化工儀表和自動(dòng)化課后答案解析第5版厲玉鳴(史上最全版本).doc

P161. 化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，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)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長(zhǎng)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)之間的差別創(chuàng)造條件。2、化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？一般要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。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。1-5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說(shuō)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(hào)為3，儀表序號(hào)為07；TRC-303表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03；FRC-305表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說(shuō)明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07；TRC-303表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03；FRC-305表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為05。 1-7 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？解 測(cè)量變送裝置的功能是測(cè)量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器；控制器接受測(cè)量變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門(mén)的開(kāi)啟度，從而改變操縱變量的大小。7.方塊圖是用來(lái)表示控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間作用關(guān)系的一種圖形，由于各個(gè)環(huán)節(jié)在圖中都用一個(gè)方塊表示，故稱之為方塊圖。1-8試分別說(shuō)明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？解：被控對(duì)象（對(duì)象）自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱來(lái)稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或期望值）人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)節(jié)變量）對(duì)被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。操縱介質(zhì)(操縱劑)用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。8.測(cè)量元件與變送器：用來(lái)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(lái)的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的給定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，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)行運(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(lái)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，從而克服擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。Ex9.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)象內(nèi)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，用以克服干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。11、圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？ 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。1-11 題l-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說(shuō)明該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。題1-11圖 反應(yīng)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 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量。可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測(cè)量值與給定值比較，獲得偏差信號(hào)，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開(kāi)度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來(lái)。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12 題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過(guò)給定值，試說(shuō)明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過(guò)控制作用來(lái)克服干擾作用對(duì)被控變量影響的？解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過(guò)給定值（即升高）時(shí)，溫度測(cè)量元件測(cè)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(guò)控制運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)使冷卻水閥門(mén)開(kāi)度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來(lái)，這樣克服干擾作用對(duì)被控變量影響。1-13 按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為以下三類：定值控制系統(tǒng)給定值恒定的控制系統(tǒng)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。 15. 定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。16. 在自動(dòng)化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，把被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。干擾是客觀存在的，是不可避免的。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。這就需要通過(guò)自動(dòng)化裝置不斷施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝所要求的技術(shù)指標(biāo)上。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更為重要。17. 階躍作用：在某一瞬間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：階躍干擾比較突然，比較危險(xiǎn)，對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效克服階躍干擾，對(duì)其他比較緩和的干擾也一定很好地克服。階躍干擾形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。19. 等幅振蕩過(guò)程和發(fā)散振蕩過(guò)程是不穩(wěn)定過(guò)程，生產(chǎn)上不能采用；非周期衰減過(guò)程雖是穩(wěn)定過(guò)程，但該過(guò)程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)定值的進(jìn)程過(guò)于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離給定值，所以一般也不采用；衰減振蕩過(guò)程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且最終的穩(wěn)態(tài)值必然在兩峰值之間，決不會(huì)出現(xiàn)太高或太低的現(xiàn)象，更不會(huì)遠(yuǎn)離給定值以致造成事故。所以1-19 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)?？紤]安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)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(guò)渡過(guò)程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)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(guò)渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）=9）的時(shí)間），并回答該控制系統(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(guò)渡過(guò)程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過(guò)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。1-20 題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫(huà)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1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)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(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）；由于B=81.5-80.7=0.8（），B=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B=0.8:0.2=4；余差C=80.7-81= -0.3（）。21、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)。考慮安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80。現(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(guò)渡過(guò)程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)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(guò)渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）=9）的時(shí)間），并回答該控制系統(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(guò)渡過(guò)程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過(guò)渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=5080，C=81.0%，所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。3-6 如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810 被校表正行程讀數(shù)/MPa0L 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(wèn)該壓力表是否符合10級(jí)精度？解 （1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：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壓力表的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa02.003.9956.008.0010.00儀表絕對(duì)誤差/ MPa00.00-0.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；但是，由于儀表變差為1.2%1.0%，所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。7.壓力指垂直均勻地作用于單位面積上的力。 關(guān)系： p表壓=p絕對(duì)壓力p大氣壓力p真空度= p大氣壓力 p絕對(duì)壓力3-7什么叫壓力？表壓力、絕對(duì)壓力、負(fù)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(qiáng)，即P=F/S（壓強(qiáng)）。（2）絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力=絕對(duì)壓力-大氣壓力； 負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力-絕對(duì)壓力8.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢測(cè)儀表本身就處于大氣壓力之下，因此工程上常采用表壓和真空度來(lái)表示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓或真空度。9.測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類：液柱式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；彈性式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)：它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；活塞式壓力計(jì)：它是根據(jù)液壓原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。10.主要的彈性元件有： 彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測(cè)壓范圍較寬，最高可測(cè)量高達(dá)1000MPa的壓力； 膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測(cè)壓范圍較彈簧管式的為低，通常可與其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，組成相應(yīng)的變送器； 波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測(cè)量。3-10作為感受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）、波紋管式彈性元件。11.測(cè)壓原理：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。 主要組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。 測(cè)壓過(guò)程：當(dāng)被測(cè)壓力通入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。3-11彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測(cè)壓過(guò)程。解：（1）彈簧管壓力計(jì)的測(cè)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(cè)出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測(cè)壓力p的大小。 （2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管（測(cè)量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤(pán)。 （3）彈簧管壓力計(jì)測(cè)壓過(guò)程為：用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大從而帶動(dòng)指針在表盤(pán)上指示出當(dāng)前的壓力值。12.13.將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例，利用這一電勢(shì)就可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。14.應(yīng)變片式壓力傳感器：測(cè)壓元件是電阻應(yīng)變片。利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。壓阻式壓力傳感器：測(cè)壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的。3-14 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？解 見(jiàn)教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動(dòng)電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)，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D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。其特點(diǎn)：輸出信號(hào)與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的測(cè)量。15.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)：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、過(guò)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。3-15 某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，試問(wèn)此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問(wèn)被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解 壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為Dmax=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。3-16為什么測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍要根據(jù)測(cè)量大小來(lái)選取？選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值有何問(wèn)題？解 （1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)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(guò)大。 （2）由于儀表的基本誤差Dm由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測(cè)量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量誤差。3-17 如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為l.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，問(wèn)能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa，精度為1.0級(jí)的壓力表，問(wèn)能符合誤差要求嗎？試說(shuō)明其理由。解 用01.6MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D1max=1.6MPa1.0%=0.016MPa0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-18 某臺(tái)空壓機(jī)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(cè)量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí))，并說(shuō)明其理由。解 空壓機(jī)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，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為Dmax1.15%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。3-19 某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過(guò)0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度等級(jí))。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。20、某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa，精度等級(jí)為1.0級(jí)，試問(wèn)此壓力表允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問(wèn)被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解：壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為Dmax=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。3-20 現(xiàn)有一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為1.5級(jí)的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后，其結(jié)果為：被校表讀數(shù)/MPa00 04 08 12 16標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0000 0385 0790 1210 1595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0000 0405 0810 1215 1595試問(wèn)這臺(tái)表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測(cè)量（該貯罐工作壓力為0.81.0MPa，測(cè)量的絕對(duì)誤差不允許大于0.05MPa）？解 壓力表的校驗(yàn)表3-1 壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.0 0.4 0.8 1.2 1.6最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.000 0.385 0.790 1.210 1.595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0.000 0.405 0.810 1.215 1.595升降變差/MPa0.000 0.020 0.020 0.005 0.0000.020標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595絕對(duì)誤差D/MPa0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005-0.013儀表的最大引用誤差（從絕對(duì)誤差和升降變差中選取絕對(duì)值最大者做為Dm，求儀表的最大引用誤差）所以，這臺(tái)儀表1.5級(jí)的精度等級(jí)合格。空氣貯罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且pmax=1.0MPa1.61/3MPa；最大誤差Dmax=1.61.5%=0.024MPa0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基本誤差D2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-22常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說(shuō)明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：（3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場(chǎng)變化的影響并與測(cè)量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對(duì)的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。23、某臺(tái)空壓機(jī)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(cè)量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5，試選擇一臺(tái)合適的壓力計(jì)(類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí))，并說(shuō)明其理由。解 空壓機(jī)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，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為Dmax1.15%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。24、某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過(guò)0.4MPa，試選用一臺(tái)就地指示的壓力表(給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度等級(jí))。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。3-24什么叫節(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？解：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，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)，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3-28 為什么說(shuō)轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差Dp為一常數(shù)，即=const.（恒量）29.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。 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。30.流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓差與流量之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量壓差的大小，即可得知流量的大小。 由于流量基本方程式是在一定的條件下推導(dǎo)出的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件（密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測(cè)量。3-32 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則33.因?yàn)檗D(zhuǎn)子流量計(jì)在流量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端的壓降是恒定的；而差壓式流量計(jì)在流量變化時(shí)，節(jié)流裝置兩端的壓差也是隨之改變的。3-33 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來(lái)測(cè)量密度為0.831kgL苯的流量，問(wèn)測(cè)量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問(wèn)這時(shí)用來(lái)測(cè)量水的流量及苯的流量，其測(cè)量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=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)量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，rr=2750kgm3，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)量范圍為05L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量范圍為05.75L/min。3-36 渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動(dòng)時(shí)使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。 （2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測(cè)量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。37、用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則 3-37 電磁流量計(jì)的工作原理是什么？它對(duì)被測(cè)介質(zhì)有什么要求？ 解 電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成正比。電磁流量計(jì)只能用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量。38、用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來(lái)測(cè)量密度為0.831kgL苯的流量，問(wèn)測(cè)量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問(wèn)這時(shí)用來(lái)測(cè)量水的流量及苯的流量，其測(cè)量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=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)量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，rr=2750kgm3，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)量范圍為05L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量范圍為05.75L/min。39.橢圓齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)，它有兩個(gè)相互嚙合的橢圓齒輪，當(dāng)流體流過(guò)時(shí)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。齒輪每轉(zhuǎn)1周排出定量流體，只要測(cè)了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測(cè)流