熱工儀表自動化復習題帶答案

1、熱工儀表自動化復習題一.名詞解釋1.冶金生產(chǎn)過程自動化的概念。答：自動化就是在工業(yè)生產(chǎn)的設備上配備自動化裝置以代替工人的直接勞動，從而使生產(chǎn)在不同程度上自動地進行。那么，這些用自動化裝置來管理和控制生產(chǎn)過程的方法則稱為自動化。而用相應的自動化裝置來管理和控制冶金生產(chǎn)過程的則稱為冶金自動化。2.生產(chǎn)過程自動化主要包括哪幾方面的內(nèi)容？答：1）自動檢測系統(tǒng)2） 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)3）自動操縱及自動開停車系統(tǒng)4） 自動控制系統(tǒng)3.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由哪幾個環(huán)節(jié)組成？答：自動化裝置1測量元件與變送器2自動控制器3執(zhí)行器被控對象4.自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最大偏差的概念。答：最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離

2、給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個波的峰值。5.什么是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的余差？答：當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時的殘余偏差。6.測量儀表的理論上的絕對誤差和工程上的絕對誤差有什么不同? 答：理論上的絕對誤差是儀表指示值與被測量的真值的差值;工程上的絕對誤差被校表的讀數(shù)值與標準表的讀數(shù)值的差值.因為真值無法得到7.測量儀表的相對誤差的定義？x：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標準表的讀數(shù)值 相對百分誤差 8.測量儀表的指示變差的概念。答：變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程

3、（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。9.測壓儀表主要有哪幾類？答：1.液柱式壓力計2.彈性式壓力計3.電氣式壓力計4.活塞式壓力計 10.生產(chǎn)過程檢測中，主要的工藝參數(shù)是什么？答：溫度、壓力、流量、物位二.簡答題1.儀表的選型原則，尤其是壓力儀表的選擇時，其量程范圍的確定原則是什么？答：量程范圍的確定原則：根據(jù)“化工自控設計技術規(guī)定”：1）測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3；2）測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的1/2；3）測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的3/5；4)為保證測量值

4、的準確度，量程還不能選的過大，即測量值不能太接近于儀表的下限值，一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3為宜。2.試述壓力傳感元件都有哪些種，并說明各自的特點。答：1）霍爾片式壓力傳感器 （彈簧管、波紋管、膜片） 特點： 2）應變片壓力傳感器 （電氣式壓力計包括：霍爾片式壓力傳感器、應變片式、壓阻式、力矩平衡式壓力變送器、電容式） 特點： 3）壓阻式壓力傳感器 特點：精度高、工作可靠、頻率響應高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結構簡單；便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化；可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。 3.什么是節(jié)流現(xiàn)象？什么是標準節(jié)流裝置？流體流經(jīng)節(jié)流裝置時，為什么會在節(jié)流

5、裝置前后的管壁處產(chǎn)生靜壓差？答：（1）流體在節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。（2）國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置孔級、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為標準節(jié)流裝置，只有具有一定能量的流體才能在管道中形成流動狀態(tài)，流動的流體所具有的能量有兩種形式：靜壓能和動能，靜壓能是流體由于有壓力才具有的，而由于具有速度，才有動能，二者在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化，根據(jù)能量守恒定律，流體所具有靜壓能、動能加上克服流體阻力的能量損失，在沒有外加能量時，它的總和是不變的。由于在管道中的上節(jié)流裝置后可造成流束的局部收縮，可使流體的流速發(fā)生變化，因此表征流體的靜壓力發(fā)生變化

6、，產(chǎn)生靜壓差。4.試列出五種以上用于溫度測量的工業(yè)熱電偶，并給出各種熱電偶的分度號及測溫范圍。熱電偶名稱代號分度號熱電極材料測溫范圍/新舊正熱電極負熱電極長期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2-CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金3001600-201300-501000-40800-40700-4003001800160012009007503505.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？

7、答：1) 工業(yè)上常用的熱電偶溫度、熱電勢的關系線是在冷端溫度保持在時得到的，與它配套使用的關系儀表也是根據(jù)它設定的，由于操作溫度往往高于或不恒定，因此只有在冷端溫度保持為或一定溫度下，或者是進行一定的修正才能得出準確的測量結果。2)a冷端溫度保持為的方法b冷端溫度修正方法c校正儀表零點法d補償電橋法e補償熱電偶法6.按工作原理不同，物位測量儀表主要有那些類型？并簡述它們的工作原理。答：1）直讀式物位儀表、差壓式物位儀表、浮力式物位儀表、電磁式物位儀表、核輻射式物位儀表、聲波式物位儀表、光學式物位儀表2）原理略7.試述熱電阻溫度計的工作原理，并指出常用熱電阻的種類及對應的分度號。答：1）利用金屬

8、導體的電阻值隨溫度變化而變化的特性（電阻溫度效應）來進行溫度測量的2）a鉑電阻：一種是R010，對應分度號為Pt10。另一種是R0100，對應分度號為Pt100。b 銅電阻：一種是R050，對應的分度號為Cu50。另一種是R0100，對應的分度號為Cu100。8.生產(chǎn)過程控制信息與管理信息一體化的架構主要由哪些部分組成；DDC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的結構及優(yōu)缺點。答：1）由兩個網(wǎng)絡（程控制網(wǎng)和管理信息網(wǎng)）、一個數(shù)據(jù)平臺（由實時數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫構成）、三個層次（生產(chǎn)操作控制層（PCS）、生產(chǎn)運行管理層（MES）、生產(chǎn)經(jīng)營管理層（ERP）、四個系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS ）、ERP系統(tǒng)、MES

9、系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）構成。 2）DDC（直接數(shù)字控制）：本質(zhì)：用一臺計算機取代一組模擬控制器，構成閉環(huán)控制回路。優(yōu)點：計算靈活，它不僅能實現(xiàn)典型的PID控制規(guī)律，而且能方便地對傳統(tǒng)的PID算法進行改進或?qū)崿F(xiàn)其他的控制算法。缺點：一臺計算機要控制幾十個甚至上百個回路，這樣雖然能夠充分發(fā)揮計算機的快速處理能力，但客觀上卻造成了“危險”過于集中，一旦出現(xiàn)故障，生產(chǎn)將陷于癱瘓。一般采用雙機并行工作或用傳統(tǒng)儀表作為事故備用。但價格有過于昂貴了。3）DCS（集散控制系統(tǒng)）：a由操作站、現(xiàn)場控制站以及通訊網(wǎng)絡三大部分組成。B優(yōu)點：集中管理和分散控制 ，或者稱為上位管理、下位控制。 控制功能豐富 監(jiān)視

10、操作方便 信息和數(shù)據(jù)共享 系統(tǒng)擴展靈活 安裝維護方便 系統(tǒng)可靠性高 缺點：模擬信號的抗干擾和傳輸能力低，要使用大量的信號線纜，DCS屬于系統(tǒng)級別其組成的設備一般不能夠獨立使用。9.按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類，可將工業(yè)儀表分為哪五種？答：1）檢測儀表2）顯示儀表3）變送儀表（集中控制裝置）4）控制儀表5）執(zhí)行器三.計算題1.某壓力表的測量范圍01a，精度等級為級，問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標準壓力計來校驗，在校驗點為0.5Mpa時，標準壓力計上的讀數(shù)為0。508Mpa，問：被校驗壓力表在這一點是否符合級精度？為什么？ 解：（1）由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x

11、100%得 最大絕對誤差=1%x1=0.01MPa（2）由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x100%得 相對百分誤差=（）x100%=0.8%由于被校驗壓力表的相對百分誤差<最大絕對誤差 即0.8%<1%，故符合I級精度2.如果某反應器最大壓力為0.8Mpa，允許最大絕對誤差為0.01Mpa，現(xiàn)用一測量范圍為01.6Mpa，精度為級的壓力表進行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一測量范圍為01.0Mpa，精度為級的壓力表，能符合誤差的要求嗎？為什么？解：（1）由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x100%得 現(xiàn)用表的最大絕對誤差=1%x1.6=0.016MPa由于0.0

12、16MPa>0.01Mpa，故不符合工藝上的要求（2）由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x100%得最大絕對誤差=1%x1=0.01MPa 由于0.01MPa=0.01Mpa，故符合誤差要求3.某臺空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的正負5%，試選擇一臺合適的壓力計（類型、測量范圍、精度等級），并說明其理由。解：（1）由于工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，故 選擇壓力計的類型為彈簧管壓力表（2）由于是空壓機的緩沖器所以屬于穩(wěn)定壓力，故 該壓力表的測量范圍為1.6/（2/3）=2.4MPa即測量范圍為0-2.4MP

13、a（3）由于要求測量結果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的正負5%，由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x100%得相對百分誤差=（1.1x1.5%）/2.4=2.3% 故 該壓力表的精度取為24.現(xiàn)有一臺測量范圍為01.6 MPa，精度為1.5級的普通彈簧管壓力表，校驗后其結果為：儀表的行程正行程反行程被校表的讀數(shù)/MPa0.0 0.4 0.8 1.2 1.61.6 1.2 0.8 0.4 0.0標準表的讀數(shù)/MPa0.000 0.385 0.790 1.210 1.5951.595 1.215 0.810 0.405 0.000問這只表合格否?它能否用于某空氣儲罐的壓力測量嗎？該儲罐工作壓力為0.

14、81.0 MPa，測量的絕對誤差不允許大于0.05 MPa。解：（1）由相對百分誤差=（最大絕對誤差/量程）x100%得 此彈簧壓力表的最大絕對誤差=1.6x1.5%=0.024MPa又因為正行程最大差值組0.4-0.385=0.015<0.024MPa；反行程最大差值組1.125-1.2=0.015<0.024MPa可知這只表合格（2）由0.024MPa<0.05 MPa，即測量的絕對誤差不大于0.05 MPa，故 滿足誤差要求；由該儲罐屬于穩(wěn)定壓力，最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3，經(jīng)下試計算1.0 MPa<1.6x2/3=1.07MPa滿足此條件，即滿足測量

15、范圍的要求，故該儲罐能用于某空氣儲罐的壓力測量。四.綜述題1.接觸式測溫儀在選擇與安裝時要注意什么？答：1）.測溫元件的安裝要求：a在測量管道溫度時，應保證測溫元件與流體充分接觸，以減少測量誤差。b測溫元件的感溫點應處于管道中流速最大處。c測溫元件應有足夠的插入深度，以減小測量誤差。d若工藝管道過?。ㄖ睆叫∮?0mm），安裝測溫元件處應接裝擴大管e熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應向上，以避免雨水或其他液體、臟物進入接線盒中影響測量f為了防止熱量散失，測溫元件應插在有保溫層的管道或設備處g測溫元件安裝在負壓管道中時，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進入，使讀數(shù)降低 2.壓力儀表的選用與安裝要從哪幾方

16、面入手？答：（1）選用：a儀表類型的選用，必須滿足工藝要求：如遠傳、自動記錄或報警；被測介質(zhì)的物化性能（如腐蝕性、溫度高低、粘度大小臟污程度、易燃易爆性能等）；現(xiàn)場環(huán)境條件（高溫、電磁場、振動及現(xiàn)場安裝條件等）；普通壓力計不能用于氨氣壓力的測量，測量管大多用銅合金，而氨對銅腐蝕性極強；氧氣壓力計禁油，油進入氧氣系統(tǒng)易引起爆炸，校驗氧氣壓力計時不要像普通壓力計那樣采用變壓器油作為工作介質(zhì)。有油時必須用四氯化碳反復清洗。b儀表測量范圍的確定，測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3；測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值的1/2；測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限值

17、的3/5；為保證測量值的準確度，量程還不能選的過大，即測量值不能太接近于儀表的下限值，一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3為宜。c儀表精度等級的選取，儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來確定的，儀表越精密，測量結果越精確、可靠，但價格高，操作及維護也會越麻煩。因此，在滿足工藝要求的條件下，應盡可能的選用精度較低、價廉耐用的儀表。（2）安裝：壓力計應安裝在易觀察和檢修的地方。安裝地點應力求避免振動和高溫影響。測量蒸汽壓力時，應加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。壓力計的連接處，應根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適

18、當?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按p±Hg進行修正。式中H為高度差，為導壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。 3.什么是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的過渡過程？它有幾種基本形式？（要求畫出曲線圖并說明），在實際生產(chǎn)應用中，一般選擇哪種過渡過程較為理想？其衰減比一般選擇為多少？答：（1）系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程（2）非周期衰減過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程 對于控制質(zhì)量要求不高的場合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時），才可采用。 ？發(fā)散震蕩過程X（3）衰減振蕩過程（4）4：1（注：衰減比是衰減程度的指標，它是前后相鄰兩個峰值的比。習慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。）4. 較詳細地介紹超聲波測厚的原理及實現(xiàn)方法 。答：（1）原理：用回聲測距的原理，測定超聲波從發(fā)射到液面反射回來的時間，以確定液面的高度。（2）實現(xiàn)方法：由鋯鈦酸鉛鈦酸鋇等壓電陶瓷材料做成的換熱器安裝于容器底部外側，若通過一定的電路，給換能器加一個時間極短的電壓脈沖，換能器便將電脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)槌纛l的機械振動，以超聲波的形式穿過容器底壁進入液體，向上傳播到液體表面被反射后，向下返回換能器。由于