再生修訂版 化工儀表及自動化-題庫

1、化工儀表及自動化一、填空題1. 自動控制系統(tǒng)方框圖中方框與方框之間的連接線，只是代表方框之間的 ，并不代表方框之間的物料聯(lián)系。2. 自動控制系統(tǒng)是具有被控變量 反饋的 環(huán)系統(tǒng)。 1. 機(jī)理建模的優(yōu)點是具有明確的 ，所得的模型具有很大的適應(yīng)性，便于對 進(jìn)行調(diào)整。2. 對象數(shù)學(xué)模型包括 一階對象， 。3. 描述對象特性的參數(shù)包括： 。4. 時間常數(shù)T的物理意義：當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持 速度變化，達(dá)到新的 所需要的時間。 5. 從加入輸入作用后，經(jīng)過 時間，被控變量已經(jīng)變化了全部變化范圍的 ，這時可以近似地認(rèn)為動態(tài)過程基本結(jié)束。6. 滯后時間按照滯后性質(zhì)分可以分為： 和 。7.

2、某臺測溫儀表的測溫范圍為200700，校驗該表時得到的最大絕對誤差為1.5，則該表的相對百分誤差是 ，該儀表的精確度等級是 。（精確度等級有： 0.05,0.1，0.2，0.4,0.5,1.0）8. 某臺測溫儀表的測量范圍為01000，根據(jù)工藝要求溫度只是指的誤差不允許超過±6，則該儀表的允許誤差為 ，應(yīng)選擇的儀表等級是 。（精確度等級有： 0.05,0.1，0.2，0.4,0.5,1.0）9. 是表征線性刻度儀表的輸出與輸入量的實際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。10. 工業(yè)儀表按照儀表使用的能源分類可以分為： ， ， 。11. 表壓等于絕對壓力 大氣壓力。12. 真空度等于大氣壓力

3、 絕對壓力。13. 普通壓力計的彈簧管多采用價格相對便宜的 ，但氨氣用壓力計彈簧管的材料卻都要采用 材料，這是因為氨氣對 的腐蝕性極強(qiáng)。 14. 氧氣壓力計與普通壓力計在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上完全相同，只是氧用壓力計要 。15. 測量穩(wěn)壓時，儀表上限約為工作壓力最大值的 倍。16. 測量脈動壓力時，儀表上限約為工作壓力最大值的 倍。17. 測量高壓壓力時，儀表上限約為工作壓力最大值的 倍。 18. 測量液體壓力時，取壓點應(yīng)在管道的 ，測量氣體壓力時取壓點應(yīng)在管道的 。19. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置主要包括： ， 和 。20. 標(biāo)準(zhǔn)孔板主要采用的取壓方法有 和 。21. 標(biāo)準(zhǔn)孔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；缺點是

4、。22. 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易加工，優(yōu)點是 。23. 對于差壓液位變送器，遷移同時改變了測量范圍的上下限，相當(dāng)于測量范圍的 ，它不改變 的大小。24. 電容式物位計的工作原理是 與 成正比。該法是利用被測介質(zhì)的介電常數(shù)與空氣的介電常數(shù)不等的原理進(jìn)行工作。介電常數(shù)查越 ，儀表越靈敏。25. 稱重式液罐計是根據(jù) 設(shè)計，它既能準(zhǔn)確測量液位，又能反映出罐中的真實的 儲量（填：質(zhì)量 或者 體積），其測量的質(zhì)量與罐內(nèi)液體的密度 （填：有關(guān) 或者 無關(guān)）。 26. 常用的測量溫度的儀表按照測溫方式分可分為 和 。27. 目前解釋熱電效應(yīng)的理論是 古典電子理論 。28. 如果組成熱電偶回路

5、的兩種導(dǎo)體材料相同，則無論兩接點溫度如何，閉合回路的總熱電勢為 。29. 如果熱電偶兩接點 相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合回路的總熱電勢為零。30. 熱電偶溫度計中冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心奈宸N： ， ， ， ，和 。31. 在中、低溫區(qū)，一般是使用 來進(jìn)行溫度的測量較為適宜。(填：熱電偶溫度計 或者 熱電阻溫度計)32. 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R010，對應(yīng)分度號為 。另一種是R0100，對應(yīng)分度號為 。33. 控制器的基本控制規(guī)律包括： （其中以雙位控制比較常用）、 （P）、 （I）、 （D）及它們的組合形式，如 （PI）、 （PD）和 （PID）。 34. 在 控制系統(tǒng)中，被控變量不可

6、避免的產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩； 控制系統(tǒng)可以消除震蕩，但存在余差。35. 控制系統(tǒng)可以消除余差，但當(dāng)負(fù)荷變化劇烈時，反應(yīng)動作緩慢； 控制系統(tǒng)具有超前控制功能，但它的輸出不能反映偏差的大小。36. 氣動執(zhí)行器中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)分可以分為： ， ， 。37. 直通雙座控制閥的優(yōu)點是 ， 缺點是 。38. 控制閥的等百分比流量特性是指： 。39. 目前生產(chǎn)的模擬式控制器一般都同時具有比例，積分，微分三種作用。只要將其中的微分時間TD置于 ，就成了比例積分控制器，如果同時將積分時間TI置于 ，變成了比例控制器。二 計算題（滿分10分）1. 某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所

7、示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間（給定值為200）。2. 為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料燃?xì)饬繌?.5t/h增加到3.0t/h，重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如圖1所示。假定該對象為一階對象，是寫出描述改重油預(yù)熱爐特性的微分方程是（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并寫出燃料量變化量為0.5t/h是溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。已知：t=8min時，T=145.3. 已知一個簡單水槽，其截面積為0.5M2，水槽中的液體有正位移泵抽出，即流出量是恒定的。如果在穩(wěn)定的情況下，輸入流量突然在原來的基礎(chǔ)上增加了0.1M3，試

8、畫出水槽液位h的變化曲線。 4. 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為400±2ºC，考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度偏離給定值不得超過6ºC。現(xiàn)設(shè)計運行的溫度定值調(diào)節(jié)系統(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(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±2%為準(zhǔn)）和振蕩周期。（縱坐標(biāo)為400,410,420,450）5. 現(xiàn)用一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計來測量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，t7.9g/cm3，苯的密度為f0.83g/cm3。試問流量計讀數(shù)為3.6L/s時，苯的實際流量是多少？ 6. 某廠用轉(zhuǎn)子流量計來測量溫度為27，表壓

9、為0.16MPa的空氣流量，問轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)為38Nm3/h時，空氣的實際流量是多少？ 7. 用鎳鉻-銅鎳熱電偶測量某加熱爐的溫度。測得的熱電勢E（t，t1）66982V，而自由端的溫度t130，求被測的實際溫度。 （已知：E(30，0)=1801V， E(876.6, 0)=66982v, E(900, 0)=68783V ）六、問答題（滿分30分）1.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。 測壓原理：將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來進(jìn)行測量的。主要組成：彈簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。測壓過程：當(dāng)被測壓力通入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形

10、，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。3. 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點？工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測壓膜片作為電容器的可動極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時，由于測壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。特點：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、過載能力大、測量精度可達(dá)0.2級、可以測量壓力和差壓4. 什么是節(jié)流現(xiàn)象，并簡述簡述節(jié)流裝置測量流量的基本原理。節(jié)流現(xiàn)象：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)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 基本原理：節(jié)流裝置前后壓差大小與流

11、量有關(guān)，流量越大，節(jié)流裝置前后壓差越大，只要測出孔板前后兩側(cè)壓差，即可表示流量大小。5. 測量壓力時由引壓導(dǎo)管接至差壓計或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組，如圖所示。簡述啟動和關(guān)閉差壓計時切斷閥1,2,3打開或關(guān)閉的順序，并簡述原因。 6. 簡述轉(zhuǎn)子流量計和差壓流量計測量原理的不同之處。 轉(zhuǎn)子流量計以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。而差壓流量計是在節(jié)流面積不變的情況下，以差壓變化來反映流量大小。7. 試證明稱重式液罐計量儀所測的罐內(nèi)液體質(zhì)量與液體的密度無關(guān)。 8. 試證明熱電偶溫度計中插入第三根導(dǎo)線時，只要

12、保持接觸點溫度一致則對整個回路的電勢沒有影響。10. 畫出氣關(guān)式類型執(zhí)行器的兩種簡單結(jié)構(gòu)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。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(dāng)控制信號中斷時，要保證設(shè)備和操作人員的安全。如：加熱爐溫度控制，當(dāng)燃料量為操縱變量時，其執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型，當(dāng)信號中斷時，切斷燃料，保證安全。 12. （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(yīng)曲線。 （1）P輸出，已知：比例度=50%  （2）PI輸出，已知：比例度=100% 積分時間Ti=1分 &#

13、160;  答：13. (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))；   指出構(gòu)成控制系統(tǒng)時的被控變量、控制變量、干擾量是什么？   在下圖中畫出控制流程圖；   選擇執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型以及控制器的作用方向；   畫出簡單控制系統(tǒng)方框圖；  簡單說明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t升高，分析調(diào)節(jié)動作過程）。  答： 構(gòu)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(jìn)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。 控制流程圖

14、見下圖。   執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型，控制器為反作用方向。       簡單控制系統(tǒng)方框圖見下圖。      該系統(tǒng)克服干擾的過程：當(dāng)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，其輸出控制信號減少，氣開閥關(guān)小，燃料量減少，塔頂溫度下降，維持給定。14. 畫出氣開式類型執(zhí)行器的兩種簡單結(jié)構(gòu)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。如：加熱爐溫度控制，當(dāng)燃料量為操縱變量時，其執(zhí)行器應(yīng)選擇氣開類型，當(dāng)信號中斷時，切斷燃料，保

15、證安全。15. 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(gòu)成控制系統(tǒng)時的被控變量、操縱變量、主要干擾是什么？ （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）   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(shè)溫度t升高，分析控制動作過程）。（4分） 答：       構(gòu)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，主要干擾量是：進(jìn)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，執(zhí)行器為氣關(guān)式。       控制器為反作用方向。       簡單控制系統(tǒng)方框圖見下圖