(完整word版)化工儀表與自動化期末復習試卷

1、化工儀表與自動化課程測試試題一一、填空題（36分）1、 過程控制系統(tǒng)是由 _ 、_、_ 和_ 等環(huán)節(jié)組成。2、 過程控制系統(tǒng)中按被控參數(shù)的名稱來分有 _ 、_、_等控制系統(tǒng)。3、目前求取過程數(shù)學模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過 _ 和_物料平衡關系，用 _ 的方法求取過程的數(shù)學模型。4、 控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)愈大，對被控變量的影響_；干擾通道容量滯后愈多，則調(diào)節(jié)質(zhì)量_；干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量5.選擇控制方案時，總是力圖使調(diào)節(jié)通道的放大倍數(shù)（增益）_干擾通道的放大倍數(shù)（增益）。6.某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)

2、整到合適的調(diào)節(jié)輸出，再加入積分作用的后，應 _，才能使穩(wěn)定性不變。7._描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標的參數(shù)有 _ 、_和_等。&串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般情況下主回路選擇_或_ 調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器，副回路選用 _ 調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器；如果副回路采用差壓法測流量，應采用什么裝置_ 補償。9.儀表自動化標準中， 氣動儀表標準信號范圍是 _ ；電n型標準信號范圍是 _ ；電川型標準信號范圍是 _二、綜合題（54分）1、（10分）畫出氣關式類型執(zhí)行器的兩種簡單結(jié)構示意簡圖；在控制 系統(tǒng)中如何選擇執(zhí)行器類型？舉例說明。2、（14分）熱電偶為什么要進行冷端溫度補償？有哪些冷端溫度補 償方法？原理是什么？3、（10分）控

3、制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據(jù)已知參數(shù)，畫出P、PI的輸出響應曲線。（1）P輸出，已知：比例度S=50%（2）PI輸出，已知：比例度S=100%積分時間Ti=1分12345P輸出i2 -1 -_I_ I_ I_I_L123斗3芻-2 -4、（20分）下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來控制爐出口介質(zhì)溫 度t（簡單控制系統(tǒng)）；1指出構成控制系統(tǒng)時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？2在下圖中畫出控制流程圖；3選擇執(zhí)行器的氣開、氣關類型以及控制器的作用方向；4畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖；5簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動作 過程）。介質(zhì)燃料三、計算題：（io分）計算

4、下圖各熱電偶回路所產(chǎn)生的熱電勢（io分）。注：A B-K型熱電偶；A，B，-K型熱電偶補償導線C D- S型熱電偶；C，D / -S型熱電偶補償導線;25aCC猶C寸2兀600aC- -_器c廠沁一、（36分）1題、（4分）回答要點：1控制器 執(zhí)行器測量變送 被控對象2題、（4分）回答要點：1壓力流量液位溫度3題、（4分）回答要點：1物料能量機理建模4題、（4分）回答要點：1愈慢愈低振蕩變差5題、（4分）回答要點：大于6題、（4分）回答要點：減小調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)7題、（4分）回答要點：最大偏差衰減比余差8題、（4分）回答要點：PIDPIP開方器9題、（4分）回答要點：10.020.1 Mpa4

5、20mA1、（10分）回答要點：在控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器是按安全原 則選擇類型的，也就是當控制信號中 斷時，要保證設備和操作人員的安全。 如：加熱爐溫度控制，當燃料量為操 縱變量時，其執(zhí)行器應選擇氣開類型， 當信號中斷時，切斷燃料，保證安全。1因為各種顯示儀表和熱電偶分度表都是在熱電偶冷端溫度為零的時 候做出的。但實際中熱電偶冷端溫度不等于零，且經(jīng)常波動，這必然造成 輸出減少，所以要進行熱電偶的冷端溫度補償。2熱電偶常用的冷端溫度補償方法有：冰浴法、公式計算法、儀表機 械零點調(diào)整法、電橋補償法和補償熱電偶冰浴法：用冰槽使to保持零度。計算法：EAB(t,o)=EAB(t,to)+儀表零點調(diào)整法：將

6、儀表的機械零點調(diào)到補償電橋法：用電橋產(chǎn)生EAB(to,0)與EAB(t,to)疊加，即 可消除to變化對測量的影響。補償熱電偶：用與測量熱電偶同型號的熱電偶進行補償，用于多支熱電偶。3、(io分)回答要點：-0-化工儀表與自動化課程測試試題一答案2、（14分）回答要點:6001C4、(2o分)回答要點：1構成控制系統(tǒng)時的被控變量是出口介質(zhì)溫度；操縱變量是燃料量， 干擾量是：進料流量和溫度、燃料的壓力、爐膛溫度和壓力以及環(huán)境溫度。2控制流程圖見下圖1。3執(zhí)行器應選擇氣開類型，控制器為反作用方向。4簡單控制系統(tǒng)方框圖見下圖2。5該系統(tǒng)克服干擾的過程：當干擾作用使溫度t升高，測量大于給定，控制器輸入

7、偏差增大，其輸出控制信號減少，氣開閥關小，燃料量減少，塔 頂溫度下降，維持給定。圖2三、(io分)回答要點：1、E仁EVE(3OO,5O)+E cc(5o,25) =(12.2o7-2.oo2)+(o.299-o.142) =io.342 (mV)E2=E cc(3oo,5o)-E cc(5o,25)=(2.323-o.299)-(o.299-o.142)1（）；（）；3（）4.控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)愈大，對被控變量的影響;干擾通道容量滯后愈多，則調(diào)節(jié)質(zhì)量;干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量 _。5._簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特征是_ 和_ 。6._常用的標準節(jié)流

8、件有和。7.熱電偶的熱電特性與_ 有關，與 無關。二、綜合題（分）1、（10分）畫出氣開式類型執(zhí)行器的兩種簡單結(jié)構示意簡圖；控制系統(tǒng) 在什么情況下選擇氣開類型執(zhí)行器？舉例說明。2、 （20分）在控制系統(tǒng)應用中， 有哪些基本控制規(guī)律和組合控制規(guī)律？ 寫出各自的表達式？它們各應用在什么場所？3、 （12分）下圖為電子電位差計結(jié)構原理圖，請補充完整連接線（包 括電源和電流及輸入信號的方向），并回答：電子電位差計是根據(jù)什么原 理工作的？在溫度檢測中與何種檢測元件配套使用？指出調(diào)整零點、量程化工儀表與自動化課程測試試題二一、填空題（28分）1._控制系統(tǒng)引入積分作用是為了，但積分的引入會使系統(tǒng)_ ,引入

9、微分作用是為了 _。某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用 調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，在加入積分作用的過程中，應_。2.被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量（Q/Qmax）與閥門相對行程（I/L）之間的關系,稱為調(diào)節(jié)閥的_特性；若閥前后的壓差保持不變時，上述關系稱為 _特性；實際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時上述關系為 _特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有 _ 、_ 、_和_，流量特性的選擇主要是與 _相匹配。3.與單回路控制系統(tǒng)相比，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下三個特點:4、（10分）寫出差壓式流量計的基本方程式；說明公式中各個符號所 代表的含=1.867 (mV)義。2、（10分）某壓力儀表的測量范圍是100

10、1100Pa,其精度為0.5級，則這臺表的量程是多少？基本誤差是多少？最大絕對誤差是多少？允 許誤差是多少？化工儀表與自動化課程測試試題二答案一、（28分）1題、（4分）回答要點：1消除余差不穩(wěn)定克服容量滯后減小放大倍數(shù)2題、（4分）回答要點：流量特性理想特性工作特性線性、等百分比、快開；廣義對象3題、（4分）回答要點：對于進入副回路的干擾有很強的克服能力；2提高了工作頻率;3具有魯棒性。4題、（4分）回答要點：影響小變好無影響2、 （20分）回答要點：1在控制系統(tǒng)應用中，基本調(diào)節(jié)規(guī) 律有：P、I、D,基本組合調(diào)節(jié)規(guī)律 有PI、PD PID。P:自衡能力強， 滯后小的對象且控 制質(zhì)量要求不高P

11、I:對象滯后小，負荷變化幅度大， 要求無差PD一階滯后較大允許有余差的對象PID：負荷變化大，容量滯后大，被控變量變化緩慢， 質(zhì)量要求高。3、 （10分）回答要點：三、計算題（20分）1、5題、（4分）回答要點:閉合回路負反饋（10分）計算下圖液位差壓變送器的量程、測量范圍及遷移量。6題、（5分）回答要點：孔板噴嘴7題、（5分）回答要點：熱電偶材料、兩接點溫度熱電偶的幾何尺寸。1、（10分）回答要點:如：加熱爐溫度控制，當燃料量 為操縱變量時，其執(zhí)行器應選擇氣開類型，當信號中斷時，切斷燃料，保證安全。P：緲二K聲p：Ay二心+ 土網(wǎng)）PD：滬K矗也眷PID：刖二K左+*”di+練鄉(xiāng)）to三、1

12、、(10分)P=F+-P-=Hp g+hpg=3500H+4200 Pa差壓變送器：量程=35000 (Pa)測量范圍=420039200 (Pa)遷移量=4200 (Pa)2、(10分)1000Pa0.5%土5Pa0.5%2、 （15分）熱電偶測溫時，使用補償導線的目的是什么？它能否進行冷 端溫度補償？如不能應如何處理？3、 （12分）畫出串級控制系統(tǒng)的方框圖；分別說出副回路及主回路所起 到的作用。4、（20分）工藝要求利用回流量來控制塔頂溫度t（簡單控制系統(tǒng)），為保證塔正常操作，回流量不允許中斷。 指出構成控制系統(tǒng)時的被控變量、操縱變量、主要干擾是什么？1電子電位差計是使用電壓平衡原理工作

13、。2在溫度檢測中熱電偶配套。下圖是其線路圖。3起到零點調(diào)整的電阻是RG,起到量程調(diào)整的電阻是RM。4、（10分）回答要點:a流量系數(shù)；體膨脹校正系數(shù)P被測流體的密度Q被測流體流量Fo節(jié)流件的開口面積P-節(jié)流件前后差壓2、在控制系統(tǒng)中，增加比例度，控制作用 _ ;增加積分時間；控制作用 _ ;增加微分時間，控制作用 _。3、按誤差出現(xiàn)的規(guī)律，可將誤差分為 _ 誤差、_ 誤差及_誤。4、描述對象特性的三個參數(shù)是 _、_和_ 。5、某溫度表的精度為0.5級，其測量下限是50C，上限是850C。貝毗表的量程是 _ ;測量范圍是 _ ;允許基本誤差是 _ ;最大絕對誤差是 _。6、熱電偶溫度計中常用的冷

14、端溫度補償方法有_ 、_ 、_、_、_ 五種。7、 自動平衡電橋配熱電阻測溫時，采用 _ 連接，其連接導線的電阻規(guī)定為 _Q。二、綜合題（62分）1、（15分）比較電子電位差計與電子平衡電橋在測量原理和結(jié)構上有 哪些異同點。化工儀表與自動化課程測試試題三、 填空題（28分）1、檢測儀表的基本組成有 _ 、_ 和部分。（4分）在圖上畫出控制流程圖并確定執(zhí)行器類型；(5分)選擇控制器的作用方向；（3分）三個畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖；（4分） 簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析控制動作過程）。（4分）三、計算題（10分）計算下圖液位差壓變送器量程、 測量范圍及遷移量（10分）。已知：H

15、=CH10mp=35kg/m;g10m/s2。電子電位差計電子平衡電橋儀表平衡時 橋路不平衡平衡測溫元件 連接方式考慮冷端溫度補償 熱電偶用補償導線接在對甬線上熱電阻曲墩制接在橋 背中電源豆流或交流2、（15分）1使用補償導線的目的是將熱電偶的冷端從溫度較高、波動較大的地方移 到溫度較低、且相對穩(wěn)定的地方。2如果只使用補償導線還不能達到冷端溫度補償?shù)哪康模仨毰c其它方法 配合起來使用。3具體方法如下：一、（28分）1: 測量 、傳動放大、顯示。2:減少、減少、增加。3:系統(tǒng)、疏忽、偶然。4:放大系數(shù)、時間常數(shù)、滯后時間。7:三線制、2X2.5。5:800C、50850C、0.5%、4C。6:公

16、式計算法、冰浴法、儀表機 械零點調(diào)整法、電橋補償法、補償 熱電偶。1、（15分）原理的相同點：都是利用滑動觸點位置的變化來反映被測溫度的大小。 結(jié)構的相同點：放大器、可逆電機、同步電機、傳動機構結(jié)構的不相同點：檢測元件、測量橋路。原理的不相同點：零點調(diào)整法和電橋補償法。3、（12分）下圖為串級控制系統(tǒng)的 方框圖；副回路是克服 作用于副對象的干擾， 使副被控變量基本穩(wěn) 定，減少對主變量的影 響；而主回路主要克服 作用于主對象的干擾， 保證主被控變量穩(wěn)定。4、（20分） 簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析控制動作化工儀表與自動化課程測試試題三答案熱電偶常用的冷端溫度補償方法有：公式

17、計算法、冰浴法、儀表機械構成控制系統(tǒng)時的被控變量是塔頂溫度；操縱變量是塔頂回流量,F擾量是：進料的流量和溫度，回流的溫度和流量，加熱蒸汽量等。控制圖見下圖1，執(zhí)行器為氣關式?？刂破鳛榉醋饔梅较颉：唵慰刂葡到y(tǒng)方框圖見下圖2。 該系統(tǒng)克服干擾的過程：當干擾作用使溫度t升高，測量大于給定，控制器 輸入偏差增大，其輸出控制信號增加，氣 開閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降， 回復給定。圖2三、（10分）P=R-P-=Hp g=3500H Pa差壓變送器量程：35000 （Pa）測量范圍：035000 （Pa）遷移量：0 （Pa）化工儀表與自動化課程測試試題四一、填空題（32分）1、 表征控制規(guī)律的參數(shù)是

18、 _ 、_ 及_ 。2、 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構上有兩個回路，分別稱為_ 回路和_回路；有兩個被調(diào)參數(shù)，分別稱為 _ 參數(shù)和_參數(shù)；有_個調(diào)節(jié)參數(shù)。3、 彈簧管壓力表是利用 _ 產(chǎn)生_ 與被測壓力相平衡來測量的。4、 不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)影響的流量計是： _、_ （說出三種即可）。5、 差壓式流量計是利用_ 原理進行測量流量的。6、 電容式液位傳感器測量液位時，如測量高粘度導電介質(zhì)則測量精度受的影響。7、 分度號為S型的熱電偶，如果錯接了K型熱電偶的補償導線則產(chǎn)生的熱電勢會_。如果補償導線的型號正確但正負接反，則產(chǎn)生的熱電勢會_。8、 電容式差壓變送器的測量部分是先將 _ 轉(zhuǎn)變成_ ，然后再變成_

19、作為轉(zhuǎn)換部分的輸入。二、 綜合題（58分）1、 （10分）均勻控制系統(tǒng)和一般控制系統(tǒng)的異同點有哪些？怎樣實現(xiàn)均勻控制？2、 （8分）從保證控制質(zhì)量的角度，控制閥設計中應考慮哪幾個方面？閥 的理想流量特性有哪幾種形式？3、（10分）控制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據(jù)已知參數(shù)，畫出P、PI的輸出響應曲線。已知：比例度S=200%已知：比例度S=100%積分時間Ti=2分12345t C分）P輸出f2 -1 -IIIIH123457外PI輸訥3 - 主亜軸定值惟褊月o控劇丹執(zhí)抒轟I千n核控吏童- 421 L_IIII12345t分4、（20分）某列管式蒸汽加熱器，工藝要求出口物料溫度穩(wěn)定在（

20、901）C。已知主要干擾為蒸汽壓力的波動。（1） 確定被控變量，并選擇相應的測量元件。（2） 制定合理的控制方案。（3） 如物料溫度不允許過高，否則易裂解，試確定控制閥的氣開、氣關式。（4） 畫出控制流程圖與方框圖。統(tǒng)，在最大階躍干擾下的過渡過程曲線如圖所示。問該過程的最大偏差、余差、衰減比、過渡時間（按被控變量進入新穩(wěn)態(tài)值的2%為準）和振蕩周期。化工儀表與自動化課程測試試題四答案一、（36分）1題、（4分）回答要點： 比例度積分時間微分時間2題、（4分）回答要點：主或第一副或第二主參數(shù)副參數(shù)一個3題、（4分）回答要點： 彈簧管 位移4題、（4分）回答要點：電磁流量計旋渦流量計橢圓齒輪流量計5

21、題、（4分）回答要點：節(jié)流6題、（4分）回答要點：虛假液位7題、（4分）回答要點：增加減少8題、（4分）回答要點：差壓位移電容變化量_ 、1、 （10分）回答要點：1均勻控制系統(tǒng)和一般控制系統(tǒng)的相同點：結(jié)構相同；不同點：目的和特 點不同，其目的是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個變量間能互相兼 顧和協(xié)調(diào)操作，特點是使兩個互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢地變 化。2均勻控制的實現(xiàn)可以從以下2方面來做：1）調(diào)節(jié)規(guī)律上采用P或PI，而 不采用D調(diào)節(jié)，2）參數(shù)整定上比例度從小到大整定，且比例度（和積分時間）都較大。2、 （8分）回答要點：控制閥的設計應考慮：閥口徑的選擇、氣開氣關形式的選擇和流量特性

22、選擇。2理想流量特性有4種形式：1）直線特性2） 等百分比特性3）快開特性4）拋物線特性5、（10分）某化學反應器工藝規(guī)定操作溫度為4002oC,考慮安全因素,調(diào)節(jié)過程中溫度偏離給定值不得超過6oG現(xiàn)設計運行的溫度定值調(diào)節(jié)系4、(10分)回答要點： 由反應曲線可知：最大偏差A=45-40=5C余 差c=41-40=1C衰減比過渡時間：Ts=23mi n三、(10分)回答要點：1、E仁ES(800,50)-Es(50,0)=(7.345-0.299)-0.299=6.747 (mV)E2=ECE(800,0)-6.747=7.345-6.747=0.598(mV)3、（10分）回答要點： 見圖4

23、、（20分）回答要點:1被控變量為列管式蒸汽加 熱器物料出口溫度，因測量 溫度較低但精度較高選擇鉑 熱電阻為測量元件。2干擾為蒸汽壓力，控制方 案選用副參數(shù)為蒸汽壓力主 參數(shù)為物料出口溫度的串級 控制。3控制閥選用的氣開式4控制流程圖與方框圖如圖2 3 4 57(分)填空題（36分）三、計算題：（10分）計算下圖各熱電偶回路所產(chǎn)生的熱電勢（10分）。如圖為S型熱偶測溫線路，由于疏忽將其中第二段補償導線接反，求:1輸入到顯示儀表的總電勢為多少？2由于第二段補償導線接反引入的誤差是多少？1、 在階躍擾動作用下，自動控制系統(tǒng)的過渡過程有_、_和_ 等基本形式。2、 自動控制系統(tǒng)按按設定值的不同形式可

24、分為、_、_等控制系統(tǒng)。_ 04、液位變送器測量進行零點遷移時只改變 _，不改變5._在常用的熱電偶溫度計中，精度較高的是_ 熱電偶，線性最好的是_熱電偶，靈敏度較高的是_熱電偶。6._常用的熱電阻材料是 _ ，分度號是 _ ,線性好的是_ 熱電阻，它適于測量 _ 溫度。7.描述對象特性的三個參數(shù)是，如果時間常數(shù)越大， 系統(tǒng)的響應速度_，系統(tǒng)的穩(wěn)定性_ 。8._差壓式流量計由 _、_ 禾廿_組成。常用的標準取壓方式有 _ 和_ 。9.指出你所知道的幾種復雜控制系統(tǒng)二、綜合題（54分）1、（10分）在控制系統(tǒng)中如何得到執(zhí)行器的類型？畫出執(zhí)行器類型的 簡單結(jié)構示意簡圖。2、（14分）比較差壓式流量

25、計與轉(zhuǎn)子式流量計的異同點。3、（10分）控制器輸入偏差是階躍信號（見下圖），請根據(jù)已知參 數(shù)，畫出P、PI的輸出響應曲線?；x表與自動化課程測試試題五3、對象的數(shù)學模型就是己孫比啊度心諷3積分片同Ti可分 “4、（20分）如圖為釜式反應器，釜內(nèi)溫度通過改變冷卻劑流量的方式來 控制。1指出構成控制系統(tǒng)時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？2如果冷卻劑壓力為主要干擾，選擇控制方案，在下圖中畫出控制流 程圖；3選擇執(zhí)行器的氣開、氣關類型；4畫出控制系統(tǒng)的方框圖；5簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動作 過程）。三、計算題：（10分）計算下圖熱電偶溫度計所產(chǎn)生的熱電勢以及溫度計所顯示的溫度 注：CD- S型熱電偶；C/D/-S型熱電偶補償導線；25C0電子電位差點：發(fā)散振蕩等幅振蕩非振蕩衰減衰減振蕩（10分）。