何道清儀表與自動化課后答案

第頁 《儀表及自動化》第二版第1章自動限制系統(tǒng)基本概念1-3自動限制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解自動限制系統(tǒng)主要由檢測變送器,限制器,執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié)組成。1-5題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器限制流程圖。試分別說明圖中307,303,305所代表的意義。題1-5圖加熱器限制流程圖解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；303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度限制儀表；工段號為3，儀表序號為03；305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量限制儀表；工段號為3，儀表序號為05。1-7在自動限制系統(tǒng)中，測量變送裝置,限制器,執(zhí)行器各起什么作用？解測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的,統(tǒng)一的輸出信號（如氣壓信號或電壓,電流信號等）送往限制器；限制器接受測量變送器送來的信號，及工藝上須要保持的被控變量的設定值相比較得出偏差，并按某種運算規(guī)律算出結果，然后將此結果用特定信號（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即限制閥，它能自動地依據(jù)限制器送來的信號值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變量的大小。1-8．試分別說明什么是被控對象,被控變量,給定值,操縱變量,操縱介質(zhì)？解：被控對象（對象）——自動限制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)須要限制的生產(chǎn)過程,生產(chǎn)設備或機器。被控變量——被控對象內(nèi)要求保持設定值的工藝參數(shù)?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱來稱呼，如溫度限制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設定值或期望值）——人們盼望限制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)整變量）——對被控變量具有較強的直接影響且便于調(diào)整（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)限制作用的變量。操縱介質(zhì)(操縱劑)——用來實現(xiàn)限制作用的物料。1-11題11圖所示為一反應器溫度限制系統(tǒng)示意圖。A,B兩種物料進入反應器進行反應，通過改變進入夾套的冷卻水流量來限制反應器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度限制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象,被控變量,操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說明該溫度限制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。題1-11圖反應器溫度限制系統(tǒng)解該溫度限制系統(tǒng)的方塊圖題解1-11圖反應器溫度限制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對象：反應器；被控變量：反應器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A,B兩種物料的溫度,進料量，冷卻水的壓力,溫度，環(huán)境溫度的高低等。若當反應器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下上升時，其測量值及給定值比較，獲得偏差信號，經(jīng)溫度限制器運算處理后，輸出限制信號去驅(qū)動限制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度限制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)限制系統(tǒng)。1-12題1-11圖所示的溫度限制系統(tǒng)中，假如由于進料溫度上升使反應器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時該限制系統(tǒng)的工作狀況，此時系統(tǒng)是如何通過限制作用來克服干擾作用對被控變量影響的？解：當反應器內(nèi)的溫度超過給定值（即上升）時，溫度測量元件測出溫度值及給定值比較，溫度限制器將比較的偏差經(jīng)過限制運算后，輸出限制信號使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應器內(nèi)的溫度降下來，這樣克服干擾作用對被控變量影響。1-13按給定值形式不同，自動限制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同，自動限制系統(tǒng)可以分為以下三類：·定值限制系統(tǒng)——給定值恒定的限制系統(tǒng)。·隨動限制系統(tǒng)（自動跟蹤系統(tǒng)）——給定值隨機變化的系統(tǒng)?！こ绦蛳拗葡到y(tǒng)——給定值按肯定時間程序變化的系統(tǒng)。1-19某化學反應器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)℃。考慮安全因素，限制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃?，F(xiàn)設計的溫度定值限制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差,超調(diào)量,衰減比,余差,振蕩周期和過渡時間（被控溫度進入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）=9℃）的時間），并回答該限制系統(tǒng)能否滿意題中所給的工藝要求？題1-19圖溫度限制系統(tǒng)過渡過程曲線解最大偏差950900=50（℃）；超調(diào)量950908=42（℃）；由于B=918908=10（℃），所以，衰減比=42:10=4.2；余差908900=8℃；振蕩周期459=36()；過渡時間47。因為50℃<80℃，8℃<10℃，所以，該限制系統(tǒng)能滿意題中所給的工藝要求。1-20題20(a)圖是蒸汽加熱器的溫度限制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象,被控變量,操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)須要，要求出口物料溫度從80℃提高到81℃，當儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b)圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差,衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動限制系統(tǒng)，新的給定值為81℃）。題1-20圖蒸汽加熱器溫度限制解蒸汽加熱器溫度限制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖蒸汽加熱器溫度限制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量?？赡艽嬖诘母蓴_主要有：進口物料的流量,溫度的變化；加熱蒸汽的壓力,溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差81.581=0.5（℃）；由于81.580.7=0.8（℃），B=80.980.7=0.2（℃），所以，衰減比=0.8:0.2=4；余差80.781=0.3（℃）。第2章被控對象的數(shù)學模型2-1什么是對象特性？為什么要探討對象特性？解對象特性就是的對象的輸出-輸入關系。探討對象的特性，就是用數(shù)學的方法來描述對象輸入量及輸出量之間的關系。當采納自動扮裝置組成自動限制系統(tǒng)時，首先也必需深入了解對象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能依據(jù)工藝對限制質(zhì)量的要求，設計合理的限制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測量元件及限制器。在限制系統(tǒng)投入運行時，也要依據(jù)對象特性選擇合適的限制器參數(shù)(也稱限制器參數(shù)的工程整定)，使系統(tǒng)正常地運行。被控對象的特性對自動限制系統(tǒng)的限制質(zhì)量的影響很大，所以必需對其深入探討。2-2何為對象的數(shù)學模型？靜態(tài)數(shù)學模型及動態(tài)數(shù)學模型有什么區(qū)分？解對象特性的數(shù)學描述（方程,曲線,表格等）稱為對象的數(shù)學模型。穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時的輸入量及輸出量之間的關系；動態(tài)數(shù)學模型描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化狀況。穩(wěn)態(tài)及動態(tài)是事物特性的兩個側面，可以這樣說，動態(tài)數(shù)學模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型基礎上的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型是對象在達到平衡狀態(tài)時的動態(tài)數(shù)學模型的一個特例。2-8反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K,時間常數(shù)T和滯后時間t放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象（重新）處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出變化量及（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入量有肯定變化時，對輸出量的影響越大，或被控變量對這個量的變化就越靈敏，所以，K實質(zhì)上是對象的靈敏度。時間常數(shù)T是指當對象受到階躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時間；或當對象受到階躍輸入作用后，被控變量假如保持初始變化速度變化，達到新的穩(wěn)態(tài)值的時間。時間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越大對象在受到輸入作用后，被控變量卻不能馬上而快速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時間t表示。對象的滯后時間t，使對象的被控變量對輸入的變化響應滯后，限制不及時。2-11已知一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時間為2，試寫出描述該對象特性的一階微分方程式。解該對象特性的一階微分方程為2-12如題2-12圖所示的電路中，已知R＝5k，C＝2000F。試畫出突然由0階躍變化到5V時的變化曲線，并計算出t＝T,t＝2T,t＝3T時的值。題2-12圖電路解電路的微分方程為當5V時，微分方程的解為5(1e)=5(1e10)(V)（該系統(tǒng)的時間常數(shù)51032000106=10s）當時，5(1e)=5(1e1)=3.16V；當2T時，5(1e2)=5(1e2)=4.32V；當3T時，5(1e3)=5(1e3)=4.75V。題解2-12圖電路的階躍響應曲線2-13已知一個簡單水槽，其截面積為0.5m2，水槽中的液體由正位移泵抽出，即流出流量是恒定的。假如在穩(wěn)定的狀況下，輸入流量突然在原來的基礎上增加了0.1m3，試畫出水槽液位h的變化曲線。解這是一個積分對象，則(m)題解2-13圖水槽液位h的變化曲線2-14為了測定某重油預熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料氣流量從2.5增加到3.0，重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應曲線如題2-14圖所示。假定該對象為一階對象，試寫出描述該重油預熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量及燃料量變化量為輸出量及輸入量），并解出燃料量變化量為單位階躍變化量時溫度變化量的函數(shù)表達式。題2-14圖重油預熱爐的解（輸入）燃料變化量由題圖知,該系統(tǒng)屬于一階系統(tǒng)，輸出量(溫度)的變化量y(t)相對于輸入(燃料)變化量x(t)的關系(方程)為當x(t)50/6().時，方程的解為y(t)(1e)℃由題圖知，y()150120=30℃,則3030/(50/6)=3.6(℃/())首先不考慮延遲，y(t)的變化從t0=2開始，到t1=8時，實際變化時間6，由題圖知y(t)(6)=30(1e6)=145120=25（℃）由此解出3.35()所以y(t)=30(1e3.35)℃若考慮滯后時間=2，則微分方程為系統(tǒng)的特性參數(shù)是系統(tǒng)的固有特性，不會隨輸入信號的變化而變化，因此，前面求解過程中所確定的K和T的值是不變的。所以，當燃料變化量x(t)1時，溫度變化量的函數(shù)表達式為y(t)(t)=3.6(1e(t2)/3.35)℃第3章檢測儀表及傳感器3-1什么叫測量過程？解測量過程就是將被測參數(shù)及其相應的測量單位進行比較的過程3-5某一標尺為0~1000℃的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗，其刻度標尺上的各點測量結果分別為：標準表讀數(shù)/℃02004006007008009001000被校表讀數(shù)/℃02014026047068059031001(1)求出該溫度儀表的最大肯定誤差值；(2)確定該溫度儀表的精度等級；(3)假如工藝上允許的最大肯定誤差為8C，問該溫度儀表是否符合要求？解(1)校驗數(shù)據(jù)處理：標準表讀數(shù)/℃02004006007008009001000被校表讀數(shù)/℃02014026047068059031001肯定誤差/℃0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大肯定誤差：+6℃；(2)儀表誤差：，儀表的精度等級應定為1.0級；(3)儀表的基本誤差：1000(1.0%)=10℃,該溫度儀表不符合工藝上的誤差要求。3-6假如有一臺壓力表，其測量范圍為0~10，經(jīng)校驗得出下列數(shù)據(jù)：標準表讀數(shù)0246810被校表正行程讀數(shù)01.983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合1．0級精度？解（1）校驗數(shù)據(jù)處理：標準表讀數(shù)0246810被校表正行程讀數(shù)01983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)02.024.036.068.0310.01壓力表的變差00.40.71.20.60.2被校表正,行程讀數(shù)平均值02.003.9956.008.0010.00儀表肯定誤差/00.000.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；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。3-7．什么叫壓力？表壓力,肯定壓力,負壓力(真空度)之間有何關系？解（1）工程上的壓力是物理上的壓強，即（壓強）。（2）肯定壓力是指物體所受的實際壓力；表壓力=肯定壓力大氣壓力；負壓力（真空度）=大氣壓力肯定壓力3-10．作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？解彈簧管式彈性元件,薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）,水紋管式彈性元件。3-11．彈簧管壓力計的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計的主要組成及測壓過程。解：（1）彈簧管壓力計的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應的位移，只要測出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測壓力p的大小。（2）彈簧管式壓力計的主要組成：彈簧管（測量元件），放大機構，游絲，指針，表盤。（3）彈簧管壓力計測壓過程為：用彈簧管壓力計測量壓力時，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機構將這個很小的位移量放大從而帶動指針在表盤上指示出當前的壓力值。3-14電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點？解見教材第3章3.2.5節(jié)。當差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。其特點：輸出信號及壓差成正比；應用范圍廣，可用于表壓,差壓,流量,液位等的測量。3-15某壓力表的測量范圍為0～1，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大肯定誤差是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為0.5時，標準壓力計上讀數(shù)為0.508，試問被校壓力表在這一點是否符合1級精度，為什么？解壓力表允許的最大肯定誤差為1.01.00.01在校驗點0.5處，肯定誤差為=0.50.508=0.008()該校驗點的測量誤差為故該校驗點不符合1.0級精度。3-16．為什么測量儀表的測量范圍要依據(jù)測量大小來選??？選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？解（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)牢靠地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異樣超壓狀況，對儀表的量程選擇必需留有足夠的余地，但還必需考慮實際運用時的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。（2）由于儀表的基本誤差m由其精度等級和量程確定，在整個儀表測量范圍內(nèi)其大小是肯定的，選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會加大測量誤差。3-17假如某反應器最大壓力為0.8，允許最大肯定誤差為0.01。現(xiàn)用一臺測量范圍為0~1.6，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？若采納一臺測量范圍為0~1.0，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0~1.6,精度為l.0級的壓力表來進行測量的基本誤差11.61.00.016>0.01(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。用0~1.0,精度為l.0級的壓力表來進行測量的基本誤差21.01.00.01>0.01(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-18某臺空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為1.1~1.6，工藝要求就地視察罐內(nèi)壓力，并要求測量結果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5％，試選擇一臺合適的壓力計(類型,測量范圍,精度等級)，并說明其理由。解空壓機緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限1.1，工作壓力上限1.6。設所選壓力表量程為p，則依據(jù)最大,最小工作壓力及選用壓力表量程關系，有依據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選150型,測量范圍為0~2.5的電接點壓力表。依據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為1.150.055()則所選壓力表的最大引用誤差應滿意要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-19某合成氨廠合成塔壓力限制指標為14，要求誤差不超過0.4，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)。解合成塔限制壓力14為高壓，設所選壓力表的量程為p，則依據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選150型,測量范圍為0~25的電接點壓力表。依據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應滿意要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-20現(xiàn)有一臺測量范圍為0~1.6，精度為1.5級的一般彈簧管壓力表，校驗后，其結果為：被校表讀數(shù)0．00．40．81．21．6標準表上行程讀數(shù)0．0000．3850．7901．2101．595標準表下行程讀數(shù)0．0000．4050．8101．2151．595試問這臺表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測量（該貯罐工作壓力為0.8~1.0，測量的肯定誤差不允許大于0.05）？解壓力表的校驗表3-1壓力表的校驗數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結果被校表讀數(shù)0.00.40.81.21.6最大誤差標準表上行程讀數(shù)0.0000.3850.7901.2101.595標準表下行程讀數(shù)0.0000.4050.8101.2151.595升降變差0.0000.0200.0200.0050.0000.020標準表上,下行程讀數(shù)平均值0.0000.3950.8001.21251.595肯定誤差0.0000.0050.000-0.0130.005-0.013儀表的最大引用誤差（從肯定誤差和升降變差中選取肯定值最大者做為m，求儀表的最大引用誤差）所以，這臺儀表1.5級的精度等級合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且1.01.62/3；0.81.61/3；最大誤差1.61.50.0240.05。所以這臺儀表能用于該空氣貯罐的壓力測量。3-24．什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流淌時，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3-28為什么說轉(zhuǎn)子流量計是定壓式流量計？解：轉(zhuǎn)子流量計測量流體流量時，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差p為一常數(shù)，即.（恒量）3-32用轉(zhuǎn)子流量計來測氣壓為0.65,溫度為40℃的2氣體的流量時，若已知流量計讀數(shù)為50，求2的真實流量（已知2在標準狀態(tài)時的密度為1.977／m3）。解由題知：p0=0.101325，p1=0.65+0.101325=0.751325()；T0=293K，T1=273+40=313（K）；0=1.2933；1=1.9773，Q0=50。則3-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計，測量范圍為0～10，轉(zhuǎn)子用密度為7920／m3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831／L苯的流量，問測量范圍為多少？若這時轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750／m3的鋁制成，問這時用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？解由題知7920／m3，0.831／831／m3，1000／m3，Q0=10測苯的流量的修正系數(shù)為010/0.911.1()所以，苯的流量測量范圍為0～11.1。當轉(zhuǎn)子材料改為鋁時，2750／m3，此時測水的流量的修正系數(shù)為0010/2=5()所以，此時測水的流量的測量范圍為0～5測苯的流量的修正系數(shù)為05/0.87=5.75（）所以，此時測苯的流量的測量范圍為0～5.75。3-36渦輪番量計的工作原理及特點是什么？解：（1）渦輪番量計的工作原理：流體在管道中流淌時使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速及流體的流速成線性關系，磁電感應轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應的電脈沖信號，反映流體流速的大小。流速及管道截面的乘積就是流體的流量。（2）渦輪番量計的特點：安裝便利,測量精度高,可耐高壓,反應快,便于遠傳,不受干擾,簡單磨損等特點。3-37電磁流量計的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？解電磁流量計的工作原理是基于管道中的導電流體在磁場中流淌時切割磁力線而產(chǎn)生感應電動勢的電磁感應原理，流體的流速越大，感應電動勢也越大，感應電動勢及流量成正比。電磁流量計只能用來測量導電液體的流量。3-46什么是液位測量時的零點遷移問題？怎樣進行遷移？其實質(zhì)是什么？解（1）當被測容器的液位0時，差壓液位計所感受的壓差p≠0的現(xiàn)象，稱為液位測量時的零點遷移，3-48測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的狀況)時，常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p1=1+0負壓室壓力p2=2+p0正,負壓室的壓差1p2=(h2h1)g0時，(h2h1)g。這種液位測量時，具有“負遷移”現(xiàn)象，為了使0時，0，該差壓變送器測液位時須要零點遷移，遷移量為(h2h1)g3-54什么是熱電偶的熱電特性？熱電偶的熱電勢由哪兩部分組成？解：（1）將兩種不同的導體（金屬或合金）A和B組成一個閉合回路（稱為熱電偶），若兩接觸點溫度(T,T0)不同，則回路中有肯定大小電流，表明回路中有電勢產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱為熱電動勢效應或塞貝克（）效應?；芈分械碾妱莘Q為熱動勢，用(T，T0)或(t，t0).（2）熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。3-22．常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補償導線是什么？為什么要運用補償導線？并說明運用補償導線時要留意哪幾點？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補償導線如下：（3）用廉價的補償導線代替熱電偶使冷端遠離熱端不受其溫度場變化的影響并及測量電路相連接。運用補償導線時要留意：在肯定的溫度范圍內(nèi)，補償導線及配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延長電極及熱電偶兩個接點溫度相等。3-56用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償？其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：（1）熱電偶的熱電勢只有當T0（或t0）恒定是才是被測溫度T（或t）的單值函數(shù)。熱電偶標準分度表是以T0＝0℃為參考溫度條件下測試制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接應用分度表或分度曲線。若T0≠0℃，則應進行冷端補償和處理。（2）冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導線法，0℃恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動補償法等。3-57試述熱電偶溫度計,熱電阻溫度計各包括哪些元件和儀表？輸入,輸出信號各是什么？解：熱電偶溫度計由熱電偶（感溫元件）,顯示儀表和連接導線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是熱電勢。熱電阻溫度計由熱電阻（感溫元件）,顯示儀表和連接導線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是電阻。3-58用K型熱電偶測某設備的溫度，測得的熱電勢為20，冷端（室溫）為25C，求設備的溫度？假如改用E型熱電偶來測溫，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？解用K型熱電偶測溫時，設設備的溫度為t，則E(t，25)=20，查K型熱電偶分度表，E(25，0)=1.000。依據(jù)中間溫度定律，E(t，0)=E(t，25)+E(25，0)=20+1.0=21.000反查K型熱電偶分度表，得508.4℃若改用E型熱電偶來測次設備溫度，同樣，依據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為(508.4，25)=(508.4，0)(25，0)=37678.61496.5=36182.1V36.18。3-59現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30℃，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。設換熱器內(nèi)的溫度為t，實測熱電勢為E(t，30)，依據(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，得換熱器內(nèi)的溫度422.5℃3-60．試述熱電阻測溫原理？常用測溫熱電阻有哪幾種？熱電阻的分度號主要有幾種？相應的R0各為多少？解：（1）熱電阻測溫原理：電阻－溫度效應，即大多數(shù)金屬導體的電阻值隨溫度而變化的現(xiàn)象。（2）常用測溫熱電阻有：鉑熱電阻和銅熱電阻。（3）鉑熱電阻的分度號主要有：100，（R0=100）；50，（R0=50）；1000，（R0=1000）；等銅熱電阻的分度號主要有：100，（R0=100）；50，（R0=50）；等3-62用分度號為00鉑電阻測溫，在計算時錯用了00的分度表，查得的溫度為140℃，問實際溫度為多少？解查00的分度表，140℃對應電阻為159.96，而該電阻值實際為00鉑電阻測溫時的電阻值，反查00的分度表，得實際溫度為157℃3-63用分度號為50,百度電阻比W(100)1000=1.42的銅熱電阻測某一反應器內(nèi)溫度，當被測溫度為50℃時，該熱電阻的阻值R50為多少？若測某一環(huán)境溫度時熱電阻的阻值為92，該環(huán)境溫度為多少？解分度號為50,百度電阻比W(100)=1.42的銅熱電阻，其R0=50，R100=501.42=71。則該銅熱電阻測溫的靈敏度k為被測溫度為50℃時，電阻值R50=50+0.21/℃50℃=60.5。當測某一環(huán)境溫度時，若熱電阻的阻值92，則對應的環(huán)境溫度為(9250)/0.21=200℃。第4章顯示儀表4-10對于標尺始端為0℃的電子電位差計，當熱電偶的熱端為0℃，冷端為25℃時，問這時應指示多少度？輸入信號為多少？若熱端為0℃，冷端也為0℃時，這時應指示多少度？輸入信號為多少？解當熱電偶的熱端為0℃，冷端為25℃時，應指示0℃；輸入信號為E(0，25)=E(25，0)。若熱端為0℃，冷端也為0℃時，這時應指示0℃；輸入信號為E(0，0)=0。4-12如題4-12圖所示熱電偶測溫系統(tǒng)，熱電偶的型號為K，請回答：(1)這是工業(yè)上用的哪種溫度計？(2)顯示儀表應采納哪種儀表？該儀表的輸入信號是多少？應指示多少溫度？題4-12圖熱電偶測溫系統(tǒng)圖解（1）這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。（2）顯示儀表應采納101型動圈式顯示儀表或電子電位差計顯示儀表；儀表的輸入信號是K型熱電偶的熱電勢E(600，25)，E(600，25)=E(600，0)E(25，0)=249021000=23902（V）；指示溫度應為600℃（顯示儀表內(nèi)具有冷端溫度自動補償，能直接顯示被測溫度）。4-13測溫系統(tǒng)如題4-13圖所示。請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計？已知熱電偶為K，但錯用及E配套的顯示儀表，當儀表指示為160℃時，請計算實際溫度為多少度？（室溫為25℃）題4-13圖測溫系統(tǒng)圖解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。當及E型熱電偶配套的顯示儀表指示為160℃,室溫為25℃時，顯示儀表的輸入信號應為E型熱電偶在熱端為160℃,冷端為25℃時的熱電勢(160，25)。而顯示儀表外實際配用的是K型熱電偶，其輸入的熱電勢(160，25)，實際應為K型熱電偶在熱端為℃,冷端為25℃時的熱電勢(，25)，即(，25)=(160，25)。(160，25)=(160，0)(25，0)查E型熱電偶分度表(160，0)=10501V，(25，0)=1496.5V，則(160，25)=105011496.5=9004.5V(，0)(，25)+(25，0)=9004.5+1000(查K型熱電偶分度表)=10004.5（V）反查K型熱電偶分度表，得246.4℃4-14試述電子自動平衡電橋的工作原理？當熱電阻短路,斷路或電源停電時，指針應指在什么地方？為什么？解電子自動平衡電橋的原理電路如下圖所示。題解4-14圖電子平衡電橋測溫原理圖當被測溫度為測量下限時，有最小值及0，滑動觸點應在的左端，此時電橋的平衡條件是R3（0）2R4（1）當被測溫度上升后，熱電阻阻值增加，滑動觸點應右移動才能使電橋平衡，此時電橋的平衡條件是R3（0+r1）2(R4+r1)（2）用式（1）減式（2），則得R3r1R3=R2r1即（3）從上式可以看出：滑動觸點B的位置就可以反映熱電阻阻值的變化，亦即反映了被測溫度的變化。并且可以看到觸點的位移及熱電阻的增量呈線性關系。當熱電阻短路時，0，為了使電橋平衡，指針應盡可能地向左滑動，直至始端；當熱電阻斷路時，，為了使電橋平衡，指針應盡可能地向右滑動，直至終終端；當電源停電時，指針指在任何位置，電橋輸出都為0，（電橋“平衡”）。4-19有一分度號為00的熱電阻，接在配分度號為00的自動平衡電橋上，指針讀數(shù)為143℃，問所測實際溫度是多少解溫度為143℃時，分度號為00的熱電阻阻值（查00分度表）為154.70。而自動平衡電橋上實際接的是分度號為00的熱電阻，利用154.70查00分度表，得所測實際溫度為128℃。4-20有一配K分度號熱電偶的電子電位差計，在測溫過程中錯配了E分度號的熱電偶，此時儀表指示196℃，問所測的實際溫度是多少此時儀表外殼為28℃。解電子電位差計指示196℃，輸入信號為(196，28)=E(196，0)E(28，0)=7.9771.122=6.855()，而該熱電勢實際是由E型熱電偶供應的。設所測的實際溫度為t，則有(t，0)=(t，28)(28，0)=(196，28)+(28，0)=6.855+1.679=8.534()查E型熱電偶分度表，得所測的實際溫度為132.2℃第5章自動限制儀表5-1什么是限制器的限制規(guī)律？限制器有哪些基本限制規(guī)律？解限制器的限制規(guī)律是指限制器的輸出信號p及輸入信號e之間的關系，即限制器的基本限制規(guī)律有：位式限制（其中以雙位限制比較常用）；比例限制(P)；積分限制(I)；微分限制(D)。5-4何為比例限制器的比例度？一臺—Ⅱ型液位比例限制器，其液位的測量范圍為0~1.2m，若指示值從0.4m增大到0.6m，比例限制器的輸出相應從5增大到7，試求限制器的比例度及放大系數(shù)。解比例限制器的比例度就是指限制器的輸入變化相對值及相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)，用式子表示為：式中e——輸入變化量；p——相應的輸出變化量；——輸入的最大變化量，即儀表的量程；——輸出的最大變化量，即限制器輸出的工作范圍。依據(jù)題給條件，該限制器的比例度為對于單元組合儀表，其放大系數(shù)為1/=1/83.3120%5-5一臺—Ⅲ型溫度比例限制器，測量的全量程為0～1000℃，當指示值變化100℃，限制器比例度為80％，求相應的限制器輸出將變化多少？解限制器的輸出變化量1.6/802()5-9一臺具有比例積分限制規(guī)律的—Ⅱ型限制器，其比例度為200％，穩(wěn)態(tài)時輸出為5。在某瞬間，輸入突然變化了0.5，經(jīng)過30s后，輸出由5變?yōu)?，試問該限制器的積分時間為多少？解限制器的放大倍數(shù)1/=1/2000.5限制器的輸入變化量為0.5；限制器的輸出變化量為65=1()，經(jīng)驗時間30s。由得5-10某臺—Ⅲ型比例積分限制器，比例度為100％，積分時間為2。穩(wěn)態(tài)時，輸出為5。某瞬間，輸入突然增加了0.2，試問經(jīng)過5后，輸出將由5變化到多少？解限制器的放大倍數(shù)1/=1/1001限制器的積分時間2，穩(wěn)態(tài)輸出p0=5；限制器的輸入變化量為0.2。經(jīng)驗時間5。則輸出變化量所以，經(jīng)驗時間5后，限制器的輸出為0+5+0.7=5.7()5-12試寫出比例積分微分（）三作用限制規(guī)律的數(shù)學表達式。解限制器的限制規(guī)律的數(shù)學表達式為其中，e—輸入變化量；p—相應的輸出變化量；—放大倍數(shù)；—稱為積分時間；—微分時間。5-13試分析比例,積分,微分限制規(guī)律各自的特點。解比例限制規(guī)律的特點是反應快，限制及時；存在余差(有差限制)積分限制規(guī)律的特點是限制動作緩慢，限制不及時；無余差(無差限制)微分限制規(guī)律的特點是限制響應快，故有超前限制之稱；但它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而限制結果不能消退偏差，所以不能單獨運用這種限制器，它常及比例或比例積分組合構成比例微分或比例積分微分限制器。5-26請寫出下面對應的80的指令解（1）00000（2）000000000300002000010000500004000030000600002-010000000101000第6章執(zhí)行器6-1氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？解氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機構和限制機構（閥）兩部分組成。執(zhí)行機構是執(zhí)行器的推動裝置，它依據(jù)輸入限制信號的大小產(chǎn)生相應的推力F和直線位移l，推動限制機構動作，所以它是將限制信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；限制機構是執(zhí)行器的限制部分，它直接及操縱介質(zhì)接觸，限制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。6-4試分別說明什么叫限制閥的流量特性和志向流量特性？常用的限制閥志向流量特性有哪些？解限制閥的流量特性是指操縱介質(zhì)流過閥門的相對流量及閥門的相對開度（相對位移）間的關系：式中，相對流量是限制閥某一開度時流量Q及全開時流量之比；相對開度是限制閥某一開度行程l及全開行程L之比。在不考慮限制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為志向流量特性。主要有：直線流量特性；等百分比（對數(shù)）流量特性；拋物線流量特性；快開流量特性等四種。6-7什么叫限制閥的可調(diào)范圍？在串,并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會變化？解限制閥的可調(diào)范圍（可調(diào)比）是其所能限制的最大流量及最小流量的比值，即在串,并聯(lián)管道中，由于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會變小。6-8已知閥的最大流量＝50m3，可調(diào)范圍R＝30。（1）計算其最小流量，并說明是否就是閥的泄漏量。（2）若閥的流量特性為直線流量特性，問在志向狀況下閥的相對行程為0.2及0.8時的流量值Q。（3）若閥的流量特性為等百分比流量特性，問在志向狀況下閥的相對行程為0.2及0.8時的流量值Q。解（1）由，得。不是閥的泄漏量，而是比泄漏量大的可以限制的最小流量。（2）由直線流量特性，得，0.2時，0.8時，（3）由等百分比流量特性，得，0.2時，0.8時，6-9閥的志向流量特性分別為直線流量特性和等百分比流量特性，試求出在志向狀況下，相對行程分別為＝0.2和0.8時的兩種閥的相對放大系數(shù)。（閥的可調(diào)比30）解當閥的志向流量特性為直線流量特性時，由，得，即及的值無關，所以，對于相對行程分別為＝0.2和0.8時的直線流量特性閥，均有K相對=1111/30=0.967。當閥的志向流量特性為等百分比流量特性時，由，得，則當＝0.2時，當＝0.8時，6-10已知閥的最大流量＝100m3，可調(diào)范圍R＝30。試分別計算在志向狀況下閥的相對行程為0.1,0.2,0.8,0.9時的流量值Q，并比較不同志向流量特性的限制閥在小開度及大開度時的流量變化狀況。(1)直線流量特性。(2)等百分比流量特性。解(1)依據(jù)直線流量特性，相對流量及相對行程之間的關系：分別在公式中代入數(shù)據(jù)＝100m3，R＝30，0.1,0.2,0.8,0.9等數(shù)據(jù)，可計算出在相對行程為0.1,0.2,0.8,0.9時的流量值：Q0.1＝13m3Q0.2＝22.67m3Q0.8＝80.67m3Q0.9＝90.33m3。(2)依據(jù)等百分比流量特性的相對流量及相對行程之間的關系：分別代入上述數(shù)據(jù)，可得：Q0.1＝4.68m3Q0.2＝6.58m3Q0.8＝50.65m3Q0.9＝71.17m3。由上述數(shù)據(jù)可以算得，對于直線流量特性的限制閥，相對行程由10％變化到20％時，流量變化的相對值為：相對行程由80％變化到90％時，流量變化的相對值為：由此可見，對于直線流量特性的限制閥，在小開度時，行程變化了10％，流量就在原有基礎上增加了74.4％，限制作用很強，簡單使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大開度時(80％處)；行程同樣變化了10％，流量只在原有基礎上增加了12％，限制作用很弱，限制不夠及時,有力，這是直線流量特性限制閥的一個缺陷。對于等百分比流量特性的限制閥，相對行程由10％變?yōu)?0％時，流量變化的相對值為：相對行程由80％變到90％時，流量變化的相對值為：故對于等百分比特性限制閥，不管是小開度或大開度時，行程同樣變化了10％，流量在原來基礎上變化的相對百分數(shù)是相等的，故取名為等百分比流量特性。具有這種特性的限制閥，在同樣的行程變化值下，小開度時，流量變化小，限制比較平穩(wěn)緩和；大開度時，流量變化大，限制靈敏有效，這是它的一個優(yōu)點。6-11什么是串聯(lián)管道中的阻力比s？s值的變化為什么會使志向流量特性發(fā)生畸變？解串聯(lián)管道中的阻力比s為s值變化時，管道阻力損失變化，限制閥前后壓差變化，進而影響到流量的變化，即志向流量特性發(fā)生畸變。s=1時，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性及志向特性一樣。隨著s值的減小，直線特性慢慢趨近于快開特性，等百分比特性慢慢接近于直線特性。所以，在實際運用中，一般盼望s值不低于0.3，常選0.3~0.5。s0.6時，及志向流量特性相差無幾。6-12什么是并聯(lián)管道中的分流比x？試說明x值對限制閥流量特性的影響？解并聯(lián)管道中的分流比x為x值變化時，限制閥的流量變化，限制閥所限制的流量及總管的流量產(chǎn)生差異，因此，其志向流量特性將會發(fā)生畸變。1時，限制閥的流量就是總管的流量，工作特性及志向特性一樣。隨著x值的減小，旁路閥漸漸打開，雖然限制閥的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。6-13已知某限制閥串聯(lián)在管道中，系統(tǒng)總壓差為100，阻力比為0.5。閥全開時流過水的最大流量為60m3。閥的志向可調(diào)范圍30，假設流淌狀態(tài)為非堵塞流。問該閥的額定(最大)流量系數(shù)及實際的可調(diào)范圍為多少？解由，得限制閥全開時閥上壓差p1=p1000.5=50，則實際的可調(diào)范圍為6-14某臺限制閥的額定流量系數(shù)＝100。當閥前后壓差為200時，其兩種流體密度分別為1.2g／3和0.8g／3，流淌狀態(tài)均為非堵塞流時，問所能通過的最大流量各是多少？解由，得當=1.2g／3時，當=0.8g／3時，6-15對于一臺可調(diào)范圍R＝30的限制閥，已知其最大流量系數(shù)為＝100，流體密度為13。閥由全關到全開時，由于串聯(lián)管道的影響，使閥兩端的壓差由l00降為60，假如不考慮閥的泄漏量的影響，試計算系統(tǒng)的阻力比（或分壓比）s，并說明串聯(lián)管道對可調(diào)范圍的影響（假設被控流體為非堵塞的液體）。解由于阻力比s等于限制閥全開時閥上壓差及系統(tǒng)總壓差之比，在不考慮閥的泄漏量的影響時，閥全關時閥兩端的壓差就可視為系統(tǒng)總壓差，故本系統(tǒng)總壓差為l00，閥全開時兩端壓差為60，所以阻力比：由于該閥的＝100，R＝30，在志向狀況下，閥兩端壓差維持為l00，流體密度為13，則最大流量＝l00m3，最小流量＝／R＝100/30＝3.33m3。對于非堵塞流的液體，串聯(lián)管道時，由于壓差由l00降為60，故這時通過閥的最大流量將不再是l00m3，而是這時的可調(diào)范圍；（或）由上可見，串聯(lián)管道時，會使限制閥的流量特性發(fā)生畸變，其可調(diào)范圍會有所降低。假如s值很低，會使可調(diào)范圍大大降低，以至影響限制閥的特性，使之不能發(fā)揮應有的限制作用。當然，從節(jié)能的觀點來看，s值大，說明耗在閥上的壓降大，能量損失大，這是不利的一面。6-16某臺限制閥的流量系數(shù)＝200。當閥前后壓差為1.2，流體密度為0.813，流淌狀態(tài)為非堵塞流時，問所能通過的最大流量為多少？假如壓差變?yōu)?.2時，所能通過的最大流量為多少？解由公式得當壓差變?yōu)?.2時，所能通過的最大流量為：上述結果表明，提高限制閥兩端的壓差時，對于同一尺寸的限制閥，會使所能通過的最大流量增加。換句話說，在工藝上要求的最大流量已經(jīng)確定的狀況下，增加閥兩端的壓差，可以減小所選擇限制閥的尺寸(口徑)，以節(jié)約投資。這在限制方案選擇時，有時是須要加以考慮的。例如離心泵的流量限制，其限制閥一般安裝在出口管線上，而不安裝在吸入管線上，這是因為離心泵的吸入高度(壓頭)是有限的，壓差較小，將會影響限制閥的正常工作。同時，由于離心泵的吸入壓頭損失在限制閥上，以致會影響離心泵的正常工作。6-18什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式及氣關式？其選擇原則是什么？解氣動執(zhí)行器（限制閥）的氣開式為，有壓力限制信號時閥開，無壓力限制信號時閥處于全關；氣關式為，有壓力限制信號時閥關，無壓力限制信號時閥處于全開。氣動執(zhí)行器的氣開式及氣關式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即限制信號中斷時，應保證設備和工作人員的安全。第7章簡單限制系統(tǒng)7-2題7-2圖是一反應器溫度限制系統(tǒng)示意圖。試畫出這一系統(tǒng)的方塊圖，并說明各方塊的含義，指出它們詳細代表什么？假定該反應器溫度限制系統(tǒng)中，反應器內(nèi)需維持肯定溫度，以利反應進行，但溫度不允許過高，否則有爆炸危險。試確定執(zhí)行器的氣開,氣關型式和限制器的正,反作用。題7-2圖反應器溫度限制系統(tǒng)解該反應器溫度限制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。題解7-2圖反應器溫度限制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是反應器；被控變量是反應器內(nèi)溫度；操縱變量是蒸汽流量；限制器是溫度限制器。依據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應為氣開型式；蒸汽流量增加時，反應器內(nèi)溫度上升，被控對象是“正”作用；所以，限制器應為“反”作用。7-13試確定題7-13圖所示兩個系統(tǒng)中執(zhí)行器的正,反作用及限制器的正,反作用。（1）題7-13(a)圖為一加熱器出口物料溫度限制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過高，否則簡單分解；（2）題7-13(b)圖為一冷卻器出口物料溫度限制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則簡單結晶。題7-13圖溫度限制系統(tǒng)解（1）依據(jù)工藝要求，題7-13(a)圖所示加熱器出口物料溫度限制系統(tǒng)，執(zhí)行器應為氣開閥；加熱劑流量增加時，加熱器內(nèi)溫度上升，被控對象是“正”作用，所以，限制器應為“反”作用。（2）依據(jù)工藝要求，題7-13(b)圖所示冷卻器出口物料溫度限制系統(tǒng)，執(zhí)行器應為氣開閥；冷劑流量增加時，冷卻器內(nèi)溫度降低，被控對象是“反”作用，所以，限制器應為“正”作用。7-14題7-14圖為貯槽液位限制系統(tǒng)，為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴格禁止溢出，試在下述兩種狀況下，分別確定執(zhí)行器的氣開,氣關型式及限制器的正,反作用。（1）選擇流入量為操縱變量；（2）選擇流出量為操縱變量。解（1）當選擇流入量為操縱變量時，為滿意貯槽內(nèi)液體嚴格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應為氣開閥；由于被控對象是“正”作用，所以，限制器應為“反”作用。（2）當選擇流入量為操縱變量時，為滿意貯題7-14圖液位限制槽內(nèi)液體嚴格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應為氣關閥；此時被控對象是“反”作用，所以，限制器應為“反”作用。7-15題7-15圖所示為一鍋爐汽包液位限制系統(tǒng)的示意圖，要求鍋爐不能燒干。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，推斷限制閥的氣開,氣關型式，確定限制器的正,反作用，并簡述當加熱室溫度上升導致蒸汽蒸發(fā)量增加時，該限制系統(tǒng)是如何克服擾動的？題7-15圖鍋爐氣包液位限制系統(tǒng)解該限制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解7-15圖鍋爐氣包液位限制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是鍋爐汽包；被控變量是鍋爐汽包內(nèi)液位；操縱變量是冷水流量；限制器是溫度限制器。限制閥應為氣關型式；被控對象是“正”作用，限制器應為“正”作用。當加熱室溫度上升導致蒸汽蒸發(fā)量增加時，汽包內(nèi)液位下降，限制器輸出信號減小，氣關閥開度增大（關?。?，冷水流量增大。克服汽包內(nèi)液位降低。7-16題7-16圖所示為精餾塔溫度限制系統(tǒng)的示意圖，它通過限制進入再沸器的蒸汽量實現(xiàn)被控變量的穩(wěn)定。試畫出該限制系統(tǒng)的方塊圖，確定限制閥的氣開氣,關型式和限制器的正,反作用，并簡述由于外界擾動使精餾塔溫度上升時該系統(tǒng)的限制過程（此處假定精餾塔的溫度不能太高）。題7-16圖精餾塔溫度限制系統(tǒng)解精餾塔溫度限制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解7-16圖精餾塔溫度限制系統(tǒng)方塊圖限制閥應為氣開型式；被控對象是“正”作用，限制器應為“反”作用。當外界擾動使精餾塔溫度上升時，限制器輸出減小，限制閥開度變小，蒸汽流量降低，精餾塔溫度下降。7-18某限制系統(tǒng)采納Ⅲ型限制器，用臨界比例度法整定參數(shù)。已測得k＝30％,＝3。試確定作用和作用時限制器的參數(shù)。解作用時限制器的比例度=66%，積分時間2.55。作用時限制器的比例度=51%，積分時間1.5，微分時間0.375。7-19某限制系統(tǒng)用4:1衰減曲線法整定限制器的參數(shù)。已測得s＝50％,＝5。試確定作用和作用時限制器的參數(shù)。解作用時限制器的比例度=60%，積分時間2.5。作用時限制器的比例度=40%，積分時間1.5，微分時間0.5。第8章困難限制系統(tǒng)8-7題8-7圖所示為聚合釜溫度限制系統(tǒng)。試問：（1）這是一個什么類型的限制系統(tǒng)？試畫出它的方塊圖；（2）假如聚合釜的溫度不允許過高，否則易發(fā)生事故，試確定限制閥的氣開,氣關型式；（3）確定主,副限制器的正,反作用；（4）簡述當冷卻水壓力變化時的限制過程；（5）假如冷卻水的溫度是常常波動的，上述系統(tǒng)應如何改進？（6）假如選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構成串級限制系統(tǒng)，試畫出它的方塊圖，并確定主,副限制器的正,反作用。題8-5圖聚合釜溫度限制系統(tǒng)解（1）這是一個溫度-流量串級限制系統(tǒng)，其方塊圖如下：題解8-5圖1溫度-流量串級限制系統(tǒng)的方塊圖其中：主對象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主限制器是溫度限制器；副對象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副限制器是流量限制器；操縱變量是冷卻水流量。（2）假如聚合釜的溫度不允許過高，限制閥應為氣關型式（“反”作用）。（3）由于副變量就是操縱變量（冷卻水流量）本身，所以副對象是“正”作用，因此副限制器為“正”作用。當主變量（聚合釜內(nèi)的溫度）增加時，要使主變量減小，要求限制閥關小；副變量（冷卻水流量）增加時，要使副變量減小，要求限制閥關大。因此主限制器應為“正”作用。（4）當冷卻水壓力變化（如壓力增大）時，在限制閥開度不變時，其流量增大，聚合釜溫度會降低。首先，流量增大，副限制器輸出信號增大（“正”作用），使氣關閥門開度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主限制器輸出減小（“正”作用），給定值減小，輸出增大，進一步關小限制閥，減小冷卻水流量。這樣可以有效地限制因冷卻水壓力增大，導致其流量增大所造成的聚合釜內(nèi)溫度降低的影響。（5）假如冷卻水溫度常常波動，則應選擇冷卻水溫度作為副變量，構成溫度-溫度串級限制系統(tǒng)。如題解8-5圖2所示。題解8-5圖2聚合釜溫度-冷卻水溫度串級限制系統(tǒng)（6）假如選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構成串級限制系統(tǒng)，其原理圖如題解8-5圖3所示。方塊圖如前所示，但其中的副對象是聚合釜夾套，副變量是夾套內(nèi)的水溫，副限制器是溫度限制器T2C。副限制器T2C為“反”作用，主限制器T1C也為“反”作用。題解8-5圖3聚合釜溫度-夾套水溫度串級限制系統(tǒng)題8-9圖串級勻稱限制系統(tǒng)8-9題8-9圖是串級勻稱限制系統(tǒng)示意圖，試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并分析這個方案及一般串級限制系統(tǒng)的異同點。假如限制閥選擇為氣開式，試確定和限制器的正,反作用。解限制系統(tǒng)的方塊圖（略）。該串級限制系統(tǒng)的副變量就是其操縱變量本身。當限制閥選擇為氣開式時，應為“正”作用，應為“反”作用。8-12試簡述題8-12圖所示單閉環(huán)比值限制系統(tǒng)，在Q1和Q2分別有波動時限制系統(tǒng)的限制過程。題8-12圖單閉環(huán)比值限制系統(tǒng)解當主流量Q1變化時，經(jīng)變送器送至主限制器F1C（或其他計算裝置）。按預先設置好的比值使輸出成比例地變化，也就是成比例地改變副流量限制器F2C的給定值，此時副流量閉環(huán)系統(tǒng)為一個隨動限制系統(tǒng)，從而Q2跟隨Q1變化，使得在新的工況下，流量比值K保持不變。當主流量沒有變化而副流量由于自身干擾發(fā)生變化時，此副流量閉環(huán)系統(tǒng)相當于一個定值限制系統(tǒng)，通過限制克服干擾，使工藝要求的流量比值仍保持不變。8-16在題8-16圖所示的限制系統(tǒng)中，被控變量為精餾塔塔底溫度，限制手段是改變進入塔底再沸器的熱劑流量，該系統(tǒng)采納2℃的氣態(tài)丙烯作為熱劑，在再沸器內(nèi)釋熱后呈液態(tài)進入冷凝液貯罐。試分析：（1）該系統(tǒng)是一個什么類型的限制系統(tǒng)？試畫出其方塊圖；（2）若貯罐中的液位不能過低，試確定調(diào)整閥的氣開,氣關型式及限制器的正,反作用型式；（3）簡述系統(tǒng)的限制過程。題8-16圖精餾塔限制系統(tǒng)解該限制系統(tǒng)是溫度-流量串級限制及液位簡單限制構成的選擇性限制系統(tǒng)（串級選擇性限制系統(tǒng)）。系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。題解8-16圖串級選擇性限制系統(tǒng)方塊圖依據(jù)工藝要求，貯罐中的液位不能過低，則調(diào)整閥應為氣開式。液位限制器應為“正”作用；溫度限制器為“反”作用；流量限制器為“反”作用。正常工況下，為一溫度-流量串級限制系統(tǒng)，氣態(tài)丙烯流量（壓力）的波動通過副回