化工儀表及自動(dòng)化復(fù)習(xí)題

化工儀表及自動(dòng)化復(fù)習(xí)題（1）第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念基本要求：掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系。理解自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的幾個(gè)術(shù)語，掌握方塊圖的意義及畫法。的含義。復(fù)習(xí)題：1．何謂化工自動(dòng)化所謂自動(dòng)化是在工藝設(shè)備上，配備一些自動(dòng)化裝置，用它們來代替操作人員的（部分（2．自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成各部分的作用是什么自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由被控對(duì)象、測(cè)量（或流出簡述過渡過程的幾種基本形式及過渡過程品質(zhì)指標(biāo)的含義程。最大偏差A(yù)什么叫負(fù)反饋中的被控變量、操縱變量、及可能中的被控變量、操縱變量、及可能TCTT載熱體附圖：反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)解：被控變量：釜溫；操縱變量：載熱體的流量；可能引起的干擾各是加料的流量、溫度及載熱體的溫度等。方塊圖為：干擾干擾給定值TC控制閥反應(yīng)釜TTT6．某發(fā)酵過程工藝規(guī)定操作溫度為40±2oC?？紤]到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏離給定值最大不能超過6oC。現(xiàn)設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示。試確定最大偏差、衰減比、余差及過渡時(shí)間，并回答該系統(tǒng)能否滿足工藝要求解：由反應(yīng)曲線可知；最大偏差A(yù)=45-40=5oC=41-40=1oC；衰減比nBB

45414:1；4241過渡時(shí)間由題要求，被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±2%就可認(rèn)為過渡過程已結(jié)束，那么限制范s圍應(yīng)是412%0.82oC；由圖可看出，過渡時(shí)間Ts

23min。第二章被控對(duì)象的特性基本要求：了解用機(jī)理建模的方法建立簡單對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。掌握表征對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)、、τ復(fù)習(xí)題：什么是對(duì)象的特性什么是對(duì)象的數(shù)學(xué)模型學(xué)模型。簡述對(duì)象特性參數(shù)的物理意義及其對(duì)控制過程的影響。放大倍數(shù)KKKK時(shí)間常數(shù)TTTCR。時(shí)間常數(shù)TTT量的變化速度快，不易控制，所以T滯后時(shí)間τ：對(duì)象的輸出落后于輸入變化的時(shí)間為滯后時(shí)間τ，它是純滯后時(shí)間0與容量滯后時(shí)間h的總和。純滯后一般由于介質(zhì)的輸送或能量的傳遞需一定時(shí)間引起；容量滯后則由于介質(zhì)的輸送或能量的傳遞需克服一定的阻力所致。滯后時(shí)間τ的存在，使得控盡量減小滯后時(shí)間τ。3．為了測(cè)定某物料干燥筒的對(duì)象特性，在某一瞬間突然將蒸汽量從25m3/h增加到（溫度變化作為輸出變量，加熱蒸汽的量作為輸入變量；溫度測(cè)量儀表的測(cè)量范圍0~200C；流量測(cè)量儀表的測(cè)量范圍0~40m/。解：由階躍反應(yīng)曲線可知：放大倍數(shù)K(150120)/2002(2825)/40時(shí)間常數(shù)T=4min滯后時(shí)間τ=2mindT(t2)T(t2(t)dt式中：T—物料干燥筒溫度變化量；θ—加熱蒸汽流量變化量?；疽螅菏煜z測(cè)儀表的主要性能指標(biāo)。初步掌握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理，重點(diǎn)掌握差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。了解各種液位的測(cè)量方法，初步掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方法。法。了解動(dòng)圈式顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理，掌握平衡式顯示儀表的工作原理，電位差計(jì)各電阻的作用。復(fù)習(xí)題：1．檢測(cè)儀表的主要性能指標(biāo)有哪些測(cè)量誤差（絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、允許誤差2．試述彈簧管壓力表的基本工作原理。指針偏轉(zhuǎn)，從而指示出壓力值的。3．什么是節(jié)流現(xiàn)象標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有哪幾種應(yīng)用最廣泛的是哪種流體在有節(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)生差最廣泛的是標(biāo)準(zhǔn)孔板。什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題怎樣進(jìn)行遷移其實(shí)質(zhì)是什么當(dāng)被測(cè)液位為零時(shí)，將差壓變送器輸出零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入差壓由零遷移到某一不為零點(diǎn)遷移的實(shí)質(zhì)是將測(cè)量范圍平移，不改變量程的大小。何謂熱電現(xiàn)象兩種不同材料的金屬導(dǎo)線兩端互相連接起來，當(dāng)它們的兩端溫度不同時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。6．用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償其冷端溫度補(bǔ)償方法有幾種00℃，而且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必0℃，或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ?）冷端溫度保持為0℃2））（5）補(bǔ)償熱電偶法。7．為什么說單杠桿氣動(dòng)壓力變送器的量程范圍比雙杠桿氣動(dòng)壓力變送器的量程范圍小氣動(dòng)壓力變送器與電動(dòng)壓力變送器有又何不同由單杠桿氣動(dòng)壓力變送器的放大倍數(shù)K

Al 11及雙杠桿氣動(dòng)壓力變送器的放大倍數(shù)All

1 Al22K 112 Al

3可知，單杠桿氣動(dòng)壓力變送器只能整l2l2

，而雙杠桿氣動(dòng)壓力變送器可調(diào)整l3、224l4，故單杠桿氣動(dòng)壓力變送器的量程范圍比雙杠桿氣動(dòng)壓力變送器的量程范圍小。氣動(dòng)壓力變送器與電動(dòng)壓力變送器主要區(qū)別在于信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置的不同：氣動(dòng)壓力變送頻振蕩放大器。動(dòng)圈儀表的作用原理是什么動(dòng)圈儀表測(cè)量機(jī)構(gòu)就是一個(gè)磁電式毫伏計(jì)。用張絲把動(dòng)圈吊置于永久磁鐵的空間磁場中，測(cè)量電路所產(chǎn)生的豪伏信號(hào)使動(dòng)圈中流過一個(gè)相應(yīng)的電流，載流先圈將受磁場力的作用出豪伏或溫度的數(shù)值。電子平衡電橋與電子電位差計(jì)測(cè)量橋路有什么區(qū)別所配用的測(cè)溫元件不同：電子平衡電橋—熱電阻，電子電位差計(jì)—熱電偶2）（（輸0（）（4）測(cè)量的電量形式不同：電子平衡電橋—電阻，電子電位差計(jì)—熱電勢(shì)（5）子電位差計(jì)要考慮溫度補(bǔ)償問題，而電子平衡電橋可不考慮。10．某氣氨貯罐，其正常工作壓力范圍為本14MPa，并要求測(cè)量誤差小于±MPa，試選擇一個(gè)合適的就地指示壓力表（類型、量程、精度等級(jí)等，并說明理由。）選量程因被測(cè)壓力為高壓、穩(wěn)定壓力，5 5故所選壓力表的上限值應(yīng)為：P

P 0.4)

，查得Y-100型上限 3 max 3 aP 140.4彈簧管壓力表的量程0~25MPa較合適，又由于min 0.544>1/3這是允許的；N 25選精度 0.41001.6，精度等級(jí)選級(jí)可滿足要求。允 25所以：選擇的壓力表為Y-100型彈簧管壓力表，量程0~25MPa，精度級(jí)。某T型管路中兩支管分別裝有孔板流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量（轉(zhuǎn)子密度為7500kg/3 當(dāng)密度為900kg/m3 流體以最大流量50L/min從主管中流入時(shí)，測(cè)得孔板流量計(jì)的流量值為18L/min。問：此時(shí)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)是多少若改用密度為2625的同尺寸轉(zhuǎn)子則其量程變?yōu)槎嗌伲?0℃水的密度為1000kg/m3 解）已知：Q 501832L/min，實(shí)

7500kg/m3,f

900kg/m3,w

1000kg/m3(()()tw ft f w(75001000)(7500900)1000Q

0.94轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)Q刻

K QQ

0.943230L/min（2）Q0

28.2L/min,2625kg/m3tQ

Q 3015L/min0~15L/min。twt w2625100075001000H恒為1m。已知差壓變送器的輸出信號(hào)為0~10mA，硫酸的最小和最大密度分別為1.32g/cm3和1.82g/c3（差壓變送器的測(cè)量范圍2器所需的高度h。解：當(dāng)不考慮遷移量時(shí)，變送器的測(cè)量范圍應(yīng)根據(jù)液位的最大變化量來計(jì)算，當(dāng)ρ=ρ時(shí)：maxPmax

H

max

g118209.8117.85KPa如果選擇變送器的測(cè)量范圍為0~20KPa。則當(dāng)ρ=ρ17.85

max

時(shí)對(duì)應(yīng)的變送器輸出為：I max

20 108.925mA當(dāng)ρ=ρ時(shí)：minPmin

H

min

g113209.8112.95KPa12.95

min

20

106.475mA由以上分析可知，當(dāng)硫酸密度由最小值變到最大值時(shí)，差壓變送器的輸出由變到,僅變化了mA,靈敏度很低。為了提高儀表的靈敏度，可考慮進(jìn)行量程壓縮，提高測(cè)量的起始點(diǎn)。如果選擇變送器的測(cè)量范圍為10~20KPa。則當(dāng)ρ=ρmax

時(shí)對(duì)應(yīng)的變送器輸出為：I max

17.85102010

10

12.9510當(dāng)ρ=ρmin

min

2010

102.95mA這時(shí)當(dāng)硫酸密度由最小值變到最大值時(shí)，差壓變送器的輸出由變到,變化了mA,靈敏度大大提高。如不加遷移裝置，在負(fù)壓側(cè)加裝水恒壓器，而遷移量為上述的量程壓縮量，即根據(jù)hg1104Pa，可得（水的密度為1000kg/3：1104h 1.02m11039.81用分度號(hào)Pt100鉑電阻測(cè)溫，在計(jì)算錯(cuò)用了Cu100的分度表，查得溫度為140際溫度為多少度解：查表得，當(dāng)溫度為140℃時(shí)，Cu100分度表中對(duì)應(yīng)的電阻值為Ω，即鉑熱電阻值為Ω；查Pt100分度表得，溫度為157℃。故實(shí)際溫度為157℃。第四章自動(dòng)控制儀表基本要求：掌握基本控制規(guī)律及其特點(diǎn)。熟悉比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間。了解模擬式控制器的特點(diǎn)和基本組成。復(fù)習(xí)題：1．試簡述控制器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用?？刂破魇亲詣?dòng)控制系統(tǒng)中的核心組成部分。它的作用是將被控變量的測(cè)量值于給定值信號(hào)形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制。2．控制器的控制規(guī)律是什么常用控制規(guī)律有哪些所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)p與輸入信號(hào)e之間的關(guān)系，即：pf(efxz；常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制、積分控制、微分控制以及它們的組合控制規(guī)律，例PI、PD、PID等。3．何謂比例度它的大小對(duì)系統(tǒng)過渡過程或控制質(zhì)量有什么影響比例度是反映比例控制器的比例控制規(guī)律作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。在數(shù)值上比例度等與輸入偏差變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值紙幣的百分?jǐn)?shù)，用式子表示為： e / p 100% x x p pmax min max min比例度也可理解為使控制器的輸出變化滿刻度時(shí)，相應(yīng)所需的輸入偏差變化量占儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)。差，但可相應(yīng)地減小余差，使系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度提高。4．什么是積分時(shí)間它對(duì)系統(tǒng)過渡過程有什么影響積分時(shí)間TI下降，動(dòng)態(tài)性能變差，但能加快消除余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度。6．什么是微分時(shí)間它對(duì)系統(tǒng)過渡過程有什么影響微分時(shí)間T 是指在線性輸入作用下達(dá)到同樣輸出值理想PD作用比P作用超前一段D電動(dòng)調(diào)節(jié)器DTL-121DTL-121調(diào)節(jié)器由輸入電路、自激調(diào)制式直流放大器、隔離電路、PID運(yùn)算反饋電路以及手動(dòng)操作電路等組成。輸入回路的作用是將測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)相比較，得出偏差信號(hào)，其值由偏差指示表示。自激調(diào)制式直流放大器是將輸入電路送來的偏差信號(hào)與反饋回路送來的反饋信號(hào)疊加后的綜合信號(hào)進(jìn)行放大，最后得到0~10mA的直流輸出信號(hào)。隔離電路的作用是通過磁耦合將輸出電路的變化耦合到反饋電路的輸入端。手動(dòng)操作電路的作用是當(dāng)控制器切換到手動(dòng)時(shí)，給出一個(gè)手操電流直接送往執(zhí)行器，進(jìn)行手動(dòng)操作。PID運(yùn)算反饋電路是通過電阻、電容構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)將輸出電流的變化以不同方式反饋到放大器的輸入端，以實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算。與DDZ-IIDDZ-III其主要特點(diǎn)有：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)場傳輸信號(hào)為4~20mADC，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為1~5VDC；采用線性集成電路，使可靠性提高，維修工作量減少；24VDC結(jié)構(gòu)合理，功能多樣；整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。一臺(tái)具有比例積分控制規(guī)律的DDZ-II801穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為6mA3min后，其輸出將為多少1解：由于δ=80%，故比例放大倍數(shù)KP

1.25。輸入變化了，輸出在比例作用下將變化1.250.375mA，假定控制器為正作用式的，輸出將在6mA的基礎(chǔ)上增加，故為。由于積分時(shí)間為1min，故在積分作用下，每經(jīng)過1min，輸出將增加。經(jīng)過了3min后，在積分作用下，輸出將增加的數(shù)值為30.3751.125mA。所以，經(jīng)過3min后，在比例作6mA，故經(jīng)過3min后，輸出將變?yōu)椋ㄈ绻欠醋饔檬娇刂破?，輸出將變?yōu)椤?0．目前在化工生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制