化工儀表及自動(dòng)化復(fù)習(xí)資料

1、. 第一章1.1 什么是化工自動(dòng)化？它有什么重要意義？化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過程自動(dòng)化的簡稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的局部直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)展，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的方法，稱為化工自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化的意義：1加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)本錢，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。2減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。3能夠保證生產(chǎn)平安，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，到達(dá)延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的。4能改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差異創(chuàng)造條件。1.2、化工自動(dòng)化主要包括哪些容？一般要包

2、括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的容。1.4、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。1.8 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？測(cè)量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)如氣壓信號(hào)、電壓、電流信號(hào)等；控制器：將測(cè)量元件與變送器送來的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的給定值信號(hào)進(jìn)展比擬得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)展運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)送住執(zhí)行器。執(zhí)行器：能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值相應(yīng)地改變流入或流出被控對(duì)象的物料量或能量，從

3、而克制擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。1.9 試分別說明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量？被控對(duì)象：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做。被控變量：被控對(duì)象要求保持給定值的工藝參數(shù)。給定值：被控變量的預(yù)定值。操縱變量：受控制閥操縱的，用以克制干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。1.17 何謂階躍作用？為什么經(jīng)常采用階躍作用作為系統(tǒng)的輸入作用形式？階躍作用：在*一瞬間t0，干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個(gè)幅度。采用階躍干擾的原因：階躍干擾比擬突然，比擬危險(xiǎn)，對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效克制階躍干擾，對(duì)其他比擬緩和的干擾也一定很好地

4、克制。階躍干擾形式簡單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算1.18 什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程“它有哪幾種根本形式？系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。五種根本形式：非周期衰減過程、衰減振蕩過程、等幅振蕩過程、發(fā)散振蕩過程、單調(diào)振蕩過程。1. 21、*化學(xué)反響器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)?？紤]平安因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，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9001%=9的時(shí)間，并答復(fù)該控

5、制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解最大偏差A(yù)=950900=50；超調(diào)量B=950908=42；由于B=918908=10，所以，衰減比n=B:B=42:10=4.2；余差C=908900=8；振蕩周期T=459=36(min)；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=5080，C=810，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。1.22、題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題

6、1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81。題1-20圖蒸汽加熱器溫度控制解蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下列圖所示。題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量?？赡艽嬖诘母蓴_主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.581=0.5；由于B=81.580.7=0.8，B=80.980.7=0.2，所以，衰減比n=B:B=0.8:0.2=4；余差C=80.781=

7、0.3。第二章2.1 什么是對(duì)象特性？為什么要研究對(duì)象特性？對(duì)象特性指對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。各種對(duì)象千差萬別，有的操作很穩(wěn)定，操作很容易；有的稍不小心可能就會(huì)超越正常工藝條件，甚至造成事故。有經(jīng)歷的操作人員需要很熟悉這些對(duì)象，才能使生產(chǎn)操作得心應(yīng)手；設(shè)計(jì)自動(dòng)化裝置時(shí)，也必須深入了解對(duì)象的特性，了解它的在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對(duì)控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇適宜的被控變量和操縱變量，選用適宜的測(cè)量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對(duì)象特性選擇適宜的控制器參數(shù)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行2.8反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間放大系數(shù)K在

8、數(shù)值上等于對(duì)象重新處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與引起輸出變化的輸入變化量之比，即對(duì)象的放大系數(shù)K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)，對(duì)輸出量的影響越大，或被控變量對(duì)這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對(duì)象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對(duì)象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間表示

9、。對(duì)象的滯后時(shí)間，使對(duì)象的被控變量對(duì)輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。2.14第三章3.4 何謂儀表的精度等級(jí)？儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)是將儀表允許的相對(duì)百分誤差的“號(hào)及“%去掉后的數(shù)值，以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上。準(zhǔn)確度等級(jí)目前是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成假設(shè)干等級(jí)的。3.5*一標(biāo)尺為01000的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001(1)求出該溫度儀表的最大絕對(duì)誤差值；(2)確定該溫度儀表的精度等級(jí)；(1) 校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006

10、007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001絕對(duì)誤差/0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對(duì)誤差：+6；(2)儀表誤差：，儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.0級(jí)；3.15 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。特點(diǎn)：構(gòu)造緊湊、靈敏度高、過載能力大、測(cè)量精度可達(dá)0.2級(jí)、可以測(cè)量壓力和差壓。3.21為什么測(cè)量儀表的測(cè)量圍要根據(jù)測(cè)量大小來選取

11、？選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)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平安的圍可靠地工作，也考慮到被測(cè)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(cè)量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。2由于儀表的根本誤差m由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測(cè)量圍其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量誤差。3.29 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？流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化。根據(jù)能量守恒定

12、律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能的變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。3.38用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，假設(shè)用來測(cè)量密度為0.831kgL苯的流量，問測(cè)量圍為多少？假設(shè)這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時(shí)用來測(cè)量水的流量及苯的流量，其測(cè)量圍各為多少？解由題知t=7920kgm3，f=0.831kgL=831kgm3，W=1000m3，Q0=10 L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qr=Q0/KQ=10/0.911.1(L/min)所以，苯的流量測(cè)量圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，r=2750

13、kgm3，此時(shí)測(cè)水的流量的修正系數(shù)為Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時(shí)測(cè)水的流量的測(cè)量圍為05L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75L/min所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量圍為05.75L/min。3.49 3.60 用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)展冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：1熱電偶的熱電勢(shì)只有當(dāng)T0或t0恒定是才是被測(cè)溫度T或t的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以T00為參考溫度條件下測(cè)試制定的，只有保持T00，才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。假設(shè)T00，則應(yīng)進(jìn)展冷端補(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，0恒溫

14、法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。第四章4.3 比例控制規(guī)律是怎樣的？為什么比例控制會(huì)產(chǎn)生余差？比例控制是按偏差大小進(jìn)展控制的，控制器的輸出信號(hào)p與其輸入信號(hào)e成正比。余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。因?yàn)楸壤刂谱饔檬桥c偏差成比例的，只有偏差存在，才能產(chǎn)生控制作用。當(dāng)系統(tǒng)受到一定的擾動(dòng)后，為了克制擾動(dòng)，必定要有一定的控制作用，才能使系統(tǒng)到達(dá)新的平衡，所以必定存在與該控制作用相對(duì)應(yīng)的偏差，即余差。4.6 比例控制器的比例度對(duì)控制過程有什么影響？選擇比例度時(shí)要注意什么問題？Ti和Td對(duì)控制過程有什么影響？比例度對(duì)控制過程的影響：比例度越大，比例控制越弱，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差

15、也越大；比例度越小，比例控制越強(qiáng)，過渡過程曲線越振蕩，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能變差，但余差也越小，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度；比例度過小，可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩。選擇比例度要注意：假設(shè)對(duì)象的滯后較小，時(shí)間常數(shù)較大以及放大系數(shù)較小，可選擇小比例度來提高系統(tǒng)的靈敏度，使過渡過程曲線形狀較好；反之，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇大的比例度。積分時(shí)間Ti過大，積分作用不明顯，余差消除很慢；積分時(shí)間Ti過小，易于消除余差，但系統(tǒng)振蕩加劇。微分時(shí)間Td對(duì)慣性打的對(duì)象可以改善控制質(zhì)量，減小最大偏差，節(jié)省控制時(shí)間，有抑制振蕩的效果，但如果加得過大，由于控制作用過強(qiáng)，反而會(huì)引起被控變量大幅度的振蕩。4.9*臺(tái)DDZ-型比例積

16、分控制器，比例度為100%，積分時(shí)間為2min。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為5mA。*瞬間，輸入突然增加了0.6mA，試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到多少？4.13 電動(dòng)控制器DDZ-型有何特點(diǎn)？ 1.采用國際電工委員會(huì)推薦的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)傳輸出信號(hào)為420mA DC,控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為15V DC,信號(hào)電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250。 2.廣泛采用集成電路，可靠性提高，維修工作量減少。 3.型儀表統(tǒng)一由電源箱供應(yīng)24V DC電源，并有蓄電池作為備用電源。 4.構(gòu)造合理，比之II型有許多先進(jìn)之處。 5.整套儀表可構(gòu)成平安火花型防爆系統(tǒng)。第五章5.45.11第六章6.7 操縱變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？

17、1操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量；2操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比擬靈敏的變量；3操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。6.5被控變量的選擇原則是什么“答：一般原則是：(1)被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量；(2)被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量；(3)被控變量應(yīng)盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；(4)被控變量應(yīng)是能測(cè)量的，并具有較大靈敏度的變量；(5)被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的；(6)應(yīng)考慮工藝的合理

18、性與經(jīng)濟(jì)性。6.46.15第七章7.2.串級(jí)控制系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)“主要使用在哪些場(chǎng)合“特點(diǎn)：在系統(tǒng)構(gòu)造上，串級(jí)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(cè)量變速器，分別測(cè)量主變量和副變量。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)變量：主變量和副變量。在系統(tǒng)特性上，串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，使控制過程加快，具有超前控制的作用，從而有效地克制滯后，提高了控制質(zhì)量。負(fù)荷和操作條件有較大變化時(shí)具有一定的自適應(yīng)能力。7.6、在什么情況下要采用前饋-反響控制“畫出其方塊圖。并說明在系統(tǒng)中,前饋控制、反響控制各起什么作用“應(yīng)用場(chǎng)合1、干擾幅值大而頻繁對(duì)受控變量影響劇烈，僅用反響控制達(dá)不到要求的對(duì)象；2、主要干擾是可測(cè)而不可控的變量。3、對(duì)象的控制通道滯后大，反響控制不及時(shí)，控制質(zhì)量差。方塊圖前饋控制用于補(bǔ)償主要干擾；反響控制用于克制其它次要干擾。7.21 什么是控制器的“積分飽和現(xiàn)象？產(chǎn)生積分飽和的條件是什么？答：積分飽和現(xiàn)象是指有積分作用的控制器當(dāng)偏差