化工儀表格模板及自動化答案第五版終極版

1、歡迎閱讀第一章自動控制系統(tǒng)基本概念4. 自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？答：主要由測量與變送器、自動控制器、執(zhí)行器、被控對象組成9. 試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量？答：在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機器叫被控對象 生產(chǎn)過程中所要保持恒定的變量，在自動控制系統(tǒng)中稱為被控變量。工藝上希望保持的被控變量即給定值。具體實現(xiàn)控制作用的變量叫做操縱變量12. 什么是負反饋？負反饋在自動控制系統(tǒng)中有什么重要意義?答：系統(tǒng)的輸出變量是被控變量，但是它經(jīng)過測量元件和變送器后，又返回到系統(tǒng)的輸入端，能夠 使原來的信號減弱的做法叫做負反饋 負反饋在自動控制系統(tǒng)中的重要意義

2、是當被控變量， y受到干擾的影響而升高時，只有負反饋才能 使反饋信號升高，經(jīng)過比較到控制器去的偏差信號將降低，此時控制器將發(fā)出信號而使控制閥的開 度發(fā)生變化，變化的方向為負，從而使被控變量下降回到給定值，這樣就達到了控制的目的。11.圖1-18所示試畫方框圖，并指出該系統(tǒng)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?Tsp -x eZ控制器執(zhí)行器I干擾反應(yīng)器被控對象：反應(yīng)器 被控變量：反應(yīng):冷卻水流量：干擾變量A B的流量、溫度頁腳內(nèi)容e降低。此時，控制S.P。所以該溫度13. 結(jié)合11題，說明該溫度控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。當被控變量反應(yīng)溫度上升后，反饋信號升高，經(jīng)

3、過比較使控制器的偏差信號器將發(fā)出信號而使控制閥的開度變大，加大冷卻水流量，從而使被控變量下降到 控制系統(tǒng)是一個具有反饋的閉環(huán)系統(tǒng)14. 圖1-18所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說 明此時該控制系統(tǒng)的工作情況，此時系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾作用對被控制變量影響 的？當反應(yīng)器的溫度超過給定值時，溫度控制器將比較的偏差經(jīng)過控制運算后， 輸出控制信號使冷卻 水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。這樣便可以通過控制作用克服 干擾作用對被控變量的影響。15. 按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分為定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)

4、18.什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？它有哪幾種基本形式？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，稱為系統(tǒng)的過渡過程。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。20.自動控制系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質(zhì)指標有哪些？影響這些品質(zhì)指標的因素是什么？答：自動控制系統(tǒng)衰減振蕩過渡過程的品質(zhì)指標有最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周 期或頻率。影響因素有被控對象的額性質(zhì)，自動化裝置的選擇和調(diào)整 第二章過程特征及數(shù)學(xué)模型8. 反應(yīng)對象特性的參數(shù)有哪些？ 各有什么物理意義？ 他們對自動控制系統(tǒng)有什么影響?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r物理意義：K:反應(yīng)的是對象處

5、于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出變化量和輸入變化量之間的關(guān)系T:系統(tǒng)在受到階躍輸入作用后輸出達到穩(wěn)定值的63.2%所需時間系統(tǒng)受到輸入作用后，輸出保持初始速度變化，達到穩(wěn)定值所需時間。歡迎閱讀r:是純滯后時間r o和容量滯后r c的總和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。容量滯后一般是因為物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的。影響：對于控制通道。K大，操縱變量的變化對被控變量的影響就大，即控制作用對擾動的補償能 力強，余差也??；K小，控制作用的影響不顯著，被控變量變化緩慢，但K太大，會使控制作用對被控變量的影響國強，使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降在相同的控制作用下，時間常數(shù)T大，則被控變量的變化比

6、較緩慢，但過渡過程時間較長。若 T小，則被控變量變化速度塊，T太大或太小，在控制上都將 存在一定困難，因此需根據(jù)實際情況適中考慮。由于r的存在使控制作用總是落后于被控變量的變化，造成被控變量的最大偏差增大，控制質(zhì)量下降。因此，應(yīng)盡量減小滯后時間 r。對于擾動通道，K大對控制不利，會使最大偏差增大，K小，對控制變量不會產(chǎn)生多大影響。T 大擾動作用比較平緩，被控變量變化較平穩(wěn)，對象較易控制純滯后不影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)， 容量滯后的存在，使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的變化相應(yīng)也緩和一些。因此，對系統(tǒng)有利。9. 為什么說放大系數(shù)K是對象的靜態(tài)特性？而時間常數(shù) T和滯后時間r是對象的動態(tài)特征？在穩(wěn)定

7、狀態(tài)時，對象一定的輸入就對應(yīng)著一定的輸出。 這種特性稱為對象的靜態(tài)特征， 而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， 所以放大系數(shù)是對象靜態(tài)特性。時間常 數(shù)T和滯后時間都描述的是達到穩(wěn)態(tài)值前的過程，故是對象的動態(tài)特性。第三章檢測儀表與傳感3. 何謂儀表的相對百分誤差和允許的相對百分誤差？答：相對百分誤差是指絕對誤差中的最大值 max與儀表量程的百分比。maxI。測量范圍上限值 -測量范圍下限值允許的相對百分誤差是儀表在規(guī)定的正常情況下允許的相對誤差的最大值。、儀表允許的最大絕對誤差值允100%允測量范圍上限值-測量范圍下限值4. 何謂儀表的精度等級？答：將儀表的允許相對百分

8、誤差去掉“土”號及“”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 等。11.彈簧管壓力計的測壓原理是什么？答：它的測壓原理是將被測壓力通入彈簧管后，由于彈簧管的變形使其自由端發(fā)生位移， 放大后就可以由指針在儀表盤上指示出相應(yīng)的壓力值。14.應(yīng)片式壓力計與電阻式壓力計各采用什么測壓元件？答：應(yīng)片式壓力計：電阻應(yīng)變片電阻式壓力計：單晶硅片15電容式壓力傳感器的工作原理？有何特點？答:它的工作原理是將彈簧管的位移轉(zhuǎn)換成電容量的變化，將被測膜片作為電容器的可動極板，與 固定極板組成可變電容器

9、。當被測壓力改變時由于被測膜片的彈性變形產(chǎn)生位移，改變兩極板之間的距離。造成電容量的變化。特點：結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，過載能力大，重量輕，使用方便。26.壓力計安裝要注意什么問題？答：壓力計應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。 安裝地點應(yīng)力求避免振動和高溫影響。 測量蒸汽壓力時，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸， 對于有腐蝕性介質(zhì)的壓 頁腳內(nèi)容歡迎閱讀力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐。 壓力計的連接處，應(yīng)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。 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(yīng)按p= Hp g進行修正。 為安全起見

10、，測量高壓的壓力計除選用有通氣孔的外， 安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。29.試述化工生產(chǎn)中測量流量的意義？答：在化工生產(chǎn)中，測量流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)，使產(chǎn)過程達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生 產(chǎn)以及進行經(jīng)濟核算所必需的一個重要參數(shù)。30試述差壓式流量計的測壓原理，影響因素？答：它的測壓原理是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體經(jīng)過節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)流量測 量的，當流體流經(jīng)節(jié)流件時，會發(fā)生流速的改變，便會產(chǎn)生差壓，在一定條件下，流量與節(jié)流件前 后的差壓有一定的單位對應(yīng)關(guān)系。影響因素；1）節(jié)流裝置安裝不正確；2）倒壓管安裝不正確或出現(xiàn)堵塞、滲漏等現(xiàn)象；3）差壓計安裝或使用不

11、正確；4）板孔入口邊緣的磨損；5）被測流體工作狀態(tài)的變動。35轉(zhuǎn)子流量計的工作原理？答:它的工作原理是流體流過環(huán)系的時候，節(jié)流作用使浮子上下表面產(chǎn)生壓力差形成上升力，它與 浮力合力使浮子向上運動，當上升力與浮子本體重量相等的時候， 浮子平衡在一個位置，浮子平衡 高度與流體流量的對應(yīng)關(guān)系，這個高度代表流量的大小。40橢圓齒輪流量計的特點是什么？.答：橢圓齒輪流量計的特點是：測量精度高、對流體黏度變化不敏感，特別適用于測量高黏度的流體流量，但要求被測介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，一般不宜在高溫或低溫下使用。44質(zhì)量流量計有那兩大類？答：一種是直接式質(zhì)量流量計，即直接測量流體的質(zhì)量流量；另一種是間接式或推

12、倒式質(zhì)量流量計，這類質(zhì)量流量計是利用體積流量計和密度計組合來測量 質(zhì)量流量的。59常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補償導(dǎo)線是啥？說明使用補償導(dǎo)線注意那幾點？為啥使用補償導(dǎo)線？答：鉑銠30-鉑銠6熱電偶、鉑銠10-鉑熱電偶、鎳鉻-鎳硅熱電偶、鎳鉻-考銅熱電偶、銅-康銅熱 電偶；所配用的補償導(dǎo)線是銅-鎳銅；注意：1）補償導(dǎo)線與熱電偶型號匹配；2）正負極對應(yīng)，不 能接反；3）新冷端溫度恒定，原冷端和新冷端溫度在 0-100攝氏度范圍內(nèi)。原因：由熱電偶測溫原理知道，只有熱電偶冷端溫度恒定時熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)， 但由 于熱電偶的工作端和冷端離的很近，而且冷端暴露在空間，容易受到周圍環(huán)境溫度的影響

13、，所以很 難保持冷端溫度恒定，當然可以做的熱電偶很長，但消耗過多金屬材料，太浪費， 解決這個問題的 方法是使用一種專用導(dǎo)線稱“補償導(dǎo)線”。60.用熱電偶測溫時，為啥進行冷端補償？補償方法有哪幾種？答：采用補償導(dǎo)線后，把冷端從高溫或不穩(wěn)定的地方延伸到低溫關(guān)系穩(wěn)定的操作室中，由于操作室的溫度一般高于0攝氏度，故冷端溫度還是不能保持0攝氏度恒定，由于工業(yè)上常用的熱電偶冷端 溫度均為0度，同時所用儀表也是按照這種關(guān)系配套的， 因此計算結(jié)果還是有很大誤差的， 因此必 須對其修正，保證冷端溫度0度恒定。即冷端溫度補償。方法：1）冷端溫度保持0度恒定的方法；2）冷端溫度修正方法；3）校正儀表零點法；4）補償

14、電 橋法；5）補償熱電偶法。歡迎閱讀62.用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端補償？其冷端補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？答：采用補償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是 0C。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度-熱電勢關(guān)系曲線是冷端溫 度保持為0C的情況下得到的，與它配套的使用的儀表也是根據(jù)這一曲線進行刻度的，由于操作室 的溫度變化而變化，這樣測量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，要進行冷端補償。補償方法：（1）冷端溫度保持為0C的方法（2）冷端溫度修正方法（3）校正儀表零點法（4）補 償電橋法（5）補償熱電偶法65.試述熱電阻測溫原理？常用熱電阻種類？R0

15、各為多少？答：利用金屬材料的電阻隨溫度的改變而改變的特性測溫的。常用的熱電阻有鉑電阻和銅電阻 Pt50Pt100 Cu50 Cu100 （R0=50、100）第四章自動控制儀表I. 什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(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與輸入偏差信號e之間的關(guān)系，即p=f（e）=f（z-x） 式中，Z為測量值信號；x為給定值信號；f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。3. 比例控制規(guī)律是怎樣的？答:控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號與輸入信號之間

16、的關(guān)系，即p=Kp*e,式中，Kp為比例放大系數(shù)。4. 何謂比例控制器的比例度？所謂比例度就是指控制器輸入的變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相對值之比的百分數(shù)。6. 比例控制器的比例度對控制過程有什么影響？選擇比例度時要注意什么問題？比例度S和放大倍數(shù)Kp都能表示比例控制器控制作用的強弱。只不過Kp越大，表示控制作用越強， 而S越大，表示控制作用越弱。7. 試寫出積分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。為什么積分控制能消除余差？答：表達式為KI / edt P 為輸出變化量，e為輸入偏差，KI為積分速度。因為有偏差存在時，輸出信號將隨時間增長（或減?。．斊顬榱銜r，輸出才停止變化而穩(wěn)定在 某一值上，所以積分控制

17、能消除余差。8. 什么是積分時間Ti ?試述積分時間對控制過程的影響。積分時間是積分速度的倒數(shù)Ti=1/Ki積分時間Ti越短，Ki越大，積分作用越強，過渡時間越短，因而易于消除余差；反之亦然。10. 理想微分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式是什么？為什么微分控制規(guī)律不能單獨使用？P=Td （de/dt ）微分控制規(guī)律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，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨使用這種控制器。II. 試寫出比例積分微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。p=Kp （e+ （1/Ti ） / edt+ Td （de/dt ）12. 試分析比例、幾份、微分控

18、制規(guī)律各自的特點。比例控制規(guī)律：反應(yīng)快，控制及時；當系統(tǒng)的負荷改變時，控制結(jié)果有余差；積分控制規(guī)律：控制緩慢，但能消除余差；微分控制規(guī)律：有一定的超前控制作用，能抑制系統(tǒng)的振蕩，增強穩(wěn)定性。第五章執(zhí)行器1.氣動執(zhí)行器主要由哪些部分組成？各起什么作用？答：氣動執(zhí)行器主要由執(zhí)行機構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機構(gòu)的作用：是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號（由控制器發(fā)出）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制結(jié)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頁腳內(nèi)容歡迎閱讀控制機構(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

19、.常用的控制閥理想流量特性有哪些？1）直線流量特性2）等百分比（對數(shù)）流量特性 3）拋物線流量特性4）快開特性11.什么叫氣動執(zhí)行器的起開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？ 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。氣開、氣關(guān)式的選擇主要由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的，一般來講，閥全開時，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險的選擇氣開式；閥全關(guān)時，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險的選擇氣關(guān)式。13. 什么是控制閥的流量系數(shù) Kv?控制閥的流量系數(shù)Kv的定義為：當閥的兩端壓差為100kPa,流體密度為1g/立方厘米，閥全開時， 流經(jīng)控制閥的流體流量（以立方米/h表示）。第六章簡單控制系統(tǒng)4. 什么

20、叫直接控制指標和間接控制指標？各用在什么場合？ 答：直接控制指標：被控變量本身是需要控制的工藝指標。間接控制指標：工藝中本應(yīng)作為被控變量的量缺乏獲取信號的檢測手段，或雖然能測，但信號微弱或滯后很大，這時選取與指標有對應(yīng)關(guān)系的另一變量。盡量采用直接控制指標，只有被控變量無法直測才考慮間接指標。5. 被控變量選擇原則是什么？答：（1）被控變量應(yīng)代表一定化工工藝操作指示。（2）是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化，要因而頻繁控制的變量（3）考慮和理性，常選擇溫度作為被控變量。（4）被控變量應(yīng)可測量，具有較大靈敏度（5）被控變量是單獨控制的（6）應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟性7. 操縱變量的選擇原則是什么？ 操縱變量

21、的選擇原則（1）操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。（2）操縱變量能克服其他干擾來平衡被控變量。（3）操縱變量一般應(yīng)比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏，為此應(yīng)通過合理選擇操縱變量，使控制通道的放大系統(tǒng)適當大，時間常數(shù)適當?。ú灰诉^小，否則引起振蕩）。純滯后時間盡量小，為使其他干擾對被控變量的影響減小，并使干擾通道的放大系數(shù)盡可能小，時間常數(shù)盡可能大。（4） 在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性和經(jīng)濟性。9. 比例控制器，比例積分控制器，比例微分控制器的特點分別是什么？各適用于什么場合？答：比例控制器特點：輸出信號與輸入信號成比例。適用于對象控制通道滯后較小，負

22、荷變壓不大， 對控制器要求不高的場合。比例積分控制特點：輸出信號與輸入信號成比例，并與輸入信號對時間積分成比例。 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)。比例積分微分控制器：在比例積分基礎(chǔ)上加上微分作用。適用于對象容量滯后較大，負荷變化大， 控制質(zhì)量要求較高系統(tǒng)。11.被控對象、執(zhí)行器、控制器的正反作用各是怎樣規(guī)定？答：被控對象的正反作用隨具體對象的不同而各不相同。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)行器的作用方向取決于是氣開閥還是氣關(guān)閥。 當控制器輸出信號增加時，氣開閥的開度增加，因

23、 而流過閥的流體流量也增加，故氣開閥的開度“正”方向。反之，由于當氣關(guān)閥接受的信號增加時， 流過閥的流體流量反而減少，所以是“反”方向?？刂破鞯淖饔梅较蚴沁@樣規(guī)定的：當給定值不變，被控變量測定值增加時，控制器的輸出也增 頁腳內(nèi)容歡迎閱讀加，稱為“正作用”?；蛘弋敎y量值不變，給定值減少時，控制器的輸出增加的稱為“正作用”方向。反之，如果測量值增加(或給定值減小) 時，控制器的輸出減少的稱為“反 作用” 015控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法？控制器參數(shù)整定的任務(wù)是：根據(jù)已定的控制方案來確定控制器的最佳參數(shù)(包括比例度3、積 分時間Ti、微分時間Td)以便使系統(tǒng)能

24、獲得好的控制質(zhì)量。常用方法有：臨界比例度法、衰減曲線法和經(jīng)驗湊試法。21.經(jīng)驗湊試法整定控制器參數(shù)的關(guān)鍵是什么？經(jīng)驗湊試法的關(guān)鍵是“看曲線、調(diào)參數(shù)”匕要采用這種方法整定控制器參數(shù)必須先弄清控制器參數(shù)變化對過渡過程曲線的影響關(guān)系。第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)1.什么叫串級控制？畫出一般串級控制系統(tǒng)的典型方塊圖。串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的，它是由主、副兩個控制器串聯(lián)工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實現(xiàn)對主變量的定制控制。F1F2給定值(1)(2)(3)(4)控制器執(zhí)行器副對象副變量 主變量- -1 F主對象在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它 系統(tǒng)的目的在于通 由于回路的存

25、在，系統(tǒng)對負荷改變時有一定的自適應(yīng)是由兩個串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。 過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量。對進入副回路的干前控制的作用，因而減少了干擾送 對主變量的影響。頁腳內(nèi)容對控制何選擇測量變送串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強而頻繁，負荷變化大, 質(zhì)量要求較高的場合3. 串級控制系統(tǒng)中的主、副變量應(yīng)如主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇原則是一樣的。 副變量的選擇原則是：(1) 主副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系，副變量的變化應(yīng)在很大程度上能影響主變量的變化。0在可能的情況下，應(yīng)使副回路中包含更多的干擾，但副變量又不能離主變量太近。 副變量的選擇應(yīng)考慮到主副對象時間常數(shù)的匹配以防“共振”的發(fā)生。(2) 通過對副變量的選擇，使所構(gòu)成的