過程控制課后習(xí)題解析79978

第1章自動控制系統(tǒng)基本見解~~1-3自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解自動控制系統(tǒng)主要由檢測變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié)組成。~~1-5題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。題1-5圖加熱器控制流程圖解PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，擁有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；FRC-305表示集中儀表盤安裝的，擁有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。1-7在自動控制系統(tǒng)中，丈量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？解丈量變送裝置的功能是丈量被控變量的大小并轉(zhuǎn)變成一種特定的、一致的輸出信號（如氣壓信號或電壓、電流信號等）送往控制器；控制器接受丈量變送器送來的信號，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值比較較得出偏差，并按某種運算規(guī)律算出結(jié)果，今后將此結(jié)果用特定信號（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動地依據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度，進而改變控制變量的大小。~~~1-8．試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、控制變量、控制介質(zhì)？解：被控對象（對象）——自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備或機器。被控變量——被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)?？叵到y(tǒng)平常用該變量的名稱來稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或希望值）——人們希望控制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的希望值。它能夠是恒定的，也能夠是能按程序變化的?？刂谱兞浚ㄕ{(diào)治變量）——對被控變量擁有較強的直接影響且便于調(diào)治（控制）的變量。或?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。控制介質(zhì)(控制劑)——用來實現(xiàn)控制作用的物料。~~~1-11題l-11圖所示為一反響器溫度控制系統(tǒng)表示圖。A、B兩種物料進入反響器進行反響，經(jīng)過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反響器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控編寫版word制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、控制變量及可能影響被控變量的攪亂是什么？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個擁有負反響的閉環(huán)系統(tǒng)。題1-11圖反響器溫度控制系統(tǒng)解該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖題解1-11圖反響器溫度控制系統(tǒng)方塊圖此中，被控對象：反響器；被控變量：反響器內(nèi)的溫度；控制變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康臄噥y要素主要有A、B兩種物料的溫度、進料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。若當(dāng)反響器內(nèi)的被控溫度在攪亂作用下高升時，其丈量值與給定值比較，獲取偏差信號，經(jīng)溫度控制器運算辦理后，輸出控制信號去驅(qū)動控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反響器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個擁有負反響的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，若是因為進料溫度高升使反響器內(nèi)的溫度高出給定值，試說明此時該控制系統(tǒng)的工作狀況，此時系統(tǒng)是怎樣經(jīng)過控制作用來戰(zhàn)勝攪亂作用對被控變量影響的？解：當(dāng)反響器內(nèi)的溫度高出給定值（即高升）時，溫度丈量元件測出溫度值與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過控制運算后，輸出控制信號使冷卻水閥門開度增大，進而增大冷卻水流量，使反響器內(nèi)的溫度降下來，這樣戰(zhàn)勝攪亂作用對被控變量影響1-13按給定值形式不同樣樣，自動控制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同樣樣，自動控制系統(tǒng)能夠分為以下三類：·定值控制系統(tǒng)——給定值恒定的控制系統(tǒng)。·隨動控制系統(tǒng)（自動追蹤系統(tǒng)）——給定值隨機變化的系統(tǒng)?！こ绦蚩刂葡到y(tǒng)——給定值按一準(zhǔn)時間程序變化的系統(tǒng)。~~~~~1-19某化學(xué)反響器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)℃?？紤]安全要素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得高出80℃。現(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍攪亂作編寫版word用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程質(zhì)量指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時間（被控溫度進入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）9℃）的時間），并回答該控制系統(tǒng)可否知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（℃）；因為B=918908=10（℃），所以，衰減比n=:=42:10=4.2；BB余差C=908900=8℃；振蕩周期T=459=36(min)；過渡時間ts=47min。因為A=50℃<80℃，C=8℃<10℃，所以，該控制系統(tǒng)能知足題中所給的工藝要求。1-20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，并指出被控對象、被控變量、控制變量和可能存在的攪亂是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80℃提升到81℃，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b)圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程質(zhì)量指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動控制系統(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)的方塊圖以以以下列圖所示。編寫版word題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖此中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；控制變量是蒸汽流量?？赡艽嬖诘臄噥y主要有：入口物料的流量、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)的過渡過程質(zhì)量指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.581=0.5（℃）；因為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=0.3（℃）。2-1什么是對象特色？為何要研究對象特色？解對象特色就是的對象的輸出-輸入關(guān)系。研究對象的特色，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采納自動化妝置組成自動控制系統(tǒng)時，第一也必定深入認識對象的特色，認識它的內(nèi)在規(guī)律，才能依據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要求，設(shè)計合理的控制系統(tǒng)，選擇適合的被控變量和控制變量，采納適合的丈量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運轉(zhuǎn)時，也要依據(jù)對象特色選擇適合的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工程整定)，使系統(tǒng)正常地運轉(zhuǎn)。被控對象的特色對自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必定對其深入研究。2-2何為對象的數(shù)學(xué)模型？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動向數(shù)學(xué)模型有什么差別？解對象特色的數(shù)學(xué)描述（方程、曲線、表格等）稱為對象的數(shù)學(xué)模型。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動向數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入量改變今后輸出量的變化狀況。穩(wěn)態(tài)與動向是事物特色的兩個側(cè)面，可以這樣說，動向數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對象在達到平衡狀態(tài)時的動向數(shù)學(xué)模型的一個特例。2-8反響對象特色的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時間常數(shù)T和滯后時間t放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象（重新）處于牢固狀態(tài)時的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即輸出量的變化量K輸入量的變化量對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入量有必定變化時，對輸出量的影響越大，或被控變量對這個量的變化就越矯捷，所以，K實質(zhì)上是對象的矯捷度。時間常數(shù)T是指當(dāng)對象碰到階躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時間；或當(dāng)對象碰到階躍輸入作用后，被控變量若是保持初始變化速度變化，達到新的穩(wěn)編寫版word態(tài)值的時間。時間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越大對象在碰到輸入作用后，被控變量卻不能夠夠立刻而迅速地變化的現(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)象用滯后時間t表示。對象的滯后時間t，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不實時。2-11已知一個對象特色是擁有純滯后的一階特色，其時間常數(shù)為5min，放大系數(shù)為10，純滯后時間為2min，試寫出描述該對象特色的一階微分方程式。解該對象特色的一階微分方程為5dy(t2)y(t2)10x(t)dt2-12如題2-12圖所示的RC電路中，已知R＝5k，C＝2000F。試畫出ei忽然由0階躍變化到5V時的eo變化曲線，并計算出t＝T、t＝2T、t＝3T時的eo值。題2-12圖RC電路解RC電路的微分方程為deoeoeiTdt當(dāng)ei=5V時，微分方程的解為eo=5(1et/T)=5(1et/10)(V)（該系統(tǒng)的時間常數(shù)T=RC=51032000106=10s）當(dāng)t=T時，eo=5(1eT/T)=5(1e1)=3.16V；當(dāng)t=2T時，eo=5(1e2T/T)=5(1e2)=4.32V；當(dāng)t=3T時，eo=5(1e3T/T)=5(1e3)=4.75V。題解2-12圖RC電路的階躍響應(yīng)曲線~~~~2-13已知一個簡單水槽，其截面積為0.5m2，水槽中的液體由正位移泵抽出，即流出流量是恒定的。若是在牢固的狀況下，輸入流量忽然在本來的基礎(chǔ)上增添了0.1m3/h，試畫出水槽液位h的變化曲線。編寫版word解這是一個積分對象，則h1Q1dtQ1dt0.1t0.2t(m)AA0.5題解2-13圖水槽液位h的變化曲線~~~~~2-14為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特色，在某剎時（假設(shè)為t0=0）忽然將燃料氣流量從2.5t/h增添到3.0t/h，重油出口溫度記錄儀獲取的階躍反響曲線如題2-14圖所示。假設(shè)該對象為一階對象，試寫出描述該重油預(yù)熱爐特色的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并解出燃料量變化量為單位階躍變化量時溫度變化量的函數(shù)表達式。題2-14圖重油預(yù)熱爐的解（輸入）燃料變化量0,t0;x(t)50/6(kg/min),t00.5(t/h)由題圖知,該系統(tǒng)屬于一階系統(tǒng)，輸出量(溫度)的變化量y(t)相對于輸入(燃料)變化量x(t)的關(guān)系(方程)為dy(t)Ty(t)Kx(t)當(dāng)x(t)=A=50/6(kg/min)=const.時，方程的解為y(t)=KA(1et/T)℃由題圖知，y()=KA=150120=30℃,則K=30/A=30/(50/6)=3.6(℃/(kg/min))第一不考慮延緩，y(t)的變化從t0=2min開始，到t1=8min時，實質(zhì)變化時間t=6min，由題圖知編寫版wordy(t)=y(6)=30(1e6/T)=145120=25（℃）由此解出T=3.35(min)所以y(t)=30(1et/3.35)℃若考慮滯后時間=2min，則0,t2min;yt)30(1e(t2)/3.35),t2miny(t微分方程為dy(t2)2)3.6x(t)3.35y(tdt系統(tǒng)的特色參數(shù)是系統(tǒng)的固有特色，不會隨輸入信號的變化而變化，所以，前面求解過程中所確立的K和T的值是不變的。所以，當(dāng)燃料變化量x(t)=A=1時，溫度變化量的函數(shù)表達式為y(t)=y(t)=3.6(1e(t2)/3.35)℃3-1什么叫丈量過程？解丈量過程就是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的丈量單位進行比較的過程3-5某一標(biāo)尺為0~1000℃的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗，其刻度標(biāo)尺上的各點丈量結(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偏差值；(2)確立該溫度儀表的精度等級；(3)若是工藝上贊成的最大絕對偏差為8C，問該溫度儀表可否切合要求？解(1)校驗數(shù)據(jù)辦理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃02004006007008009001000被校表讀數(shù)/℃02014026047068059031001絕對偏差/℃0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)辦理表知，最大絕對偏差：+6℃；(2)儀表偏差：max6100%0.6%，1000儀表的精度等級應(yīng)定為1.0級；(3)儀表的基本偏差：m=1000(1.0%)=10℃,該溫度儀表不切合工藝上的偏差要求。編寫版word3-6若是有一臺壓力表，其丈量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗得出以下數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表可否切合1．0級精度？解（1）校驗數(shù)據(jù)辦理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01壓力表的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值02.003.9956.008.0010.00/MPa儀表絕對偏差/MPa00.000.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)辦理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表偏差：max0.005100%0.5%；10可是，因為儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不切合1.0級精度。3-7．什么叫壓力？表壓力、絕對壓力、負壓力(真空度)之間有何關(guān)系？解（1）工程上的壓力是物理上的壓強，即P=F/S（壓強）。2）絕對壓力是指物體所受的實質(zhì)壓力；表壓力=絕對壓力大氣壓力；負壓力（真空度）=大氣壓力絕對壓力3-10．作為感覺壓力的彈性元件有哪幾種？解彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、漣漪管式彈性元件。3-11．彈簧管壓力計的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計的主要組成及測壓過程。解：（1）彈簧管壓力計的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測出了彈簧管自由端的位移大小，就能反響被測壓力p的大小。（2）彈簧管式壓力計的主要組成：彈簧管（丈量元件），放大機構(gòu)，游絲，指針，表盤。3）彈簧管壓力計測壓過程為：用彈簧管壓力計丈量壓力時，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機構(gòu)將這個很小的位移量放大進而帶動指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力值。~~~3-14電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特色？解見教材第3章節(jié)。當(dāng)差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓儞Q為電編寫版word橋輸出電壓的變化，進而反響膜片兩邊壓力的差別（即壓差）。其特色：輸出信號與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的丈量。~~~·試簡述智能型變送器的組成及特色？答：智能型變送器的特色是：(1)可進行遠程通訊，利用手持通訊器，可對現(xiàn)場變送器進行各種運轉(zhuǎn)參數(shù)的選擇與標(biāo)定；(2)精確度高，使用與保護方便；(3)經(jīng)過編制各種程序，使變送器擁有自修正、自補償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能，所以提升了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與保護過程；(4)促使變送器與計算機、控制系統(tǒng)直接對話，(5)長久牢固工作能力強，每五年才需校驗一次。3-15某壓力表的丈量范圍為0～1MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表贊成的最大絕對偏差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為0.5MPa時，標(biāo)準(zhǔn)壓力計上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點可否切合1級精度，為何？解壓力表贊成的最大絕對偏差為max=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗點0.5MPa處，絕對偏差為=0.50.508=0.008(MPa)該校驗點的丈量偏差為0.0080.508

100%1.57%故該校驗點不切合1.0級精度。3-16．為何丈量儀表的丈量范圍要依據(jù)丈量大小來采納？選一臺量程很大的儀表來丈量很小的參數(shù)值有何問題？解（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)靠譜地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓狀況，對儀表的量程選擇必定留有足夠的余地，但還必定考慮實質(zhì)使用時的丈量偏差，儀表的量程又不宜選得過大。（2）因為儀表的基本偏差m由其精度等級和量程決定，在整個儀表丈量范圍內(nèi)其大小是必定的，選一臺量程很大的儀表來丈量很小的參數(shù)值這樣會加大丈量偏差。3-17若是某反響器最大壓力為0.8MPa，贊成最大絕對偏差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺丈量范圍為0~1.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進行丈量，問可否切合工藝上的偏差要求？若采納一臺丈量范圍為0~1.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能切合偏差要求嗎？試說明其原因。解用0~1.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進行丈量的基本偏差1max=1.6MPa1.0%=0.016MPa>0.01MPa(贊成值)該表不切合工藝上的偏差要求。用0~1.0MPa、精度為l.0級的壓力表來進行丈量的基本偏差2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa>0.01MPa(贊成值)該表切合工藝上的偏差要求。3-18某臺空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為1.1~1.6MPa，工藝要求就地察看罐內(nèi)壓編寫版word力，并要求丈量結(jié)果的偏差不得大于罐內(nèi)壓力的5％，試選擇一臺適合的壓力計(種類、丈量范圍、精度等級)，并說明其原因。解空壓機緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則依據(jù)最大、最小工作壓力與采納壓力表量程關(guān)系，有pmax3p442.13(MPa)ppmax1.6433pmin1pp3pmin31.13.3(MPa)31），可選YX-150型、丈量范圍為0~2.5MPa的電接點壓力表。依據(jù)壓力表量程系列（附表依據(jù)丈量偏差要求，丈量的最大偏差為max1.15%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用偏差應(yīng)知足max0.055100%2.2%2.50要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-19某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求偏差不高出0.4MPa，試采納一臺就地指示的壓力表(給出型號、丈量范圍、精度等級)。解合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則p51423.3(MPa)3依據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、丈量范圍為0~25MPa的電接點壓力表。依據(jù)丈量偏差要求，所選壓力表的最大贊成偏差應(yīng)知足max0.4100%1.6%25要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-20現(xiàn)有一臺丈量范圍為0~1.6MPa，精度為1.5級的一般彈簧管壓力表，校驗后，其結(jié)果為：被校表讀數(shù)/MPa0．00．40．81．21．6標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0．0000．3850．7901．2101．595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0．0000．4050．8101．2151．595試問這臺表合格否？它可否用于某空氣貯罐的壓力丈量（該貯罐工作壓力為0.8~1.0MPa，丈量的絕對偏差不同樣樣意大于0.05MPa）？解壓力表的校驗表3-1壓力表的校驗數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)辦理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.00.41.6最大偏差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.0000.3850.7901.2101.595編寫版word標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0.0000.4050.8101.2151.595起落變差/MPa0.0000.0200.0200.0050.0200.000標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa0.0000.3950.8001.21251.595絕對偏差/MPa0.0000.0050.000-0.013-0.0130.005儀表的最大引用偏差（從絕對偏差和起落變差中采納絕對值最大者做為m，求儀表的最大引用偏差）maxm100%0.020100%1.25%PFS1.6所以，這臺儀表1.5級的精度等級合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且pmax；pmin；最大偏差max=1.61.5%=0.024MPa0.05MPa。所以這臺儀表能用于該空氣貯罐的壓力丈量。3-24．什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時為何會產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差其余現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時，因為節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，進而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3-28為何說轉(zhuǎn)子流量計是定壓式流量計？解：轉(zhuǎn)子流量計丈量流體流量時，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差p為一常數(shù)，即pp1Vtfgp2=const.（恒量）A3-32用轉(zhuǎn)子流量計來測氣壓為0.65MPa、溫度為40℃的CO2氣體的流量時，若已知流量計讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的密度為1.977kg／m3）。解由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；0=1.293kg/Nm3；1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則Q10p1T0Q01.2930.75132529350105(L/s)1p0T11.9770.1013253133-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計，丈量范圍為0～10L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kg／m3的不銹鋼制成，若用來丈量密度為0.831kg／L苯的流量，問丈量范圍為多少？若這時轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kg／m3的鋁制成，問這時用來丈量水的流量及苯的流量，其丈量范圍各為多少？解由題知t=7920kg／m3，f=0.831kg／L=831kg／m3，W=1000／m3，Q0=10L/min測苯的流量的修正系數(shù)為編寫版wordtwfKQtfw

(79201000)8310.9(7920831)1000Qr=Q0/KQ=10/0.911.1(L/min)所以，苯的流量丈量范圍為0～11.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子資料改為鋁時，r=2750kg／m3，此時測水的流量的修正系數(shù)為twKrQrw

(79201000)227501000Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時測水的流量的丈量范圍為0～5L/min測苯的流量的修正系數(shù)為rwf(27501000)831KfQ(2750831)0.87rfw1000Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時測苯的流量的丈量范圍為0～5.75L/min。3-36渦輪流量計的工作原理及特色是什么？解：（1）渦輪流量計的工作原理：流體在管道中流動時使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感覺變換器將葉輪的轉(zhuǎn)速變換成相應(yīng)的電脈沖信號，反響流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。2）渦輪流量計的特色：安裝方便、丈量精度高、可耐高壓、反響快、便于遠傳、不受攪亂、簡單磨損等特色。3-37電磁流量計的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？解電磁流量計的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動時切割磁力線而產(chǎn)生感覺電動勢的電磁感覺原理，流體的流速越大，感覺電動勢也越大，感覺電動勢與流量成正比。電磁流量計只好用來丈量導(dǎo)電液體的流量。3-46什么是液位丈量時的零點遷徙問題？怎樣進行遷徙？其實質(zhì)是什么？解（1）當(dāng)被測容器的液位H=0時，差壓液位計所感覺的壓差p≠0的現(xiàn)象，稱為液位丈量時的零點遷徙，3-48丈量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的狀況)時，經(jīng)常在負壓管上裝有冷凝罐(見題3-19圖)，問這時用差壓變送器來丈量液位時，要不要遷徙？如要遷徙，遷徙量應(yīng)怎樣考慮？編寫版word題3-19圖高溫液體的液位丈量解：差壓液位計正壓室壓力p1=gh1+gH+p0負壓室壓力p2=gh2+p0正、負壓室的壓差p=p1p2=gH(h2h1)gH=0時，p=(h2h1)g。這類液位丈量時，擁有“負遷徙”現(xiàn)象，為了使H=0時，p=0，該差壓變送器測液位時需要零點遷徙，遷徙量為(h2h1)g3-54什么是熱電偶的熱電特色？熱電偶的熱電勢由哪兩部分組成？解：（1）將兩種不同樣樣的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個閉合回路（稱為熱電偶），若兩接觸點溫度(T、T0)不同樣樣，則回路中有必定大小電流，表示回路中有電勢產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱為熱電動勢效應(yīng)或塞貝克（Seebeck）效應(yīng)?；芈分械碾妱莘Q為熱動勢，用EAB(T，T0)或EAB(t，t0).（2）熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。3-22．常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補償導(dǎo)線是什么？為何要使用補償導(dǎo)線？并說明使用補償導(dǎo)線時要注意哪幾點？解：（1）常用的熱電偶有以下幾種：（2）所配用的補償導(dǎo)線以下：編寫版word3）用廉價的補償導(dǎo)線取代熱電偶使冷端遠離熱端不受其溫度場變化的影響并與丈量電路相連接。使用補償導(dǎo)線時要注意：在必定的溫度范圍內(nèi)，補償導(dǎo)線與配對的熱電偶擁有相同或周邊的熱電特色；保持延伸電極與熱電偶兩個接點溫度相等。3-56用熱電偶測溫時，為何要進行冷端溫度補償？其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng)T0（或t0）恒定是才是被測溫度T（或t）的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以T0＝0℃為參照溫度條件下測試擬訂的，只有保持T0＝0℃，才能直策應(yīng)用分度表或分度曲線。若T0≠0℃，則應(yīng)進行冷端補償和辦理。（2）冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校貉由鞂?dǎo)線法，0℃恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動補償法等。3-57試述熱電偶溫度計、熱電阻溫度計各包含哪些元件和儀表？輸入、輸出信號各是什么？解：熱電偶溫度計由熱電偶（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是熱電勢。熱電阻溫度計由熱電阻（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是電阻。3-58用K型熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端（室溫）為25C，求設(shè)備的溫度？若是改用E型熱電偶來測溫，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？解用K型熱電偶測溫時，設(shè)設(shè)備的溫度為t，則E(t，25)=20mV，查K型熱電偶分度表，E(25，0)=1.000mV。依據(jù)中間溫度定律，E(t，0)=E(t，25)+E(25，0)=20+1.0=21.000mV反查K型熱電偶分度表，得t=508.4℃若改用E型熱電偶來測次設(shè)備溫度，相同，依據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為EE(508.4，25)=EK(508.4，0)EK(25，0)=37678.61496.5=36182.1V36.18mV。3-59現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30℃，顯示儀表的機械零位在0℃時，這時指示值為400℃，則以為換熱器內(nèi)的溫度為430℃對不對？為什么？正確值為多少度？解以為換熱器內(nèi)的溫度為430℃不對。設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實測熱電勢為E(t，30)，依據(jù)顯示儀表指示值為400℃，則有E(t，30)=E(400，0)，由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳（E型）熱電偶分度表，有(t，0)=(，30)+E(30，0)=E(400，0)+E(30，0)=28943+1801=30744VEEt反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.5℃編寫版word3-60．試述熱電阻測溫原理？常用測溫?zé)犭娮栌心膸追N？熱電阻的分度號主要有幾種？相應(yīng)的R0各為多少？解：（1）熱電阻測溫原理：電阻－溫度效應(yīng)，即大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的現(xiàn)象。2）常用測溫?zé)犭娮栌校恒K熱電阻和銅熱電阻。3）鉑熱電阻的分度號主要有：Pt100，（R0=100）；Pt50，（R0=50）；Pt1000，（R0=1000）；等銅熱電阻的分度號主要有：Cu100，（R0=100）；Cu50，（R0=50）；等3-62用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計算時錯用了Cul00的分度表，查得的溫度為℃，問實質(zhì)溫度為多少？解查Cul00的分度表，140℃對應(yīng)電阻為159.96，而該電阻值實質(zhì)為Ptl00鉑電阻測溫時的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實質(zhì)溫度為157℃3-63用分度號為Cu50、百度電阻比W(100)=R100/R0=1.42的銅熱電阻測某一反響器內(nèi)溫度，當(dāng)被測溫度為50℃時，該熱電阻的阻值R50為多少？若測某一環(huán)境溫度時熱電阻的阻值為92，該環(huán)境溫度為多少？解分度號為Cu50、百度電阻比W(100)=1.42的銅熱電阻，其R0=50，R100=501.42=71。則該銅熱電阻測溫的矯捷度k為7150k0.21(/℃)1000被測溫度為50℃時，電阻值R50=50+0.21/℃50℃=60.5。當(dāng)測某一環(huán)境溫度時，若熱電阻的阻值Rt=92，則對應(yīng)的環(huán)境溫度為t=(9250)/0.21=200℃。第4章顯示儀表4-10對于標(biāo)尺始端為0℃的電子電位差計，當(dāng)熱電偶的熱端為0℃，冷端為25℃時，問這時應(yīng)指示多少度？輸入信號為多少？若熱端為0℃，冷端也為0℃時，這時應(yīng)指示多少度？輸入信號為多少？解當(dāng)熱電偶的熱端為0℃，冷端為25℃時，應(yīng)指示0℃；輸入信號為E(0，25)=E(25，0)。若熱端為0℃，冷端也為0℃時，這時應(yīng)指示0℃；輸入信號為E(0，0)=0。4-12如題4-12圖所示熱電偶測溫系統(tǒng)，熱電偶的型號為K，請回答：(1)這是工業(yè)上用的哪一種溫度計？(2)顯示儀表應(yīng)采納哪一種儀表？該儀表的輸入信號是多少？應(yīng)指示多少溫度？編寫版word題4-12圖熱電偶測溫系統(tǒng)圖解（1）這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。2）顯示儀表應(yīng)采納XCZ-101型動圈式顯示儀表或電子電位差計顯示儀表；儀表的輸入信號是K型熱電偶的熱電勢E(600，25)，E(600，25)=E(600，0)E(25，0)=249021000=23902（V）；指示溫度應(yīng)為600℃（顯示儀表內(nèi)擁有冷端溫度自動補償，能直接顯示被測溫度）。4-13測溫系統(tǒng)如題4-13圖所示。請說出這是工業(yè)上用的哪一種溫度計？已知熱電偶為K，但錯用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160℃時，請計算實質(zhì)溫度tx為多少度？（室溫為25℃）題4-13圖測溫系統(tǒng)圖解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。當(dāng)與E型熱電偶配套的顯示儀表指示為160℃、室溫為25℃時，顯示儀表的輸入信號應(yīng)為E型熱電偶在熱端為160℃、冷端為25℃時的熱電勢EE(160，25)。而顯示儀表外實質(zhì)配用的是K型熱電偶，其輸入的熱電勢EE(160，25)，實質(zhì)應(yīng)為K型熱電偶在熱端為tx℃、冷端為25℃時的熱電勢EK(tx，25)，即EK(tx，25)=EE(160，25)。EE(160，25)=EE(160，0)EE(25，0)查E型熱電偶分度表EE(160，0)=10501V，EE(25，0)=1496.5V，則EE(160，25)=105011496.5=9004.5VEK(tx，0)=EK(tx，25)+EK(25，0)=9004.5+1000(查K型熱電偶分度表)=10004.5（V）反查K型熱電偶分度表，得tx=246.4℃4-14試述電子自動平衡電橋的工作原理？當(dāng)熱電阻短路、斷路或電源停電時，指針應(yīng)指在什么地方？為何？解電子自動平衡電橋的原理電路以以以下列圖所示。編寫版word題解4-14圖電子平衡電橋測溫原理圖當(dāng)被測溫度為丈量下限時，Rt有最小值及Rt0，滑動觸點應(yīng)在RP的左端，此時電橋的平衡條件是R3（Rt0+RP）=R2R4（1）當(dāng)被測溫度高升后，熱電阻阻值增添Rt，滑動觸點應(yīng)右搬動才能使電橋平衡，此時電橋的平衡條件是R3（Rt0+Rt+RPr1）=R2(R4+r1)（2）用式（1）減式（2），則得RtR3r1R3=R2r1即r1R3Rt（3）R2R3從上式能夠看出：滑動觸點B的地址就可以反響熱電阻阻值的變化，亦即反響了被測溫度的變化。而且能夠看到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。當(dāng)熱電阻短路時，Rt=0，為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向左滑動，直至始端；當(dāng)熱電阻斷路時，Rt=，為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向右滑動，直至終終端；當(dāng)電源停電時，指針指在任何地址，電橋輸出都為0，（電橋“平衡”）。4-19有一分度號為Cul00的熱電阻，接在配分度號為Ptl00的自動平衡電橋上，指針讀數(shù)為143℃，問所測實質(zhì)溫度是多少?解溫度為143℃時，分度號為Ptl00的熱電阻阻值（查Ptl00分度表）為154.70。而自動平衡電橋上實質(zhì)接的是分度號為Cul00的熱電阻，利用154.70查Cul00分度表，得所測實質(zhì)溫度為128℃。4-20有一配K分度號熱電偶的電子電位差計，在測溫過程中錯配了E分度號的熱電偶，此時儀表指示196℃，問所測的實質(zhì)溫度是多少?此時儀表外殼為28℃。解電子電位差計指示196℃，輸入信號為EK(196，28)=E(196，0)E(28，0)=7.9771.122=6.855(mV)，而該熱電勢實質(zhì)是由E型熱電偶供給的。設(shè)所測的實質(zhì)溫度為t，則有EE(t，0)=EE(t，28)EE(28，0)=EK(196，28)+EE(28，0)=6.855+1.679=8.534(mV)查E型熱電偶分度表，得所測的實質(zhì)溫度為t=132.2℃第5章自動控制儀表~~~5-1什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？編寫版word解控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸入信號e之間的關(guān)系，即pf(e)f(zx)控制器的基本控制規(guī)律有：位式控制（此中以雙位控制比較常用）；比率控制(P)；積分控制(I)；微分控制(D)。~~~~5-4何為比率控制器的比率度？一臺DDZ—Ⅱ型液位比率控制器，其液位的測量范圍為0~1.2m，若指示值從0.4m增大到0.6m，比率控制器的輸出相應(yīng)從5mA增大到7mA，試求控制器的比率度及放大系數(shù)。解比率控制器的比率度就是指控制器的輸入變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分數(shù)，用式子表示為：ep100%xmaxxminpmaxpmin式中e——輸入變化量；——相應(yīng)的輸出變化量；xmaxxmin——輸入的最大變化量，即儀表的量程；pmaxpmin——輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。依據(jù)題給條件，該控制器的比率度為0.60.475100%83.3%1.20100對于單元組合儀表，其放大系數(shù)為KP=1/=1/83.3%=120%~~~~5-5一臺DDZ—Ⅲ型溫度比率控制器，丈量的全量程為0～1000℃，當(dāng)指示值變化100℃，控制器比率度為80％，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？解epmaxpmin2041001.680%pxmaxxminp10000p控制器的輸出變化量p=1.6/80%=2(mA)5-9一臺擁有比率積分控制規(guī)律的DDZ—Ⅱ型控制器，其比率度為200％，穩(wěn)態(tài)時輸出為5mA。在某剎時，輸入忽然變化了0.5mA，經(jīng)過30s后，輸出由5mA變成6mA，試問該控制器的積分時間TI為多少？解控制器的放大倍數(shù)KP=1/=1/200%=0.5控制器的輸入變化量為A=0.5mA；控制器的輸出變化量為p=65=1(mA)，經(jīng)歷時間t=30s。由pKPAKPAtTI得TIKPAt0.50.53010(s)pKPA10.50.55-10某臺DDZ—Ⅲ型比率積分控制器，比率度為100％，積分時間TI為2min。穩(wěn)編寫版word態(tài)時，輸出為5mA。某剎時，輸入忽然增添了0.2mA，試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到多少？解控制器的放大倍數(shù)KP=1/=1/100%=1控制器的積分時間TI=2min，穩(wěn)態(tài)輸出p0=5mA；控制器的輸入變化量為A=0.2mA。經(jīng)歷時間t=5min。則輸出變化量pKPAt11KPA0.20.250.7(mA)TI2所以，經(jīng)歷時間5min后，控制器的輸出為p=0+=5+0.7=5.7(mA)pp~~~5-12試寫出比率積分微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。解PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式為pKPe1edtTDdeT1dt此中，e—輸入變化量；p—相應(yīng)的輸出變化量；KP—放大倍數(shù)；TI—稱為積分時間；TD—微分時間。5-13試剖析比率、積分、微分控制規(guī)律各自的特色。解比率控制規(guī)律的特色是反響快，控制實時；存在余差(有差控制)積分控制規(guī)律的特色是控制動作遲緩，控制不實時；無余差(無差控制)微分控制規(guī)律的特色是控制響應(yīng)快，故有超前控制之稱；但它的輸出不能夠夠反響偏差的大小，若是偏差固定，即便數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，所以控制結(jié)果不能夠夠除掉偏差，所以不能夠夠單獨使用這類控制器，它常與比率或比率積分組合組成比率微分或比率積分微分控制器。5-26請寫出下邊對應(yīng)的ACMY-S80的STL指令解（1）LD00000（2）LD00000OR00003LD00002LDNOT00001OR00005ORNOT00004LD00003ANDLDORNOT00006AND00002ANDLDOUT-01000ORLD編寫版wordAND00001OUT01000第6章執(zhí)行器~~~6-1氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？解氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推進裝置，它依據(jù)輸入控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力F和直線位移l，推進控制機構(gòu)動作，所以它是將控制信號的大小變換為閥桿位移的裝置；控制機構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與控制介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移變換為流過閥的流量的裝置。~~~~6-4試分別說明什么叫控制閥的流量特色和理想流量特色？常用的控制閥理想流量特色有哪些？解控制閥的流量特色是指控制介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系：lfQmaxL式中，相對流量Q/Qmax是控制閥某一開度時流量Q與全開時流量Qmax之比；相對開度l/L是控制閥某一開度行程l與全開行程L之比。在不考慮控制閥前后壓差變化時獲取的流量特色稱為理想流量特色。主要有：直線流量特色Q11(R1)l；QmaxRLQl1RL等百分比（對數(shù)）流量特色；Qmax12拋物線流量特色dQQmaxKQ；dlLQmax112快開流量特色Q(R1)lQmaxRL等四種。~~~~6-7什么叫控制閥的可調(diào)范圍？在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為何會變化？解控制閥的可調(diào)范圍（可調(diào)比）是其所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，即RQmaxQmin在串、并聯(lián)管道中，因為分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會變小。6-8已知閥的最大流量Qmax＝50m3/h，可調(diào)范圍R＝30。（1）計算其最小流量Qmin，并說明Qmin可否就是閥的泄露量。（2）若閥的流量特色為直線流量特色，問在理想狀況下閥的相對行程l/L為0.2及0.8時的流量值Q。（3）若閥的流量特色為等百分比流量特色，問在理想狀況下閥的相對行程為0.2及0.8編寫版word時的流量值Q。解（1）由RQmax，得QminQmax501.67(m3/h)。Qmin不是閥的泄露量，QminR30而是比泄露量大的能夠控制的最小流量。（2）由直線流量特色Q11(R1)lQmax1(R1)l，得Q，QmaxRLRLl/L=0.2時，Q0.2501(301)0.211.33(m3/h)30l/L=0.8時，Q0.8501(301)0.840.33(m3/h)30Ql1l1（3）由等百分比流量特色RLQmaxRL，得Q，Qmaxl/L=0.2時，Q0.250300.213.29(m3/h)l/L=0.8時，Q0.850300.8125.32(m3/h)6-9閥的理想流量特色分別為直線流量特色和等百分比流量特色，試求出在理想狀況l/L＝0.2和0.8時的兩種閥的相對放大系數(shù)dQQmax下，相對行程分別為K相對。（閥的dl=30）L可調(diào)比R解當(dāng)閥的理想流量特色為直線流量特色時，由Q11(R1)l，得QmaxLRdQ1，即K相對1與l/L的值沒關(guān)，所以，對于相對行程分QmaxK1K1dlLRR別為l/L＝0.2和0.8時的直線流量特色閥，均有K相對=11/R=11/30=0.967。Ql1當(dāng)閥的理想流量特色為等百分比流量特色時，由RL，得QmaxdQllQmax11dlnRRL，則K相對lnRRLlL編寫版worddQQmaxl1300.21當(dāng)l/L＝0.2時，dK相對lnRRLln300.22lLdQQmaxl1當(dāng)l/L＝0.8時，K相對lnRRLln300.811.72dl30L6-10已知閥的最大流量Qmax＝100m3/h，可調(diào)范圍R＝30。試分別計算在理想狀況下閥的相對行程為l/L=0.1、0.2、0.8、0.9時的流量值Q，并比較不同樣樣理想流量特色的控制閥在小開度與大開度時的流量變化狀況。直線流量特色。等百分比流量特色。解(1)依據(jù)直線流量特色，相對流量與相對行程之間的關(guān)系：Q1lQmax1(R1)RL分別在公式中代入數(shù)據(jù)Qmax＝100m3/h，R＝30，l/L=0.1、0.2、0.8、0.9等數(shù)據(jù)，可計算出在相對行程為0.1、0.2、0.8、0.9時的流量值：Q0.1＝13m3/hQ0.2＝22.67m3/hQ0.8＝80.67m3/hQ0.9＝90.33m3/h。依據(jù)等百分比流量特色的相對流量與相對行程之間的關(guān)系：lRL1Qmax分別代入上述數(shù)據(jù)，可得：Q0.1＝4.68m3/hQ0.2＝6.58m3/hQ0.8＝50.65m3/hQ0.9＝71.17m3/h。由上述數(shù)據(jù)能夠算得，對于直線流量特色的控制閥，相對行程由10％變化到20％時，流量變化的相對值為：22.671313100%74.4%；相對行程由80％變化到90％時，流量變化的相對值為：100%12%。80.67所以可知，對于直線流量特色的控制閥，在小開度時，行程變化了10％，流量就在原有基礎(chǔ)上增添了74.4％，控制作用很強，簡單使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大開度時(80％處)；行程相同變化了10％，流量只在原有基礎(chǔ)上增添了12％，控制作用很弱，控制不夠?qū)崟r、有力，這是直線流量特色控制閥的一個缺點。對于等百分比流量特色的控制閥，相對行程由10％變成20％時，流量變化的相對值為：6.584.684.68

100%40%；相對行程由80％變到90％時，流量變化的相對值為：編寫版word100%40%。50.65故對于等百分比特色控制閥，無論是小開度或大開度時，行程相同變化了10％，流量在原來基礎(chǔ)上變化的相對百分數(shù)是相等的，故取名為等百分比流量特色。擁有這類特色的控制閥，在相同的行程變化值下，小開度時，流量變化小，控制比較平穩(wěn)緩和；大開度時，流量變化大，控制矯捷有效，這是它的一個長處。~~6-11什么是串連管道中的阻力比s？s值的變化為何會使理想流量特色發(fā)生畸變？解串連管道中的阻力比s為控制閥全開時閥上的壓差s系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時動力損失總和值變化時，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進而影響到流量的變化，即理想流量特色發(fā)生畸變。s=1時，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特色與理想特色一致。隨著s值的減小，直線特色漸漸趨近于快開特色，等百分比特色漸漸接近于直線特色。所以，在實質(zhì)使用中，一般希望s值不低于0.3，常選s=0.3~0.5。s0.6時，與理想流量特色相差無幾。6-12什么是并聯(lián)管道中的分流比x？試說明x值對控制閥流量特色的影響？解并聯(lián)管道中的分流比x為x并聯(lián)管道控制閥全開時流量Q1max總管最大流量Qmaxx值變化時，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差別，所以，其理想流量特色將會發(fā)生畸變。x=1時，控制閥的流量就是總管的流量，工作特色與理想特色一致。隨著x值的減小，旁路閥漸漸打開，固然控制閥的流量特色變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。6-13已知某控制閥串連在管道中，系統(tǒng)總壓差為100kPa，阻力比為s=0.5。閥全開時流過水的最大流量為60m3/h。閥的理想可調(diào)范圍R=30，假設(shè)流動狀態(tài)為非擁堵流。問該閥的額定(最大)流量系數(shù)Kmax及實質(zhì)的可調(diào)范圍Rr為多少？解由s控制閥全開時閥上的壓差p1，得控制閥全開時系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時動力損失總和p閥上壓差p1=ps=1000.5=50kPa，則Kmax10Qmax1060184.42p150實質(zhì)的可調(diào)范圍Rr為RrRs306-14某臺控制閥的額定流量系數(shù)Kmax＝100。當(dāng)閥前后壓差為200kPa時，其兩種流體密度分別為1.2g／cm3和0.8g／cm3，流動狀態(tài)均為非擁堵流時，問所能經(jīng)過的最大流量各是多少？解由Kmax10QmaxKmaxpp，得Qmax10編寫版word當(dāng)=1.2g／cm3Kmaxp1002003/h)時，Qmax10129(m101.2當(dāng)=0.8g／cm3時，Kmaxp100200158(3/)Qm100.8106-15對于一臺可調(diào)范圍R＝30的控制閥，已知其最大流量系數(shù)為Kmax＝100，流體密度為1g/cm3。閥由全關(guān)到全開時，因為串連管道的影響，使閥兩端的壓差由l00kPa降為60kPa，若是不考慮閥的泄露量的影響，試計算系統(tǒng)的阻力比（或分壓比）s，并說明串連管道對可調(diào)范圍的影響（假設(shè)被控流體為非擁堵的液體）。解因為阻力比s等于控制閥全開時閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比，在不考慮閥的泄露量的影響時，閥全關(guān)時閥兩端的壓差即可視為系統(tǒng)總壓差，故本系統(tǒng)總壓差為l00kPa，閥全開時兩端壓差為60kPa，所以阻力比：s600.6。100因為該閥的Cmax＝100，R＝30，在理想狀況下，閥兩端壓差保持為l00kPa，流體密度為1g/cm3，則最大流量Qmax＝l00m3/h，最小流量Qmin＝Qmax／＝100/30＝3.33m3/h。R對于非擁堵流的液體，Kmax10Qmax/p。串連管道時，因為壓差由l00kPa降為60kPa，故這時經(jīng)過閥的最大流量將不再是l00m3/h，而是Qmax100p/1060/177.46m3/h。這時的可調(diào)范圍Qmax77.46；（或R30）Rr23.26rQmin3.33由上可見，串連管道時，會使控制閥的流量特色發(fā)生畸變，其可調(diào)范圍會有所降低。若是s值很低，會使可調(diào)范圍大大降低，致使影響控制閥的特色，使之不能夠夠發(fā)揮應(yīng)有的控制作用。自然，從節(jié)能的見解來看，s值大，說明耗在閥上的壓降大，能量損失大，這是不利的一面。6-16某臺控制閥的流量系數(shù)Kmax＝200。當(dāng)閥前后壓差為1.2MPa，流體密度為0.81g/cm3，流動狀態(tài)為非擁堵流時，問所能經(jīng)過的最大流量為多少？若是壓差變成0.2MPa時，所能經(jīng)過的最大流量為多少？解由公式Kmax10Qmax/p，得Kmaxp20012003/h)Qmax10769.8(m100.81當(dāng)壓差變成0.2MPa時，所能經(jīng)過的最大流量為：編寫版wordKmaxp2002003Qmax100.81314.3(m/h)10上述結(jié)果表示，提升控制閥兩端的壓差時，對于同一尺寸的控制閥，會使所能經(jīng)過的最大流量增添。換句話說，在工藝上要求的最大流量已經(jīng)確立的狀況下，增添閥兩端的壓差，能夠減小所選擇控制閥的尺寸(口徑)，以節(jié)約投資。這在控制方案選擇時，有時是需要加以考慮的。比方離心泵的流量控制，其控制閥一般安裝在出口管線上，而不安裝在吸入管線上，這是因為離心泵的吸入高度(壓頭)是有限的，壓差較小，將會影響控制閥的正常工作。同時，因為離心泵的吸入壓頭損失在控制閥上，致使會影響離心泵的正常工作。~~~~~~6-18什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？解氣動執(zhí)行器（控制閥）的氣開式為，有壓力控制信號時閥開，無壓力控制信號時閥處于全關(guān)；氣關(guān)式為，有壓力控制信號時閥關(guān)，無壓力控制信號時閥處于全開。氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即控制信號中止時，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。第7章簡單控制系統(tǒng)~~~~7-2題7-2圖是一反響器溫度控制系統(tǒng)表示圖。試畫出這一系統(tǒng)的方塊圖，并說明各方塊的含義，指出它們詳盡代表什么？假設(shè)該反響器溫度控制系統(tǒng)中，反響器內(nèi)需維持必定溫度，以利反響進行，但溫度不同樣樣意過高，不然有爆炸危險。試確立執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用。題7-2圖反響器溫度控制系統(tǒng)解該反響器溫度控制系統(tǒng)方塊圖以以以下列圖所示。題解7-2圖反響器溫度控制系統(tǒng)方塊圖此中：被控對象是反響器；被控變量是反響器內(nèi)溫度；控制變量是蒸汽流量；控制器是溫度控制器TC。依據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開型式；蒸汽流量增添時，反響器內(nèi)溫度高升，被控對編寫版word象是“正”作用；所以，控制器應(yīng)為“反”作用。~~~~~7-13試確立題7-13圖所示兩個系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用。1）題7-13(a)圖為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能夠夠過高，不然簡單分解；2）題7-13(b)圖為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能夠夠太低，不然簡單結(jié)晶。題7-13圖溫度控制系統(tǒng)解（1）依據(jù)工藝要求，題7-13(a)圖所示加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；加熱劑流量增添時，加熱器內(nèi)溫度高升，被控對象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。（2）依據(jù)工藝要求，題7-13(b)圖所示冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；冷劑流量增添時，冷卻器內(nèi)溫度降低，被控對象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“正”作用。~~~~7-14題7-14圖為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格嚴(yán)禁溢出，試在下述兩種狀況下，分別確立執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。（1）選擇流入量Qi為控制變量；（2）選擇流出量Qo為控制變量。解（1）入選擇流入量Qi為控制變量時，為知足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格嚴(yán)禁溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；因為被控對象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。（2）入選擇流入量Qo為控制變量時，為知足貯題7-14圖液位控制槽內(nèi)液體嚴(yán)格嚴(yán)禁溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣關(guān)閥；此時被控對象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。7-15題7-15圖所示為一鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)的表示圖，要求鍋爐不能夠夠燒干。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，判斷控制閥的氣開、氣關(guān)型式，確立控制器的正、反作用，并簡述當(dāng)加熱室溫度高升致使蒸汽蒸發(fā)量增添時，該控制系統(tǒng)是怎樣戰(zhàn)勝擾動的？編寫版word題7-15圖鍋爐氣包液位控制系統(tǒng)解該控制系統(tǒng)的方塊圖以以以下列圖所示。題解7-15圖鍋爐氣包液位控制系統(tǒng)方塊圖此中：被控對象是鍋爐汽包；被控變量是鍋爐汽包內(nèi)液位；控制變量是冷水流量；控制器是溫度控制器LC?？刂崎y應(yīng)為氣關(guān)型式；被控對象是“正”作用，控制器應(yīng)為“正”作用。當(dāng)加熱室溫度高升致使蒸汽蒸發(fā)量增添時，汽包內(nèi)液位降落，控制器LC輸出信號減小，氣關(guān)閥開度增大（關(guān)?。渌髁吭龃?。戰(zhàn)勝汽包內(nèi)液位降低。7-16題7-16圖所示為精餾塔溫度控制系統(tǒng)的表示圖，它經(jīng)過控制進入再沸器的蒸汽量實現(xiàn)被控變量的牢固。試畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，確立控制閥的氣開氣、關(guān)型式和控制器的正、反作用，并簡述因為外界擾動使精餾塔溫度高升時該系統(tǒng)的控制過程（此處假設(shè)精餾塔的溫度不能夠夠太高）。題7-16圖精餾塔溫度控制系統(tǒng)解精餾塔溫度控制系統(tǒng)的方塊圖以以以下列圖所示。編寫版word題解7-16圖精餾塔溫度控制系統(tǒng)方塊圖控制閥應(yīng)為氣開型式；被控對象是“正”作用，控制器應(yīng)為“反”作用。當(dāng)外界擾動使精餾塔溫度高升時，控制器TC輸出減小，控制閥開度變小，蒸汽流量降低，精餾塔溫度降落。~~~~7-18某控制系統(tǒng)采納DDZ-Ⅲ型控制器，用臨界比率度法整定參數(shù)。已測得k30％、Tk＝3min。試確立PI作用和PID作用時控制器的參數(shù)。解PI作用時控制器的比率度=66%，積分時間TI=2.55min。PID作用時控制器的比率度=51%，積分時間TI=1.5min，微分時間TD=0.375min。~~7-19某控制系統(tǒng)用4:1衰減曲線法整定控制器的參數(shù)。已測得s＝50％、Ts＝5min。試確立PI作用和PID作用時控制器的參數(shù)。解PI作用時控制器的比率度=60%，積分時間TI=2.5min。PID作用時控制器的比率度=40%，積分時間TI=1.5min，微分時間TD=0.5min。第8章復(fù)雜控制系統(tǒng)8-7題8-7圖所示為聚合釜溫度控制系統(tǒng)。試問：1）這是一個什么種類的控制系統(tǒng)？試畫出它的方塊圖；2）若是聚合釜的溫度不同樣樣意過高，不然易發(fā)惹禍故，試確立控制閥的氣開、氣關(guān)型式；3）確立主、副控制器的正、反作用；4）簡述當(dāng)冷卻水壓力變化時的控制過程；5）若是冷卻水的溫度是經(jīng)常顛簸的，上述系統(tǒng)應(yīng)怎樣改進？6）若是選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量組成串級控制系統(tǒng)，試畫出它的方塊圖，并確立主、副控制器的正、反作用。題8-5圖聚合釜溫度控制系統(tǒng)解（1）這是一個溫度-流量串級控制系統(tǒng)，其方塊圖以下：編寫版word題解8-5圖1溫度-流量串級控制系統(tǒng)的方塊圖此中：主對象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主控制器是溫度控制器TC；副對象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副控制器是流量控制器FC；控制變量是冷卻水流量。（2）若是聚合釜的溫度不同樣樣意過高，控制閥應(yīng)為氣關(guān)型式（“反”作用）。3）因為副變量就是控制變量（冷卻水流量）自己，所以副對象是“正”作用，所以副控制器FC為“正”作用。當(dāng)主變量（聚合釜內(nèi)的溫度）增添時，要使主變量減小，要求控制閥關(guān)??；副變量（冷卻水流量）增添時，要使副變量減小，要求控制閥關(guān)大。所以主控制器TC應(yīng)為“正”作用。（4）當(dāng)冷卻水壓力變化（如壓力增大）時，在控制閥開度不變時，其流量增大，聚合釜溫度會降低。第一，流量增大，副控制器FC輸出信號增大（“正”作用），賭氣關(guān)閥門開度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主控制器TC輸出減?。ā罢弊饔茫現(xiàn)C給定值減小，F(xiàn)C輸出增大，進一步關(guān)小控制閥，減小冷卻水流量。這樣能夠有效地控制因冷卻水壓力增大，致使其流量增大所造成的聚合釜內(nèi)溫度降低的影響。（5）若是冷卻水溫度經(jīng)常顛簸，則應(yīng)選擇冷卻水溫度作為副變量，組成溫度-溫度串級控制系統(tǒng)。如題解8-5圖2所示。題解8-5圖2聚合釜溫度-冷卻水溫度串級控制系統(tǒng)（6）若是選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量組成串級控制系統(tǒng)，其原理圖如題解8-5圖3所示。方塊圖如前所示，但此中的副對象是聚合釜夾套，副變量是夾套內(nèi)的水溫，副控制器是溫度控制器T2C。副控制器T2C為“反”作用，主控制器T1C也為“反”作用。編寫版word題解8-5圖3聚合釜溫度-夾套水溫度串級控制系統(tǒng)題8-9圖串級平均控制系統(tǒng)8-9題8-9圖是串級平均控制系統(tǒng)表示圖，試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并剖析這個方案與一般串級控制系統(tǒng)的異同點。若是控制閥選擇為氣開式，試確立LC和FC控制器的正、反作用。解控制系統(tǒng)的方塊圖（略）。該串級控制系統(tǒng)的副變量就是其控制變量自己。當(dāng)控制閥選擇為氣開式時，LC應(yīng)為“正”作用，F(xiàn)C應(yīng)為“反”作用。8-12試簡述題8-12圖所示單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，在Q1和Q2分別有顛簸時控制系統(tǒng)的控制過程。題8-12圖單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)解當(dāng)主流量Q1變化時，經(jīng)變送器送至主控制器F1C（或其余計算裝置）。FlC按開初設(shè)置好的比值使輸出成比率地變化，也就是成比率地改變副流量控制器F2C的給定值，此時副流量閉環(huán)系統(tǒng)為一個隨動控制系統(tǒng)，進而Q2隨從Q1變化，使得在新的工況下，流量比值K保持不變。當(dāng)主流量沒有變化而副流量因為自己攪亂發(fā)生變化時，此副流量閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于一個定值控制系統(tǒng)，經(jīng)過控制戰(zhàn)勝攪亂，使工藝要求的流量比值仍保持不變。8-16在題8-16圖所示的控制系統(tǒng)中，被控變量為精餾塔塔底溫度，控制手段是改變進入塔底再沸器的熱劑流量，該系統(tǒng)采納2℃的氣態(tài)丙烯作為熱劑，在再沸器內(nèi)釋熱后呈液態(tài)進入冷凝液貯罐。試剖析：1）該系統(tǒng)是一個什么種類的控制系統(tǒng)？試畫出其方塊圖；2）若貯罐中的液位不能夠夠過低，試確立調(diào)治閥的氣開、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用型式；3）簡述系統(tǒng)的控制過程。編寫版word題8-16圖精餾塔控制系統(tǒng)解該控制系統(tǒng)是溫度-流量串級控制與液位簡單控制組成的選擇性控制系統(tǒng)（串級選擇性控制系統(tǒng)）。系統(tǒng)方塊圖以以以下列圖所示。題解8-16圖串級選擇性控制系統(tǒng)方塊圖依據(jù)工藝要求，貯罐中的液位不能夠夠過低，則調(diào)治閥應(yīng)為氣開式。液位控制器LC應(yīng)為“正”作用；溫度控制器為“反”作用；流量控制器為“反”作用。正常工況下，為一溫度-流量串級控制系統(tǒng)，氣態(tài)丙烯流量（壓力）的顛簸經(jīng)過副回路實時獲取戰(zhàn)勝。如塔釜溫度高升，則TC輸出減