化工儀表及自動化.doc

_化工儀表及自動化習題（2014）（含答案）一、填空題1.自動控制系統(tǒng)是由被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器組成。2.自動控制在階越干擾作用下的過渡過程有：非周期衰減過程、衰減振蕩過程、等幅振蕩過程、發(fā)散振蕩過程幾種基本形式。3.描述對象特性的參數(shù)有：放大系數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間。4.自動控制系統(tǒng)與自動檢測、自動操縱等系統(tǒng)相比較最本質(zhì)的區(qū)別為自動控制系統(tǒng)有負反饋。5.控制閥的理想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、快開特性等幾種。6.研究對象的特性就是用數(shù)學的方法來描述出對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系，這種對象特性的數(shù)學模型主要有靜態(tài)數(shù)學模型和動態(tài)數(shù)學模型兩大類。7.標準信號是指物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。例如，直流電流420mA空氣壓力0.020.1MPa都是當前通用的標準信號。8.彈性式壓力計是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進行測量的。例如彈簧管壓力計、波紋管壓力計和膜式壓力計。9.熱電阻溫度計主要是測量500 以下的中、低溫，目前應用最廣泛的熱電阻是鉑電阻 和銅電阻。10.節(jié)流件應用最廣泛的是孔板，其次是噴嘴、文丘里管。11.化工自動化是一門綜合性的技術(shù)學科，它應用自動控制學科、儀器儀表學科及計算機學科的理論和技術(shù)服務于化學工程學科。12.了實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動化，一般要包括自動檢測、自動保護、自動操縱和自動控制 等方面的內(nèi)容。13.差壓式流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，采用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的，差壓式流量計也稱為節(jié)流式流量計。14.氣動差壓變送器中，當液位高度H為0時，變送器輸出信號為0.02MPa的氣壓信號，當液位高度H為最高時，變送器輸出信號為0.1MPa。15.電氣式壓力計的種類有霍爾片式壓力傳感器、應變式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電容式壓力變送器，霍爾片式彈簧管壓力表的核心是：霍爾元件，它是利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的間接測量。其實質(zhì)是將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。16.轉(zhuǎn)子流量計是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來反映流量大小，從而實現(xiàn)流量測量的儀表。它又稱恒壓式流量計、變面積式流量計，適用于測量管徑50mm以下管道的測量。據(jù)指示形式與傳送信號不同分指示式、電遠傳式、氣遠傳式轉(zhuǎn)子流量計三種。通過轉(zhuǎn)子流量計介質(zhì)的流量與轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡時的高度成正比。轉(zhuǎn)子流量計的標定：在工業(yè)基準狀態(tài)（20，0.10133MPa）下用水或空氣標定。二、名詞解釋1.霍爾效應：電子在霍爾片中運動（電子逆Y軸方向運動）時，由于受電磁力的作用，而使電子的運動軌道發(fā)生偏移，造成霍爾片的一個端面上有電子積累，另一個端面上正電荷過剩，于是在霍爾片的X軸方向上出現(xiàn)電位差，這一點位差稱為霍爾電勢，這一種物理現(xiàn)象就稱為“霍爾效應”。2.顯示儀表：在生產(chǎn)過程中對各種參數(shù)進行指示、記錄或累積的儀表。3.卡曼渦街：把一個漩渦發(fā)生體 （非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當流體繞過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，稱為卡曼渦街。4.工藝管道及控制流程圖：在控制方案確定后，根據(jù)工藝設(shè)計給出的流程圖，按其流程順序標注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等，便成了工藝管道及控制流程圖（PID圖）。5.過渡過程：系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程。6.節(jié)流效應：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，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。7.測量過程：將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比較的過程。一般利用專門的技術(shù)工具（即測量儀表），將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次的信號能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測量的信號能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。8.熱電勢：熱電偶是由兩種不同材料的導體 A 和 B 焊接而成，當組合成閉合回路，若導體A和B的連接處溫度不同，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這個電動勢叫熱電勢。9.控制對象：自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器等。10.被控變量：生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。11.操縱變量：在自動控制系統(tǒng)中，用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量。12.過渡時間：從干擾作用發(fā)生的時刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時止，過渡過程所經(jīng)歷的時間。13.滯后時間：在容量滯后與純滯后同時存在時，常常把兩者合起來統(tǒng)稱滯后時間。14.系統(tǒng)的動態(tài)特性：系統(tǒng)輸入輸出隨時間變動的關(guān)系稱為系統(tǒng)的動態(tài)特性。15.儀表的準確度：儀表的測量結(jié)果與實際值得接近程度。16.精密度：儀表檢測微小參數(shù)變化的能力。17.精確度：儀表的精確度簡稱精度，是用來表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。反應誤差大小的術(shù)語，精確度越高，誤差越小。18.靈敏度：儀表在穩(wěn)定狀態(tài)下輸出的變化量與最小輸入的變化量之比值。19.靈敏限：儀表能響應的輸入信號的最小變量。20.指示變差：在外界條件不變的情況下，用同一儀器對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程測量時，被測量值正行和反行得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。21.允許相對誤差：某一臺儀器在規(guī)定正常情況下，允許的相對百分誤差的最大值。允=儀表允許的最大絕對誤差/（上限-下限）100%。22.控制規(guī)律：是指控制器的輸出信號與輸入偏差信號之間的關(guān)系。工業(yè)上常用的有控制器主要有三種控制規(guī)律：比例控制規(guī)律、比例積分控制規(guī)律和比例積分微分控制規(guī)律。三、簡答題2.何謂控制系統(tǒng)的過渡過程；根據(jù)過渡過程自動控制系統(tǒng)的工作品質(zhì)用什么指標來衡量？答：系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進入另一個平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。品質(zhì)指標：最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期或頻率。3.什么是漩渦流量計？簡述其工作原理。答：是利用流體自然振蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計。原理：當流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的漩渦發(fā)生體時，若該物體幾何尺寸適當，則在阻擋體后面，沿兩條平行直線上會產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的漩渦列。漩渦產(chǎn)生的頻率和流體的流速成正比。通過測出漩渦產(chǎn)生的頻率可知流體的流量。4.請簡述控制器在自動控制系統(tǒng)中的作用。答：控制器將檢測元件及變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的設(shè)定值信號進行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預先設(shè)計好的控制規(guī)律進行運算后，將運算結(jié)果用特定的信號(如氣壓信號或電流信號)發(fā)送給執(zhí)行器。5.熱電阻溫度計為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成？各部分有何作用？答：因為熱電阻溫度計的金屬導體電阻值隨溫度變化而變化，通過測量金屬導體的電阻就可以測量出溫度。它由熱電阻、顯示儀表、連接導線組成。熱電阻：感溫元件，由于溫度變化導致電阻變化顯示儀表：顯示測量的電阻連接導線：形成閉合回路6.熱電偶溫度計為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成？各部分有何作用？答：因為熱電偶溫度計是由兩種不同材料A、B焊接而成，由于A、B金屬自由電子密度不同，于是會在AB接觸面上產(chǎn)生熱電勢，由于溫度不同產(chǎn)生熱電勢不同，根據(jù)兩端捅的熱電勢可得出閉合回路總熱電勢，然后查表，查出對應溫度。它由熱電偶、測量儀表、連接導線組成。熱電偶：測量熱端熱電勢顯示儀表：將總熱電勢轉(zhuǎn)換成溫度顯示出來連接導線：形成閉合回路7.霍爾效應及霍爾片式壓力計工作原理。答：霍爾效應見名詞解釋?；魻柶綁毫鞲衅魇歉鶕?jù)霍爾效應制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。8.簡述壓力計的選用和安裝時需要注意的要點。答：壓力計的選用：（1）儀表類型的選用 （2）儀表測量范圍的確定 （3）儀表精度級的選取壓力計的安裝：（1）壓力計應安裝在易觀察和檢修的地方；（2）安裝地點應力求避免振動和高溫影響；（3）針對被測介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應的防熱、防腐、防凍、防堵等措施；（4）壓力計的連接處，應根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏；（5）當被測壓力較小，而壓力計與取壓口又不在同一高度時，對由此高度而引起的測量誤差應按p = Hg 進行修正（式中 為導壓管中介質(zhì)的密度，g 為重力加速度，H 為高度差）；（6）為安全起見，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。9.什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？答：在使用差壓變送器測量液位時，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“無遷移”的情況。當H=0時，作用在正、負壓室的壓力是相等的。實際應用中，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，使得在液位測量中，當被測液位H=0時，差壓變送器正、負壓室的壓力并不相等，即p0，這就是液位測量時的零點遷移問題。為了進行零點遷移，可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以使液位H=0時，盡管差壓變送器的輸入信號p不等于0，但變送器的輸出為最小值，抵消固定壓差的作用，此為“零點遷移”方法。零點遷移實質(zhì)就是變送器零點的大范圍調(diào)整，改變測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，而不改變量程的大小。13.用水刻度的流量計，測量范圍為015L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kg/m3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.85kg/L的苯的流量，問測量范圍為多少？若這時轉(zhuǎn)子的材料改為密度為2750kg/m3的鋁合金制成，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？15.模擬式控制器主要由哪幾部分組成?畫出其框圖，說明各部分的作用。答：模擬式控制器主要由比較環(huán)節(jié)、放大器和反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成，其基本框圖見下圖。比較環(huán)節(jié)：將給定信號與測量相比較，產(chǎn)生一個與它們的偏差成比例的的偏差信號。放大器：將偏差信號放大。反饋環(huán)節(jié)：通過正、負反饋來實現(xiàn)比例、積分、微分等控制規(guī)律。放大器比較環(huán)節(jié)給定信號偏差 輸出信號 -反饋環(huán)節(jié) 測量信號10.被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的？答：被控對象的正、反作用方向規(guī)定為：當操縱變量增加時，被控變量也增加的對象屬于“正作用”的；反之，被控變量隨操縱變量的增加而降低的對象屬于“反作用”的。 執(zhí)行器的作用方向由它的氣開、氣關(guān)型式來確定。氣開閥為“正”方向；氣關(guān)閥為“反”方向。 如果將控制器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，那么當偏差增加時，其輸出也增加的控制器稱為“正作用”控制器；反之，控制器的輸出信號隨偏差的增加而減小的稱為“反作用”控制器。11.什么是積分時間？它對系統(tǒng)過渡過程有什么影響？答：對控制器輸入一個幅值為A的階躍變化，立即記下輸出的躍變值，并開動秒表計時，當輸出達到躍變值的兩倍時，此時間就是TI積分時間。影響：TI過大積分作用不明顯，余差消除慢；TI小易于消除余差，但系統(tǒng)振蕩加劇。12.簡述物位檢測的意義和按其工作原理列舉常見的物位檢測類型。答：意義：安全生產(chǎn)，連續(xù)控制生產(chǎn)工藝，監(jiān)視和控制。分類：直讀式物位儀表、差壓式物位儀表、浮力式物位儀表、電磁式物位儀表、輻射式物位儀表、聲波式物位儀表、光學式物位儀表。16.簡述在工程實際中如何評判和衡量所選定的測量儀表的優(yōu)劣？答：在工程上用精確度、變差、靈敏度與靈敏限、分辨力、線性度、反應時間等指標衡量一臺儀表的優(yōu)劣。17.圖1-1所示是一反應器溫度控制系統(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控制反應器內(nèi)的溫度保持不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該控制系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量變化的擾動各是什么，圖中TT、TC各表示什么？答：該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖反應器溫度控制系統(tǒng)中被控對象為反應器；被控變量為反應器內(nèi)溫度；操作變量為冷卻水流量；干擾為、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。TT表示溫度變送器，TC表示溫度控制器18.根據(jù)過渡過程表征自動控制系統(tǒng)的工作品質(zhì)用什么指標來衡量？影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的因素有哪些？答：品質(zhì)指標：最大偏差或超調(diào)量、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期或頻率。影響因素：對象的特性、測量儀表特性、執(zhí)行器特性。19.什么是差壓式流量計？簡述其工作原理。答：差壓式（也稱節(jié)流式）流量計是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。工作原理：根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程，可以導出流體流經(jīng)節(jié)流裝置時的壓差與流量之間有一定的對應關(guān)系，其定量關(guān)系符合流量基本方程式。根據(jù)這個方程式，就可以由測量得到的壓差來計算出流過的流量值，這就是差壓式流量計測量流量的原理。20.執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中起什么作用？執(zhí)行器通常由哪些部分構(gòu)成？各起什么作用。答：接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)兩個部分組成。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號的大小，產(chǎn)生相應的推力，推動控制機構(gòu)動作?？刂茩C構(gòu)作用是直接與被控介質(zhì)接觸，直接調(diào)節(jié)流體的流量。21.何為簡單控制系統(tǒng)?試畫出簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖，指出如何考慮組建這一系統(tǒng)。答：所謂簡單控制系統(tǒng)，通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器(或變送器)、一個控制器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此有時也稱為單回路控制系統(tǒng)。如何組建：（1）被控變量的選擇（2）操縱變量的選擇（3）測量元件特性影響（4）控制器控制規(guī)律的選擇23.為什么要考慮控制器的正、反作用?如何選擇?答：在控制系統(tǒng)中，要正確選擇控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。選擇控制器的正、反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器、對象三個環(huán)節(jié)組合起來，能在系統(tǒng)中起負反饋的作用。 選擇控制器正、反作用的一般步驟是首先由操縱變量對被控變量的影響方向來確定對象的作用方向，然后由工藝安全條件來確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式，最后由對象、執(zhí)行器、控制器；個環(huán)節(jié)作用方向組合后為“負”來選擇執(zhí)行器的正、反作用。24.用單法蘭液位計測量開口容器內(nèi)的液位，其最高液位和最低液位到儀表的距離分別為h1=1m和h2=3m（見圖）。若被測介質(zhì)的密度r=980kg/m3，求： （1）變送器的量程為多少？（2）是否需要遷移？遷移量為多少？ （3）如液面的高度h=2.5m，電液面計的輸出為多少？解：（1）儀表的量程是指當液位由最低升到最高時，液位計上所增加的壓力。故量程P為=（h2-h1）g=（3-1）9809.807=19221.7 Pa（2）當液位最低（即液位為WUG h為零）時，液位計正、負壓室的受力分別為P+ = h1g =1980980.7= 9610.9 PaP- = 0 Pa于是液位計的遷移量P為 P = 9610.9-0 = 9610.9 Pa因P+ P- ，故儀表為正遷移。（3）液位的高度h=2.5m，儀表的輸出為I0=（h-h1）/（h2-h1）（20-4）+4=2.5/216+4=16 (mA)25.怎么操作三閥組，須注意什么？答：操作儀表三閥組，需注意兩個原則： 1）不能讓導壓管內(nèi)的凝結(jié)水或隔離液流失； 2）不可使測量元件受壓或受熱。 三閥組的啟動順序應該是： a.打開正壓閥； b關(guān)閉平衡閥； c打開負壓閥。 停運的順序與上述相反，即： a關(guān)閉負壓閥； b打開平衡閥； c關(guān)閉正壓閥26.如圖所示，用差壓變送器測量閉口容器的液位。已知h1=50cm，h2=200cm，h3=140cm，被測介質(zhì)的密度1=0.85kg/cm3，負壓管內(nèi)的隔離液為水，求變送器的調(diào)校范圍和遷移量。27.差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計工作原理的區(qū)別？答：差壓式流量計是節(jié)流面積不變，壓差改變來測量流量的大小。轉(zhuǎn)子流量計是壓差不變，節(jié)流面積改變來測量流量的大小。29.一個以水標定的轉(zhuǎn)子流量計，其轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，密度為 7290kg/m3,用來測量苯的流量，求流量計讀數(shù)為3.6升/秒時，苯的實際流量是多少？（苯的密度830kg/m3）（見課本P57 例4）30.控制器的控制規(guī)律是指什么?常用的控制規(guī)律有哪些?答：控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號戶與輸入偏差信號P之間的關(guān)系，即 式中z測量值信號；x給定值信號；f是指某種函數(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P1、PD、PID等。32.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)能否達到預期控制效果的重要因素，它的選擇的一般原則是： (1)被控變量應能代表一定的工藝操作指標或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量； (2)被控變量應是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化，因而需要頻繁加以控制的變量； (3)被控變量應盡可能選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標，當無法獲得直接控制指標信號，或其測量或傳送滯后很大時，可選擇與直接控制指標有單值對應關(guān)系的間接控制指標; (4)被控變量應是能測量的，并具有較大靈敏度的變量； (5)被控變量應是獨立可控的；(6)應考慮工藝的合理性與經(jīng)濟性。33操縱變量的選擇原則是什么?答：(1)操縱變量應是工藝上允許加以控制的可控變量; (2)操縱變量應是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時間常數(shù)要小一些，純滯后時間要盡量小; (3)操縱變量的選擇還應考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟性。34.試述自動控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點和應用場合。答：控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例(P)、比例積分(PI)、比例積分微分(PID)控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號與它的輸入信號(給定值與測量值的偏差)成比例。它的特點是控制及時，克服干擾能力強，但在系統(tǒng)負荷變化后，控制結(jié)果有余差。這種控制規(guī)律適用于對象控制通道滯后較小、負荷變化不大、對控制要求不高的場合。 比例積分控制規(guī)律是控制器的輸出信號不僅與輸入信號成比例，而且與輸入信號對時間的積分成比例。它的特點是能夠消除余差，但是積分控制作用比較緩慢、控制不及時。這種控制規(guī)律適用于對象滯后較小、負荷變化不大、控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。比例積分微分控制規(guī)律是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用，微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比例，它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。這種控制規(guī)律適用于對象容量滯后較大、負荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。36.控制器參數(shù)整定的任務是什么?工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法?答:控制器參數(shù)整定的任務是：根據(jù)已定的控制方案，來確定控制器的最佳參數(shù)值，(包括比例度 、積分時間TI、微分時間TD)，以便使系統(tǒng)能獲得好的控制質(zhì)量。 控制器參數(shù)整定的方法有理論計算和工程整定兩大類，其中常用的是工程整定法。 屬于控制器參數(shù)的工程整定法主要有臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗湊試法等。40.常用的熱電偶有哪幾種?所配用的補償導線是什么?為什么要使用補償導線?并說明使用補償導線時要注意哪幾點?答：（1）常用的熱電偶有：鉑銠30-鉑銠6；鉑銠10-鉑；鎳鉻-鎳硅；鎳鉻-考銅（2）所配補償導線是銅、康銅。（3）因為熱電偶工作的冷端與熱端離得很近，而且冷端又暴露在空氣間，容易受到周圍環(huán)境溫度影響，使冷端溫度難以保持恒定，如果把熱電偶做很長，使冷端遠離熱端則需要消耗很多貴金屬，因此要使用補償導線。42.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？答：純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。 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。影響：當系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，而使被控變量不能立即反映出來，于是就不能立即產(chǎn)生控制作用，從而使整個系統(tǒng)控制質(zhì)量受到嚴重損害。43.常用的測量壓力的儀表有哪些?答：常用的測量壓力儀表有：液柱式壓力計，彈性式壓力計，空氣式壓力計，活塞式壓力計。44.為什么說放大倍數(shù)K是對象的靜態(tài)特性，而時間常數(shù)T是對象的動態(tài)特性？答：K在數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后輸出變量與輸入變量的比值，則對象輸入量一定時其輸出也就一定，所以K是對象的靜態(tài)特性。時間常數(shù)T是對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到新的穩(wěn)態(tài)所需時間，因此當對象受到的輸入不同時，其時間常數(shù)T不同，因此T是對象的動態(tài)特性。名 詞 解 釋1、自動控制答：自動控制就是指在沒有人直接干預的情況下，利用自動控制裝置時被空對象的工作狀態(tài)按照預定的規(guī)律運行。為了實現(xiàn)上述的目的，由相互制約的各部分按一定規(guī)律組成的具有特定功能的整體，稱為自動系統(tǒng)。自動系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是其控制作用了全套自動化裝置，對于常規(guī)儀表來說，它包括檢測元件及變送器，控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動化裝置控制的被控對象。2、節(jié)流現(xiàn)象答：流體在管道中流動時,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。其中節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置。節(jié)流件是使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件。在管道通路上安裝孔板、噴嘴或文丘利管等節(jié)流件。當流體流過節(jié)流元件時，流束局部收縮。其流速增加，靜壓降低，使節(jié)流元件前后產(chǎn)生靜壓差。3、熱電效應答：熱電偶是由兩種不同材料的導體 A 和 B 焊接而成，當組合成閉合回路，若導體A和B的連接處溫度不同，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應。4、熱電勢答：熱電偶是由兩種不同材料的導體 A 和 B 焊接而成，當組合成閉合回路，若導體A和B的連接處溫度不同，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這個電動勢叫熱電勢。5、零點遷移問題答：在使用差壓式變壓器測量液位時，一般壓差P與液位高度H之間的關(guān)系為：P=Hg.這就是一般的無遷移的情況。當H=0時，作用在正、負壓室的壓力是相等的 。實際應用中，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，使得在液位測量中，當被測液位H=0時，差壓變送器的正、負壓室的壓力并不相等，即P0，這就是液位測量時的零點遷移問題。簡 答1、差壓式流量計測量流量的原理答： 流體經(jīng)節(jié)流裝置時,由于流速發(fā)生變化,使流體的動能發(fā)生變化,根據(jù)能量守恒定律,動能的變化必然引起靜壓能變化,所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時必然會產(chǎn)生靜壓差。根據(jù)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程，可以導出流體流經(jīng)節(jié)流裝置時的壓差與流量之間有一定的對應關(guān)系，其定量關(guān)系符合流量基本方程式。根據(jù)這個方程式，就可以由測量得到的壓差來計算出流國的流量值，這就是差壓式流量計測量流量的原理。3、為什么要進行熱電偶的冷端溫度補償？答：工業(yè)上常用的各種的熱電偶的溫度-熱電勢關(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，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且測量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，在應用熱電偶測溫時，只有冷端溫度保持0，或者進行一定的修正才能得到準確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補償。4、試述控制器雙位控制、比例控制、積分控制、微分控制的主要優(yōu)缺點。答：雙位控制的優(yōu)點：輸出只有兩個數(shù)出值，控制及時； 缺點是動作頻繁。比例控制的優(yōu)點：反應快，控制及時 ；缺點是存在余差。積分控制的優(yōu)點：可以消除余差；缺點是控制器的輸出變化總是滯后于偏差的變化。微分控制的主要優(yōu)點：超前控制；缺點是輸出不能反映偏差的大小。5、試述操作變量的選擇原則答：操作變量的選擇原則為（1）應是可控的，即是工藝上允許控制的變量（2）一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏（3）除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟性。6、精餾塔的主要干擾有哪些？哪些是可控的？哪些是不可控的？答：（1）、進料流量的波動：通常是不可控的（2）、進料成分的變化：不可控（3）、進料溫度的變化：不可控（4）、加熱蒸汽流量的變化：可控的（5）、冷卻劑回流量的變化：可控的（6）、環(huán)境溫度的變化：不可控一、填空題：1、 補償導線通常在 0100 范圍內(nèi)其熱電特性與熱電偶本身幾乎完全一樣。2、 節(jié)流式流量計的測量原理是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的 靜壓差 實現(xiàn)流量測量的。3、 節(jié)流裝置屬于 恒節(jié)流面積 、變壓差的一種測量方法。4、 轉(zhuǎn)子流量計屬于恒壓差， 變節(jié)流面積 的一種測量方法。5、 渦街流量計是根據(jù) 卡曼旋渦 的原理而進行測量的一種流量儀表。6、 微分輸出只與偏差的 變化速率 有關(guān)，與偏差是否存在無關(guān)。7、 零點遷移就是改變量程的上、下限，相當于測量范圍的平移，而不改變 量程 的大小。8、 使用電磁流量計測量流量時，介質(zhì)必須是可以導電的電介質(zhì)，電導率應 5us/cm。9、 在自動控制系統(tǒng)中，由于種種干擾作用，使被控變量偏離了設(shè)定值，即產(chǎn)生偏差。10、 單回路控制時，其積分作用越強，積分時間越小，微分時間越長，微分作用越強。11、 調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)越小，比例作用越弱，余差越大。12、時間常數(shù)是當輸入階躍變化時，儀表的輸出值到達其穩(wěn)定值的63.2%所需的時間。13、當需要測量腐蝕、導電或帶固體微粒的流量時，可選用 電磁流量計 。當需要測量高粘度流體流量時，可選用 橢圓齒輪 。當需要測量大管道內(nèi)的流體流量時，可選用笛型均速管流量計。14、安全柵起到隔離主要是通過 限壓 和 限流 來實現(xiàn)的。15、JX-300X DCS系統(tǒng)由哪三層通訊網(wǎng)絡組成：信息管理網(wǎng)、過程控制網(wǎng)、SBUS總線 。16、DCS是當前自控的首選設(shè)備，它集 計算機技術(shù) 、 冗余和自診斷技術(shù) 、網(wǎng)絡通訊技術(shù) 、_自動化技術(shù)_于一身。17、操作站的操作權(quán)限分為4個等級 觀察員 、 操作員 、 工程師、 特權(quán) 。18、調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器的 輸入偏差 與 輸出 之間成比例的規(guī)律，輸入偏差x 是指 給定值 與 測量值之間的偏差。19、在接地電阻中，一般小型用電廠要求小于 4 歐，而一般的大型的用電場合要求小于 1 歐。20、調(diào)節(jié)閥前后壓差較小，要求泄露量小，一般可選用 單座 閥。21、調(diào)節(jié)強腐蝕性流體，可選用 隔膜 閥。22、噪音較大時，可選用 套筒 閥。23、CV3000型氣動調(diào)節(jié)閥，其動作的回差帶閥門定位器時為 1% ，不帶定位器時為 3% ,線性帶定位器 1% ，不帶定位器 5% 。24、熱電偶是利用 熱電效應 原理測溫的。熱電阻是利用 電阻隨溫度變化 性質(zhì)測溫的。25、瞬時流量是指 單位時間里流過某一管邊截面的流體 。26、橢圓齒輪流量計適用于 純凈 流量測量，而不適用于 含雜質(zhì)流體 的測量。27、評定過渡過程的指標有最大偏差、過渡時間、衰減比、 余差 、振蕩周期。28、比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)Kc越大，則比例度越 小 ；調(diào)節(jié)作用越 強 。29、按對象靜特性選擇調(diào)節(jié)參數(shù)時，調(diào)節(jié)通道放大倍數(shù)越大，則克服干擾能力就越_強_。30、按對象特性選取調(diào)節(jié)參數(shù)時，應使干擾通道的時間常數(shù)越 長 越好，而調(diào)節(jié)通道的應適當 短 一些。二、判斷題1 標準孔板是一塊具有圓形開孔，并與管道同心，其直角入口邊緣非常銳利的薄板。（）2 克服余差的辦法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上微分控制作用。（r）3 在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中給定值是指生產(chǎn)中要求保持的工藝指標。（）4 差壓變送器的量值為0-10Kpa，經(jīng)遷移后的測量范圍為5-15Kpa，則遷移量為100%。（r）5 用標準節(jié)流裝置測量流量時，流體必經(jīng)充滿圓管的節(jié)流裝置。（）6 一臺地衡，其測量誤差為+0.5%，在使用時，會多給用戶產(chǎn)品。（r）7 當比例帶越小時，調(diào)節(jié)系統(tǒng)越容易穩(wěn)定。（）8 用標準節(jié)流裝置測量流量，當雷諾數(shù)較小時，流量系數(shù)值的變化較小。（r）9 渦街流量計的標定系數(shù)，當流體壓力溫度，密度及成分發(fā)生變化時，需重新標定。（r）10 電磁流量計的變送器地線接在公用地線或上下水管道上也可以。（r）11 電磁流量計不能測量氣體介質(zhì)的流量。（）12 在危險場所和控制室之間設(shè)置安全柵，這樣構(gòu)成的系統(tǒng)叫做安全火花型防爆系統(tǒng)（）13、在差壓變送器測量液位中，遷移的實質(zhì)是同時改變儀表量程的上、下限，而不改變儀表的量程。 （）14、轉(zhuǎn)子流量計的錐管必須垂直安裝，不可傾斜。（）15、為使熱電偶冷端保持恒定，常采用補償導線將冷端延伸出來。要求補償導線在任何溫度范圍內(nèi)具有和所連接的熱電偶相同的熱電特性，其材料又是廉價的金屬。（r）16、系統(tǒng)的過渡時間短，則調(diào)節(jié)系統(tǒng)能及時克服干擾作用，調(diào)節(jié)質(zhì)量就越高。（）17、對象特性包括自衡性、動特性、時間特性和負荷特性。（r）18、余差是指調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，被調(diào)參數(shù)穩(wěn)定值與測量值之差。（r）19、傳遞滯后是指在調(diào)節(jié)對象中物料平衡被破壞時，被調(diào)參數(shù)也隨之發(fā)生變化的時間。（）20、階躍干擾是一種突變作用，一經(jīng)產(chǎn)生后就持續(xù)下去，不再消失。（）21、調(diào)節(jié)器正作用是指正偏差增加，調(diào)節(jié)器輸出卻減少。（r）22、單元組合儀表變送器其滯后時間常數(shù)都很小，可視為一個放大環(huán)節(jié)。（）23、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的超調(diào)量小，過渡過程短，沒有余差，應選用PI調(diào)節(jié)規(guī)律。（）24、微分調(diào)節(jié)能消除系統(tǒng)余差。（r）25、前饋調(diào)節(jié)是檢測干擾信號，作用在被調(diào)參數(shù)偏差給定值之后。（r）26、彈簧管壓力表指針上的游絲是為了消除傳動機構(gòu)之間的間隙，減小儀表變差。（r）27、 機誤差與測量不確定度中的B類不確定度的意義相同。（r）28、計算測量不確定度時，應考慮到導線的影響。（）29、當調(diào)節(jié)器的輸出與調(diào)節(jié)閥的開度有小系統(tǒng)偏差時，會影響調(diào)節(jié)質(zhì)量。（ r ）30、在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，習慣上采用設(shè)定值減去測量值作為偏差e。（ r ）三、選擇：1用差壓變送器測量液位的方法是利用BA、浮力壓力 B、靜壓原理 C、電容原理 D、動壓原理2渦街流量計為電流輸出時，輸出的電流與流量成C系A(chǔ)、平方 B、開方 C、線性 D、非線性3聚合釜的溫度控制具有較大的滯后性，為了保證控制效果良好，一般為選用C制規(guī)律，A、比例 B、比例+積分 C、比例+積分+微分 D、比例+微分4當被測介質(zhì)含有固體懸浮物時，且為電介質(zhì)時，宜選用A流量計。A、電磁 B、渦街 C、橢圓齒輪 D、節(jié)流裝置5用電子電位差計測溫度，當熱電偶熱端升高2，室溫（冷端溫度）下降2，則儀表的指示AA、升高2 B、下降2 C、不改變- D、升高46用K分度號的熱電偶與其匹配的補償導線測量溫度，如果補償導線的極性接反，儀表指示則CA、 偏高 B、偏低 C、可能大，也可能小 D、不改變7、控制高粘度、帶纖維、細顆粒的流體選用下列哪種調(diào)節(jié)閥最為合適？