化工儀表及自動(dòng)化知識(shí)點(diǎn)

1、1、方框圖四要素：控制器、執(zhí)行器、檢測(cè)變送器、被控對(duì)象。2、自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類(lèi)：定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。3、控制系統(tǒng)的五個(gè)品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間、振蕩周期或頻率。4、建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的兩類(lèi)方法：機(jī)理建模、實(shí)驗(yàn)建模。5、操縱變量：具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量。6、給定值：工藝上希望保持的被控變量的數(shù)值。7、被控變量：在生產(chǎn)過(guò)程中所要保持恒定的變量。8、被控對(duì)象：承載被控變量的物理對(duì)象。9、比例度：是指控制器輸入的變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)，即。10、精確度（精度）：數(shù)值上等于允許相對(duì)百分誤差去掉“”號(hào)及“%”號(hào)。允許相對(duì)誤差11、變差

2、：是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程測(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行得到的兩條特性曲線(xiàn)之間的最大偏值。12、靈敏度：在數(shù)值上等于單位被測(cè)參數(shù)變化量所引起的儀表指針移動(dòng)的距離。13、靈敏限：是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。14、表壓絕對(duì)壓力大氣壓力；真空度大氣壓力絕對(duì)壓力。15、壓力計(jì)的選用及安裝：（1）壓力計(jì)的選用：儀表類(lèi)型的選用：儀表類(lèi)型的選用必須要滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)的要求；儀表測(cè)量范圍的確定：儀表的測(cè)量范圍是根據(jù)操作中需要測(cè)量的參數(shù)的大小來(lái)確定的。儀表精度級(jí)的選取：儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定的。（2）壓力計(jì)的安裝：測(cè)

3、壓點(diǎn)的選擇；導(dǎo)壓管的鋪設(shè)；壓力計(jì)的安裝。16、差壓式流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的區(qū)別：差壓式流量計(jì)是在節(jié)流面積不變的條件下，以差壓變化來(lái)反映流量的大?。ê愎?jié)流面積，變壓降）；而轉(zhuǎn)子式流量計(jì)卻是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大?。ê銐航?，變節(jié)流面積）。 17、熱電偶溫度計(jì)是由三部分組成的：熱電偶（感溫元件）、測(cè)量?jī)x表（毫伏計(jì)或電位差計(jì)）、連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線(xiàn)（補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)及銅導(dǎo)線(xiàn)）。18、冷端溫度的補(bǔ)償：冷端溫度保持為0的方法、冷端溫度修正方法、矯正儀表零點(diǎn)法、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法。19、控制器的基本控制規(guī)律有位式控制（雙位控制）、比例控制（P）、積分控制（I）、微分控制（D）及它們的

4、組合形式。21、各控制器的控制規(guī)律：（1）雙位控制的特點(diǎn)：控制器只有兩個(gè)輸出值；（2）比例控制的特點(diǎn)：有差控制；控制及時(shí)，效果明顯；（3）積分控制的特點(diǎn)：能消除余差；（4）微分控制的特點(diǎn)：具有超前控制功能。22、描述對(duì)象特性的參數(shù)：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間。23、控制閥的理想流量特性：直線(xiàn)、等百分比、拋物線(xiàn)及快開(kāi)。24、氣動(dòng)執(zhí)行器有氣開(kāi)式和氣關(guān)式兩種形式。有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式。反之為氣開(kāi)式。氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全的要求出發(fā)?？紤]原則是：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選擇氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣

5、源中斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)，保證安全。反之，閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選擇氣開(kāi)式。25、幾種常用的工程整定法：臨界比例度法、衰減曲線(xiàn)法、經(jīng)驗(yàn)湊試法。26、某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如圖1-16所示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間（給定值為200）。解：最大偏差 A=230-200=30 余差 C=205-200=5由右圖可以看出，第一個(gè)波峰值B=230-205=25，第二個(gè)波峰值=210-205=5故衰減比應(yīng)為B/=25/5=5/1。振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周期T=20-5=15（min）。從圖中可以看出，在22min時(shí)，新的穩(wěn)態(tài)

6、值穩(wěn)定在陰影線(xiàn)的區(qū)域內(nèi)，因此，過(guò)渡時(shí)間為22min。27、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。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)渡時(shí)間曲線(xiàn)如圖1-19所示。試求該系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)能否滿(mǎn)足題中所給的工藝要求？解：最大偏差：950-900=50超調(diào)量： 950-908=42衰減比： B/=42/10=4.2/1振蕩周期：45-9=36min28、圖1-20（a）是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫(huà)出該系統(tǒng)的方框圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能存在的干

7、擾素什么？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(xiàn)如圖1-20（b）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）。圖1-20 蒸汽加熱器溫度控制解：最大偏差：A=81.5-81=0.5 衰減比 ：B/=0.8/0.2=4/1 余差 ：80.7-81=-0.329、某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200700，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為+4，試確定該儀表的精度等級(jí)。解：該儀表的相對(duì)百分誤差為如果將該儀表的去掉“+”號(hào)與“%”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)只有0.005，0.02

8、，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等，沒(méi)有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。30、（必考）某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為01000。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過(guò)7，試問(wèn)應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿(mǎn)足以上要求？解：根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為如果將儀表的允許誤差去掉“”號(hào)與“%”號(hào)，其數(shù)值介于0.51.0之間，如果選擇精度等級(jí)為1.0級(jí)的儀表，其允許的誤差為1.0%，超過(guò)了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)該選擇0.5級(jí)儀表才能滿(mǎn)足工藝要求。31、（必考）某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力

9、范圍為2528MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。解：由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為P1=Pmax×2=28×2=56 MPa根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，查表得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為060MPa。由于，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿(mǎn)量程的1/3，這是允許的。所以，精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿(mǎn)足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為060MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。32、某壓力表的測(cè)量范圍為01M

10、Pa，精度等級(jí)為1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)精度等級(jí)，為什么？解：（1） （2） 去掉“-”號(hào)與“%”，其數(shù)值為0.8，儀表誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以被校壓力表在這一點(diǎn)符合1級(jí)精度。33、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1級(jí)的壓力表進(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級(jí)的壓力表，問(wèn)能符合誤差要求嗎？試說(shuō)明其理由。解

11、：（1）測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為1級(jí)的壓力表不符合工藝上的誤差要求。（2）測(cè)量范圍為01.0MPa，精度為1級(jí)的壓力表符合要求。34、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(lèi)型、測(cè)量范圍、精度等級(jí)），并說(shuō)明其理由。解：假設(shè)緩沖器內(nèi)的壓力是穩(wěn)定壓力，則規(guī)定的最大工作壓力不得超過(guò)測(cè)量上限值的2/3。查教材附錄一得，選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，量程為02.5MPa，由于，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿(mǎn)量程的1/3，這是允許的。根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可得允許誤差為：精度為1.5級(jí)的儀表

12、完全可以滿(mǎn)足誤差要求，所以選用的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為02.5MPa，精度等級(jí)1.5級(jí)。35、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、精度級(jí)）。解：假設(shè)合成塔壓力為高壓壓力，則規(guī)定的最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限值的3/5，所以選擇壓力表的上限值為查教材第一章附錄一得，可選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為025MPa，由于；故精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿(mǎn)足誤差要求，因此選用的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為025MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。36、（必考）用K熱電偶測(cè)某

13、設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV，冷端（室溫）為25，求設(shè)備的溫度？如果改用E熱電偶來(lái)測(cè)溫，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解：已知Ek(t,25)=20mV，查表可得Ek(25,0)=1mV，故Ek(t,0)= Ek(t,25)+ Ek(25,0)=20+1=21mV，再查表得t=509（讀表中21024值對(duì)應(yīng)的溫度，取近似值），改用E熱電偶后，查表得設(shè)備溫度為509，查表得考試時(shí)，只要求得出熱電勢(shì)即可，不需要得出溫度。37、現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)得某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機(jī)械零位在0時(shí)，這時(shí)指示值為400，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430對(duì)不對(duì)？為什么？正確值為多少度？38、（必考）假定在圖6-24所示的反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中，反應(yīng)器內(nèi)需維持一定的溫度，以利反應(yīng)進(jìn)行，但溫度不允許過(guò)高，否則有爆炸危險(xiǎn)。試確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)形式和控制器的正、反作用。答