期末復(fù)習(xí)題——《化工儀表及自動(dòng)化》

1、化工儀表及自動(dòng)化期末復(fù)習(xí)題班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 題號(hào)一二三四總分得分試題：一填空（每空1分）1工程上所用的壓力指示值多為 ，即絕對(duì)壓力和大氣壓力之差；當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度表示，即 之差。2差壓式液位計(jì)在使用中會(huì)出現(xiàn) 、 和 三種零點(diǎn)遷移問(wèn)題。3差壓式流量計(jì)通常由 、 以及 組成。4 溫度計(jì)是把溫度的變化通過(guò)測(cè)溫元件轉(zhuǎn)化為熱電勢(shì)的變化來(lái)測(cè)量溫度的，而 溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。5用來(lái)評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)分別是最大偏差（或超調(diào)量）、 、 、 和振蕩周期（或頻率）等。6描述簡(jiǎn)單對(duì)象特性的參數(shù)分別有 、 和 。

2、7對(duì)于比例積分微分（PID）控制來(lái)說(shuō)，單純的比例作用存在余差，加入 可以消除余差，而加入 可以起到“超前控制”的效果。8前饋控制的主要形式有 和 兩種。9衰減振蕩過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)主要有 、 、 、 、振蕩周期等。10對(duì)于一個(gè)比例積分微分（PID）控制器來(lái)說(shuō)，積分時(shí)間越大則積分作用越 ；微分時(shí)間越大，則微分作用越 。11根據(jù)滯后性質(zhì)的不同，滯后可以分為 和 兩類。12測(cè)量?jī)x表的量程是指 與 之差。13按照使用能源的不同，工業(yè)儀表可以分為 、 兩類。14對(duì)于比例積分微分（PID）控制來(lái)說(shuō)，單純的比例作用存在余差，加入 可以消除余差，而加入 可以起到“超前控制”的效果。15按照測(cè)量原理的不同，壓力檢測(cè)

3、儀表可以分為 、 、 、 等 。16用于輸送流體和提高流體壓頭的機(jī)械設(shè)備統(tǒng)稱為流體輸送設(shè)備，其中輸送液體并提高其壓頭的機(jī)械稱為 ，而輸送氣體并提高其壓頭的機(jī)械稱為 。17、氣動(dòng)儀表的信號(hào)傳輸，國(guó)際上統(tǒng)一使用 的模擬氣壓信號(hào)；DDZIII型電動(dòng)儀表國(guó)際上規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制是 。18化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容有 、 、自動(dòng)操縱和開(kāi)停車系統(tǒng)、 。19選擇性控制系統(tǒng)可分為 、 和混合型選擇性控制系統(tǒng)，對(duì)于選擇性控制系統(tǒng)要注意防止 現(xiàn)象的發(fā)生。20、常見(jiàn)的傳熱設(shè)備有 、 、 等。21兩種常用的均勻控制方案包括 、 。22速度式流量計(jì)中，應(yīng)用 原理測(cè)量流體流量的儀表為電磁流量計(jì)，根據(jù)“卡曼渦街”現(xiàn)象測(cè)量流體流

4、量的儀表為 ，而差壓式流量計(jì)體積流量大小與其所測(cè)得差壓的 （平方/平方根）成比例關(guān)系。23比例度對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響規(guī)律是比例度越 ，過(guò)渡過(guò)程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大，比例度越 ，余差減小，但過(guò)渡過(guò)程曲線越振蕩24、工程上所用的壓力指示值多為 ，即絕對(duì)壓力和大氣壓力之差；當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用 或真空度表示。25某換熱器溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖1所示，溫度給定值為200，該控制系統(tǒng)的最大偏差為 ，余差為 ，衰減比為 。圖126用鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)溫，設(shè)備的溫度為900（對(duì)應(yīng)的分度表熱電勢(shì)為68783V），自由端的溫度為30（對(duì)應(yīng)的分度表熱電勢(shì)為1801V），測(cè)得

5、的熱電勢(shì)應(yīng)為 。27在精餾塔控制系統(tǒng)中，可以改變的變量有進(jìn)料流量、塔頂冷回流流量、塔底再沸器加熱蒸汽流量，要控制塔頂餾出物的組分應(yīng)選擇 作為操縱變量，要控制塔底餾出物的組分應(yīng)選擇 作為操縱變量。28控制器參數(shù)工程整定的常用方法有 、 和經(jīng)驗(yàn)湊試法。29某臺(tái)DDZ-III型比例積分控制器，控制器為正作用，比例度為100%，積分時(shí)間為2min。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為5mA。某瞬時(shí)，輸入突然增加了0.2mA，此時(shí)刻輸出瞬間變化到 ；經(jīng)過(guò)5min后，輸出又將變化到 。30比值控制系統(tǒng)中，要求不僅可以實(shí)現(xiàn)比較精確的流量比值，而且確保兩物料總量基本不變，應(yīng)采用 。31離心泵的流量控制方案有以下三種：控制泵的出口閥

6、門開(kāi)度、 以及 ；32離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象的主要原因是壓縮機(jī)的吸氣量 （大于、小于或等于）極限排氣量引起的，防喘振控制方案有固定極限流量法和 。二簡(jiǎn)答1試分別寫(xiě)出QDZ型氣動(dòng)單元組合儀表和DDZ-II型、DDZ-III型電動(dòng)單元組合儀表的信號(hào)范圍。（6分）2列舉一種容積式流量計(jì)，三種速度式流量計(jì)，一種直接式質(zhì)量流量計(jì)。（10分）3簡(jiǎn)述化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容。（8分）4什么是串級(jí)控制系統(tǒng)的主控制器和副控制器？請(qǐng)畫(huà)出串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖。（10分）5簡(jiǎn)述離心泵的流量控制方案有哪幾種？（6分）6什么是反饋？什么是負(fù)反饋？（6分）7用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有那

7、些？ （6分）8什么是控制器的參數(shù)整定？工程上常用的控制器參數(shù)整定有幾種方法？（6分）9控制閥的流量特性是什么？何為控制閥的理想流量特性？控制閥的理想流量特性有哪幾種？（6分）10前饋控制具有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？（6分）11、什么是精餾塔的溫差控制和雙溫差控制？（6分）12、試述比例(P)、積分(I)、微分(D)控制規(guī)律的定義及其各自特點(diǎn)？（6分）13簡(jiǎn)述操縱變量的選擇原則是什么？ （6分）14簡(jiǎn)述放大系數(shù)、時(shí)間常數(shù)的定義。（6分）15常用的熱電偶有哪幾種？什么是補(bǔ)償導(dǎo)線？（6分）16什么叫控制器的無(wú)擾動(dòng)切換？（2分）17簡(jiǎn)述單回路控制系統(tǒng)由哪些

8、環(huán)節(jié)組成？試畫(huà)出單回路控制系統(tǒng)的典型方塊圖。（6分）三計(jì)算1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍是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)。（5分）2用差壓變送器來(lái)測(cè)量液位時(shí)，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間裝有隔離罐，測(cè)量方式如圖2所示，若被測(cè)介質(zhì)密度為1，隔離液密度為2，問(wèn)有無(wú)遷移？何種遷移？遷移量多少？（10分）h2h1H1p022圖23試定性畫(huà)出在階躍輸入信號(hào)時(shí)的比例(P)控制器和比例積分(PI)控制器的響應(yīng)曲線，要求在響應(yīng)曲線上標(biāo)明比例放大系數(shù)Kp和積分時(shí)間Ti。（15分）4某發(fā)酵過(guò)程工藝規(guī)定操作溫度為（40±2）?？紤]到發(fā)酵效果，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最

9、大不能超過(guò)6。現(xiàn)設(shè)計(jì)一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖3所示。試確定該系統(tǒng)的最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間和振蕩周期等過(guò)渡過(guò)程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)是否能夠滿足工藝要求？（10分）圖3 5 用一臺(tái)雙法蘭式差壓變送器測(cè)量某容器的液位，如圖4所示。已知被測(cè)液位的變化范圍是03m，被測(cè)介質(zhì)密度=900 ，毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度0=950。變送器的安裝尺寸為h1=1m，h2=4m。求變送器的測(cè)量范圍，并判斷零點(diǎn)遷移方向，計(jì)算遷移量。當(dāng)法蘭式差壓變送器的安裝位置升高或者降低時(shí)，問(wèn)對(duì)遷移量有什么影響？（10分）圖4 法蘭式差壓變送器測(cè)量液位6現(xiàn)用一支鎳鉻鎳硅熱電偶來(lái)測(cè)量某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端

10、溫度為30，顯示儀表為動(dòng)圈儀表，此儀表的機(jī)械零位為0，這時(shí)指示值為400，若認(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？（10分）已知條件：（1）28.943mV （2）1.801mV （3）30.744mV7（15分）如果有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得到下列數(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) 分別求出該壓力表正反行程的最大絕對(duì)誤差值；（5分）(2) 根據(jù)正反行程的最大絕對(duì)誤差值，該壓力表的精度等級(jí)應(yīng)為多少；（5分）

11、(3) 求出該壓力表的變差；（3分）(4) 根據(jù)變差的大小，問(wèn)該壓力表是否還能符合(2)中確定的精度等級(jí)。（2分）（我國(guó)規(guī)定的儀表等級(jí)有0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5等） 8（10分）一臺(tái)精度等級(jí)為0.5級(jí)，測(cè)量范圍為6001200的電子電位差計(jì)，問(wèn)：（1）它的最大允許絕對(duì)誤差是多少？（5分）（2）校驗(yàn)時(shí)，如其中的某一點(diǎn)最大絕對(duì)誤差是4，問(wèn)此表是否合格？（5分）9測(cè)量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況）時(shí)，在負(fù)壓管上裝有冷凝罐（圖5），已知被測(cè)液位H變化范圍為，被測(cè)介質(zhì)密度，變送器安裝尺寸為，大氣壓，問(wèn)這時(shí)用差壓變送器來(lái)測(cè)量液位時(shí)，要不要遷移？如要遷移

12、，遷移量應(yīng)為多少？（8分）h2h1Hp0圖510某合成氨廠合成塔的壓力變化范圍為1114MPa，較為平穩(wěn)，要求測(cè)量誤差不得大于0.4MPa。工藝上要求就地指示，并能高低限報(bào)警。試選用一臺(tái)壓力表，指出其類型、量程和精度?？晒┻x用的壓力表量程規(guī)格為010、016、025M、040、060MPa，精度等級(jí)為1.0, 1.5, 2.5。（9分）11某被測(cè)壓力變化范圍為1.01.6Mpa，較為平穩(wěn)，要求測(cè)量誤差不得大于0.05MPa，就地指示壓力表示值，試選用一臺(tái)壓力表，指出其類型、量程和精度。可供選用的壓力表量程規(guī)格為01.6、02.5、04.0MPa，精度等級(jí)為1.0, 1.5, 2.5。（10分）

13、12某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍是01000，出廠時(shí)經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測(cè)量結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/ 02004006007008009001000被校表讀數(shù)/ 02014026047068059031001(1) 求出該測(cè)溫儀表的最大絕對(duì)誤差值；(2) 確定該測(cè)溫儀表的精度等級(jí)；(3) 如果工藝上允許的最大絕對(duì)誤差為±8，問(wèn)該測(cè)溫儀表是否符合要求？（我國(guó)規(guī)定的儀表等級(jí)有0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5等）（10分）13測(cè)量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況）時(shí)，在負(fù)壓管上裝有冷凝罐（見(jiàn)圖6），問(wèn)這時(shí)用差壓變送器來(lái)測(cè)量液位時(shí)，有無(wú)遷移？何種遷移？遷移

14、量多少？（10分）h2h1Hp0圖6四分析1某貯槽，其進(jìn)口流量來(lái)自上一工序，不可控，控制目標(biāo)是保證貯槽的液位恒定，為此設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)，如圖7所示，試問(wèn)：(1) 畫(huà)出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖。（6分）(2) 指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和主要擾動(dòng)變量。（4分）出口流量進(jìn)口流量LTLC圖72、乙炔發(fā)生器是利用電石和水來(lái)產(chǎn)生乙炔氣的裝置。為了降低電石消耗量，提高乙炔氣的收率，確保安全生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了圖8所示的溫度控制系統(tǒng)。工藝要求乙炔發(fā)生器的反應(yīng)溫度控制在（80±1）。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出圖中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變量以及可能存在的擾動(dòng)。（10分）TTTC

15、乙炔氣電石出料冷水圖83、（10分）圖9為一精餾塔的塔釜液位于塔底產(chǎn)品流量的串級(jí)均勻控制系統(tǒng)。（1）畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方框圖 （5分）（2）簡(jiǎn)述該系統(tǒng)與一般串級(jí)控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)（5分） LCFC圖9 4、（15分）某聚合反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行放熱反應(yīng)，釜內(nèi)溫度過(guò)高會(huì)發(fā)生事故，為此采用夾套水冷卻。由于釜溫控制要求較高，故設(shè)置控制系統(tǒng)如圖10所示(1) 這是什么類型的控制系統(tǒng)？（5分）（2）其主變量和副變量是什么？（5分）(3) 選擇控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式和主、副控制器的正反作用。（5分）圖105、（10分） 圖11所示為甲苯-二甲苯精餾塔控制流程圖。（1）試簡(jiǎn)述圖中各控制系統(tǒng)的作用 （5分）（2）圖11中是按精餾段指標(biāo)進(jìn)行控制的方案，試簡(jiǎn)述按精餾段指標(biāo)進(jìn)行控制的方案適用于哪些情況？ （5分）精餾塔進(jìn)料FLCLCFCTCDBLR圖11 6（12分）圖12為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見(jiàn)，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，畫(huà)出系統(tǒng)的控制流程圖；確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)形式及控制器的正、反作用。(1) 選擇流入量為操縱變量；（6分）(2) 選擇流出量為操縱變量。（6分）