變量不能立即反映出來，于是就不能及時產(chǎn)生控制作用，整個系統(tǒng)的控制質(zhì)量就會受到嚴(yán)重的影響，所以應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時間減到最小。4、對象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對控制過程有什么影響。傳遞滯后一般由于介質(zhì)的輸送需要一段時間而引起的，或是測量點選擇不當(dāng)，測量元件安裝不合適造成的。容量滯后由于物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的。滯后的存在不利于控制，系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，被控變量不能立即反映出來，于是就不能及時產(chǎn)生控制作用，整個系統(tǒng)的控制

5、質(zhì)量就會受到嚴(yán)重的影響。第三章，檢測儀表1、測量過程將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進行比較的過程。2、何謂測量誤差，測量誤差的表示方法主要有哪兩種，各是什么意義。由儀表讀得的被測值與被測真值之間總是存在一定的差距，這一差距就是測量誤差。絕對誤差：儀表指示值和被測量讀得真值之間的差值。相對誤差：某一點的絕對誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點的指示值之比。3、何謂儀表的相對百分比誤差和允許的相對百分誤差。將絕對誤差折合成儀表測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示。在規(guī)定的正常情況下允許的相對百分誤差的最大值。4、何謂儀表的精度等級。將儀表的允許相對百分誤差去掉土號及號，便可以用來確定儀表的精確度等級0.005,0.02,0.05,

6、0.1,0.2等5、什么叫壓力，表壓，絕壓，負(fù)壓的關(guān)系。由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。表壓=絕壓一大氣壓負(fù)壓=大氣壓一絕壓6、壓力計安裝要注意的問題。一、壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方二、安裝地點力求避免振動和高溫影響三、測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝冷凝液管，對于腐蝕性介質(zhì)的測量，應(yīng)加裝中性介質(zhì)的隔離罐四、壓力計的連接處，選擇適當(dāng)材料，作為密封墊片，防泄漏。五、被測壓力較小，壓力計取壓口不在同一高度時，應(yīng)進行修正。六、為安全起見，表殼應(yīng)向墻面或無人通過處。7、化工生產(chǎn)中測量流量的意義?？刂粕a(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所需的一個重要參數(shù)。8、橢圓齒輪流量計的特點是什么

7、。在使用中藥注意什么問題。屬于容積式流量計的一種，它對被測流體的黏度變化不敏感，特別適合于測量高黏度的流體。注意：被測介質(zhì)中不能含有固體顆粒，更不能夾雜機械物。被測介質(zhì)的溫度不宜過高。9、物位測量的意義正確獲知容器設(shè)備中所儲物質(zhì)的體積和質(zhì)量利用物位儀表進行監(jiān)視和控制，使它保持在一定的工藝要求的高度10、試述溫度測量儀表的種類有哪些，各使用在什么場合。接觸式：膨脹式，壓力式，電阻式，熱電式。非接觸式：輻射式，光學(xué)式，比色式，紅外式。11、用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償，其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N。采用補償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)

8、，但冷端溫度還不是0度，由于操作室的溫度往往高于0度，而且是不恒定的，這時熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且測量值也隨著冷端溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果會產(chǎn)生誤差，因此在應(yīng)用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為0度或者是進行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果。一、冷端溫度保持為0度的方法二、冷端溫度修正方法。三、校正儀表零點法。四、補償電橋法。五、補償熱電偶法。第四章、顯示儀表1、顯示儀表分為幾類，各有什么特點。模擬式顯示儀表：測量速度較慢，精度較低，讀數(shù)容易造成多值性。數(shù)字顯示儀表：測量速度快，精度高，讀數(shù)直觀。屏幕顯示儀表：同時顯示數(shù)據(jù)信息及其構(gòu)成曲線或圖像，功能強大顯示集中且清晰。2、自動電子

9、電位差計是如何基于補償測量法工作的，線路電阻值的變化對電子電位差計的測量有無影響。為什么。當(dāng)熱電勢Et與已知的直流壓降相比較時，若EtwUcb,其比較之后的差值經(jīng)放大器放大后，輸出足以驅(qū)動可逆電機的功率，使可逆電機又通過一套傳動系統(tǒng)去帶動滑動觸點C的移動，直到Et=Ucb時為止。無影響。在進行測量讀數(shù)時，熱電偶回路中是沒有電流通過的，因此被測熱電勢本身引起的電壓降損失和導(dǎo)線上的電壓降損失不存在，線性電阻上也無電流，無壓降，故對測量結(jié)果無影響。3、與熱電偶配套的自動電子電位差計時如何進行冷端溫度補償?shù)?。R2是用銅絲繞制而成的，讓R2與熱電偶冷端處于同一溫度。因為銅電阻的阻值隨著溫度的升高而增加。

10、則R2上的電位差也增加。然而熱電偶的熱電勢卻隨冷端溫度的升高而降低，這樣如配置得當(dāng)就可以達到溫度補償?shù)哪康摹?、數(shù)字是顯示儀表主要有哪幾部分組成，各部分有何作用。信號變換電路：將生產(chǎn)過程中的工藝變量經(jīng)過檢測變送后的信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流值。前置放大電路：將輸入信號放大至伏特級電壓幅度。非線性校正或開方運算電路：將檢測元件具有的非線性特性處理成線性特性，以提高儀表測量精度。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量，再加以驅(qū)動，點燃數(shù)碼管進行數(shù)字顯示。標(biāo)度變換變換電路：將數(shù)顯儀表的顯示值和被測原始參數(shù)值統(tǒng)一起來，使儀表能以工程量值形式顯示被測參數(shù)的大小。（六）數(shù)字顯示電路及光柱電

11、平驅(qū)動電路：將測量信號與一組基準(zhǔn)值比較，驅(qū)動一列半導(dǎo)體發(fā)光管，使被測值以光柱高度或長度形式進行顯示。（七）V/I轉(zhuǎn)換電路和控制電路：將被測電壓信號通過V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成0-10mA或4-20mA直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號，以便使數(shù)顯儀表可與電動單元組合儀表，可編程序控制器或計算機連用。第五章、自動控制儀表1、什么事控制器的控制規(guī)律?？刂破饔心男┗镜目刂埔?guī)律。指控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系。位式控制，比例控制，積分控制，微分控制及他們的組合形式，如比例積分控制，比例微分控制和比例積分微分控制。2、雙位控制規(guī)律是怎樣的，有何優(yōu)缺點。當(dāng)測量值大于給定值時，控制器的輸出為最大，而當(dāng)測量值小于給定值時

12、，則輸出值為最小,即控制器只有兩個輸出值。雙位控制器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于實現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍，但因動作部件動作頻繁而容易損壞。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，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。要使進水量增加，控制閥必須開大，閥桿必須上移，而閥桿上移時浮球必然下移。也就是液位穩(wěn)定在一個比原來穩(wěn)態(tài)值要低的位置上。4、試寫出積分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式，為什么積分控制能消除余差。P=Ki/edt當(dāng)輸入偏差是常數(shù)A時，P=KiAt即輸出是一直線，當(dāng)有偏差存在時，輸出信號將隨時間增

13、長，當(dāng)偏差為零時，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達到無余差。5、試寫出比例積分微分(PID)三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。輸出為比例、積分和微分三部分輸出之和。P=Kp(e+/edt/Ti+TDde/dt)6、什么叫控制器的無擾動切換。再切換的瞬間，應(yīng)當(dāng)保持控制器的輸出不變，這樣才能使執(zhí)行器的位置在切換過程中不至于突變，不會對生產(chǎn)過程引起附加的擾動，這稱為無擾動切換。7、數(shù)字式控制器的主要特點是什么。實現(xiàn)了模擬儀表與計算機一體化具有豐富的運算控制功能使用靈活方便，通用性強具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴展可靠性高，維護方便8、簡述PLC的分類及主要組成部分。按容量分：小

14、型PLC、中型PLC、大型PLC按硬件結(jié)構(gòu)分：整體式PLC、模塊式PLC、疊裝式PLC中央處理器，存儲系統(tǒng)，輸入輸出模塊和編程器。第六章、執(zhí)行器1、氣動執(zhí)行器主要由那兩部分組成，各起什么作用。執(zhí)行機構(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，推動控制機構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。控制機構(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、為什么說等百分比特性又叫對數(shù)特性，與線性特性比較起來它有什么優(yōu)點。等百分比流量特性是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與詞典的相對流量成正比關(guān)系，其數(shù)學(xué)表

15、達式經(jīng)過變換后可得到，其想多開度與相對流量成對數(shù)關(guān)系。在同樣的行程變化值下，流量小時，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和。流量大時，流量變化大，控制靈敏有效。3、什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式和氣關(guān)式，其選擇原則是什么。有壓力信號時閥關(guān)，無信號壓力時閥開的為氣關(guān)式。反之，為氣開式。選擇原則：信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員安全，如果閥處于打開位置時危害小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，反之，閥處于關(guān)閉時危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。4、電動執(zhí)行器有哪幾種類型，各使用在什么場合。角行程電動執(zhí)行器：適用于操作蝶閥，擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥。直行程電動執(zhí)行器：單座、雙座、三通等各種控制閥和其他直線式控制機構(gòu)。多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行器：用作就地操作和遙控。5、控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些類型，各使用在什么場合第七章、簡單控制系統(tǒng)1、簡單控制系統(tǒng)有哪幾部分組成，各部分的作用是什么。被控對象，測量變送裝置，控制器和執(zhí)行器。2、被控對象