化工儀表及其自動(dòng)化第四版厲玉鳴答案

1、第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念1什么是化工自動(dòng)化？它有什么重要意義？ 答：在化工等連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備上，配備一些自動(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，稱為化工自動(dòng)化?；ぷ詣?dòng)化的重要意義是：加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量；降低 勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)成本，改變勞動(dòng)方式；確保生產(chǎn)安全。6圖 1-16 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。 答：PI-307：表示測(cè)量點(diǎn)在蒸汽加熱器的一臺(tái)壓力指示儀 表，工段號(hào)為 3，儀表序號(hào)為 07。儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)。TRC-303：表示測(cè)量點(diǎn)在蒸汽加熱器出

2、料管線上的一 臺(tái)溫度記錄控制儀表，工段號(hào)為 3，儀表序號(hào)為 03。儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上。FRC-305：表示測(cè)量點(diǎn)在蒸汽加熱器進(jìn)料管線上的一臺(tái)流量記錄控制儀表，工段號(hào)為 3， 儀表序號(hào)為 05。儀表安裝在集中儀表盤(pán)面上。8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? 答：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)量變送裝置用來(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)或電壓、電流信號(hào)等）；控制器將測(cè)量變送裝置送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與工藝上需 要保持的設(shè)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)（如氣壓信號(hào)或電流信號(hào)）發(fā)送給

3、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）被控變量的物料量或能量， 克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。9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?答：被控對(duì)象自動(dòng)控制系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程等。 被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的工藝參數(shù)（物理量）。 設(shè)定值工藝規(guī)定被控變量所要保持的數(shù)值。 操縱變量受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持一定數(shù)值的物料量或能量。11圖 1-17 所示是一反應(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)的溫度保持

4、不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng) 的方塊圖，并指出該控制系統(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變化的干動(dòng)是什么? 解：反應(yīng)器的溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。TCP控制器執(zhí)行器干擾T反應(yīng)器測(cè)量、變送反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中被控對(duì)象為反應(yīng)器；被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度；操作變量為冷卻 水流量?？赡苡绊懕豢刈兞孔兓母蓴_是：A、B 物料的流量、溫度、濃度、冷卻水的溫度、壓 力及攪拌器的轉(zhuǎn)速等。21某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900 士 10)。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?，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)程曲線如圖 1-18 所示。試求

5、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、過(guò)和振蕩周期，并回答該 控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？ 解：由反應(yīng)器過(guò)渡過(guò)程曲線可知：最大偏差 A=950 一 900 = 50 超調(diào)量 B= 950 一 908 = 42 衰減比 n第一個(gè)波峰值與新穩(wěn)定值之差 B=950 一 908 = 42 第二個(gè)波峰值與新穩(wěn)定值之差 B' =918 一 908 = 10n =B / B' =42:10=4.2:1振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故振蕩周期 T =45 一 9 = 36 min因?yàn)樽畲笃?A=50< 80，且新穩(wěn)定值 908符合題中要求的(900

6、77; 10)，故該控 制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型作業(yè)題（P32-33）9為什么說(shuō)放大系數(shù) K 是對(duì)象的靜態(tài)特性？而時(shí)間常數(shù) T 和滯后時(shí)間 是對(duì)象的動(dòng)態(tài)特 性？答：放大系數(shù) K 在數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比，即由于放大系數(shù) K 反映的是對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是 描述對(duì)象靜態(tài)特性的參數(shù)。時(shí)間常數(shù) T 是指當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到 新的穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間?；虍?dāng)對(duì)象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此

7、它是描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特 性的一個(gè)重要參數(shù)。滯后時(shí)間 是純滯后時(shí)間 0 和容量滯后 r 的總和。輸出變量的變化落后于輸人變量變 化的時(shí)間稱為純滯后時(shí)間，純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間引起的。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過(guò)一定的阻力而引起的。所以滯后時(shí)間 也是反映對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。14為了測(cè)定某重油預(yù)熱爐的對(duì)象特性，在某瞬間（假定為 t0=0）突然將燃料氣量從 2.5t/h 增加到 3. 0t/h.重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如圖 2-25 所示。假定該對(duì)象為一階 對(duì)象，試寫(xiě)出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸 人量與

8、輸出量)，并寫(xiě)出燃料量變化量為 0.5t/h 時(shí)溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。解：該對(duì)象為具有純滯后的一階對(duì)象，由圖 2-25 可得出150 120放大系數(shù)K = 60 （·h/t）3.0 2.5由一階對(duì)象的輸出響應(yīng) = KA(1 e tT )（14-1）其中 為溫度的增量，A 為輸入幅值，T 為時(shí)間常數(shù)， t 為與 相對(duì)應(yīng)的時(shí)間增量。 = 145 120 = 25 （），A = 3.0 2.5 = 0.5 （t/h），t = 8 2 = 6 （min）將以上數(shù)據(jù)代入式（14-1），有 625 = 60 × 0.5(1 e T )可得T 3.35 （min）由于有純滯后時(shí)間 =

9、2 （min）故描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式為3.35 dy(t + 2) + y(t + 2) = 60 x(t )dt式中， y 為輸出量（溫度變化值）， x 為輸入量（燃料量變化值）。當(dāng)燃料量變化量為 0.5t/h，由 14-1），得輸出溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式（14-2） t t 2 t 2 = KA(1 eT ) = 60 × 0.5(1 e 3.35 ) = 30(1 e 3.35 ) （ t 2 ）（14-3）第三章檢測(cè)儀表與傳感器作業(yè)題（P90-92）1什么叫測(cè)量過(guò)程？ 答：測(cè)量過(guò)程實(shí)質(zhì)上是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。一般利用專門的技 術(shù)工具（即測(cè)量

10、儀表），將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種 便于測(cè)量的信號(hào)能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來(lái)。3何為儀表的相對(duì)百分誤差和允許的相對(duì)百分誤差?答：工業(yè)上經(jīng)常將絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為相對(duì)百分誤差，即（儀表的測(cè)量范圍上限值與下限值之差，稱為該儀表的量程。） 根據(jù)儀表的使用要求，規(guī)定一個(gè)在正常情況下允許的最大誤差，這個(gè)允許的最大誤差就叫允許誤差。允許誤差一般用相對(duì)百分誤差來(lái)表示，即某一臺(tái)儀表的允許誤差是指在規(guī)定的 正常情況下允許的相對(duì)百分誤差的最大值，即4何為儀表的精度等級(jí)？ 答：儀表的精確度簡(jiǎn)稱精度，是用來(lái)表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。儀表的精確度等

11、級(jí)是將 儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“±”號(hào)及“%”號(hào)去掉后的數(shù)值，以一定的符號(hào)表示在儀表 的標(biāo)尺板上。目前，我國(guó)生產(chǎn)的儀表常用的精確度等級(jí)有 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 等。精度等級(jí) 1.0，表示該儀表允許相對(duì)百分誤差誤差為±1.0%。6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)：被校表讀數(shù)/ MPa0246810標(biāo)準(zhǔn)表正行程讀數(shù)/ MPa01.983.965.947.979.99標(biāo)準(zhǔn)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

12、壓力表是否符合 1.0 級(jí)精度？解：(1) 該儀表正、反行程各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)的差值為：0-0=0（MPa），2.02-1.98=0.04（MPa），4.03-3.96=0.07（MPa），6.06-5.94=0.12（MPa），8.03-7.97=0.06（MPa），10.01-9.99=0.02（MPa）。 故其正、反行程最大差值（即最大絕對(duì)差值） f =0.12（MPa），所以該壓力表的變差為： f = f10 0×100% =0.1210 0×100% =1.2%。(2) 由于該壓力表的變差已超過(guò) 1.0 級(jí)儀表的允許誤差，故不符合 1.0 級(jí)精度。9測(cè)壓儀表有哪幾類?

13、各基于什么原理? 答：測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理的不同，主要有四大類：液柱式壓力計(jì)、彈性式壓力計(jì)、電氣式 壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)。液柱式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量的；彈性式壓力計(jì)是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)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)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祛碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。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。 答：彈簧管壓力計(jì)是利用彈簧管在被測(cè)壓力作用下產(chǎn)生變形，使自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大機(jī) 構(gòu)使指針偏轉(zhuǎn)，從而指示出相應(yīng)的壓力值。彈

14、簧管壓力計(jì)主要由彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭組成。 彈簧管壓力計(jì)測(cè)壓過(guò)程：當(dāng)通入被測(cè)壓力 p 后，由于橢圓形截面在壓力 p 的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形。由于變形，使彈簧管的 自由端產(chǎn)生位移。輸入壓力 p 越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸人壓力與彈簧管自由端的位 移成正比，所以只要測(cè)得 B 點(diǎn)的位移量，就能反映壓力 p 的大小。由于彈簧管自由端的位 移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過(guò)放大機(jī)構(gòu)才能指示出來(lái)。具體的放大過(guò)程是， 彈簧管自由端 B 的位移通過(guò)拉桿使扇形齒輪作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，于是指針通過(guò)同軸的中心齒輪 的帶動(dòng)而作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，在面板的

15、刻度標(biāo)尺上顯示出被測(cè)壓力 p 的數(shù)值。游絲用來(lái)克服因扇 形齒輪和中心齒輪間的傳動(dòng)間隙而產(chǎn)生的儀表變差。改變調(diào)整螺釘?shù)奈恢茫锤淖儥C(jī)械傳動(dòng) 的放大系數(shù)），可以實(shí)現(xiàn)壓力表量程的調(diào)整。16電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)? 答：電容式壓力傳感器的工作原理是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)生位移改變了兩極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。電容式壓力傳感器特點(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。21某壓力表的測(cè)量范圍為 01MPa，精度等級(jí)

16、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，為什么?解：最大絕對(duì)誤差max =（1-0）×1% = 0.01（MPa） 在校驗(yàn)點(diǎn)為 0.5MPa 處，校驗(yàn)得到的絕對(duì)誤差為= 0.508-0.5 = 0.008（MPa）0.01（MPa） 故在該校驗(yàn)點(diǎn)符合 1 級(jí)精度。23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)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，問(wèn)能否符合工藝上的誤差要

17、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：采用測(cè)量范圍為 01.6MPa，精度為 1 級(jí)的壓力表，其允許最大絕對(duì)誤差max=（1.6-0）×1%= 0.016（MPa） 0.01（MPa） 超出了工藝上允許的最大絕對(duì)誤差，故不能符合工藝上的誤差要求。若采用測(cè)量范圍為 01.0MPa，精度為 1 級(jí)的壓力表，其允許最大絕對(duì)誤差 max=（1.0-0）×1%= 0.01（MPa）= 0.01（MPa）等于工藝上允許的最大絕對(duì)誤差，故能符合工藝上的誤差要求。27壓力計(jì)安裝要注意什么間題?答：（1）壓力計(jì)應(yīng)安裝在易

18、觀察和檢修的地方；（2）安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響；（3）針對(duì)被測(cè)介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應(yīng)的防熱、防腐、防凍、防堵等措施；（4）壓力 計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希鳛槊芊鈮|片，以防泄漏；（5）當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量 誤差應(yīng)按 p = ± gH 進(jìn)行修正（式中 為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度， g 為重力加速度， H 為 高度差）；（6）為安全起見(jiàn)，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁 或無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生意外。30什么叫節(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? 答：流體在有節(jié)流

19、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)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體流經(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。34為什么說(shuō)轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓降式流量計(jì)，而差壓式流量計(jì)是變壓降式流量計(jì)? 答：轉(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)流裝置兩端的壓降也是隨之改變的。38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

20、為 1. 977kg/m3）。 解：根據(jù)氣體流量的修正公式，可計(jì)算得到 CO2 的真實(shí)流量為Q =0 ×p1 ×T0 × Q =1.293 ×0.65×293.15 × 50 = 99.1（L/s）101 p0T11.9770.10133313.15注：按題中 0.65Mpa 為絕壓進(jìn)行計(jì)算Q =0 ×p1 ×T0 × Q =1.293 ×0.75133 ×293.15 × 50 = 106.5 （L/s）101 p0T11.9770.10133313.15注：按題中 0.6

21、5Mpa 為表壓進(jìn)行計(jì)算39用水刻度的流量計(jì)，測(cè)量范圍為 010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為 7920kg/m3 的不銹鋼制成。 若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為 2750kg/m3 的鋁制成，問(wèn)這時(shí)用來(lái)測(cè)量苯的流量，其測(cè)量范圍 為多少？苯的密度為 0.831kg/L 苯的流量。解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量水時(shí)，其流量公式為：Q水 = h2 gv( t 水 )t苯 水 A。若將轉(zhuǎn)子材料更換后，并用來(lái)測(cè)量苯，其流量公式為： Q苯 = h2gv( ' )， 苯 At苯水Q苯所以有：=Q水( ' ) =( t 水 ) 苯(2750 - 831)1000 (7920 1000)831=0.578，Q苯 =

22、0.578 × Q水 =0.578 × 10=5.78 L/min。故測(cè)量苯的量程為 0-5.78 L/min。41橢圓齒輪流量計(jì)的特點(diǎn)是什么？在使用中要注意什么問(wèn)題？ 答：橢圓齒輪流量計(jì)的特點(diǎn)是：測(cè)量精度高、對(duì)流體黏度變化不敏感，特別適用于測(cè)量高黏 度的流體流量，但要求被測(cè)介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，一般不宜在高溫或低溫下使用。使用橢圓齒輪流量計(jì)時(shí)，要特別注意被測(cè)介質(zhì)的溫度不能大于流量計(jì)的使用溫度。因?yàn)?溫度過(guò)高時(shí)，齒輪發(fā)生膨脹，有卡死的可能。此外，也應(yīng)注意被測(cè)介質(zhì)中不應(yīng)含有固體顆粒 和夾雜機(jī)械物，以免引起齒輪磨損或損壞。48按工作原理不同，物位測(cè)量?jī)x表有哪些主要類型？它們的

23、工作原理各是什么？ 答：按其工作原理主要有下列幾種類型。（1）直讀式物位儀表這類儀表主要有玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。它們是利用連通 器的原理工作的。（2）差壓式物位儀表這類儀表又可分為壓力式物位儀表和差壓式物位儀表。它們是利用 液柱或物位堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作的。（3）浮力式物位儀表這類儀表又可分為浮子帶鋼絲繩或鋼帶的、浮球帶杠桿的和沉筒式 的幾種。它們是利用浮子的高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體中的浮子(或沉筒)的 浮力隨液位高度而變化的原理來(lái)工作的。（4）電磁式物位儀表這類儀表可分為電阻式(即電極式)、電容式和電感式等幾種。它們 是把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)

24、測(cè)出這些電量的變化來(lái)測(cè)知物位的。另外，還 有利用壓磁效應(yīng)工作的物位儀表。（5）核輻射式物位儀表這類儀表是利用核輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變 化的原理而工作的，目前應(yīng)用較多的是射線。（6）聲波式物位儀表這類儀表可以根據(jù)它的工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式 幾種。它們的原理是：由于物位的變化引起聲阻擾的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不 同，測(cè)出這些變化就可以測(cè)知物位。（7）光學(xué)式物位儀表這類儀表是利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理而工作的。它利用的 光源可以是普通白熾燈光，也可以是激光。49差壓式液位計(jì)的工作原理是什么？當(dāng)測(cè)量有壓容器的液位時(shí)，差壓計(jì)的負(fù)壓室為什么一 定要與容器的氣

25、相相連接？答：差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)， 由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。如右圖所示，將差壓變送器的一端接液相，另一 端接氣相。設(shè)容器上部空間為干燥氣體，其壓力為 p ，則p1 = p + gHp2 = p由此可得p = p1 p2 = gH式中，H 為液位高度； 為介質(zhì)密度；g 重力加速度；p1 、 p2 分別為差壓變送器正、負(fù)壓室的壓力。 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的密度是已知的，則差壓變送器測(cè)得的差壓與液位高度成正比。這樣就把測(cè)量液位高度轉(zhuǎn)換為測(cè)量差壓的問(wèn)題了。當(dāng)測(cè)量有壓容器的液位時(shí)，即容器是受壓的，則需將差壓變送器的負(fù)壓室與容器的氣相 相連接，以平衡氣相壓力 p 變化時(shí)對(duì)液位

26、測(cè)量的影響。52什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？ 答：在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般壓差 p 與液位高度 H 之間的關(guān)系為：p = gH 。 這就是一般的“無(wú)遷移”的情況。當(dāng) H = 0 時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。實(shí)際應(yīng) 用中，由于安裝有隔離罐、凝液罐，或由于差壓變送器安裝位置的影響等，使得在液位測(cè)量 中，當(dāng)被測(cè)液位 H = 0 時(shí)，差壓變送器正、負(fù)壓室的壓力并不相等，即 p 0 ，這就是液 位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題。為了進(jìn)行零點(diǎn)遷移，可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以使當(dāng)液位 H = 0 時(shí)，盡管差壓變送器的輸入信號(hào) p 不等于 0，但變送器的輸出為最小值，抵消

27、固定壓差的作用，此為“零點(diǎn)遷 移”方法。零點(diǎn)遷移實(shí)質(zhì)就是變送器零點(diǎn)的大范圍調(diào)整，改變測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，而不改變量程的大小。59試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類有哪些？各使用在什么場(chǎng)合？ 答：按照測(cè)量方式的不同，溫度測(cè)量?jī)x表可以分為接觸式與非接觸式兩類。接觸式測(cè)溫時(shí)，測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。接觸式溫度計(jì) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度較高，但由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到 平衡后才能測(cè)量，測(cè)溫元件容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，且有可能與被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的滯后現(xiàn)象。不適于測(cè)量熱容量小、極高溫和處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象溫度，不 適于直接

28、對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。非接觸式測(cè)溫時(shí)，測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元 件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。從原理上講測(cè)量范 圍從超低溫到極高溫，不會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象擾動(dòng) 小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。但缺點(diǎn)是容易受到外界因 素的擾動(dòng)，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。60熱電偶的熱電特性與哪些因素有關(guān)?答：熱電偶的熱電特性與兩接點(diǎn)處的溫度、熱電極的材料有關(guān)。62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?shù)姆椒ㄓ心膸追N？ 答：采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫

29、度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較 穩(wěn)定的操作室內(nèi)，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一熱電勢(shì)關(guān)系 曲線是在冷端溫度保持為 0的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線 進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于 0，而且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱 電勢(shì)必然偏小，且測(cè)量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，在 應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，又有將冷端溫度保持為 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幸韵聨追N：（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

30、點(diǎn)法；（4）補(bǔ)償電橋法；（5）補(bǔ)償熱電偶法。64用 K 熱電偶測(cè)某設(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：當(dāng)熱電勢(shì)為 20mV 時(shí)，此時(shí)冷端溫度為 25，即E (t, t0 ) = 20mV查表可得因?yàn)镋 (t0 , 0) = E (25, 0) = 1mVE (t, 0) = E(t, t0 ) + E (t0 , 0) = E (t, 25) + E(25, 0) = 20 + 1 = 21mV由此電勢(shì)，查表可得 t = 509°C ，即設(shè)備溫度為 509。若改用

31、E 熱電偶來(lái)測(cè)溫時(shí)，此時(shí)冷端溫度仍為 25，查表可得E(t0 , 0) = E(25, 0) = 1.50mV設(shè)備溫度為 509，查表可得E (t, 0) = E (509, 0) = 37.7mV因?yàn)镋 (t, t0 ) = E(t, 0) E (t0 , 0) = E(t, 0) E(25, 0) = 37.7 1.5 = 36.2mV即 E 熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為 36.2mV66測(cè)溫系統(tǒng)如圖 3-79 所示。請(qǐng)說(shuō)出這是工業(yè)上用的哪種溫度 計(jì)？已知熱電偶為 K，但錯(cuò)用與 E 配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指 示為 160時(shí)，請(qǐng)計(jì)算實(shí)際溫度 tx 為多少度?（室溫為 25） 解：這是工業(yè)上用的熱電偶

32、溫度計(jì)。查分度號(hào)為 E 的熱電偶分度表，可得 160時(shí)的電勢(shì)為10501V，這電勢(shì)實(shí)際上是由 K 熱電偶產(chǎn)生的，即E (tx , 25) = 10501V查分度號(hào)為 K 的熱電偶分度表，可得E (25, 0) = 1000V由此可得E (tx , 0) = E(tx , 25) + E (25, 0) = 10501 + 1000 = 11501V由此電勢(shì)查分度號(hào)為 K 的熱電偶分度表，可得 tx =283 即實(shí)際溫度 tx 為 283。69用分度號(hào) Pt100 鉑電阻測(cè)溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用 Cu100 的分度表，查得的溫度為 140，問(wèn) 實(shí)際溫度為多少？解：由分度號(hào) Cu100 查得 140的電

33、阻值為R = 159.96再由分度號(hào) Pt100 查得與 R = 159.96 對(duì)應(yīng)的溫度為t = 157.1°C即實(shí)際溫度為 157.1。70試述 DDZ-型溫度變送器的用途。答：DDZ-型溫度變送器的用途在于它與各種類型的熱電偶、熱電阻配套使用，將溫度轉(zhuǎn) 換成 420mA 和 15V 的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，使其轉(zhuǎn)換 成 420mA 和 15V 的統(tǒng)一輸出信號(hào)。然后，它和顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度及 其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制。74試簡(jiǎn)述 TT302 智能式溫度變送器的主要特點(diǎn)及基本組成。答：TT302 溫度變送器是一種符合 FF 通信協(xié)議的現(xiàn)

34、場(chǎng)總線智能儀表，它可以與各種熱電偶 或熱電阻配合使用測(cè)量溫度，具有量程寬、精度高、環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)、 質(zhì)量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。TT302 溫度變送器主要有硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要包括輸入板、主電路板 和液晶顯示器；軟件部分包括系統(tǒng)程序和功能模塊兩部分。75試述測(cè)溫元件的安裝和布線的要求？ 答：測(cè)溫元件的安裝要求：（1）在測(cè)量管道溫度時(shí)，要求安裝時(shí)測(cè)溫元件應(yīng)迎著被測(cè)介質(zhì)流 向插人，至少須與被測(cè)介質(zhì)正交（成 90°），切勿與被測(cè)介質(zhì)形成順流，保證測(cè)溫元件與流 體充分接觸，以減少測(cè)量誤差；（2）測(cè)溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處；（3）測(cè)溫 元件應(yīng)有足

35、夠的插人深度，以減小測(cè)量誤差；（4）若工藝管道過(guò)小（直徑小于 80rnm ），安 裝測(cè)溫元件處應(yīng)接裝擴(kuò)大管；（5）熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應(yīng)向上，以避免雨水或其他 液體、臟物進(jìn)人接線盒中影響測(cè)量；（6）為了防止熱量散失，測(cè)溫元件應(yīng)插在有保溫層的管 道或設(shè)備處；（7）測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進(jìn)人， 使讀數(shù)降低。測(cè)溫元件的布線要求：（1）按照規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注意熱電偶的正、 負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接，不要接錯(cuò)；（2）熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求；（3）為了保護(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來(lái)的機(jī)械損傷，應(yīng)把連接導(dǎo)線或補(bǔ)償 導(dǎo)線穿

36、人鋼管內(nèi)或走槽板；（4）導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭，應(yīng)有良好的絕緣，禁止與交流輸電 線合用一根穿線管、以免引起感應(yīng)；（5）導(dǎo)線應(yīng)盡量避開(kāi)交流動(dòng)力電線；（6）補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng) 有中間接頭，否則應(yīng)加裝接線盒，另外，最好與其他導(dǎo)線分開(kāi)敷設(shè)。77現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展的顯著特征是什么？ 答：現(xiàn)代傳感器技術(shù)發(fā)展的顯著特征：研究新材料，開(kāi)發(fā)利用新功能，使傳感器多功能化、 微型化、集成化、數(shù)字化、智能化。第四章顯示儀表作業(yè)題（P111）2自動(dòng)電子電位差計(jì)是如何基于補(bǔ)償測(cè)量法工作的？線路電阻（即外阻）的變化，對(duì)電子 電位差計(jì)的測(cè)量有無(wú)影響？為什么？答：如右圖所示是自動(dòng)電子電位差計(jì)的簡(jiǎn)單原理 圖。當(dāng)熱電勢(shì) Et 與已知的直流

37、壓降相比較時(shí)，若 Et=UCB，其比較之后的差值（即不平衡信號(hào)） 經(jīng)放大器放大后，輸出足以驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)的功 率，使可逆電機(jī)又通過(guò)一套傳動(dòng)系統(tǒng)去帶動(dòng)滑動(dòng) 觸點(diǎn) C 的移動(dòng)，直到 Et=UCB 時(shí)為止。這時(shí)放大 器輸人端的輸人訊號(hào)為零，可逆電機(jī)不再轉(zhuǎn)動(dòng)， 測(cè)量線路就達(dá)到了平衡，這樣 UCB 就可以代表被 測(cè)量的 Et 值。 由此可知，電子電位差計(jì)是利用已知的電壓 UCB 去補(bǔ)償未知的熱電勢(shì) Et 的，故是基于補(bǔ)償測(cè)量 法工作的。由于當(dāng) Et=UCB 時(shí)，熱電偶回路是沒(méi) 有電流流過(guò)的，因此線路電阻值的變化，對(duì)電子 電位差計(jì)的測(cè)量不會(huì)造成影響。3與熱電偶配套的自動(dòng)電子電位差計(jì)是如何進(jìn) 行冷端溫度補(bǔ)償?shù)?/p>

38、？ 答：如右圖所示是電位差計(jì)的測(cè)量電橋，電阻 R2 用銅絲繞制，讓 R2 與熱電偶冷端處于同一溫 度。因?yàn)殂~電阻的阻值隨著溫度升高而增加，則 R2 上的電位差也增加。而熱電偶的熱電勢(shì)卻隨 冷端溫度的升高而降低，如配置得當(dāng)，就可以達(dá) 到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?對(duì)于配有鎳鉻-鎳硅熱電偶，且標(biāo)尺始端為 0的電子電位差計(jì)，當(dāng)熱電偶的熱端為 0， 冷端為 25時(shí)，問(wèn)這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸人信號(hào)為多少？若熱端為 0，冷端也為 0時(shí)， 這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸人信號(hào)為多少？答：因?yàn)殡娮与娢徊钣?jì)的冷端溫度補(bǔ)償是按冷端為 25設(shè)計(jì)餓，所以當(dāng)熱電偶的熱端溫度 為 0，冷端溫度為 25時(shí)，指示的應(yīng)是熱端溫度 0，這時(shí)放大器的輸

39、人信號(hào)為 0。若熱端和冷端均為 0時(shí)，送到放大器的輸人信號(hào)為 1mV，這時(shí)應(yīng)指示在 25。8在實(shí)際工業(yè)中用熱電偶溫度計(jì)或熱電阻溫度計(jì)時(shí)，為使測(cè)溫準(zhǔn)確，從測(cè)溫元件到顯示儀 表都應(yīng)該注意些什么問(wèn)題？ 答：在實(shí)際工業(yè)中用熱電偶溫度計(jì)或熱電阻溫度計(jì)時(shí)，為使測(cè)溫準(zhǔn)確，從測(cè)溫元件到顯示儀 表都應(yīng)該注意：安裝問(wèn)題；量程匹配問(wèn)題；冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題或補(bǔ)償導(dǎo)線問(wèn)題；布線問(wèn)題。10數(shù)字式顯示儀表主要由哪幾部分組成？各部分有何作用？ 答：數(shù)字式顯示儀表主要由信號(hào)變換、前置放大、非線性校正或開(kāi)方運(yùn)算、模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn) 換、標(biāo)度變換、數(shù)字顯示、電壓/電流（V/I）轉(zhuǎn)換及各種控制電路等部分組成。信號(hào)變換電路是將生產(chǎn)過(guò)程中

40、的工藝變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)變送后的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或 電流值；前置放大電路是將輸入的微小信號(hào)放大至伏級(jí)電壓信號(hào)；非線性校正電路是為了校 正檢測(cè)元件的非線性特性；開(kāi)方運(yùn)算電路是為了將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的流量值；A/D 轉(zhuǎn)換 是將模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量；標(biāo)度變換電路是進(jìn)行比例尺的變更，使數(shù)顯儀表的顯 示值和被測(cè)原始參數(shù)統(tǒng)一起來(lái)；數(shù)字顯示部分是被測(cè)數(shù)據(jù)以數(shù)字形式顯示出來(lái)；V/I 轉(zhuǎn)換電 路是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；控制電路可以根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，輸出控制 信號(hào)。第五章自動(dòng)控制儀表作業(yè)題（P139）1什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？ 答：控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸

41、出信號(hào) p 與輸人偏差信號(hào) e 之間的關(guān)系，即p = f (e) = f ( z x)式中， z 為測(cè)量值信號(hào)； x 為給定值信號(hào)； f 為某種函數(shù)關(guān)系。 控制器的基本控制規(guī)律有位式控制、比例控制（P）、積分控制（I）、微分控制（D）以及它們的組合控制規(guī)律，如 PI、PD、 PID 等。5一臺(tái) DDZ-型溫度比例控制器，測(cè)量的全量程為 01000，當(dāng)指示值變化 100，控 制器比例度為 80%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？解：根據(jù)比例度 的定義 = 輸入變化相對(duì)值 × 100% =輸出變化相對(duì)值當(dāng)輸入變化 e =100時(shí)，其輸出變化 p 為eexmax xminppmax pmin

42、100×100% ，p =xmax xmin× 1 = 1000 0 ×1=2mA。=1 10.8pmax pmin20 48什么是積分時(shí)間 TI？試述積分時(shí)間對(duì)控制過(guò)程的影響。答：積分時(shí)間 TI 是用來(lái)表示積分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。積分時(shí)間越小，表示積分控制1作用越強(qiáng)，數(shù)值上TI =K I，式中 KI 是積分速度（積分比例系數(shù)）。積分時(shí)間對(duì)控制過(guò)程的影響：積分時(shí)間 TI 的減小，會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，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。9某臺(tái) DDZ-型比例積分控制器，比例度為 100%，積分時(shí)間為 2 分。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為 5 mA。

43、 某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA，試問(wèn)經(jīng)過(guò) 5rnin 后，輸出將由 5rnA 變化到多少？ 解：對(duì)該臺(tái) DDZ-型比例積分控制器，其控制規(guī)律符合下式1比例放大系數(shù) K P = =1，p = K p(e + 1TI edt )當(dāng)變化值 e =0.2mA 時(shí)，5min 后輸出為pp = K(e + e) + 1TI (e + e)dt = K p(e + 1TI edt ) + K p(e + 1TI edt)= 5+1 × 0.2+ 1 × 0.2 × (5-0)2= 5.7mA即輸出將由 5rnA 變化到 5.7 mA。17數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)是什么？ 答

44、：數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)有實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化；具有豐富的運(yùn)算控制功能； 使用靈活方便，通用性強(qiáng)；具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展；可靠性高，維護(hù)方便。18簡(jiǎn)述數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成以及各部分的主要功能。 答：數(shù)字式控制器由硬件電路與軟件兩大部分構(gòu)成。數(shù)字式控制器的硬件電路包括主機(jī)電路、過(guò)程輸入通道、過(guò)程輸出通道、人機(jī)接口電路 以及通訊接口電路等。主機(jī)電路是數(shù)字式控制器的核心，用于實(shí)現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)運(yùn)算處理及各組 成部分之間的管理；過(guò)程輸入通道包括模擬量輸入通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道，分別用于連接模 擬量輸入信號(hào)和開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；過(guò)程輸出通道包括模擬量輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸出通道，分 別用于連接模擬量輸出信

45、號(hào)和開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)；人機(jī)接口電路用于人機(jī)聯(lián)系；通訊接口電路 用于信號(hào)的發(fā)送和接收。數(shù)字式控制器的軟件包括系統(tǒng)軟件和用戶軟件。系統(tǒng)軟件由監(jiān)控程序和功能模塊組成， 分別管理控制器各部分的工作和提供各種功能；用戶軟件是用戶根據(jù)控制系統(tǒng)要求，在系統(tǒng) 程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規(guī)則連接起來(lái)（組態(tài)工作），使控制器完 成預(yù)定的控制與運(yùn)算功能。19試述可編程序控制器（PLC）的功能與特點(diǎn)。 答：可編程調(diào)節(jié)器（PLC）的功能很豐富，除能完成傳統(tǒng)的模擬控制器的比例、積分、微分 的運(yùn)算外，還能進(jìn)行加、減、乘、除、開(kāi)方等運(yùn)算，并可進(jìn)行高、低值選擇和邏輯運(yùn)算等。 所以可以比較方便地構(gòu)成各種復(fù)雜控制系統(tǒng)

46、?，F(xiàn)代大型的 PLC 都配有 PID 子程序或 PID 模 塊，可實(shí)現(xiàn)單回路控制與各種復(fù)雜控制，也可組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。可編程調(diào)節(jié)器（PLC）特點(diǎn)是：編程容易、使用方便、靈活、控制精度高、維護(hù)方便、 具有自我診斷的功能。當(dāng)與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)用時(shí)，該調(diào)節(jié)器能直接接受上位機(jī)來(lái)的設(shè)定值信號(hào)， 可作為分散型數(shù)字控制系統(tǒng)中裝置級(jí)的控制器使用。第六章執(zhí)行器作業(yè)題（P151-152）1氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？ 答：氣動(dòng)執(zhí)行器主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)控制信號(hào)（由控制器來(lái)）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的 推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是

47、將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；控制機(jī)構(gòu)是 指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將 閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過(guò)閥的流量的裝置。2試問(wèn)控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些主要類型？各使用在什么場(chǎng)合？ 答：控制閥的結(jié)構(gòu)主要類型、特點(diǎn)及使用場(chǎng)合簡(jiǎn)單列表說(shuō)明如下：類型特點(diǎn)主 要 使 用 場(chǎng) 合直通單座控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小、易于保證關(guān)閉、不平衡力大小口徑、低壓差直通雙座控制閥不平衡力小、泄漏量較大最為常用角形控制閥流路簡(jiǎn)單，阻力較小現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角聯(lián)接，高壓差、介質(zhì)粘度大、含有少量懸浮物和顆粒狀固體三通控制閥有三個(gè)出入口與工藝管道聯(lián)接，可組成分流與合流兩種型式配比控制或旁路控

48、制隔膜控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力大、耐腐蝕性強(qiáng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性、高粘度、含懸浮顆粒狀的介質(zhì)蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，價(jià)格便宜、流阻極小、泄漏量大大口徑、大流量、低壓差，含少量纖維或懸浮順粒狀介質(zhì)球閥閥芯與閥體都呈球形體流體的粘度高，污穢、雙位控制凸輪撓曲閥密閉性好、重量輕、體積小，安裝方便介質(zhì)粘度高、含懸浮物顆?；\式閥可調(diào)范圍大、振動(dòng)小、不平衡力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、套筒互換性好、汽蝕小、嗓音小壓差大，要求噪音小的場(chǎng)合。對(duì)高溫、高粘度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用4試分別說(shuō)明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？ 答：控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門

49、的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移） 之間的關(guān)系，即QQmax= f ( l )L式中相對(duì)流量QmaxQmax是控制閥某一開(kāi)度時(shí)的流量 Q 與全開(kāi)時(shí)的流量 Q之比；相對(duì)開(kāi)度 l 是L控制閥某一開(kāi)度時(shí)的閥桿行程 l 與閥桿全行程 L 之比。 閥前后壓差保持不變時(shí)的流量特性稱為理想流量特性。常用的控制閥理想流量特性有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線及快開(kāi)等幾種。11什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？ 答：隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號(hào)的增加，閥逐漸打開(kāi)的稱為氣開(kāi)式；隨著送往執(zhí)行器的氣壓 信號(hào)的增加，閥逐漸關(guān)閉的稱為氣關(guān)式。也可以這樣回答，有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)、無(wú)信號(hào)壓 力時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式；有壓力信號(hào)時(shí)閥

50、開(kāi)、無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥關(guān)的為氣開(kāi)式。氣開(kāi)、氣關(guān)式的選擇原則是：主要由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的，即信號(hào)壓力中斷時(shí)， 應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。一般來(lái)講，閥全開(kāi)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開(kāi)式； 閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。15試述電氣閥門定位器的基本原理與工作過(guò)程。 答：電氣閥門定位器的基本原理是力矩平衡原理。電氣閥門定位器的工作過(guò)程：當(dāng)由輸入電流所產(chǎn)生的電磁力與由閥門位置所產(chǎn)生的反 饋力在杠桿系統(tǒng)中建立力矩平衡時(shí)，就使一定的輸入電流信號(hào)對(duì)應(yīng)于一定的閥門位置。17控制閥的日常維護(hù)要注意什么？ 答：控制閥的日常維護(hù)要注意：要對(duì)控制閥經(jīng)常維護(hù)和定期檢修；應(yīng)注意填料的密封情況和

51、閥桿上下移動(dòng)的情況是否良好，氣路接頭及膜片有否漏氣等；檢修時(shí)重點(diǎn)檢查部位有閥體內(nèi) 壁、閥座、閥芯、膜片及密封圈、密封填料等。20數(shù)字閥有哪些特點(diǎn)？ 答：數(shù)字閥是一種位式的數(shù)字執(zhí)行器，由一系列并聯(lián)安裝且按二進(jìn)制排列的閥門所組成。數(shù) 字閥的特點(diǎn)是：分辨率高，精度高，反應(yīng)速度快，關(guān)閉特性好，沒(méi)有滯后，線性好，噪聲小， 可以直接與計(jì)算機(jī)相連。但是數(shù)字閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件多、價(jià)格貴，此外由于對(duì)控制信號(hào)過(guò)于 敏感，容易造成誤操作。21什么是智能控制閥？它的智能主要體現(xiàn)在哪些方面 答：智能控制閥集常規(guī)儀表的檢測(cè)、控制、執(zhí)行等作用于一身，以控制閥為主體，將許多部 件組裝在一起的一體化結(jié)構(gòu)。智能控制閥的智能主要體現(xiàn)

52、在控制智能、通信智能、診斷智能幾方面。第七章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)作業(yè)題（P166-167）1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 答：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由檢測(cè)變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對(duì)象組成。 檢測(cè)變送裝置的作用是檢測(cè)被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換為一種特定的輸出信號(hào)；控制器的作 用是接收檢測(cè)變送裝置的測(cè)量信號(hào)，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果 送往執(zhí)行器；執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的控制信號(hào)來(lái)改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控 制被控變量的目的；被控對(duì)象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備或裝置等。2圖 7-22 是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。試畫(huà)出這一系統(tǒng)的方塊圖，指出各方塊具

53、體代 表什么？答：該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖：干 擾給定值控制執(zhí)行對(duì)象被控變量測(cè)量、變送其中各方塊為：對(duì)象為反應(yīng)器，執(zhí)行器為加熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，測(cè)量變送為反應(yīng)器內(nèi)溫測(cè)量，控制器為反應(yīng)器內(nèi)部溫度控制器。5被控變量的選擇原則是什么？ 答：被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素，它選擇的一般原 則是：（1）被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量；（2） 被控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量；（3）被控變量應(yīng)盡 可能選擇工藝生產(chǎn)過(guò)程的直接控制指標(biāo)，當(dāng)無(wú)法獲得直接控制指標(biāo)信號(hào)，或其測(cè)量或傳送滯 后很大時(shí)，可選擇與直接控制指標(biāo)

54、有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo)；（4）被控變量應(yīng)是能測(cè) 量的，并具有較大靈敏度的變量；（5）被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的；（6）應(yīng)考慮工藝的合理性 與經(jīng)濟(jì)性。6什么叫可控因素（變量）與不可控因素？當(dāng)存在著若干個(gè)可控因素時(shí)，應(yīng)如何選擇操縱 變量才是比較合理的控制方案？ 答：工藝上允許加以控制的變量稱可控變量，否則稱不可控變量。當(dāng)存在著若干個(gè)可控因素 時(shí)，應(yīng)選擇其中對(duì)被控變量影響較大且較快的作為操縱變量，同時(shí)應(yīng)考慮工藝的合理性和生 產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。13試確定圖 7-23 所示兩個(gè)系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用。答：圖 7-23（a）為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)。由于物料溫度需要控制，當(dāng)控制閥上 氣源突然中斷時(shí)，應(yīng)使加熱劑的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，以避免大量加熱劑流入加熱器，所以應(yīng) 選擇氣開(kāi)閥型式。當(dāng)加熱劑流量增大時(shí)，會(huì)使被加熱物料出口溫度升高，故該對(duì)象為“+” 作用方向的，而氣開(kāi)閥是“+”作用方向的，為使整個(gè)系統(tǒng)能起負(fù)反饋?zhàn)饔?，溫度控制器?yīng) 選反作用的。圖 7