化工自動(dòng)化及儀表習(xí)題

《化工自動(dòng)化及儀表》習(xí)題

華東理工大學(xué)孫自強(qiáng)一些基本概念題1、簡(jiǎn)述被控對(duì)象、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)（干擾）量、設(shè)定（給定）值、偏差的含義。被控對(duì)象：自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器。被控變量：被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量：受控制器操縱的，用于克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動(dòng)量：除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控量變化的因素。設(shè)定值：被控變量的預(yù)定值偏差：被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差。2、什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程？答：系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量發(fā)生波動(dòng)，在自動(dòng)控制作用下，經(jīng)過一段時(shí)間，使被控變量回復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，把系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。3、衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)有哪些？答：衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)主要有：最大偏差、衰減比、余差、過渡時(shí)間、振蕩周期（或頻率）等。4、什么是反饋、什么是正反饋、負(fù)反饋？答：把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸入端的作法稱為反饋。反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)為兩者之差，這種反饋稱為負(fù)反饋。反之稱為正反饋。5、什么是自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖？答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每個(gè)方框代表系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，方框內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式；方框間用帶有箭頭的線段表示相互間的關(guān)系及信號(hào)流向。采用方框圖可以直觀地表達(dá)系統(tǒng)各組成部分及它們之間的相互影響和信號(hào)的聯(lián)系，以便對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行分析和研究。一些基本概念題1、什么是被控對(duì)象特性？什么是被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型？研究被控對(duì)象特性有何意義？答：過程特性是指當(dāng)被控過程的輸入變量（操縱變量或擾動(dòng)變量）發(fā)生變化時(shí)，其輸出變量（被控變量）隨時(shí)間的變化規(guī)律。定量地表達(dá)對(duì)象輸入輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。在充分研究過程特性及其規(guī)律的基礎(chǔ)上，可以確定合適的被控變量和操縱變量，進(jìn)而選用合適的檢測(cè)和控制儀表，選擇合理的控制器參數(shù)，設(shè)計(jì)合乎工藝要求的控制系統(tǒng)。2、什么是控制通道和擾動(dòng)通道？答：對(duì)于一個(gè)被控對(duì)象來說，輸入量是擾動(dòng)量或操縱變量，而輸出是被控變量。由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)聯(lián)系稱為通道。操縱變量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為控制通道；擾動(dòng)量至被控變量的信號(hào)聯(lián)系稱為擾動(dòng)通道。一般來說，對(duì)于不同的通道，對(duì)象的特性參數(shù)（K、T和

）對(duì)控制作用的影響是不同的。1.某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時(shí)物料溫度θo穩(wěn)定，工藝采用改變換熱器蒸汽流量Qs來穩(wěn)定罐內(nèi)溫度θo。影響θo的因素有：閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度θi，環(huán)境溫度θc等。（1）畫出溫度控制系統(tǒng)的方塊圖；（2）指出該控制系統(tǒng)的被控變量、操作變量、被控過程及擾動(dòng)；（3）若蒸汽閥前壓力Ps突然變大時(shí)，簡(jiǎn)述該系統(tǒng)的控制過程。2.圖a為流量控制系統(tǒng)，主要克服閥前壓力P1波動(dòng)來穩(wěn)定流量Q1。圖b是儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)，主要克服Q2流量變化的擾動(dòng)，保持液位穩(wěn)定。（1）指出兩圖中的各控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控過程及主要擾動(dòng)；（2）若采用圖a系統(tǒng)來控制液位，試比較與圖b系統(tǒng)的不同點(diǎn)。圖a圖b3.某換熱器器的溫度度控制系系統(tǒng)（設(shè)設(shè)定值是是30℃℃）在階階躍擾動(dòng)動(dòng)作用下下的過渡渡過程曲曲線如圖圖所示。。試分別別求出衰衰減比、、最大偏偏差、余余差、回回復(fù)時(shí)間間。4.已知某換換熱器被被控變量量是出口口溫度θθ，操縱縱變量是是蒸汽流流量Q。。在蒸蒸汽流量量作階躍躍變化時(shí)時(shí)，出口口溫度響響應(yīng)曲線線如圖所所示。該該過程通通?？梢砸越谱髯鳛橐浑A階滯后環(huán)環(huán)節(jié)來處處理。試試估算該該控制通通道的特特性參數(shù)數(shù)K、T、τ，，寫出該該控制通通道的動(dòng)動(dòng)態(tài)方程程。5.如果用K熱電偶偶測(cè)量溫溫度，其其儀表指指示值是是600℃，而而冷端溫溫度是65℃，，則實(shí)際際溫度是是665℃，對(duì)對(duì)不對(duì)？？若不對(duì)對(duì)，正確確值應(yīng)為為多少，，為什么么？6.用K熱電電偶測(cè)量量溫度，，冷端溫溫度是30℃，，測(cè)得的的熱電勢(shì)勢(shì)是33.29mv，，求被測(cè)測(cè)爐子的的實(shí)際溫溫度。7.何謂變送送器零點(diǎn)點(diǎn)調(diào)整、、零點(diǎn)遷遷移和量量程調(diào)整整，試舉舉一例說說明之。。8.熱電偶配配接溫度度變送器器測(cè)溫時(shí)時(shí)，為什什么除了了要確定定測(cè)量溫溫度的范范圍外，，還需確確定分度度號(hào)？若若電動(dòng)ⅡⅡ型溫度度變送器器量程為為0～150℃℃，當(dāng)介介質(zhì)為90℃時(shí)時(shí)，該變變送器的的輸出為為多少mA？若若采用電電動(dòng)Ⅲ型型溫度變變送器，，量程和和介質(zhì)溫溫度同上上，則變變送器的的輸出又又為多少少mA？？（設(shè)ΔI∝Δθθ）9.某某一標(biāo)標(biāo)尺為0～500℃的的溫度計(jì)計(jì)出廠前前經(jīng)過校校驗(yàn)，其其刻度標(biāo)標(biāo)尺各點(diǎn)點(diǎn)的測(cè)量量結(jié)果值值為：被校表讀數(shù)（℃）0100200300400500標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)（℃）0103198303406495（1）求求出儀表表最大絕絕對(duì)誤差差值；（2）確確定儀表表的允許許誤差及及精度等等級(jí)；（3）儀儀表經(jīng)過過一段時(shí)時(shí)間使用用后，重重新校驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，儀儀表最大大絕對(duì)誤誤差為±±8℃，，問該儀儀表是否否還符合合出廠時(shí)時(shí)的精度度等級(jí)？？10.現(xiàn)現(xiàn)欲測(cè)測(cè)往復(fù)泵泵出口壓壓力（約約1.2MPa），工工藝要求求±0.05Mpa，就地地指示。?？晒┻x選擇的彈彈簧管壓壓力表的的精度為為：1.0,1.5,2.5,4.0級(jí)，，量程為為0～1.6,0～～2.5,0～4.0Mpa。。試選選擇壓力力表的精精度和量量程。11.熱熱電偶與與電子電電位差計(jì)計(jì)配套測(cè)測(cè)溫應(yīng)注注意什么么問題？？熱電阻阻與電子子自動(dòng)平平衡電橋橋配套測(cè)測(cè)溫應(yīng)注注意什么么問題？？12.顯顯示儀表表有哪幾幾種類型型？各有有什么主主要特點(diǎn)點(diǎn)？13.熱熱電偶與與數(shù)字式式顯示儀儀表測(cè)溫溫線路如如圖所示示。這種種接法是是否正確確？為什什么？14.用用差壓壓變送器器與孔板板配套測(cè)測(cè)量過熱熱蒸汽流流量，儀儀表按P’=3MPa（表壓壓），θθ’=400℃℃的工作作狀態(tài)標(biāo)標(biāo)定。現(xiàn)現(xiàn)過熱蒸蒸汽的工工作狀態(tài)態(tài)發(fā)生了了變化。。若P=3.2MPa，θ=380℃，則則當(dāng)儀表表示值為為6000kg/h時(shí)時(shí)，實(shí)際際流量為為多少？？（設(shè)ρρ∝P/T，P：絕對(duì)對(duì)壓力，，T：絕絕對(duì)溫度度）15.常常用的的流量計(jì)計(jì)有哪幾幾種？各各有何主主要特點(diǎn)點(diǎn)？16.常常用的的壓力、、液位檢檢測(cè)元件件有哪些些？17.用用差壓壓變送器器測(cè)量如如圖所示示敞口儲(chǔ)儲(chǔ)槽液位位。已知知被測(cè)介介質(zhì)密度度ρ=900kg/m3，液位高高度量程程為0～～1m，，靜液柱柱高度Ho=0.8m。(1)應(yīng)應(yīng)該采采用正遷遷移還是是負(fù)遷移移？遷移移量是多多少？(2)確確定變變送器量量程及應(yīng)應(yīng)調(diào)整的的量程范范圍。(3)當(dāng)當(dāng)儲(chǔ)槽槽液位h是0.5m時(shí)時(shí)，變送送器（氣氣動(dòng)）的的輸出為為多少？？18.什什么是是控制閥閥理想流流量特性性？控制制閥理想想流量特特性有哪哪幾種？？19.為為什么么氣動(dòng)執(zhí)執(zhí)行器在在工業(yè)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)用得得最多？？電氣閥閥門定位位器又有有何作用用？20.說說明P、PI、PD、PID控制制規(guī)律特特點(diǎn)及在在控制系系統(tǒng)中的的作用。。21.說說明比比例度、、積分時(shí)時(shí)間、微微分時(shí)間間的改變變對(duì)過渡渡過程有有何影響響。22.某某比例例調(diào)節(jié)器器輸入信信號(hào)為4～20mA,輸出出信號(hào)為為1～5V,當(dāng)當(dāng)比例例度δ為為60%時(shí)，輸輸入變化化6mA所引引起的輸輸出變化化量是多多少？23.某某控制制系統(tǒng)采采用PI控制規(guī)規(guī)律，若若整定參參數(shù)過渡渡過程的的曲線如如下圖。。試判定定應(yīng)如何何改變參參數(shù)δ或或Ti，，并簡(jiǎn)述述理由。。24.已已知某某夾套反反應(yīng)器溫溫度控制制系統(tǒng)如如圖所示示，反應(yīng)應(yīng)大量放放熱。要要求控制制溫度為為50℃℃，在供供氣中斷斷時(shí)保證證冷卻。。(1)選選擇合合適的檢檢測(cè)元件件及變送送器；(2)選選擇調(diào)調(diào)節(jié)閥的的氣開、、氣關(guān)特特性并說說明理由由；(3)確確定調(diào)調(diào)節(jié)器正正、反作作用并說說明理由由。25.數(shù)數(shù)字式式控制器器硬件和和軟件各各有哪幾幾個(gè)主要要部分組組成？什什么叫組組態(tài)？26.可可編程程序控制制器（PLC））有何主主要特點(diǎn)點(diǎn)？如何何選用PLC？？27.簡(jiǎn)簡(jiǎn)述DCS、、FCS系統(tǒng)特特點(diǎn)。28.為為保證證精餾塔塔提餾段段重組分分產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，擬擬采用以以再沸器器熱蒸汽汽流量為為副變量量、提餾餾段靈敏敏板溫度度為主變變量的串串級(jí)控制制方案，，工藝要要求在供供氣中斷斷時(shí)切斷斷熱源，，試：(1)確確定調(diào)調(diào)節(jié)閥氣氣開、氣氣關(guān)特性性；(2)確確定調(diào)調(diào)節(jié)器的的正反作作用；(3)畫畫出控控制系統(tǒng)統(tǒng)方塊圖圖；(4)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單說說明流量量副回路路的主要要作用。。29.生生產(chǎn)聚聚乙烯醇醇時(shí)，要要求聚醋醋酸乙烯烯與氫氧氧化鈉以以一定比比例混合合。現(xiàn)采采用單閉閉環(huán)控制制系統(tǒng)，，主動(dòng)量量（Q1）是聚聚醋酸乙乙烯，從從動(dòng)量（（Q2））是氫氧氧化鈉。。正常生生產(chǎn)時(shí)，，Q1=7M3/h,Q2=0.25M3/h,且且Q1m=10M3/h,Q2m=0.3M3/h。。若用孔孔板配差差壓變送送器測(cè)量量流量，，試確定定用開方方器和不不用開方方器時(shí)，，儀表設(shè)設(shè)置的比比值系數(shù)數(shù)K各為為多少？？當(dāng)用開開方器時(shí)時(shí)，電動(dòng)動(dòng)III型調(diào)節(jié)節(jié)器FC設(shè)定值值約為多多少？30.下下圖為為某加熱熱爐控制