化工儀表及自動化答案

1、化工儀表及自動化答案文件編碼（008-ttig-utitd-gkbtt-puuti-wytui-8256）第一章自動控制系統(tǒng)基本概念4.自動把握系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成答：主要由測量與變送器 、自動把握器、執(zhí)行器、被控對象組成。9.試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量答：在自動把握系統(tǒng)中，將需要把握其工藝參數的生產設備或機器叫被控對象。 生產過程中所要保持恒定的變量，在自動把握系統(tǒng)中稱為被控變量。工藝上期望保持的被控變量即給定值。 具體實現把握作用的變量叫做操縱變量。12.什么是負反饋負反饋在自動把握系統(tǒng)中有什么重要意義答：系統(tǒng)的輸出變量是被控變量，但是它經過測量元件和變送器后，

2、又返回到系 統(tǒng)的輸入端，能夠使原來的信號減弱的做法叫做負反饋。負反饋在自動把握系統(tǒng)中的重要意義是當被控變量，y 受到干擾的影響而上升時，只有負反饋才能使反饋信號上升，經過比較到把握器去的偏差信號將降低， 此時把握器將發(fā)出信號而使把握閥的開度發(fā)生變化，變化的方向為負，從而使被 控變量下降回到給定值，這樣就達到了把握的目的。11.圖 1-18 所示試畫方框圖，并指出該系統(tǒng)的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么tsp -干擾把握t執(zhí)行器反應器xepq溫度測量變z被控對象：反應器 被控變量：反應溫度 操縱變量：冷卻水流量：干擾變量 a、b 的流量、溫度。13. 結合 11 題，說

3、明該溫度把握系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。當被控變量反應溫度上升后，反饋信號上升，經過比較使把握器的偏差信號 e 降低。此時，把握器將發(fā)出信號而使把握閥的開度變大，加大冷卻水流量，從而 使被控變量下降到。所以該溫度把握系統(tǒng)是一個具有反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。14. 圖 1-18 所示的溫度把握系統(tǒng)中，假如由于進料溫度上升使反應器內的溫度超過給定值，試說明此時該把握系統(tǒng)的工作狀況，此時系統(tǒng)是如何通過把握作用來 克服干擾作用對被把握變量影響的當反應器的溫度超過給定值時，溫度把握器將比較的偏差經過把握運算后，輸 出把握信號使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應器內的溫度降 下來。這樣便可以通過把握

4、作用克服干擾作用對被控變量的影響。15. 按給定值形式不同，自動把握系統(tǒng)可分為定值把握系統(tǒng)、隨動把握系統(tǒng)、程 序把握系統(tǒng)。18.什么是自動把握系統(tǒng)的過渡過程它有哪幾種基本形式系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。 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。20.自動把握系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質指標有哪些影響這些品質指標的因素 是什么答：自動把握系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質指標有最大偏差、衰減比、余差、 過渡時間、振蕩周期或頻率。影響因素有被控對象的額性質，自動扮裝置的選擇和調整。其次章 過程特征及數學模型8. 反應對象特性的參數有哪些各有什么物理意義

5、他們對自動把握系統(tǒng)有什么影響 描述對象特性的參數有放大系數 k、時間常數 t、滯后時間物理意義：k：反應的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出變化量和輸入變化量之間的 關系。t：系統(tǒng)在受到階躍輸入作用后輸出達到穩(wěn)定值的%所需時間系統(tǒng)受到輸入作用后，輸出保持初始速度變化，達到穩(wěn)定值所需時間。：是純滯后時間o 和容量滯后c 的總和純滯后一般是由于介質的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。 容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過肯定阻力而引起的。影響：對于把握通道。k 大，操縱變量的變化對被控變量的影響就大，即把握作用對擾動的補償力量強，余差也??；k 小，把握作用的影響不顯著，被控變量變化緩慢，但 k 太大

6、，會使把握作用對被控變量的影響國強，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降在相同的把握作用下，時間常數 t 大，則被控變量的變化比較緩慢，但過渡過程時間較長。若 t 小，則被控變量變化速度塊，t 太大或太小，在把握上都將存在肯定困難，因此需依據實際狀況適中考慮。由于的存在使把握作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最 大偏差增大，把握質量下降。因此，應盡量減小滯后時間。對于擾動通道，k 大對把握不利，會使最大偏差增大，k 小，對把握變量不會產生多大影響。t 大擾動作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對象較易把握純滯后不影響把握系統(tǒng)的品質，容量滯后的存在，使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的 變化相應也緩和一些。

7、因此，對系統(tǒng)有利。9. 為什么說放大系數 k 是對象的靜態(tài)特性而時間常數 t 和滯后時間是對象的動態(tài)特征在穩(wěn)定狀態(tài)時，對象肯定的輸入就對應著肯定的輸出。這種特性稱為對象的靜 態(tài)特征，而 k 在數值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比，所以放大系數是對象靜態(tài)特性。時間常數 t 和滯后時間都描述的是達到穩(wěn)態(tài)值前的過程，故是對象的動態(tài)特性。第三章 檢測儀表與傳感3. 何謂儀表的相對百分誤差和允許的相對百分誤差答：相對百分誤差是指確定誤差中的最大值max 與儀表量程的百分比。d =dmax´100%測量范圍上限值- 測量范圍下限值允許的相對百分誤差是儀表在規(guī)定的正常狀況下允許的相

8、對誤差的最大值。d= ±儀表允許的最大確定誤差值´100%允測量范圍上限值- 測量范圍下限值4. 何謂儀表的精度等級答：將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“”號，便可以用來確定儀表 的精確度等級。 目前常用的精確度等級有，等。11.彈簧管壓力計的測壓原理是什么答：它的測壓原理是將被測壓力通入彈簧管后，由于彈簧管的變形使其自由端發(fā) 生位移，放大后就可以由指針在儀表盤上指示出相應的壓力值。14. 應片式壓力計與電阻式壓力計各接受什么測壓元件答：應片式壓力計：電阻應變片電阻式壓力計：單晶硅片15. 電容式壓力傳感器的工作原理有何特點答:它的工作原理是將彈簧管的位移轉

9、換成電容量的變化，將被測膜片作為電容器的可動極板，與固定極板組成可變電容器。當被測壓力轉變時由于被測膜片的 彈性變形產生位移，轉變兩極板之間的距離。造成電容量的變化。特點：結構緊湊，靈敏度高，過載力量大，重量輕，使用便利。26.壓力計安裝要留意什么問題答：壓力計應安裝在易觀看和檢修的地方。安裝地點應力求避開振動和高溫影響。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 有腐蝕性介質的壓力測量，應加裝有中性介質的隔離罐。壓力計的連接處，應依據被測壓力的凹凸和介質性質，選擇適當的材料，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

10、的 測量誤差應按p±hg 進行修正。為平安起見，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。29. 試述化工生產中測量流量的意義答：在化工生產中，測量流量，以便為生產操作和把握供應依據，使產過程達到 優(yōu)質高產和平安生產以及進行經濟核算所必需的一個重要參數。30. 試述差壓式流量計的測壓原理，影響因素答：它的測壓原理是基于流體流淌的節(jié)流原理，利用流體經過節(jié)流裝置產生的壓 力差來實現流量測量的，當流體流經節(jié)流件時，會發(fā)生流速的轉變，便會產生差 壓，在肯定條件下，流量與節(jié)流件前后的差壓有肯定的單位對應關系。影響因素;1)節(jié)流裝置安裝不正確；2)倒壓

11、管安裝不正確或消滅堵塞、滲漏等現象；3） 差壓計安裝或使用不正確；4） 板孔入口邊緣的磨損；5） 被測流體工作狀態(tài)的變動。35.轉子流量計的工作原理答:它的工作原理是流體流過環(huán)系的時候，節(jié)流作用使浮子上下表面產生壓力差形成上升力，它與浮力合力使浮子向上運動，當上升力與浮子本體重量相等的時 候，浮子平衡在一個位置，浮子平衡高度與流體流量的對應關系，這個高度代表 流量的大小。40橢圓齒輪番量計的特點是什么答：橢圓齒輪番量計的特點是：測量精度高、對流體黏度變化不敏感，特別適用 于測量高黏 度的流體流量，但要求被測介質潔凈，不含固體顆粒，一般不宜在高溫或低溫下使用。44.質量流量計有那兩大類答：一種是

12、直接式質量流量計，即直接測量流體的質量流量；另一種是間接式或推倒式質量流量計，這類質量流量計是利用體積流量計和 密度計組合來測量質量流量的。59. 常用的熱電偶有哪幾種所配用的補償導線是啥說明使用補償導線留意那幾點 為啥使用補償導線答：鉑銠 30-鉑銠 6 熱電偶、鉑銠 10-鉑熱電偶、鎳鉻-鎳硅熱電偶、鎳鉻-考銅熱電偶、銅-康銅熱電偶；所配用的補償導線是銅-鎳銅；留意：1）補償導線與熱電偶型號匹配；2）正負極對應，不能接反；3）新冷端溫度恒定，原冷端和新 冷端溫度在 0-100 攝氏度范圍內。緣由：由熱電偶測溫原理知道，只有熱電偶冷端溫度恒定時熱電勢才是被測溫度 的單值函數，但由于熱電偶的工

13、作端和冷端離的很近，而且冷端暴露在空間，容 易受到四周環(huán)境溫度的影響，所以很難保持冷端溫度恒定，固然可以做的熱電偶 很長，但消耗過多金屬材料，太鋪張，解決這個問題的方法是使用一種專用導線 稱“補償導線”。60. 用熱電偶測溫時，為啥進行冷端補償補償方法有哪幾種答：接受補償導線后，把冷端從高溫或不穩(wěn)定的地方延長到低溫關系穩(wěn)定的操作 室中，由于操作室的溫度一般高于 0 攝氏度，故冷端溫度還是不能保持 0 攝氏度恒定，由于工業(yè)上常用的熱電偶冷端溫度均為 0 度，同時所用儀表也是依據這種關系配套的，因此計算結果還是有很大誤差的，因此必需對其修正，保證冷端溫 度 0 度恒定。即冷端溫度補償。方法：1）冷

14、端溫度保持 0 度恒定的方法；2）冷端溫度修正方法；3）校正儀表零點法；4）補償電橋法；5）補償熱電偶法。62.用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端補償其冷端補償的方法有哪幾種答：接受補償導線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延長到溫度 較低和比較穩(wěn)定的操作室內，但冷端溫度還不是 0。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度-熱電勢關系曲線是冷端溫度保持為 0的狀況下得到的，與它配套的使用的儀表也是依據這一曲線進行刻度的，由于操作室的溫度變化而變化，這樣測量結果就會產生誤差。因此，要進行冷端補償。補償方法：（1）冷端溫度保持為 0的方法（2）冷端溫度修正方法（3）校正儀表零點法（4）補償電橋法（5

15、）補償熱電偶法65.試述熱電阻測溫原理常用熱電阻種類 r0 各為多少答：利用金屬材料的電阻隨溫度的轉變而轉變的特性測溫的。常用的熱電阻有鉑 電阻和銅電阻 pt50 pt100 cu50 cu100 （r0=50、100）第四章 自動把握儀表1.什么是把握器的把握規(guī)律把握器有哪些基本把握規(guī)律答：所謂把握器的把握規(guī)律是指把握器的輸出信號 p 與輸入偏差信號 e 之間的關系，即 p=f(e)=f(z-x) 式中，z 為測量值信號；x 為給定值信號；f 為某種函數關系。常用的把握規(guī)律有位式把握，比例把握（p），積分把握（i）,微分把握（d）, 以及它們的組合把握規(guī)律，例 pi,pd,pid 等。3.

16、比例把握規(guī)律是怎樣的答：把握器的把握規(guī)律是指把握器的輸出信號與輸入信號之間的關系，即 p=kp*e, 式中，kp 為比例放大系數。4. 何謂比例把握器的比例度所謂比例度就是指把握器輸入的變化相對值與相應的輸出變化相對值之比的百分 數。6.比例把握器的比例度對把握過程有什么影響選擇比例度時要留意什么問題比例度和放大倍數 kp 都能表示比例把握器把握作用的強弱。只不過 kp 越大， 表示把握作用越強，而越大，表示把握作用越弱。 7試寫出積分把握規(guī)律的數學表達式。為什么積分把握能消退余差答：表達式為 kiedtp 為輸出變化量，e 為輸入偏差，ki 為積分速度。由于有偏差存在時，輸出信號將隨時間增長

17、（或減?。?。當偏差為零時，輸出才 停止變化而穩(wěn)定在某一值上，所以積分把握能消退余差。8.什么是積分時間 ti 試述積分時間對把握過程的影響。積分時間是積分速度的倒數 ti=1/ki積分時間 ti 越短，ki 越大，積分作用越強，過渡時間越短，因而易于消退余差；反之亦然。10. 抱負微分把握規(guī)律的數學表達式是什么為什么微分把握規(guī)律不能單獨使用p=td（de/dt）微分把握規(guī)律的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數值很大， 微分作用也沒有輸出，因而把握結果不能消退偏差，所以不能單獨使用這種把握 器。11. 試寫出比例積分微分（pid）三作用把握規(guī)律的數學表達式。p=kp（e+（1/ti）e

18、dt+ td（de/dt）12. 試分析比例、幾份、微分把握規(guī)律各自的特點。比例把握規(guī)律：反應快，把握準時；當系統(tǒng)的負荷轉變時，把握結果有余差； 積分把握規(guī)律：把握緩慢，但能消退余差；微分把握規(guī)律：有肯定的超前把握作用，能抑制系統(tǒng)的振蕩，增加穩(wěn)定性。 第五章 執(zhí)行器1.氣動執(zhí)行器主要由哪些部分組成各起什么作用答：氣動執(zhí)行器主要由執(zhí)行機構和把握結構兩部分組成。執(zhí)行機構的作用：是執(zhí)行器的推動裝置，它依據把握信號（由把握器發(fā)出）壓力 的大小產生相應的推力，推動把握結構動作，所以它是將信號壓力的大小轉換 為閥桿位移的裝置把握機構：是指把握閥，它是執(zhí)行器的把握部分，它直接與被控介質接觸，把握 流體的流量

19、所以它是將閥桿的位移轉換為流過閥的流量的裝置。4.常用的把握閥抱負流量特性有哪些1）直線流量特性 2）等百分比（對數）流量特性 3）拋物線流量特性 4）快開特性11.什么叫氣動執(zhí)行器的起開式與氣關式其選擇原則是什么隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥漸漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關 式。氣開、氣關式的選擇主要由工藝生產上平安條件打算的，一般來講，閥全開時， 生產過程或設備比較危急的選擇氣開式；閥全關時，生產過程或設備比較危急的 選擇氣關式。13.什么是把握閥的流量系數 kv把握閥的流量系數 kv 的定義為：當閥的兩端壓差為 100kpa，流體密度為 1g/立方厘米，閥全開時，流經把握閥的流體流

20、量（以立方米/h 表示）。第六章 簡潔把握系統(tǒng)4. 什么叫直接把握指標和間接把握指標各用在什么場合答：直接把握指標：被控變量本身是需要把握的工藝指標。間接把握指標：工藝中本應作為被控變量的量缺乏獵取信號的檢測手段，或 雖然能測，但信號微弱或滯后很大，這時選取與指標有對應關系的另一變量。盡量接受直接把握指標，只有被控變量無法直測才考慮間接指標。 5.被控變量選擇原則是什么答：（1）被控變量應代表肯定化工工藝操作指示。（2） 是工藝生產過程中經常變化，要因而頻繁把握的變量（3） 考慮和理性，常選擇溫度作為被控變量。（4） 被控變量應可測量，具有較大靈敏度（5） 被控變量是單獨把握的（6） 應考慮工

21、藝的合理性與經濟性7.操縱變量的選擇原則是什么操縱變量的選擇原則（1） 操縱變量應是可控的，即工藝上允許調整的變量。（2） 操縱變量能克服其他干擾來平衡被控變量。（3） 操縱變量一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏，為此應通過合理選擇操縱變量，使把握通道的放大系統(tǒng)適當大，時間常數適當?。ú灰诉^小，否 則引起振蕩）。純滯后時間盡量小，為使其他干擾對被控變量的影響減小，并使 干擾通道的放大系數盡可能小，時間常數盡可能大。（4） 在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性和經濟性。9.比例把握器，比例積分把握器，比例微分把握器的特點分別 是什么各適用于什么場合答：比例把握器特

22、點：輸出信號與輸入信號成比例。適用于對象把握通道滯后較 小，負荷變壓不大，對把握器要求不高的場合。比例積分把握特點：輸出信號與輸入信號成比例，并與輸入信號對時間積分成比 例。適用于對象滯后較小，負荷變化不大，把握結果不允許有余差存在的系統(tǒng)。 比例積分微分把握器：在比例積分基礎上加上微分作用。適用于對象容量滯后較 大，負荷變化大，把握質量要求較高系統(tǒng)。11.被控對象、執(zhí)行器、把握器的正反作用各是怎樣規(guī)定答：被控對象的正反作用隨具體對象的不同而各不相同。當操縱變量增加時，被 控變量也增加的對象屬于“正作用“的。反之，被控變量隨操縱變量的增加而降 低的對象屬于”反作用“的。執(zhí)行器的作用方向取決于是氣

23、開閥還是氣關閥。當把握器輸出信號增加時，氣開 閥的開度增加，因而流過閥的流體流量也增加，故氣開閥的開度“正”方向。反 之，由于當氣關閥接受的信號增加時，流過閥的流體流量反而削減，所以是 “反”方向。把握器的作用方向是這樣規(guī)定的：當給定值不變，被控變量測定值增加時， 把握器的輸出也增加，稱為“正作用”?；蛘弋敎y量值不變，給定值削減時，控 制器的輸出增加的稱為“正作用”方向。反之，假如測量值增加（或給定值減?。?時，把握器的輸出削減的稱為“反作用”。 15把握器參數整定的任務是什么工程上常用的把握器參數整定有哪幾種方法f2f1主把握器副把握器執(zhí)行器副對象主對象給定值副變量主變量副測量變-2串級把握

24、系統(tǒng)有哪些特點主要使用主在測什量么變場合把握器參數整定的任務是：依據已定的把握方案來確定把握器的最佳參數（包括比例度、積分時間 ti、微分時間 td）以便使系統(tǒng)能獲得好的把握質量。常用方法有：臨界比例度法、衰減曲線法和閱歷湊試法。21.閱歷湊試法整定把握器參數的關鍵是什么閱歷湊試法的關鍵是“看曲線、調參數”。因此要接受這種方法整定把握器參 數必需先弄清把握器參數變化對過渡過程曲線的影響關系。第七章 簡單把握系統(tǒng)1.什么叫串級把握畫出一般串級把握系統(tǒng)的典型方塊圖。串級把握系統(tǒng)是由其結構上的特征而得名的，它是由主、副兩個把握器串聯工 作的。主把握器的輸出作為副把握器的給定值，副把握器的輸出去操縱把

25、握閥， 以實現對主變量的定制把握。（1） 在系統(tǒng)結構上，它是由兩個串接工作的把握器構成的雙閉環(huán)把握系統(tǒng)。（2） 系統(tǒng)的目的在于通過設置副變量來提高對主變量的把握質量。（3） 由于回路的存在，對進入副回路的干擾有超前把握的作用，因而削減了干 擾對主變量的影響。（4） 系統(tǒng)對負荷轉變時有肯定的自適應力量串級把握系統(tǒng)主要應用于：對象的滯后和時間常數很大，干擾作用強而頻繁，負 荷變化大，對把握質量要求較高的場合。3.串級把握系統(tǒng)中的主、副變量應如何選擇主變量的選擇原則與簡潔把握系統(tǒng)中被控變量的選擇原則是一樣的。 副變量的選擇原則是：（1） 主副變量間應有肯定的內在聯系，副變量的變化應在很大程度上能影響主 變量的變化。（2） 通過對副變量的選擇，使所構成的副回路能包含系統(tǒng)的主要干擾。（3） 在可能的狀況下，應使副回路中包含更多的干擾，但副變量又不能離主變 量太近。（4） 副變量的選