化工儀表模擬考試題簡答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上四、簡答1.熱電偶測溫時(shí)，使用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的是什么？它能否進(jìn)行冷端補(bǔ)償？如不能應(yīng)如何處理？答：由熱電偶測溫原理知道，只有當(dāng)熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)。但實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當(dāng)然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠(yuǎn)離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種專用導(dǎo)線稱為“償導(dǎo)線”。補(bǔ)償導(dǎo)線不能進(jìn)行冷端補(bǔ)償，因?yàn)榘褵犭娕嫉睦涠藦臏囟容^高和不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操

2、作室內(nèi)，冷端溫度還不是0攝氏度。進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)冷端溫度保持為0的方法；(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。2.熱電偶溫度計(jì)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：熱電偶溫度計(jì)是通過熱電現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)溫度的測量的，即兩根不同材料的金屬導(dǎo)線焊接在一起后，當(dāng)閉合回路兩端溫度不一致時(shí)，由于電子效應(yīng)從而使閉合回路中產(chǎn)生熱電勢，而熱電偶冷端溫度保持不變時(shí)，熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，因此可以用來測量溫度。熱電偶溫度計(jì)是由三部分組成的：1）熱電偶：直接測量溫度的感溫元件；2）測量儀表：即毫伏計(jì)或電位差計(jì)，將測量的溫度通

3、過表觀顯示出來；3）連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線：將熱電偶的冷端延伸出來，即補(bǔ)償導(dǎo)線，同時(shí)傳輸測量信號。3.試述雙金屬溫度計(jì)的原理，如何使用雙金屬溫度計(jì)自動控制電冰箱的溫度？答：雙金屬溫度計(jì)中的感溫元件使用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的。雙金屬片受熱后，由于兩金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。在溫度計(jì)中用雙金屬金屬片制成螺旋形感溫元件，外加金屬保護(hù)套管，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍著中心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動指針在刻度盤上指示出相應(yīng)的溫度數(shù)值，這就是雙金屬溫度計(jì)的測溫原理。如圖將雙金屬信號器的信號燈換成降溫裝置，當(dāng)溫度升高時(shí)，雙

4、金屬片1產(chǎn)生彎曲，與2接觸使電路接通，冰箱降溫裝置開啟，即可使冰箱溫度相對穩(wěn)定地控制在設(shè)定值。4. 測壓儀表有哪幾類？各基于什么原理？答：測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要有四大類：液柱式壓力計(jì)，它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來進(jìn)行測量的；彈性式壓力計(jì)，它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移來進(jìn)行測量的；電氣式壓力計(jì)，它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量的；活塞式壓力計(jì)，它是根據(jù)液壓原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。5. 作為感測壓力的彈性元件有哪幾種？各有何特點(diǎn)？答：主要的彈性元件有：彈簧管式彈性元件，可分單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可

5、測量高達(dá)1000MPa的壓力；薄膜式彈性元件，可分平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測壓范圍較彈簧管式的為低，通?？膳c其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來，組成相應(yīng)的變送器；波紋管式彈性元件，這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。6.噴嘴擋板機(jī)構(gòu)由哪幾部分組成？它的作用是什么？答：噴嘴擋板機(jī)構(gòu)即由一個(gè)恒氣阻、氣容和噴嘴擋板型變氣阻串聯(lián)而成的節(jié)流通室。它的作用是把輸入的微小位移（即擋板相對于噴嘴的距離）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣壓信號作為它的輸出。7.差壓變送器由哪幾個(gè)部分組成？它是根據(jù)什么原理工作的？比較氣動差壓變送器與電動差壓變送器的異同。答：差壓變送器主要有氣阻、氣容、節(jié)流盲室、節(jié)流通室 、噴嘴擋板機(jī)構(gòu)、功率放大器幾

6、個(gè)部分。差壓變送器的主要原理是將壓差信號通過膜片或膜盒等感受元件轉(zhuǎn)換成力的形式，再利用力矩平衡原理送往調(diào)節(jié)器或顯示器或顯示儀表進(jìn)行調(diào)節(jié)、指示和記錄，從而實(shí)現(xiàn)測量。氣動和電動差壓變送器的比較：1)兩種變送器都是根據(jù)力矩平衡原理工作；2)都采用了 “負(fù)反饋”；3)只是使用部件不同，即前者采用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)和氣動放大器，而后者采用位移檢測片平面檢測線圈和電子高頻震蕩放大器。8.簡述橢圓齒輪流量計(jì)、渦輪流量計(jì)及電磁流量計(jì)的工作原理和使用特點(diǎn)。答：橢圓齒輪流量計(jì)工作原理：當(dāng)流體流過橢圓齒輪流量計(jì)是，由于要克服阻力將會引起阻力損失，從而使進(jìn)口側(cè)壓力大于出口側(cè)壓力，在此壓力差的作用下，產(chǎn)生作用力矩使橢圓齒輪連

7、續(xù)轉(zhuǎn)動。由于橢圓齒輪每轉(zhuǎn)動一周所排出的被測介質(zhì)質(zhì)量為半月形容積的4倍，因此可以用來檢測流量。使用特點(diǎn)：橢圓齒輪流量計(jì)對被測流體的粘度變化不敏感，特別適合于測量高粘度的流體（聚乙烯醇、樹脂、重油），甚至糊狀物的流量。且測量精度較高，壓力損失較小。但被測介質(zhì)不能含有固體顆粒，更不能夾雜有機(jī)械物，否則會引起齒輪磨損以至損壞。渦輪流量計(jì)工作原理：流體通過葉輪時(shí)，流體的動能使葉輪旋轉(zhuǎn)，再將流量信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿~輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兊碾娦盘柕念l率，從而實(shí)現(xiàn)測量流量。使用特點(diǎn)：安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間沒有密封和齒輪傳動機(jī)構(gòu)，測量精度高，可耐高壓，靜壓可達(dá)50MPa。同時(shí)由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理，

8、其反應(yīng)快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。但被測介質(zhì)不能帶機(jī)械雜質(zhì)，因此須安過濾器。電磁流量計(jì)工作原理：當(dāng)被測介質(zhì)的流量經(jīng)變送器變換成感應(yīng)電勢后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器把電勢信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的010mA的直流信號輸出，以便進(jìn)行指示、記錄或與電動單元組合儀表配套使用，從而實(shí)現(xiàn)流量測量。使用特點(diǎn)：用來測具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)（導(dǎo)電率不小于水的），如酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（如泥漿）或纖維液體的流量。但由于液體中所感應(yīng)的電勢很小，要引入放大倍數(shù)的放大器。且安裝時(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源，不能有振動。9.差壓式液位計(jì)的工作原理是什么？當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，差壓計(jì)的負(fù)壓室為什么一 定要與容器的氣相

9、相連接？答：差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)， 由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。即將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。設(shè)容器上部空間為干燥氣體，其壓力為 p ，則p1 = p + gH ， p2 = p由此可得p = p1 p2 = gH式中，H為液位高度；為介質(zhì)密度；g為重力加速度；p1 、 p2分別為差壓變送器正、負(fù)壓室的壓力。 當(dāng)被測介質(zhì)的密度是已知的，則差壓變送器測得的差壓與液位高度成正比。這樣就把測量液位高度轉(zhuǎn)換為測量差壓的問題了。當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，即容器是受壓的，則需將差壓變送器的負(fù)壓室與容器的氣相相連接，以平衡氣相壓力p變化時(shí)對液位測量的影響。10.

10、生產(chǎn)中欲連續(xù)測量液體的密度，根據(jù)已學(xué)的測量壓力及液位的原理，試考慮一種利用差壓變送器來連續(xù)測量液體密度的方案。答：如圖所示，設(shè)計(jì)一開口溢流容器，且負(fù)壓室加一密度為0的標(biāo)準(zhǔn)液柱。（1）負(fù)壓室不加標(biāo)準(zhǔn)液柱時(shí)，容器壓差的變化范圍為：pHgp0p0HgpmaxHmax g；pminHmin gpmaxminHmax g Hmin gH（maxmin）g被測液體密度最小時(shí)的壓差為：pminHmin g0，為正遷移，遷移量為Hmin g。（2）負(fù)壓室加標(biāo)準(zhǔn)液柱時(shí)，容器壓差的變化范圍為：pHgp0（h0 gp0）Hgh0 gpmaxHmax gh0g；pminHmin gh0 gpmaxminHmax gh

11、0 g （Hmin gh0 g）H（maxmin）g被測液體密度最小時(shí)的壓差為：pminHmin gh0 g，遷移量為Hmin gh0 g。11.試述電容式物位計(jì)和核輻射物位計(jì)工作原理與使用場合。答：電容式物位計(jì)：在平行電容器之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有不同，可通過測量電容量的變化來測量液位、料位和兩種不同液體的分界面。電容式物位計(jì)的應(yīng)用：主要應(yīng)用于液位的測量，如導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量、密封罐內(nèi)的酸、堿、鹽等溶液的貯存量的測量，同時(shí)適用于非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量和料位的測量。核輻射物位計(jì)：放射性同位素的輻射線射入一定厚度的介質(zhì)時(shí)，部分粒子因克服阻力與碰撞,動能消耗,被吸收，另一部分粒子則透過

12、介質(zhì)。射線的透射強(qiáng)度I隨通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱。入射強(qiáng)度為I的放射源，隨介質(zhì)厚度而呈指數(shù)規(guī)律衰減。當(dāng)放射源已定，被測的介質(zhì)不變時(shí)，I只與介質(zhì)層厚度有關(guān)。核輻射物位計(jì)的應(yīng)用：能透過鋼板等各種固體，因而能夠完全不接觸被測物質(zhì)，適于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、粘滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的測量，還和測量高溫熔融金屬液位。由于核輻射線的特性不受溫度、濕度、壓力、電磁場的影響，可在高溫、煙霧、塵埃、強(qiáng)光及強(qiáng)電磁場等環(huán)境下工作。但由于放射線對人體有害，劑量要嚴(yán)加控制。12.自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？各部分作用是什么？答：自動控制系統(tǒng)主要由：1）測量元件及變送器的測量與信號輸送；2）

13、自動控制器的運(yùn)算及命令的傳出；3）執(zhí)行器的執(zhí)行三個(gè)環(huán)節(jié)組成。各部分作用：1）作用是測量被控變量并將其轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號；2）作用是接受變送器送來的信號，與工藝需要保持的被控變量的值進(jìn)行比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號發(fā)送出去；3）作用是自動地根據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門（執(zhí)行器通常是控制閥）的開啟度。13.什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？在階躍擾動作用下，其過渡過程有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？答：系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。在階躍作用下，過渡過程有下面四種：1.非周期衰減過程；2.衰減振蕩過程

14、；3.等幅振蕩過程；4.發(fā)散振蕩過程。衰減振蕩過程能夠滿足大多數(shù)情況下的控制要求，非周期衰減過程在當(dāng)生產(chǎn)上不允許有波動時(shí)滿足控制要求，等幅振蕩過程只有當(dāng)被控變量在工藝許可范圍內(nèi)振蕩時(shí)才滿足控制要求。14.什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？為什么說研究控制系統(tǒng)的動態(tài)比其靜態(tài)更有意義？答：在自動化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，而把被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。在生產(chǎn)過程中，干擾是不可避免的，這些干擾是破壞系統(tǒng)平衡狀態(tài)引起被控變量發(fā)生變化的外界因素。自動控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都有干擾作用破壞其正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。因此，就需要通過自動化裝置不斷地施加控制作用對抗或

15、抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。所以自動控制系統(tǒng)在正常工作時(shí)總是處于波動不止往復(fù)不息的動態(tài)過程中，因而研究動態(tài)比靜態(tài)更有意義。15.在控制系統(tǒng)應(yīng)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(dá)式？它們各應(yīng)用在什么場所？答：在控制系統(tǒng)應(yīng)用中，主要有位式控制、比例控制、積分控制、微分控制四個(gè)基本控制規(guī)律和比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制（PID）三個(gè)組合控制規(guī)律：1）雙位控制：應(yīng)用場所：對象容量大，負(fù)荷變化小，控制質(zhì)量要求不高，允許等幅振蕩的場所。2）比例控制：應(yīng)用場所：對象容量大，負(fù)荷變化不大、純滯后小，允許有余差存在，例如一些塔釜液位、

16、貯槽液位、冷凝器液位和次要的蒸汽壓力控制系統(tǒng)等。3）積分控制：應(yīng)用場所：自力式氣壓調(diào)節(jié)閥，但多數(shù)情況不單獨(dú)使用。4）微分控制： 應(yīng)用場所：微分控制器不能作為一個(gè)單獨(dú)的控制器使用，其總是與比例作用或比例積分控制作用同時(shí)使用組成比例微分或三作用控制器。5）比例積分控制：應(yīng)用場所：對象滯后較大，但變化緩慢，要求控制結(jié)果無余差。此種規(guī)律廣泛應(yīng)用于壓力、流量、液位和那些沒有大的時(shí)間滯后的具體對象。6）比例微分控制：應(yīng)用場所：對象滯后大，負(fù)荷變化不大，被控變量變化不頻繁，控制結(jié)果允許有余差存在的場所。7）比例積分微分控制（PID）：應(yīng)用場所：對象滯后大，負(fù)荷變化較大，但不甚頻繁，對控制質(zhì)量要求高，例如精餾

17、塔、反應(yīng)器、加熱爐等溫度控制系統(tǒng)及某些成分控制系統(tǒng)。16.什么是控制器的控制規(guī)律？什么是余差？控制器有哪些基本控制規(guī)律？答：1）所謂控制規(guī)律是指控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系?？刂破鞯妮斎胄盘柺墙?jīng)比較機(jī)構(gòu)后的偏差信號e，它是給定值信號x與變送器送來的測量值信號z之差。在分析自動化系統(tǒng)時(shí)，偏差采用e=x-z，但在單獨(dú)分析控制儀表時(shí)，習(xí)慣上采用測量值減去給定值作為偏差?？刂破鞯妮敵鲂盘柧褪强刂破魉屯鶊?zhí)行器的信號p。所謂控制器的控制規(guī)律就是指p與e之間的函數(shù)關(guān)系，即：p=f(e)=f(z-x)。2)余差：當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差。也可說是過渡過程終了時(shí)的殘

18、余偏差，以C表示。3）基本控制規(guī)律有位式控制、比例控制、積分控制、微分控制，組合控制規(guī)律有比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制。17.比例控制規(guī)律是怎樣的？為什么單純的比例控制系統(tǒng)不能消除余差？答：比例控制規(guī)律即控制器輸出的變化量（即閥門開度的變化量）與被控變量的偏差信號成比例的控制規(guī)律，用P表示即p=KPe.以簡單的液位控制系統(tǒng)為例，當(dāng)t=t。時(shí)出水量增加后水位下降，此時(shí)需要開大進(jìn)水閥門，而閥桿上移時(shí)浮球必然下降。因?yàn)楦軛U是剛性結(jié)構(gòu)，所以達(dá)到新的平衡時(shí)浮球位置必然下移，液位就穩(wěn)定在一個(gè)比原液位低的位置上，其差值就是余差。所以單純的比例控制不能消除余差。18.積分控制規(guī)律是怎樣的？為什

19、么積分控制能消除余差？為什么積分控制規(guī)律一般不單獨(dú)使用？答：1）積分控制規(guī)律即P與輸入偏差e 的積分成比例，用字母 I表示.?？刂破鞯妮敵鲎兓浚?； KI為積分比例系數(shù)，稱為積分速度。2）=KIAt即輸出是一條直線，當(dāng)偏差存在時(shí)，輸出信號將隨時(shí)間增長。當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而積分控制器組陳的控制系統(tǒng)可以達(dá)到無余差。3）輸出信號的變化速度與偏差e及KI成正比，而其控制作用是隨著時(shí)間積累才逐漸增強(qiáng)的，所以控制動作緩慢，會出現(xiàn)控制不及時(shí)，當(dāng)對象慣性較大時(shí)，被控變量將出現(xiàn)大的超調(diào)量，過渡時(shí)間也將延長，因此常常把比例與積分組合起來，這樣控制既及時(shí)，又能消除余差。19.微分控制規(guī)律是怎樣的？特點(diǎn)是什么？為什么不單獨(dú)使用微分控制規(guī)律？答：1）微分控制規(guī)律即按被控變量變化的速度來確定控制作用的大小，用D表示：2）微分控制規(guī)律的特點(diǎn)：1）在階躍偏差信的號作用下，瞬時(shí)控制器的輸出為無窮大，在t>t0后，則輸出變化量為零超前控制；2）當(dāng)偏差固定不變時(shí)，微