最新過程儀表復(fù)習(xí)資料

1、一、填空題(每空1分，共30分)1、 過程控制的特點(diǎn)有系統(tǒng)由被控過程與系列化生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表組成、被控過程復(fù)雜多樣， 通用控制系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)、控制方案豐富多彩，控制要求越來越高、控制過程大多屬于滿變廠 程與參量控制、定值控制是過程控制的主要形式。2、建立過程數(shù)學(xué)模型的途徑有解析法、實(shí)驗(yàn)辨識(shí)發(fā)、解析法3、過程控制的五大參數(shù)是溫度、壓力無量、液位、成分 3Z4、DDZ-m型調(diào)節(jié)器輸入電路的主要作用是形成偏差輸入信號(hào)、電平移動(dòng)5、調(diào)節(jié)閥的三種典型固有理想流量特性是直線型、等百分比(對(duì)數(shù))型、快開型。6、調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法有經(jīng)驗(yàn)法、臨界比例度法、衰減曲線法。7、在工業(yè)中測(cè)量溫度最常用的兩種傳感器是

2、熱電阻、熱電偶8 DDZ-m型力平衡差壓變送器的結(jié)構(gòu)包括測(cè)量部分、杠桿系統(tǒng)、位移檢測(cè)放大器、電磁反 饋機(jī)構(gòu).9、差壓式流量計(jì)常用的節(jié)流裝置有孔板、噴嘴、文都利管10、 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過程控制的要求最終可以歸納為安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性11、檢測(cè)誤差若按檢測(cè)數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的規(guī)律可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差12、熱電偶溫度儀是基于熱電效應(yīng)原理制成的，熱電阻的測(cè)溫原理是以熱阻效應(yīng)為基礎(chǔ)。13、 溫度變送器的特點(diǎn)有采用了線性集成運(yùn)算放大電路、采用了通用模塊與專用模塊相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法、采用了線性化電路、采用了統(tǒng)一的24V DC集中供電、采用了安全火花防暴措施。14、 調(diào)節(jié)器基本的連續(xù)調(diào)節(jié)規(guī)律有比例(P)、積

3、分(I )、微分(D)。15、 在用紅外式檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，待測(cè)氣體需要滿足的條件待測(cè)氣體必須存在紅外吸收峰、 待測(cè)氣體與混合氣體中其他氣體無化學(xué)反應(yīng)、若混合氣體中有干擾組分，則先進(jìn)行預(yù)處理、保證kcl < 1。16、執(zhí)行器按照工作能源可分為液二、分析與問答(每題10分，共20分)1、圖2-1為換熱器的示意圖，加熱蒸汽通過換熱器中的排管把熱量傳給排管內(nèi)流動(dòng)的被 加熱物料，物料的出口溫度用蒸汽來調(diào)節(jié)。(1 )、畫出該系統(tǒng)的方框圖；(2) 、方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)是什么？整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)又是 什么？(1 )、框圖中用文字表達(dá)也可以。(共5分)(2)控制器Gc(s)的輸

4、入信號(hào)是偏差 E(s) ( = R(s) B(s)，輸出為控制信號(hào) U(s);執(zhí)行器G(v)的輸入信號(hào)為控制信號(hào) U (s)，輸出信號(hào)為調(diào)節(jié)閥的開度M (s)；被控對(duì)象G°(s)的輸入信號(hào)為調(diào)節(jié)閥的開度M (s)，輸出信號(hào)為被控參數(shù)溫度C(s)；檢測(cè)變送環(huán)節(jié) Gm(s)的輸入信號(hào)為被控參數(shù)溫度C(s)，輸出信號(hào)為檢測(cè)元件得到的溫度實(shí)際值B(s)；整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)為設(shè)定值R(s)，輸出值信號(hào)為熱物料的溫度 C(s)。2、用熱電阻檢測(cè)溫度時(shí)，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)與儀表間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)如何避免引線電阻帶來的誤 差？熱電阻工作在熱體現(xiàn)場(chǎng)，而顯示儀表安裝在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室，因此二者之間的連接 導(dǎo)線電阻

5、必然會(huì)給熱電阻工作造成誤差。為了避免引線誤差，工業(yè)上通常采用三線制接法， 如右圖所示。三線中兩線同時(shí)由熱電阻一端接出，并且在橋式電路中分別電橋電源回路和一個(gè)橋臂，它與熱電阻另一端引線電阻形成相鄰橋臂。只要引線電阻相等(均為rw)，弓I線電阻的影響就會(huì)對(duì)消，電橋輸出電壓u就唯一得取決于熱電阻的變化。E R(1圖2-1為換熱器的示意圖，加熱蒸汽通過換熱器中的排管把熱量傳給排管內(nèi)流動(dòng)的被 加熱物料，物料的出口溫度用蒸汽來調(diào)節(jié)。(1 )、畫出該系統(tǒng)的方框圖；(2) 、分析該系統(tǒng)屬于什么類型的控制系統(tǒng)，并說明理由。(2) 答出前饋-反饋控制系統(tǒng)得2分，說明理由3分。(5分)當(dāng)冷物料發(fā)生波動(dòng)時(shí)，前饋控制器

6、及時(shí)發(fā)出控制指令，補(bǔ)償冷物料流量變化對(duì)換熱器出 口溫度的影響；同時(shí)對(duì)未引入前饋的冷物料溫度、蒸汽壓力等擾動(dòng)對(duì)出口溫度的影響，則由反饋控制器來克服，因此屬于前饋-反饋控制控制系統(tǒng)。2、簡(jiǎn)述電-氣閥門定位器的功能。(1 )、用來改善調(diào)節(jié)閥的定位精度。能以較大功率克服閥桿的摩擦和消除介質(zhì)不平衡力等 影響，使調(diào)節(jié)閥能按調(diào)節(jié)器的輸出正確定位，因而有比較可靠的定位作用。(2) 、改善閥門的動(dòng)態(tài)特性。減小控制信號(hào)的傳送滯后，加快執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行速度，盡快克 服干擾或負(fù)荷的變化，減小超調(diào)量。(3) 、改變閥門動(dòng)作方向?？梢苑奖愕貙忾_式閥門改為氣關(guān)式閥門。(4) 、用于分程控制。可以利用兩個(gè)閥門定位器實(shí)現(xiàn)用一個(gè)

7、調(diào)節(jié)器控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào) 節(jié)閥，使每個(gè)調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的不同范圍內(nèi)做全行程移動(dòng)。三、設(shè)計(jì)綜合題(35分)1、如3-1圖所示，為鍋爐的生產(chǎn)情況，即冷水進(jìn)入汽鼓，經(jīng)燃燒加熱產(chǎn)生蒸汽，在生產(chǎn)過 程中，工藝要求汽鼓里大水不能被水燒干，不然將產(chǎn)生事故，甚至發(fā)生爆炸。為了保證鍋爐的安全生產(chǎn)，試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的液位控制系統(tǒng)，并指出調(diào)節(jié)器的類型。(15分)(1 )被控參數(shù)的選擇。根據(jù)工藝要求，由于液位測(cè)量比較容易，可以直接選擇溫度為直接 被控參數(shù)。(2分)(2 )控制參數(shù)的選擇。影響鍋爐液位的參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是給水量，一個(gè)是蒸汽的量。由因此選給水量作控工藝過程可知，生產(chǎn)的蒸汽量是送給用戶的，它的用量大

8、小是不可知的,制參數(shù)比較合理。(3分)(3) 控制儀表的選擇。a、測(cè)量元件及變送器的選擇?？蛇x用差壓式傳感器與DDZ-川型差壓變送器以實(shí)現(xiàn)鍋爐液位的測(cè)量和變送。(2分)b、調(diào)節(jié)閥的選擇。根據(jù)生產(chǎn)工藝、設(shè)備安全原則，宜選用氣開型調(diào)節(jié)閥，選對(duì)數(shù)流量特 性的調(diào)節(jié)閥即可滿足要求。(2分)c、調(diào)節(jié)器的選擇。由于鍋爐液位的精度要求比較高，需要消除穩(wěn)態(tài)誤差，因此必須選擇PI調(diào)節(jié)規(guī)律。當(dāng)執(zhí)行器的開度增大(減小)，液位高度也增加(減小)，故為正作用過程，K0 為正；因調(diào)節(jié)閥選為氣開型，Kv也為正；測(cè)量環(huán)節(jié)的 Km 一般為正。因此，根據(jù)單回路系統(tǒng)各部分增益為正的原則，調(diào)節(jié)器的Kc應(yīng)為正，即為反作用方式的調(diào)節(jié)器。(

9、3分)據(jù)此可畫出液位控制系統(tǒng)的帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，如右圖。(2分)(4) 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。采用響應(yīng)曲線法進(jìn)行參數(shù)整定。(1分)2、如下圖所示為管式加熱爐的原料油與燃料油閥前壓力的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)工藝要求一旦發(fā)（20 分）生事故，應(yīng)立即關(guān)閉燃料油的供應(yīng)，試問:(1) 、該控制系統(tǒng)的類型;(2) 、畫出該控制系統(tǒng)的框圖；從帶控制點(diǎn)的工藝流程圖可知,壓力調(diào)節(jié)器的設(shè)定(4)、選擇調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。(3) 、確定調(diào)節(jié)閥的氣關(guān)、氣開形式，并說明理由;(1) 該系統(tǒng)為壓力-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。值是溫度調(diào)節(jié)器的輸出值，并且有兩個(gè)回路，所以是串級(jí)控制系統(tǒng)。(4分)(2) 該系統(tǒng)的框圖為：(4分)GgG其中c

10、1(s)為主調(diào)節(jié)器：溫度調(diào)節(jié)器；c2為副調(diào)節(jié)器：壓力調(diào)節(jié)器；01(s)為主被控對(duì)GgG象：加熱爐；02(s)副被控對(duì)象：燃料管道；m1為主測(cè)量環(huán)節(jié)：溫度； m2(s)為副測(cè)量環(huán)節(jié)：壓力；C( s)為被控參數(shù)：溫度；R( s)為設(shè)定值。(3) 當(dāng)壓力調(diào)節(jié)器的輸出為0時(shí)，為了保證加熱爐的安全，此時(shí)應(yīng)該要關(guān)閉蒸汽，因此調(diào)節(jié)閥應(yīng)該選氣開型。(4分)（4）主副調(diào)節(jié)器正反作用的確定。a、 副調(diào)節(jié)器正反作用的確定。因調(diào)節(jié)閥選為氣開型，Kv為正；當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度增大（減?。?，燃料壓力增大（減?。?，副被控對(duì)象的被控參數(shù)壓力也增加（減小），故為正作用過程，K02為正；副測(cè)量環(huán)節(jié)的Km2一般為正，為了保證副環(huán)是負(fù)反饋

11、，即Kc2 Kv - K02 Km2 >0，因此Kc2 > 0，即為反作用。（4分）b、 主調(diào)節(jié)器正反作用的確定。副被控對(duì)象的被控參數(shù)壓力增加（減?。?，主被控對(duì)象的被控 參數(shù)溫度也增加（減?。?，故為正作用過程， Ko1為正；主測(cè)量環(huán)節(jié)的 Km1 一般為正，由于 副環(huán)已經(jīng)校正為正，所以 Kc1 > 0，即為反作用。（4分）1、如圖3-1所示，用蒸汽將進(jìn)入熱交換器的冷水加熱到一定溫度。生產(chǎn)工藝要求熱水溫度 維持恒定，試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，并指出調(diào)節(jié)器的類型。（15分）蒸汽宇設(shè)計(jì)步驟：（1 ）被控參數(shù)的選擇。根據(jù)工藝要求，由于溫度測(cè)量比較容易，可以直接選擇溫度為直接 被控參

12、數(shù)。（2分）（2 ）控制參數(shù)的選擇。影響交換器出口熱水溫度的參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是流入熱交換器的冷水流量和溫度，一個(gè)是蒸汽的流量。由工藝過程可知，用蒸汽將進(jìn)入熱交換器的冷水加熱到 一定溫度，從節(jié)能要求考慮，應(yīng)該選擇蒸汽作控制參數(shù)比較合理。（3分）（3）控制儀表的選擇。a、測(cè)量元件及變送器的選擇?？蛇x用熱電阻或熱電偶做測(cè)量元件，配用相應(yīng)的溫度變送器以實(shí)現(xiàn)熱水的測(cè)量和變送。（2分）b、調(diào)節(jié)閥的選擇。根據(jù)生產(chǎn)工藝、設(shè)備安全原則，宜選用氣開型調(diào)節(jié)閥，選對(duì)數(shù)流量特性 的調(diào)節(jié)閥即可滿足要求。（2分）c、調(diào)節(jié)器的選擇。由于溫度控制是大慣性、時(shí)滯系統(tǒng)，必須選擇PID調(diào)節(jié)規(guī)律。當(dāng)蒸汽流量增大（減?。?，被控對(duì)象的被控

13、參數(shù)溫度也增加（減?。?，故為正作用過程， Ko為正；因 調(diào)節(jié)閥選為氣開型，Kv也為正；測(cè)量環(huán)節(jié)的 Km 一般為正。因此，根據(jù)單回路系統(tǒng)各部分增益為正的原則，調(diào)節(jié)器的 Kc應(yīng)為正，即為反作用方式的調(diào)節(jié)器。（3分）據(jù)此可畫出該溫度控制系統(tǒng)的帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，如右圖。（2分）（4 ）調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。采用響應(yīng)曲線法進(jìn)行參數(shù)整定。（1分）2、如圖3-2所示為一精餾塔塔釜溫度與蒸汽流量的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)工藝要求一旦發(fā)生事故 立即關(guān)閉蒸汽供應(yīng)，試問：（20分）（1）、該控制系統(tǒng)的類型；（2）、畫出該系統(tǒng)的框圖；（3）、確定調(diào)節(jié)閥的氣關(guān)、氣開形式，并說明理由；（4）、選擇調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。（1） 該

14、系統(tǒng)為溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)。 從帶控制點(diǎn)的工藝流程圖可知，流量調(diào)節(jié)器的設(shè)定值是溫度調(diào)節(jié)器的輸出值，并且有兩個(gè)回路，所以是串級(jí)控制系統(tǒng)。（4分）（2）該系統(tǒng)的框圖為：（4分）其中Gc1（s）為主調(diào)節(jié)器：溫度調(diào)節(jié)器； Gc2為副調(diào)節(jié)器：流量調(diào)節(jié)器； Go1（S）為主被控對(duì) 象：精餾塔； Go2（s）副被控對(duì)象：蒸汽管道； Gm1（s）為主測(cè)量環(huán)節(jié)：溫度； Gm2（s）為副測(cè) 量環(huán)節(jié)：流量；C（ S）為被控參數(shù)：溫度；R（ S）為設(shè)定值。（3）當(dāng)流量調(diào)節(jié)器的輸出為 0時(shí)，為了保證在沸器和精餾塔的安全，此時(shí)應(yīng)該要關(guān)閉蒸汽，因此調(diào)節(jié)閥應(yīng)該選氣開型。（4分）（4）主副調(diào)節(jié)器正反作用的確定。a、 副調(diào)節(jié)器

15、正反作用的確定。因調(diào)節(jié)閥選為氣開型，Kv為正；當(dāng)調(diào)節(jié)閥的開度增大（減 小），蒸汽流量增大（減?。?，副被控對(duì)象的被控參數(shù)流量也增加（減?。?，故為正作用過程，K。2為正；副測(cè)量環(huán)節(jié)的Km2 般為正，為了保證副環(huán)是負(fù)反饋，即Kc2 Kv K。2 Km2 >0，因此Kc2 > 0，即為反作用。（4分）b、 主調(diào)節(jié)器正反作用的確定。副被控對(duì)象的被控參數(shù)流量增加（減?。鞅豢貙?duì)象的被控 參數(shù)溫度也增加（減小），故為正作用過程， Ko1為正；主測(cè)量環(huán)節(jié)的 Km1 一般為正，由于 副環(huán)已經(jīng)校正為正，所以 Kc1 > 0，即為反作用。（4分）四、計(jì)算分析(15分)1、某測(cè)溫儀表的測(cè)量范圍為

16、0500C，輸出信號(hào)為420mADC欲將該儀表用于測(cè)量 2001000C的某信號(hào)，試問應(yīng)作如何調(diào)整？(8分)2、用一只 K型熱電偶測(cè)量一個(gè)電爐的溫度t，已知冷端的溫度為30C，測(cè)得的熱電勢(shì)為21.995mV,求該電爐的實(shí)際溫度。分度表如下：(7分)工作端溫度0102030405060708090熱電勢(shì)/ mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4632.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.73740016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34627.77223.19823.62424.05024.476答：其調(diào)整過程