《化工儀表及自動(dòng)化》云南民族大學(xué)期末復(fù)習(xí)試題及答案

《化工儀表及自動(dòng)化》云南民族大學(xué)期末復(fù)習(xí)試題及答案《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)：

試題：

一．填空（每空1分）

1．工程上所用的壓力指示值多為，即肯定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)消失、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)掌握系統(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)潔對(duì)象特性的參數(shù)分別有、和。7．對(duì)于比例積分微分（PID）掌握來(lái)說(shuō)，單純的比例作用存在余差，加入可以消退余差，而加入可以起到“超前掌握”的效果。

8．前饋掌握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）掌握器來(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．依據(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．根據(jù)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）掌握來(lái)說(shuō)，單純的比例作用存在余差，加入可以消退余差，而加入可以起到“超前掌握”的效果。

15．根據(jù)測(cè)量原理的不同，壓力檢測(cè)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．選擇性掌握系統(tǒng)可分為、和混合型選擇性掌握系統(tǒng)，對(duì)于選擇性掌握系統(tǒng)要留意防止現(xiàn)象的發(fā)生。

20、常見(jiàn)的傳熱設(shè)備有、、等。

21．兩種常用的勻稱掌握方案包括、。

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)，依據(jù)“卡曼渦街”現(xiàn)象測(cè)量流體流量的儀表為，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，即肯定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．某換熱器溫度掌握系統(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℃，該掌握系統(tǒng)的最大偏差為，余差為，衰減比為。

圖1

26．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68783μV），自由端的溫度為30℃（對(duì)應(yīng)的分度表熱電勢(shì)為1801μV），測(cè)得的熱電勢(shì)應(yīng)為。

27．在精餾塔掌握系統(tǒng)中，可以轉(zhuǎn)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，要掌握塔頂餾出物的組分應(yīng)選擇作為操縱變量，要掌握塔底餾出物的組分應(yīng)選擇作為操縱變量。

28．掌握器參數(shù)工程整定的常用方法有、和閱歷湊試法。

29．某臺(tái)DDZ-III型比例積分掌握器，掌握器為正作用，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．比值掌握系統(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)采納。

31．離心泵的流量掌握方案有以下三種：掌握泵的出口閥門開(kāi)度、以及；

32．離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象的主要緣由是壓縮機(jī)的吸氣量（大于、小于或等于）極限排氣量引起的，防喘振掌握方案有固定極限流量法和。

二．簡(jiǎn)答

1．試分別寫出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)掌握系統(tǒng)的主掌握器和副掌握器？請(qǐng)畫出串級(jí)掌握系統(tǒng)的方塊圖。（10分）

5．簡(jiǎn)述離心泵的流量掌握方案有哪幾種？（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)償方法有那些？（6分）8．什么是掌握器的參數(shù)整定？工程上常用的掌握器參數(shù)整定有幾種方法？（6分）

9．掌握閥的流量特性是什么？何為掌握閥的抱負(fù)流量特性？掌握閥的抱負(fù)流量特性有哪幾種？（6分）

10．前饋掌握具有什么特點(diǎn)？為什么采納前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的掌握品質(zhì)？（6分）

11、什么是精餾塔的溫差掌握和雙溫差掌握？（6分）

12、試述比例(P)、積分(I)、微分(D)掌握規(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）

16．什么叫掌握器的無(wú)擾動(dòng)切換？（2分）

17．簡(jiǎn)述單回路掌握系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成？試畫出單回路掌握系統(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200～700℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大肯定誤差為+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ρ1，隔離液密度為ρ2，問(wèn)有無(wú)遷移？何種遷移？遷移量多少？（10分）

h2

圖2

3．試定性畫出在階躍輸入信號(hào)時(shí)的比例(P)掌握器和比例積分(PI)掌握器的響應(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，掌握過(guò)程中溫度偏離給定

值最大不能超過(guò)6℃?，F(xiàn)設(shè)計(jì)肯定值掌握系統(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)是否能夠滿意工藝要求？（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

0~3m，被測(cè)介質(zhì)密度ρ=9003/mkg，毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度ρ0=9503

/mkg。變送器的安裝尺寸

為h1=1m，h2=4m。求變送器的測(cè)量范圍，并推斷零點(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上升或者降低時(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）=)0,400(E28.943mV（2）=)0,30(E1.801mV（3）=)0,422(E30.744mV

7．（15分）假如有一臺(tái)壓力表，其測(cè)量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得到下列數(shù)據(jù)

(1)分別求出該壓力表正反行程的最大肯定誤差值；（5分）

(2)依據(jù)正反行程的最大肯定誤差值，該壓力表的精度等級(jí)應(yīng)為多少；（5分）(3)求出該壓力表的變差；（3分）

(4)依據(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600～1200℃的電子電位差計(jì)，問(wèn)：

（1）它的最大允許肯定誤差是多少？（5分）

（2）校驗(yàn)時(shí)，如其中的某一點(diǎn)最大肯定誤差是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狀況）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m2~0，被測(cè)介質(zhì)密度3

kg/m1000ρ=，變送器安裝尺寸為m3h1=，m5h2=，

大氣壓MPa0.1013p0=，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，遷移量應(yīng)為多少？（8分）

圖5

10．某合成氨廠合成塔的壓力變化范圍為11~14MPa，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，并能凹凸限報(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0～10、0～16、0～25M、0~40、0~60MPa，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1.0~1.6Mpa，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0～1.6、0～

h2

2.5、0～4.0MPa，精度等級(jí)為1.0,1.5,2.5。（10分）

12．某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍是0～1000℃，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

(1)求出該測(cè)溫儀表的最大肯定誤差值；(2)確定該測(cè)溫儀表的精度等級(jí)；(3)假如工藝上允許的最大肯定誤差為±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狀況）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？遷移量多少？（10分）

圖6

四．分析

1．某貯槽，其進(jìn)口流量來(lái)自上一工序，不行控，掌握目標(biāo)是保證貯槽的液位恒定，為此設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)潔液位掌握系統(tǒng)，如圖7所示，試問(wèn)：(1)畫出簡(jiǎn)潔掌握系統(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）

圖7

h2進(jìn)口流量

2、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，確保平安生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了圖8所示的溫度掌握系統(tǒng)。工藝要求乙炔發(fā)生器的反應(yīng)溫度掌握在（80±1）℃。試畫出該溫度掌握系統(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）

圖8

3、（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)勻稱掌握系統(tǒng)。

（1）畫出該掌握系統(tǒng)的方框圖（5分）

（2）簡(jiǎn)述該系統(tǒng)與一般串級(jí)掌握系統(tǒng)的異同點(diǎn)（5分）

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，為此采納夾套水冷卻。由于釜溫掌握要求較高，故設(shè)置掌握系統(tǒng)如圖10所示

(1)這是什么類型的掌握系統(tǒng)？（5分）

（2）其主變量和副變量是什么？（5分）

(3)選擇掌握閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式和主、副掌握器的正反作用。（5分）

圖10

5、（10分）圖11所示為甲苯-二甲苯精餾塔掌握流程圖。

（1）試簡(jiǎn)述圖中各掌握系統(tǒng)的作用（5分）

（2）圖11中是按精餾段指標(biāo)進(jìn)行掌握的方案，試簡(jiǎn)述按精餾段指標(biāo)進(jìn)行掌握的方案適用于哪些狀況？（5分）

圖11

6．（12分）圖12為貯槽液位掌握系統(tǒng)，為平安起見(jiàn)，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種狀況下，分別設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)的掌握流程圖；確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)形式及掌握器的正、反作用。

Q為操縱變量；（6分）

(1)選擇流入量

i

Q為操縱變量。（6分）

(2)選擇流出量

o

圖12

7．（3分）對(duì)于某換熱器，當(dāng)進(jìn)口物料流量的變化為主要干擾時(shí)，采納如圖13所示的掌握方案，請(qǐng)

指出此為何種類型的掌握系統(tǒng)？畫出該掌握系統(tǒng)的方塊圖。

圖13

8．（12分）如圖14所示，加熱爐被加熱物料出口溫度T1與爐膛溫度T2的串級(jí)掌握系統(tǒng)，工藝平安條件是：一旦發(fā)生重大事故，馬上切斷燃料油的供應(yīng)。

(1)畫出該串級(jí)掌握系統(tǒng)的方塊圖；（4分）

(2)選擇掌握閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式；（2分）

(3)選擇主、副掌握器的正反作用。（6分）

《化工儀表及自動(dòng)化》期末復(fù)習(xí)題標(biāo)準(zhǔn)答案

一．填空

1．表壓，大氣壓力與肯定壓力之差

2．無(wú)遷移，負(fù)遷移，正遷移

3．節(jié)流裝置，差壓計(jì)，顯示儀表

4．熱電偶，熱電阻

5．衰減比，余差，過(guò)渡時(shí)間

6．放大系數(shù)，時(shí)間常數(shù)，滯后時(shí)間

7．積分作用，微分作用

8．單純的前饋掌握，前饋-反饋掌握

9．最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間

10．弱，強(qiáng)

11．傳遞滯后，容量滯后

12．測(cè)量范圍上限值，測(cè)量范圍下限值

13．氣動(dòng)儀表，電動(dòng)儀表

14．積分，微分

15．彈性式壓力計(jì)、液柱式壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)、電氣式壓力計(jì)16．泵，風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)

17．20~100KPa，4~20mADC

18．自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖愛(ài)護(hù)系統(tǒng)，自動(dòng)掌握系統(tǒng)

19．開(kāi)關(guān)型選擇性掌握系統(tǒng)，連續(xù)型選擇性掌握系統(tǒng)，積分飽和20．換熱器、加熱爐、鍋爐、再沸器、冷凝器、加熱器中任選三種21．簡(jiǎn)潔勻稱掌握、串級(jí)勻稱掌握

22．電磁感應(yīng)，漩渦流量計(jì)（渦街流量計(jì)），平方根

23．大，小

24．表壓、負(fù)壓

25．30℃，5℃，5:1

26．66982μV

27．塔頂冷回流流量，塔底再沸器加熱蒸汽流量

28．臨界比例度法，衰減曲線法

29．5.2mA，5.7mA

30．雙閉環(huán)比值掌握系統(tǒng)

31．掌握泵的轉(zhuǎn)速，掌握泵的出口旁路閥門開(kāi)度

32．小于，可變極限流量法

二．簡(jiǎn)答

1．答：

QDZ型氣動(dòng)單元組合儀表的信號(hào)范圍為20~100KPa氣壓信號(hào)；（2分）

DDZ-II電動(dòng)單元組合儀表的信號(hào)范圍為0~10mADC電流信號(hào)；（2分）

DDZ-III電動(dòng)單元組合儀表的信號(hào)范圍為4~20mADC電流信號(hào)。（2分）

2．答：

容積式流量計(jì)：橢圓齒輪番量計(jì)；（2分）

速度式流量計(jì)：差壓式流量計(jì)；轉(zhuǎn)子流量計(jì)；渦輪番量計(jì)；電磁流量計(jì)；漩渦流量計(jì)；（任取三種，每種2分）

質(zhì)量流量計(jì)：科氏力流量計(jì)（或微動(dòng)流量計(jì)）；（2分）

3．答：

化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容有

(1)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；（2分）

(2)自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖愛(ài)護(hù)系統(tǒng)；（2分）

(3)自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)；（2分）

(4)自動(dòng)掌握系統(tǒng)。（2分）

4．答：

主掌握器：按主變量的測(cè)量值和給定值而工作，其輸出作為副變量給定值的那個(gè)掌握器。（2分）副掌握器：其給定值來(lái)自主掌握器的輸出，并按副變量的測(cè)量值與給定值的偏差而工作的那個(gè)掌握器。（2分）

串級(jí)掌握系統(tǒng)的方框圖（6分）

5．答：

離心泵的流量掌握方案有

(1)掌握泵的出口閥門開(kāi)度；（2分）

(2)掌握泵的轉(zhuǎn)速；（2分）

(3)掌握泵的出口旁路；（2分）

6.反饋：掌握系統(tǒng)方塊中的任何一個(gè)信號(hào)，只要沿著箭頭方向前進(jìn)，通過(guò)若干個(gè)環(huán)節(jié)后，最終又會(huì)回到原來(lái)的起點(diǎn)

負(fù)反饋：反饋信號(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差為兩者之差。

7．工業(yè)上常用熱電偶的溫度-熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0℃狀況下得到，而當(dāng)采納補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)延長(zhǎng)到操作室內(nèi)時(shí)，熱電偶的冷端溫度高于0℃，而且不恒定，這樣熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必定偏小，且隨冷端溫度變化而變化，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)，必需進(jìn)行熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。

常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有以下幾種：(1)冷端溫度保持0℃的方法；(2)冷端溫度修正法；(3)校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。

8．根據(jù)已定的掌握方案，確定使掌握質(zhì)量最好的掌握器參數(shù)值。閱歷湊試法、臨界比例度法、衰減曲線法

9．掌握閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（或相對(duì)位移）之間的關(guān)系，即

)(maxL

l

fQQ=在不考慮掌握閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為抱負(fù)流量特性。

掌握閥的抱負(fù)流量特性主要有直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性和快開(kāi)特性。10、前饋掌握的特點(diǎn)

（1）基于不變性原理，比反饋掌握準(zhǔn)時(shí)、有效（2）前饋是開(kāi)環(huán)掌握

（3）前饋掌握規(guī)律隨對(duì)象特性的不同而不同（4）一種前饋只能克服一種干擾

為什么采納前饋＋反饋的復(fù)合掌握系統(tǒng)可以大大提高掌握系統(tǒng)的品質(zhì)

（1）從前饋掌握角度，由于反饋，減輕了對(duì)前饋掌握模型的精度要求，并可對(duì)未做前饋補(bǔ)償?shù)母蓴_進(jìn)行校正

（2）從反饋角度，前饋掌握事先起了一個(gè)粗調(diào)的作用，大大削減了反饋的負(fù)擔(dān)

11．溫差掌握：靈敏板溫度與塔頂（或塔底）四周某塊塔板的溫度之差作為被控變量來(lái)間接掌握塔的產(chǎn)品的成分。

雙溫差掌握：分別在精餾段及提餾段上選取溫差信號(hào)，然后將兩個(gè)溫差信號(hào)相減，作為掌握器的測(cè)量信號(hào)（掌握系統(tǒng)的被控變量）12．答：

比例掌握規(guī)律(P)是指掌握器的輸出信號(hào)變化量p與輸入偏差信號(hào)e之間成比例關(guān)系，即

eKpp=

比例掌握的特點(diǎn)是反應(yīng)快、掌握準(zhǔn)時(shí)，但掌握結(jié)果存在余差。

積分掌握規(guī)律(I)是指掌握器的輸出信號(hào)變化量p與輸入偏差信號(hào)e的積分成正比，即

?=

edtTpI

1

積分掌握的特點(diǎn)是掌握緩慢（1分），但能消退余差。

微分掌握規(guī)律(D)是指掌握器的輸出信號(hào)變化量p與輸入偏差信號(hào)e的變化速度成正比，即

dt

deTpD

微分掌握的特點(diǎn)是有肯定的超前掌握作用，但不能單獨(dú)使用。13．(1)操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)整

(2)操縱變量應(yīng)比干擾對(duì)被控變量的影響更加靈敏，掌握通道放大系數(shù)適當(dāng)大，時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小

純滯后時(shí)間盡量小，干擾通道放大系數(shù)盡量小，時(shí)間常數(shù)盡量大

(3)考慮工藝合理性與經(jīng)濟(jì)性。

14．放大系數(shù)：對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)輸出變化量與輸入變化量的比值。

時(shí)間常數(shù)：對(duì)象受到階躍輸入后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間。15．常用的熱電偶有如下幾種：鉑銠30－鉑銠6，鉑銠10—鉑，鎳鉻—鎳硅，鎳鉻—康銅補(bǔ)償導(dǎo)線：為了保持冷端溫度的恒定，采納一種專用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長(zhǎng)出來(lái)，稱為補(bǔ)償導(dǎo)線16．答：

掌握器一般都具有自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能。在進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能切換時(shí)，在切換的瞬間，應(yīng)當(dāng)保持掌握器的輸出不變，這樣使執(zhí)行器的位置在切換過(guò)程中不致于突變，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程引起附加的擾動(dòng)，這稱為無(wú)擾動(dòng)切換。（2分）17．答：

單回路掌握系統(tǒng)是由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及傳感器（或變送器）、一個(gè)掌握器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)掌握系統(tǒng)。（4分，缺一點(diǎn)減1分）

簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的典型方塊圖為

（2分）

三．計(jì)算

1．解：

該儀表的相對(duì)百分誤差為

%8.0%100200

7004

+=?-+=

δ（3分）

該儀表的誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。（2分）2．解：

當(dāng)液面高度為H時(shí)，

正壓室，12101ghρgHρpp++=（2分）負(fù)壓室，2202ghppρ+=（2分）

)(212121hhggHppp-+=-=?ρρ（2分）

當(dāng)H=0時(shí)，0)(122>--=?hhgpρ（2分）

所以，需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移，應(yīng)進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為)(122hhg-ρ（2分）3．解：

P作用響應(yīng)曲線（3分）PI作用響應(yīng)曲線（5分）

Kp0

t(s)

Kp0

t(s)

2Kp

TI

標(biāo)注Kp（2分）標(biāo)注Kp（2分）標(biāo)注2Kp（1分）標(biāo)注TI（2分）

4、由曲線可知：最終穩(wěn)態(tài)值位41℃，設(shè)定值40℃；最大偏差＝45－40＝5℃余差＝41－40＝1℃第一波峰值B=45-41=4℃其次波峰值B’＝42－41＝1℃衰減比＝B/B’=4:1過(guò)渡時(shí)間23min

振蕩周期＝18－5＝13min

5、當(dāng)不考慮遷移量是，變送器的測(cè)量范圍依據(jù)液位的最大變化范圍來(lái)計(jì)算

Δpmax＝Hρg＝3*900*9.81＝26487Pa＝26.487kPa所以測(cè)量范圍可選為０-３０ｋＰａ

如圖所示，當(dāng)液位高度為H時(shí)，差壓變送器正、負(fù)壓室所受壓力p1,p2分別為p1=p0+Hρg-h1ρ0gp2=p0+(h2-h1)ρ0g

因此，差壓變送器所受的壓差為：Δp＝p1－p2＝Hρg－h(huán)2ρ0g

由上式可知，當(dāng)H=0時(shí)，Δp＝－h(huán)2ρ0g，所以，該壓力表不符合(2)中確定的精度等級(jí)。8．（1）依據(jù)量程

max

%?=

K得，3%5.0)6001200(%max=?-==?K量程℃（2）由于某一點(diǎn)最大肯定誤差>3℃，所以不合格。9．解：

當(dāng)液面高度為H時(shí)，

正壓室，101ghgHppρρ++=（1分）負(fù)壓室，202ghppρ+=（1分）

)(2121hhHgppp-+=-=?ρ（2分）

當(dāng)H=0時(shí)，0Pa19600)35(8.91000)(12，被測(cè)壓力最小值不低于滿量程的1/3，允許（1分）依據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為

%6.1%10025

4

.0=?（2分）應(yīng)選擇精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表。（1分）

因此，選擇的壓力表為電接點(diǎn)彈簧管壓力表（2分），量程0~25MPa，精度1.5級(jí)。11．解：

平穩(wěn)壓力，所以選擇儀表的上限值為MPa4.22

3

6.123max=?=?p（2分）所以選擇儀表量程為0~2.5MPa（2分）

3

1

5.20.1>，被測(cè)壓力最小值不低于滿量程的1/3，允許（1分）依據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為

%2%1005

.205

.0=?（2分）應(yīng)選擇精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表。（2分）

因此，選擇的壓力表為彈簧管壓力表（1分），量程0~2.5MPa，精度1.5級(jí)。12．解：

(1)各點(diǎn)肯定誤差為

(2)儀表相對(duì)百分誤差為

%6.0%1001000

6

+=?+（2分）

所以，該測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)（2分）。

(3)依據(jù)工藝要求，儀表的允許誤差為

%8.0%1001000

8

±=?±（2分）所以，應(yīng)選擇0.5級(jí)儀表才能滿意工藝要求，所以該測(cè)溫儀表不符合要求（2分）。13．解：

當(dāng)液面高度為H時(shí)，

正壓室，101ghgHppρρ++=（2分）負(fù)壓室，202ghppρ+=（2分）

)(2121hhHgppp-+=-=?ρ（2分）

當(dāng)H=0時(shí)，0)(12<--=?hhgpρ（2分）

所以，需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移，應(yīng)進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為)(12hhg-ρ（2分）

四．分析

1、答：

(1)簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)的方塊圖（6分）

(2)被控對(duì)象：液體貯槽（1分）

被控變量：貯槽液位（1分）操縱變量：貯槽出口流量（1分）主要擾動(dòng)變量：貯槽進(jìn)口流量（1分）

2、乙炔發(fā)生器溫度掌握系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。

被控對(duì)象：乙炔發(fā)生器；

被控變量：乙炔發(fā)生器內(nèi)溫度

操縱變量：冷水流量

擾動(dòng)變量：冷水溫度、壓力；電石進(jìn)料量、成分等。

3、（1）方框圖如下：

（2）該系統(tǒng)和一般串級(jí)掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上相同。不同之處在于掌握目的上，一般串級(jí)系統(tǒng)是為了保證主變量的掌握效果，而對(duì)副變量的掌握品質(zhì)沒(méi)有過(guò)高的要求，而串級(jí)勻稱掌握對(duì)主副變量的掌握都有要求，其目的是保證這兩個(gè)變量的統(tǒng)籌兼顧、相互協(xié)調(diào)。即應(yīng)使這兩個(gè)變量都是變化的，并且變化都是比較緩慢并且在允許的范圍之內(nèi)。這樣的要求體現(xiàn)在參數(shù)整定上串級(jí)勻稱掌握的整定原則與一般串級(jí)掌握的整定原則是不一樣的。

4．答：

（1）這是串級(jí)掌握系統(tǒng)。

（2）主變量是反應(yīng)釜內(nèi)溫度，副變量是夾套內(nèi)溫度。（5分）

（3）為了保證在氣源中斷時(shí)保證冷卻水連續(xù)供應(yīng)，以防止釜溫過(guò)高，所以掌握閥應(yīng)選擇氣關(guān)式。

（利用方框圖法或規(guī)律推理法確定主副掌握器的正反作用）副掌握器T2C的作用方向：冷卻水流量增加，夾套溫度下降，即副對(duì)象為“-”方向；掌握閥為氣關(guān)式，屬于“-”作用方向；為使掌握系統(tǒng)具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫莆掌鲬?yīng)選擇反作用掌握器。當(dāng)主副變量均上升時(shí)，要求掌握閥動(dòng)作方向相同，所以主掌握器選反作用。

5、解：