化工儀表自動(dòng)化最全答案第5版

1、P161. 化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過程自動(dòng)化的簡稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。􀂄 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化的意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（2）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。（3）能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的。（4）能改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。2、化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？一般要包括自動(dòng)

2、檢測、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。4、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由測量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。7.方塊圖是用來表示控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間作用關(guān)系的一種圖形，由于各

3、個(gè)環(huán)節(jié)在圖中都用一個(gè)方塊表示，故稱之為方塊圖。8.測量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號（如氣壓信號、電壓、電流信號等）；控制器：將測量元件與變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的給定值信號進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號送住執(zhí)行器。執(zhí)行器：能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控對象的物料量或能量，從而克服擾動(dòng)影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。Ex9.被控對象：在自動(dòng)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(jī)器叫做。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持給定值的工藝參數(shù)。給定值：被控變量的預(yù)定值。操

4、縱變量：受控制閥操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。11、圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？ 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量?？赡苡绊懕豢刈兞康母蓴_因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。15. 定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制

5、系統(tǒng)。16. 在自動(dòng)化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，把被控變量隨時(shí)間而變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。干擾是客觀存在的，是不可避免的。一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，時(shí)時(shí)刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。這就需要通過自動(dòng)化裝置不斷施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝所要求的技術(shù)指標(biāo)上。一個(gè)正常工作的自動(dòng)控制系統(tǒng)，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動(dòng)態(tài)過程中。了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更為重要。21、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾

6、作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%（即900´（±1%）=±9）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B¢=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B¢=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50&l

7、t;80，C=8<10，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。22、題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動(dòng)控制系統(tǒng)，新的給定值為81）。題1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制解 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度

8、；操縱變量是蒸汽流量。可能存在的干擾主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）；由于B=81.5-80.7=0.8（），B¢=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B¢=0.8:0.2=4；余差C=80.7-81= -0.3（）。P33 Ex1.對象特性指對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。􀂋 各種對象千差萬別，有的操作很穩(wěn)定，操作很容易；有的稍不小心可能就會(huì)超越正常工藝條件，甚至造成事故。有經(jīng)驗(yàn)的操作人員需要很熟悉這些對象，才能使生產(chǎn)操作得心應(yīng)

9、手；設(shè)計(jì)自動(dòng)化裝置時(shí)，也必須深入了解對象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對象特性選擇合適的控制器參數(shù)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。Ex2.對象的數(shù)學(xué)模型指對象特性的數(shù)學(xué)描述。􀂄 靜態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在靜態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型：描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化情況。4.機(jī)理建模法、實(shí)驗(yàn)建模法。5.對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)理。7.階躍反應(yīng)曲線法：特點(diǎn)是簡易但精度較差。如果輸入量是流量，只要將閥門的開度作突然的改變，便可認(rèn)為施加

10、了一個(gè)階躍干擾，同時(shí)還可以利用原設(shè)備上的儀表把輸出量的變化記錄下來，既不需要增加儀器設(shè)備，測試工作量也大。但由于對象在階躍信號作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需時(shí)間一般較長，這期間干擾因素較多，因而測試精度受到限制。為提高測試精度就必須加大輸入量的幅度，這往往又是工藝上不允許的。 矩形脈沖法：特點(diǎn)是提高了精度，對工藝影響較小。采用時(shí)，由于加在對象上的干擾經(jīng)過一段時(shí)間后即被除去，因此干擾的幅值可以取得較大，提高了實(shí)驗(yàn)精度。同時(shí)，對象的輸出量又不會(huì)長時(shí)間偏離給定值，故對工藝生產(chǎn)影響較小。8、反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間t放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象（重新）

11、處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與（引起輸出變化的）輸入變化量之比，即對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入量有一定變化時(shí)，對輸出量的影響越大，或被控變量對這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間t表示。對象的滯后

12、時(shí)間t，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。10.純滯后一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時(shí)間而引起的，而測量點(diǎn)選擇不當(dāng)，測量元件安裝不合適等原因也會(huì)造成純滯后。容量滯后一般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定阻力而引起的?？刂仆ǖ廊舸嬖诩儨?，會(huì)使控制作用不及時(shí)，造成被控變量的最大偏差增加，控制質(zhì)量下降，穩(wěn)定性降低；干擾通道若存在純滯后，相當(dāng)于將干擾推遲一段時(shí)間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。􀂄 容量滯后增加，會(huì)使對象的時(shí)間常數(shù)T增加。在控制通道，T增大，會(huì)使控制作用對被控變量的影響來得慢，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低；T減小，會(huì)使控制作用對被控變量的影響來得快，

13、系統(tǒng)控制質(zhì)量提高。但T不能太大或太小，且各環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹配，否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在干擾通道，如果容量滯后增加，干擾作用對被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般有利于控制。13.14.P1011.測量過程在實(shí)質(zhì)上是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。一般它都是利用專門的技術(shù)工具，將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次的信號能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測量的信號能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。2.由儀表讀得的被測值與被測量真值之間會(huì)存在一定的差距，這一差距稱為。􀂄 表示方法有：絕對誤差和相對誤差。􀂄 絕對誤差：= xx0 相對誤差：3.4.儀表的精確度等級

14、是將儀表允許的相對百分誤差的“±”號及“%”去掉后的數(shù)值，以一定的符號形式表示在儀表標(biāo)尺板上。精確度等級目前是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級的。5、某一標(biāo)尺為01000的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測量結(jié)果分別為：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001(1)求出該溫度儀表的最大絕對誤差值；(2)確定該溫度儀表的精度等級；(1) 校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006007008009001000被校表讀數(shù)/02014026047068059031001絕對誤差/0+1+2+4+

15、6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對誤差：+6；(2)儀表誤差：，儀表的精度等級應(yīng)定為1.0級；6、如果有一臺壓力表，其測量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810 被校表正行程讀數(shù)/MPa0L 983.965.947.979.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合10級精度？解 （1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01 983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01壓力表

16、的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa02.003.9956.008.0010.00儀表絕對誤差/ MPa00.00-0.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；但是，由于儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不符合1.0級精度。Ex7.壓力指垂直均勻地作用于單位面積上的力。􀂄 關(guān)系： p表壓=p絕對壓力p大氣壓力p真空度= p大氣壓力 p絕對壓力8.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表本身就處于大氣壓力之下，因此工程上常采用表壓和真空度來表示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓

17、或真空度。9.測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類：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砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。10.主要的彈性元件有：􀂄 彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可測量高達(dá)1000MPa的壓力；􀂄 膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測壓范圍較彈簧管式的為低，通常可與其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來，組成相應(yīng)的變

18、送器；􀂄 波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。11.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，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。13.將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例，利用這一電勢就可實(shí)現(xiàn)壓力的測量。14.應(yīng)變片式壓力傳感器：

19、測壓元件是電阻應(yīng)變片。利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。壓阻式壓力傳感器：測壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的。15.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(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時(shí)，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(diǎn)：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。20、某壓力表的測量范圍為01MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為

20、0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？解：壓力表允許的最大絕對誤差為Dmax=1.0MPa´1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。21、為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選??？選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？解 ：（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本

21、誤差Dm由其精度等級和量程決定，在整個(gè)儀表測量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測量誤差。22、如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺測量范圍為01.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為01.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解 用01.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差D1max=1.6MPa´1.0%=0.016MPa>0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精

22、度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差D2max=1.0MPa´1.0%=0.01MPa>0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。23、某臺空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5，試選擇一臺合適的壓力計(jì)(類型、測量范圍、精度等級)，并說明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范

23、圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為Dmax£1.1´5%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。24、某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺就地指示的壓力表(給出型號、測量范圍、精度等級)。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。29.流體在有節(jié)流裝置

24、的管道中流動(dòng)時(shí)，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。􀂄 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于流速發(fā)生變化，使流體的動(dòng)能發(fā)生變化。根據(jù)能量守恒定律，動(dòng)能的變化必然引起靜壓能的變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生靜壓差。30.流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓差與流量之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，通過測量壓差的大小，即可得知流量的大小。􀂄 由于流量基本方程式是在一定的條件下推導(dǎo)出的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件（密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測量。33.因?yàn)檗D(zhuǎn)子流量計(jì)在流量變化時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端的壓降是恒定

25、的；而差壓式流量計(jì)在流量變化時(shí)，節(jié)流裝置兩端的壓差也是隨之改變的。37、用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時(shí)，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則38、用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.83

26、1kgL苯的流量，問測量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時(shí)用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qr=Q0/KQ=10/0.9»11.1(L/min)所以，苯的流量測量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，rr=2750kgm3，此時(shí)測水的流量的修正系數(shù)為Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時(shí)測水的流量的測量范圍為05L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=

27、5/0.87=5.75（L/min）所以，此時(shí)測苯的流量的測量范圍為05.75L/min。39.橢圓齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)，它有兩個(gè)相互嚙合的橢圓齒輪，當(dāng)流體流過時(shí)，帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。齒輪每轉(zhuǎn)1周排出定量流體，只要測了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測流體的流量。41.電磁流量計(jì)的原理：是基于電磁感應(yīng)定律工作的。它是將流體的流速轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢的大小來進(jìn)行測量的。42.漩渦流量計(jì)的原理：是利用流體自然振蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的漩渦發(fā)生體時(shí)，若該物體幾何尺寸適當(dāng)，則在阻擋體后面，沿兩條平行直線上會(huì)產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的漩渦列。漩渦產(chǎn)生的頻率和流體的流速

28、成正比。通過測出漩渦產(chǎn)生的頻率可知流體的流量。46.（1）直讀式物位儀表：利用連通器的原理工作。（2）差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。（3）浮力式物位儀表：利用浮子的高度隨液位變化而改變，或液體對浸沉于液體中的浮子（或沉筒）的浮力隨液位高度而變化的原理來工作的。（4）電磁式物位儀表：把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過測出電量的變化測出物位。（5）核輻射式物位儀表：利用核輻射透過物體時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理來工作。目前射線應(yīng)用最多。（6）聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化即可測出物位。（7）

29、光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作。47.差壓式液位計(jì)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。 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。48. 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原理來連續(xù)測量液體密度的方案。50、什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題?怎樣進(jìn)行遷移?其實(shí)質(zhì)是什么?（參考）答 （1）當(dāng)被測容器的液位H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差Dp0的現(xiàn)象，稱為液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移在使用差壓變送器測量液位時(shí)，一般壓差 與

30、液位高度H之間的關(guān)系為： =  。這就是一般的“無遷移”的情況。當(dāng)Ho時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液設(shè)被測介質(zhì)密度為 ，隔離液密度為 ：(通常 )，此時(shí)正、負(fù)壓室的壓力分別為：正負(fù)壓室間的壓差為：當(dāng)H=0時(shí)， ，此為“有遷移”情況。若采用的是DDZ型差壓變送器，其輸出范圍為420mA的電流信號?！盁o遷移”時(shí)，H0， 0，變送器輸出 4mA； 。“有遷移”時(shí)，H0， 為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對應(yīng)，即

31、在“有遷移”情況下，使得當(dāng)H0時(shí)， ?？烧{(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差 的作用，此為“零點(diǎn)遷移”方法。這里遷移彈簧的作用，其實(shí)質(zhì)就是改變測量范圍的上、下限，相當(dāng)于測量范圍的平移，它不改變量程的大小。51.在液位測量中，當(dāng)被測液位H=0時(shí)，如果差壓變送器的輸入信號p0，則為“正遷移”；反之如果被測液位H=0時(shí)，差壓變送器的輸入信號p0，則為“負(fù)遷移”。52、測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況)時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐(見題3-48圖)，問這時(shí)用差壓變送器來測量液位時(shí)，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？解：差壓液位計(jì)正壓室壓力p1=rgh1+ rgH+p0負(fù)壓室壓力p2=

32、rgh2+ p0正、負(fù)壓室的壓差Dp=p1-p2= rgH-(h2-h1) rg H=0時(shí)，Dp= -(h2-h1) rg。這種液位測量時(shí)，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時(shí)，Dp=0，該差壓變送器測液位時(shí)需要零點(diǎn)遷移，遷移量為(h2-h1) rg59、常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：（3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場變化的影響并與測量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持

33、延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。60、用熱電偶測溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng)T0（或t0）恒定是才是被測溫度T（或t）的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以T00為參考溫度條件下測試制定的，只有保持T00，才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。若T00，則應(yīng)進(jìn)行冷端補(bǔ)償和處理。（2）冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法，0恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。63、現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機(jī)械零位在0時(shí)，這時(shí)指示值為400，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430對不對？為什么？正確值為多少度？解 認(rèn)為

34、換熱器內(nèi)的溫度為430不對。設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實(shí)測熱電勢為E(t，30)，根據(jù)顯示儀表指示值為400，則有E(t，30)= E(400，0)，由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳（E型）熱電偶分度表，有E(t，0)= E(t，30)+ E(30，0)= E(400，0)+ E(30，0)=28943+1801=30744mV反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.564、測溫系統(tǒng)如圖3-17所示。請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶的分度號為K，但錯(cuò)用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160時(shí)，請計(jì)算實(shí)際溫度tx為多少度？(室溫為25)圖3-17 測溫系統(tǒng)圖解這是工業(yè)上用的熱電

35、偶溫度計(jì)。查分度號E，可得160時(shí)的電勢為10501V，這電勢實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即查分度號K，可得，由此可見，由這個(gè)數(shù)值查分度號K，可得實(shí)際溫度tx=283。65.熱電阻溫度計(jì)的原理：是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性測溫的。只要測出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，便可得知被測溫度大小。常用熱電阻的種類：Pt10、Pt100、Cu50、Cu100。R0分別為：10、100 、50 、100 。67、用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了Cul00的分度表，查得的溫度為140，問實(shí)際溫度為多少？解 查Cul00的分度表，140對應(yīng)電阻為159.96W，而該電阻值實(shí)際為Ptl00鉑

36、電阻測溫時(shí)的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實(shí)際溫度為15769、說明熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器的組成及主要異同點(diǎn)。熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上也可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器和熱電偶溫度變送器比較，放大電路是通用的，只是輸入電路和反饋電路不同。67、用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了Cul00的分度表，查得的溫度為140，問實(shí)際溫度為多少？解 查Cul00的分度表，140對應(yīng)電阻為159.96W，而該電阻值實(shí)際為Ptl00鉑電阻測溫時(shí)的電阻值，反查Ptl00的分度表

37、，得實(shí)際溫度為15769、說明熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器的組成及主要異同點(diǎn)。熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上也可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。熱電阻溫度變送器和熱電偶溫度變送器比較，放大電路是通用的，只是輸入電路和反饋電路不同。P1511、氣動(dòng)執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)控制信號（由控制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)是指控制閥，它是執(zhí)行器

38、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。2、控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各使用在什么場合？直通單座控制閥 應(yīng)用于小口徑、低壓差的場合。直通雙座控制閥角型控制閥 適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒的場合。三通控制閥 配比控制或旁路控制隔膜控制閥 適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。蝶閥 大口徑、大流量、低壓差，含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)球閥 適用于高黏度和污穢介質(zhì)的控制凸輪撓曲閥 用于高黏度灬帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制籠式閥 壓差大，要求噪聲小的場合。對高溫、

39、高黏度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用3.比例控制是按偏差大小進(jìn)行控制的，控制器的輸出信號p與其輸入信號e成正比。當(dāng)比例控制系統(tǒng)的控制過程結(jié)束之后，其被控變量新的穩(wěn)定值與給定值之間仍存在一定的偏差，即比例控制的余差。余差的產(chǎn)生是由比例控制本身的特性所決定的。因?yàn)楸壤刂谱饔檬桥c偏差成比例的，只有偏差存在，才能產(chǎn)生控制作用。當(dāng)系統(tǒng)受到一定的擾動(dòng)后，為了克服擾動(dòng)，必定要有一定的控制作用，才能使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡，所以必定存在與該控制作用相對應(yīng)的偏差，即余差。書P1414、試分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？ 常用的控制閥理想流量特性有哪些？解 控制閥的流量特性是指操縱介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門

40、的相對開度（相對位移）間的關(guān)系：式中，相對流量Q/Qmax是控制閥某一開度時(shí)流量Q與全開時(shí)流量Qmax之比；相對開度l/L是控制閥某一開度行程l與全開行程L之比。在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。主要有：¨直線流量特性 ；¨等百分比（對數(shù)）流量特性 ；¨拋物線流量特性 ；¨快開流量特性 等四種。6. 比例度對控制過程的影響：比例度越大，比例控制越弱，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大；比例度越小，比例控制越強(qiáng)，過渡過程曲線越振蕩，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能變差，但余差也越小，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度；比例度過小，可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩。&#

41、1048708; 選擇比例度要注意：若對象的滯后較小，時(shí)間常數(shù)較大以及放大系數(shù)較小，可選擇小比例度來提高系統(tǒng)的靈敏度，使過渡過程曲線形狀較好；反之，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇大的比例度。7. 積分控制能消除余差的原因：因?yàn)榉e分控制作用的輸出與輸入偏差的積分成正比，只要有偏差存在，積分控制作用將隨時(shí)間不斷變化，直至偏差完全消除，系統(tǒng)才能穩(wěn)定下來，所以8. TI就用來表示積分控制強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。TI越小，積分控制作用越強(qiáng)；TI越大，積分控制作用越弱。􀂄 TI越小，余差消除越快，可提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確度，但會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)性能變差； TI越大，余差消除越慢； TI時(shí)，成為純比

42、例控制。10. 因?yàn)槲⒎挚刂谱饔玫妮敵雠c輸入偏差的變化速度成正比，一旦偏差不變化，即使偏差非常大，微分控制也無能為力了，所以微分控制規(guī)律不能單獨(dú)使用。11、什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？答隨著送往執(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)式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，閥全開時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的選氣開式；閥全關(guān)時(shí)，生產(chǎn)過程或設(shè)備比較危險(xiǎn)的應(yīng)選擇氣關(guān)式。12.􀂄 P控制：抗干擾能力強(qiáng)、反應(yīng)快、控制及時(shí)，但有余差；􀂄 I控制：控制緩慢，但能消除余差，不單獨(dú)使用；􀂄

43、 D控制：超前控制，不能消除余差，不單獨(dú)使用。16試述電-氣閥門定位器的用途。答電一氣閥門定位器除了能將電信號轉(zhuǎn)換為氣信號外，還能夠使閥桿位移與送來的信號大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來的輸人信號與閥門位置之間關(guān)系的準(zhǔn)確定位，故取名為定位器。定位器可以使用在閥的不平衡力較大或閥桿移動(dòng)摩擦力較大等場合，同時(shí)還可以利用定位器來改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。P1681、簡單控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 簡單控制系統(tǒng)由檢測變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對象組成。檢測變送裝置的作用是檢測被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換

44、為一種特定輸出信號?？刂破鞯淖饔檬墙邮軝z測裝置送來的信號，與給定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果送往執(zhí)行器。執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的控制信號來改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量的目的。被控對象是指需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。7、操縱變量的選擇應(yīng)遵循哪些原則？ （1）操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量；（2）操縱變量應(yīng)是對被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量?。唬?）操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。2、和12題7-2圖是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。試畫出這一系統(tǒng)的方塊圖，并說明各方

45、塊的含義，指出它們具體代表什么？假定該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中，反應(yīng)器內(nèi)需維持一定溫度，以利反應(yīng)進(jìn)行，但溫度不允許過高，否則有爆炸危險(xiǎn)。試確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式和控制器的正、反作用。題7-2圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)解 該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。題解7-2圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是反應(yīng)器；被控變量是反應(yīng)器內(nèi)溫度；操縱變量是蒸汽流量；控制器是溫度控制器TC。 根據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對象是“正”作用；所以，控制器應(yīng)為“反”作用。13、試確定題7-13圖所示兩個(gè)系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用。 （1）題7-13(a) 圖為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過高，否則容易分解；（2）題7-13(b) 圖為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則容易結(jié)晶。題7-13圖 溫度控制系統(tǒng)解 （1）根據(jù)工藝要求，題7-13(a) 圖所示加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；加熱劑流量增加時(shí)，加熱器內(nèi)溫度升高，被控對象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。（2）根據(jù)工藝要求，題7-13(b) 圖所示冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為