化工儀表及自動化習(xí)題

第一章5.什么是管道及儀表流程圖？的原理圖。是控制系統(tǒng)設(shè)計、施工中的一種圖示形式。7.試分別說明PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。答：PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為303；FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為305。圖1-10過控制作用克服干擾作用對被控變量的影響。按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分哪幾類？某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為過題圖控1即900 1=的工藝要求？解:最大偏差超調(diào)量=950-908=4（℃；由于=918-908=1（℃，所以，衰減比余差=908-900=振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時間t。s因為因為A=50℃<80℃，C=8℃<10℃，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。l-20(a)l-20(a)1-20(b)8。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。變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差A(yù)=81.81=0.（℃；由于B=81.80.7=0.（℃B =80.80.7=0.（℃所以衰減比n=B:=0.8:0.2=；差C=80.81=0.（℃。第二章1.什么是對象特性？為什么要研究對象特性？4.建立對象的數(shù)學(xué)模型有哪兩類主要方法？答：機理建模法、實驗建模法。為什么放大系K是對象的靜態(tài)特性？而時間常T和滯后時τ 是對象的動態(tài)特性答：放大系K在數(shù)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，即輸出的變化量K輸入的變化量對象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對控制過程有什么影響？制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。對象的容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。容量滯后增510。試寫出描述該對象的微分方程。解：該對象的微分方程式數(shù)學(xué)模型為5dy(t2)y(t2)10x(t)dty表示輸入變量。已知一個簡單的水槽，其橫截面為0.5M2定的。如果在穩(wěn)定情況下，輸入的流量突然在原來基礎(chǔ)上增加了0.1m3/h，試畫出水槽液位Δh解：h Qdt1dt th Qdt1dt tA 1 A 0.5為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特性，在某瞬間（t0=0）2.5t/h3.0t/h.2-25所示。假定該對象為一階（)0.5t/h時溫度變化量的函數(shù)表達式。第三章0~1000oC的溫度計出廠前經(jīng)校驗，其刻度標尺上的各點測量結(jié)果分別為：標準表讀數(shù)/oC02004006007008009001000oC被校表讀數(shù)/oC02014026047068059031001oC求出該溫度計的最大絕對誤差值；確定該溫度計的精度等級。解：（1）最大絕對誤差max7067006C（2）允許誤差max 100% 100%0.6%允 滿量程 10000標準表讀數(shù)/MPa被校表正行程讀/MPa被校表反行程讀標準表讀數(shù)/MPa被校表正行程讀/MPa被校表反行程讀/MPa024681001.983.965.947.979.9902.024.036.068.0310.01求出該壓力表的變差；標準表讀數(shù)/MPa被校表正行程讀數(shù)/MPa被校表反行程讀數(shù)/MPa壓力表的變差/%被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa儀表絕對誤差/MPa標準表讀數(shù)/MPa被校表正行程讀數(shù)/MPa被校表反行程讀數(shù)/MPa壓力表的變差/%被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa儀表絕對誤差/MPa024681001.983.965.947.979.9902.024.036.068.0310.0100.40.71.20.60.202.003.9956.008.0010.0000.000.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；0.005100%0.5%（2）儀表誤差：

10 ；但是，由于儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不符合1.0級精度。20.1.0是多少?若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為0.5MPa時，標準壓力計上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點是否符合1解壓力表允許的最大絕對誤差為m1.0MP′1.0%=0.01MPa在校驗點0.5MPa處，絕對誤差為=0.50.508=0.008(MPa)該校驗點的測量誤差為0.008100%1.57%0.508故該校驗點不符合1.0級精度。22.如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa。現(xiàn)用一臺測量范圍為0~1.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進行測量，問能否符合工藝上的誤差要求?若采用一臺測量范圍為0~1.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎?試說明其理由。解用0~1.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進行測量的基本誤差max

=1.6MPa′1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。用0~1.0MPa、精度為l.0級的壓力表來進行測量的基本誤差max

=1.0MPa′1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。24.某合成氨廠合成塔壓力控制指標為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺就地指示的壓力表(給出型號、測量范圍、精度等級)。5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5p 1423.3(MPa)3根據(jù)壓力表量程系列（附表1，可選YX-150型、測量范圍為0~25MPa根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足max

0.4100%1.6%25要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。387920kg／m3的不銹鋼制0.831kg／L2750kg／m3解由題知=7920kg／m3，=0.831kg／L=831kg／m3，=1000／m3，Q=10L/mint測苯的流量的修正系數(shù)為K Q

ftwft f w

W 0(7920(79201000)(79201000Q=Q/K=10/0.911.1(L/min)r 0 Q所以，苯的流量測量范圍為0～11.1L/min。r當轉(zhuǎn)子材料改為鋁時，=2750kg／m3，此時測水的流量的修正系數(shù)為r(792027501000(792027501000K r

w 2wQ=Q/K=10/2=5(L/min)r0 0 rQ所以，此時測水的流量的測量范圍為0～5L/min(2750(27501000)(27501000rwffQr f w

0.87Q=Q/K=5/0.87=5.75（L/min）rf r0 所以，此時測苯的流量的測量范圍為0～5.75L/min。52.測量高溫液體測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況)時，經(jīng)常在負壓管上裝有冷凝罐(見題3-19圖)，問這時用差壓變送器來測量液位時，要不要遷移?如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮?題3-19圖高溫液體的液位測量解：差壓液位計正壓室壓力

p=gh+gH+p負壓室壓力正、負壓室的壓差

1 1 0p=gh+p2 2 0p=p=gH(hh)1 2 2 1H=0p=(hh。2 1這種液位測量時，具有“負遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時，p=0，該差壓變送器測液位(hh2 1用K型熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV，冷端（室溫）25C溫度?如果改用E解用K型熱電偶測溫時，設(shè)設(shè)備的溫度為t，則E(t，25)=20mV，查K型熱電偶分度表，E(25，0)=1.000mV。根據(jù)中間溫度定律，E(t，0)=E(t，25)+E(25，0)=20+1.0=21.000mV反查K型熱電偶分度表，得t=508.4℃若改用E型熱電偶來測次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為E(508.4，25)=E(508.4，0)E(25，0)=37678.61496.5=36182.1V36.18mV。K K K30℃，顯示儀表的機械零位在0℃時，這時指示值為400℃，則認為換熱器內(nèi)的溫度為430℃對不對?為什么?正確值為多少度?解認為換熱器內(nèi)的溫度為430℃不對。設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實測熱電勢為E(t，30)，根據(jù)顯示儀表指示值為400℃，則有E(t，30)=E(400，0)，由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳（E型）熱電偶分度表，有E(t，0)=E(t，30)+E(30，0)=E(400，0)+E(30，0)=28943+1801=30744V反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得器內(nèi)的溫度t=422.5℃KE160℃時，請計算實際溫度tx為多少度？解先求熱電勢，再計算實際溫度。錯用E配套的顯示儀表，其指示值為160℃時，熱電偶的熱電勢為（1.801+1.192）/2=9.004mV當正確配套顯示儀表后，E（t，t0）=9.004mV，查表E（t0，0）=1.000mVE（t，0）=E（t，t0）+E（t0，0）=9.004+1.000=10.004mV查表并線性插值，實際溫度246.4℃。67.用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計算時錯用了Cul00的分度表，查得的溫度為140℃，問實際溫度為多少?解查Cul00的分度表，140℃對應(yīng)電阻為159.96，而該電阻值實際為Ptl00鉑電阻測溫時的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實際溫度為157℃第四章控制器的控制規(guī)律是指什么？有哪些基本控制規(guī)律？答：所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸人偏差信號e之間的關(guān)系，即pf(e)f(zx)式中，z為某種函數(shù)關(guān)系。常用的控制規(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，例PI,PD,PID等。答：雙位控制的規(guī)律是當測量值大于給定值時，控制器的輸出為最大（或最?。敌∮诮o定值時，則輸出為最?。ɑ蜃畲螅?，有開和關(guān)兩個極限位置，又稱開關(guān)控制。缺點：運動部件動作頻繁，壽命較短。比例控制的規(guī)律是怎樣的？什么事比例控制的余差？為什么比例控制會產(chǎn)生余差？(P)是指控制器的輸出信號變化量p與輸人偏差信號變化量e之間成比例關(guān)系，即 p

e （KP

為比例放大系數(shù)）Kp

越大，比例控制作用越強。產(chǎn)生余差的原因：比例控制器的輸出信號y與輸入偏差e之間成比例關(guān)系：pK eP為了克服擾動的影響，控制器必須要有控制作用，即其輸出要有變化量，而對于比例控制來講，只有在偏差不為零時，控制器的輸出變化量才不為零，這說明比例控制會永遠存在余差。

max

min

max

min

100%ex ex xpppepmax—pmin比例度越大，其控制作用越弱。20.試簡述PLC的分類。答：按容量大致可以分成小型PLC、中型PLC、大型PLC。按硬件結(jié)構(gòu)分分為整體式PLC、組合式PLC、疊裝式PLC第五章1.氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答：氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C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)換為流過閥的流量的裝置4之間的關(guān)系，即Q Qmax

lf( )L式中相對流量Q 是控制閥某一開度時的流量Q與全開時的流量

之比。相對開度Qmax

maxl是控制閥某一開度時的閥桿行程l與閥桿全行程L之比。L在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。常用的：直線流量特性（曲線2）、等百分比（對數(shù)）流量特性（曲線4）、拋物線流量特性（曲線3）、快開特性（曲線1）。11.什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答：隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關(guān)式。過程或設(shè)備比較危險的選氣開式；閥全關(guān)時，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險的應(yīng)選擇氣關(guān)式。什么是控制閥的流量系數(shù)Kv?如何讓選擇控制閥的口徑？流量系數(shù)定義：當閥兩端壓差為100kPa,流體的密度為1g/cm3,閥全開時流經(jīng)閥的水流量。P2P2

單位為m3/h控制閥的口徑的選擇實質(zhì)就是根據(jù)特定的工藝條件進行Kv值得計算，然后按控制閥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄選擇相應(yīng)的控制閥口徑有一定的裕量，但裕量不宜過大。答：一是把閥芯反裝；二是把執(zhí)行機構(gòu)反裝17.控制閥的日常維護要注意什么？0.14-0.4MPa:0.14-0.24MPa力穩(wěn)定切斷閥的對氣源要求:要求壓縮空氣干燥,壓力穩(wěn)定.氣源壓力在0.4-0.7MPa。2-30-6018.電動執(zhí)行器有哪幾種類型？各使用在什么場合？答：類型：角行程式、直行程式、多轉(zhuǎn)式。流電流信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移°~9°，適用于操縱蝶閥、擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥；動機轉(zhuǎn)動，然后經(jīng)減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出，適于操縱單座、雙座、三通等各種控制閥和其他直線式控制機構(gòu)；多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構(gòu)：主要用來開啟和關(guān)閉閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門，一般用作就地操作和遙控。第六章13.確定兩個系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用。為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過高，否則容易分解。為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易結(jié)晶。。）加熱器：執(zhí)行器氣開（正作用，控制器反作用（）冷卻器：執(zhí)行器氣開（正作用，控制器正作用174:1δs=50%,Ts=5minPIPID解:由相應(yīng)的4:1衰減曲線法控制器參數(shù)計算表可以求得:PI控制器時，比例度δ=1.2δ =60%；s積分時間TI=0.57 Ts=2.5min。P1D控