化工儀表及自動(dòng)化課后習(xí)題答案第四版

1、第一章，自動(dòng)控制系統(tǒng)1、化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容。自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)保護(hù)，自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。閉環(huán)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中被控變量是不反饋到輸入端的。3、自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成。自動(dòng)化裝置及被控對(duì)象。4、什么是負(fù)反饋，負(fù)反饋在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的意義。這種把系統(tǒng)的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返回到輸入端的做法叫做反饋，當(dāng)反饋信號(hào)取負(fù)值時(shí)叫負(fù)反饋。5、自動(dòng)控制系統(tǒng)分類(lèi)。定值控制系統(tǒng)，隨動(dòng)控制系統(tǒng)，程序控制系統(tǒng)6、自動(dòng)控制系統(tǒng)衰減振蕩過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)有及影響因素。最大偏差，衰減比，余差，過(guò)渡時(shí)間，振蕩周期對(duì)象的性質(zhì)，主要包括換熱器的負(fù)荷大小，換熱器

2、的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。7、什么是靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的量和流出對(duì)象的量相等時(shí)處于靜態(tài)。從干擾發(fā)生開(kāi)始，經(jīng)過(guò)控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，所以這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。第二章，過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型1、什么是對(duì)象特征，為什么要研究它。對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系系統(tǒng)的控制質(zhì)量與組成系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)的特性都有密切的關(guān)系。特別是被控對(duì)象的特性對(duì)控制質(zhì)量的影響很大。2、建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型有哪兩類(lèi)機(jī)理建模：根據(jù)對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理，列寫(xiě)出各種有關(guān)的平衡方程，從而獲取對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)建模：用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)

3、研究對(duì)象的特性，對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)或曲線(xiàn)再加以必要的數(shù)據(jù)處理，使之轉(zhuǎn)化為描述對(duì)象特性的數(shù)學(xué)模型?；旌辖＃簩C(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模結(jié)合起來(lái)的，先由機(jī)理分析的方法提供數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)形式，然后對(duì)其中某些未知的或不確定的參數(shù)利用實(shí)測(cè)的方法給予確定。3、反映對(duì)象特性的參數(shù)有哪些。各有什么物理意義。它們對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)有什么影響。 放大系數(shù)K：對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比。對(duì)象的放大系數(shù)K越大，就表示對(duì)象的輸入量有一定變化時(shí)對(duì)輸出量的影響越大。時(shí)間常數(shù)T：對(duì)象受到干擾作用后，被控變量到達(dá)新的穩(wěn)定值所需的時(shí)間。時(shí)間常數(shù)越大，表示對(duì)象受到干擾作用后，被控變量變化的越慢，到達(dá)新的穩(wěn)定值所需的時(shí)間越長(zhǎng)。滯

4、后時(shí)間：在受到輸入作用后，被控變量不能立即而迅速地變化，這樣造成了滯后所需的時(shí)間。滯后的存在不利于控制，系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，被控變量不能立即反映出來(lái)，于是就不能及時(shí)產(chǎn)生控制作用，整個(gè)系統(tǒng)的控制質(zhì)量就會(huì)受到嚴(yán)重的影響，所以應(yīng)當(dāng)盡量把滯后時(shí)間減到最小。4、對(duì)象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的？對(duì)控制過(guò)程有什么影響。傳遞滯后一般由于介質(zhì)的輸送需要一段時(shí)間而引起的，或是測(cè)量點(diǎn)選擇不當(dāng)，測(cè)量元件安裝不合適造成的。容量滯后由于物料或能量的傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的。滯后的存在不利于控制，系統(tǒng)受到干擾作用后，由于存在滯后，被控變量不能立即反映出來(lái)，于是就不能及時(shí)產(chǎn)生控制作用，整個(gè)系統(tǒng)的控

5、制質(zhì)量就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。第三章，檢測(cè)儀表1、測(cè)量過(guò)程將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。2、何謂測(cè)量誤差，測(cè)量誤差的表示方法主要有哪兩種，各是什么意義。由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)真值之間總是存在一定的差距，這一差距就是測(cè)量誤差。 絕對(duì)誤差：儀表指示值和被測(cè)量讀得真值之間的差值。相對(duì)誤差：某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值之比。3、何謂儀表的相對(duì)百分比誤差和允許的相對(duì)百分誤差。將絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)表示。在規(guī)定的正常情況下允許的相對(duì)百分誤差的最大值。4、何謂儀表的精度等級(jí)。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉±號(hào)及%號(hào)，便可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)0.005，0.

6、02,0.05,0.1,0.2等5、什么叫壓力，表壓，絕壓，負(fù)壓的關(guān)系。由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。表壓=絕壓大氣壓 負(fù)壓=大氣壓絕壓6、壓力計(jì)安裝要注意的問(wèn)題。一、壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方二、安裝地點(diǎn)力求避免振動(dòng)和高溫影響三、測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝冷凝液管，對(duì)于腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量，應(yīng)加裝中性介質(zhì)的隔離罐四、壓力計(jì)的連接處，選擇適當(dāng)材料，作為密封墊片，防泄漏。五、被測(cè)壓力較小，壓力計(jì)取壓口不在同一高度時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。六、為安全起見(jiàn)，表殼應(yīng)向墻面或無(wú)人通過(guò)處。7、化工生產(chǎn)中測(cè)量流量的意義。控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所需的一個(gè)重要參數(shù)。8、橢圓齒輪流量

7、計(jì)的特點(diǎn)是什么。在使用中藥注意什么問(wèn)題。屬于容積式流量計(jì)的一種，它對(duì)被測(cè)流體的黏度變化不敏感，特別適合于測(cè)量高黏度的流體。 注意：被測(cè)介質(zhì)中不能含有固體顆粒，更不能夾雜機(jī)械物。被測(cè)介質(zhì)的溫度不宜過(guò)高。9、物位測(cè)量的意義正確獲知容器設(shè)備中所儲(chǔ)物質(zhì)的體積和質(zhì)量利用物位儀表進(jìn)行監(jiān)視和控制，使它保持在一定的工藝要求的高度10、試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類(lèi)有哪些，各使用在什么場(chǎng)合。接觸式：膨脹式，壓力式，電阻式，熱電式。非接觸式：輻射式，光學(xué)式，比色式，紅外式。11、用熱電偶測(cè)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。 采用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)后，把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的地方延伸到溫度較低和

8、比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是0度，由于操作室的溫度往往高于0度，而且是不恒定的，這時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然偏小，且測(cè)量值也隨著冷端溫度變化而變化，這樣測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生誤差，因此在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為0度或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。一、冷端溫度保持為0度的方法 二、冷端溫度修正方法。三、校正儀表零點(diǎn)法。四、補(bǔ)償電橋法。五、補(bǔ)償熱電偶法。第四章、顯示儀表1、顯示儀表分為幾類(lèi)，各有什么特點(diǎn)。模擬式顯示儀表：測(cè)量速度較慢，精度較低，讀數(shù)容易造成多值性。數(shù)字顯示儀表：測(cè)量速度快，精度高，讀數(shù)直觀。屏幕顯示儀表：同時(shí)顯示數(shù)據(jù)信息及其構(gòu)成曲線(xiàn)或圖像，功能強(qiáng)大顯示集中

9、且清晰。2、自動(dòng)電子電位差計(jì)是如何基于補(bǔ)償測(cè)量法工作的，線(xiàn)路電阻值的變化對(duì)電子電位差計(jì)的測(cè)量有無(wú)影響。為什么。當(dāng)熱電勢(shì)Et與已知的直流壓降相比較時(shí)，若EtUcb，其比較之后的差值經(jīng)放大器放大后，輸出足以驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)的功率，使可逆電機(jī)又通過(guò)一套傳動(dòng)系統(tǒng)去帶動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)C的移動(dòng)，直到Et=Ucb時(shí)為止。無(wú)影響。在進(jìn)行測(cè)量讀數(shù)時(shí)，熱電偶回路中是沒(méi)有電流通過(guò)的，因此被測(cè)熱電勢(shì)本身引起的電壓降損失和導(dǎo)線(xiàn)上的電壓降損失不存在，線(xiàn)性電阻上也無(wú)電流，無(wú)壓降，故對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。3、與熱電偶配套的自動(dòng)電子電位差計(jì)時(shí)如何進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)摹2是用銅絲繞制而成的，讓R2與熱電偶冷端處于同一溫度。因?yàn)殂~電阻的阻值隨著

10、溫度的升高而增加。則R2上的電位差也增加。然而熱電偶的熱電勢(shì)卻隨冷端溫度的升高而降低，這樣如配置得當(dāng)就可以達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?、數(shù)字是顯示儀表主要有哪幾部分組成，各部分有何作用。信號(hào)變換電路：將生產(chǎn)過(guò)程中的工藝變量經(jīng)過(guò)檢測(cè)變送后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓或電流值。前置放大電路：將輸入信號(hào)放大至伏特級(jí)電壓幅度。非線(xiàn)性校正或開(kāi)方運(yùn)算電路：將檢測(cè)元件具有的非線(xiàn)性特性處理成線(xiàn)性特性，以提高儀表測(cè)量精度。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的數(shù)字量，再加以驅(qū)動(dòng)，點(diǎn)燃數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。標(biāo)度變換變換電路：將數(shù)顯儀表的顯示值和被測(cè)原始參數(shù)值統(tǒng)一起來(lái)，使儀表能以工程量值形式顯示被測(cè)參數(shù)的大小。數(shù)字顯示

11、電路及光柱電平驅(qū)動(dòng)電路：將測(cè)量信號(hào)與一組基準(zhǔn)值比較，驅(qū)動(dòng)一列半導(dǎo)體發(fā)光管，使被測(cè)值以光柱高度或長(zhǎng)度形式進(jìn)行顯示。V/I轉(zhuǎn)換電路和控制電路：將被測(cè)電壓信號(hào)通過(guò)V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成0-10mA或4-20mA直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以便使數(shù)顯儀表可與電動(dòng)單元組合儀表，可編程序控制器或計(jì)算機(jī)連用。第五章、自動(dòng)控制儀表1、什么事控制器的控制規(guī)律?？刂破饔心男┗镜目刂埔?guī)律。指控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。位式控制，比例控制，積分控制，微分控制及他們的組合形式，如比例積分控制，比例微分控制和比例積分微分控制。2、雙位控制規(guī)律是怎樣的，有何優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)測(cè)量值大于給定值時(shí)，控制器的輸出為最大，而當(dāng)測(cè)量值小于給

12、定值時(shí)，則輸出值為最小，即控制器只有兩個(gè)輸出值。雙位控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用很普遍，但因動(dòng)作部件動(dòng)作頻繁而容易損壞。3、比例控制規(guī)律是怎樣的，什么是比例控制的余差，為什么比例控制會(huì)產(chǎn)生余差。 輸出變化量P與輸入偏差e之間成比例關(guān)系P=KpE控制過(guò)程結(jié)束時(shí)，液位的新穩(wěn)態(tài)值將低于給定值，它們之間的差就叫做余差。要使進(jìn)水量增加，控制閥必須開(kāi)大，閥桿必須上移，而閥桿上移時(shí)浮球必然下移。也就是液位穩(wěn)定在一個(gè)比原來(lái)穩(wěn)態(tài)值要低的位置上。4、試寫(xiě)出積分控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，為什么積分控制能消除余差。P=Kiedt 當(dāng)輸入偏差是常數(shù)A時(shí)，P=KiAt 即輸出是一直線(xiàn)，當(dāng)有偏差存在時(shí)，輸出信號(hào)

13、將隨時(shí)間增長(zhǎng)，當(dāng)偏差為零時(shí)，輸出才停止變化而穩(wěn)定在某一值上，因而用積分控制器組成控制系統(tǒng)可以達(dá)到無(wú)余差。5、試寫(xiě)出比例積分微分（PID）三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。輸出為比例、積分和微分三部分輸出之和。P=Kp（e+edt/Ti+TD de/dt）6、什么叫控制器的無(wú)擾動(dòng)切換。再切換的瞬間，應(yīng)當(dāng)保持控制器的輸出不變，這樣才能使執(zhí)行器的位置在切換過(guò)程中不至于突變，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程引起附加的擾動(dòng)，這稱(chēng)為無(wú)擾動(dòng)切換。7、數(shù)字式控制器的主要特點(diǎn)是什么。實(shí)現(xiàn)了模擬儀表與計(jì)算機(jī)一體化具有豐富的運(yùn)算控制功能使用靈活方便，通用性強(qiáng)具有通訊功能，便于系統(tǒng)擴(kuò)展可靠性高，維護(hù)方便8、簡(jiǎn)述PLC的分類(lèi)及主要組成部分。按

14、容量分：小型PLC、中型PLC、大型PLC按硬件結(jié)構(gòu)分：整體式PLC、模塊式PLC、疊裝式PLC中央處理器，存儲(chǔ)系統(tǒng)，輸入輸出模塊和編程器。第六章、執(zhí)行器1、氣動(dòng)執(zhí)行器主要由那兩部分組成，各起什么作用。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它按控制信號(hào)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(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置?？刂茩C(jī)構(gòu)：是執(zhí)行器的控制部分，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(guò)閥的流量的裝置。2、為什么說(shuō)等百分比特性又叫對(duì)數(shù)特性，與線(xiàn)性特性比較起來(lái)它有什么優(yōu)點(diǎn)。等百分比流量特性是指單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與詞典的相對(duì)流量成正比關(guān)系

15、，其數(shù)學(xué)表達(dá)式經(jīng)過(guò)變換后可得到，其想多開(kāi)度與相對(duì)流量成對(duì)數(shù)關(guān)系。在同樣的行程變化值下，流量小時(shí)，流量變化小，控制平穩(wěn)緩和。流量大時(shí)，流量變化大，控制靈敏有效。3、什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式和氣關(guān)式，其選擇原則是什么。有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)信號(hào)壓力時(shí)閥開(kāi)的為氣關(guān)式。反之，為氣開(kāi)式。選擇原則：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員安全，如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，反之，閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥。4、電動(dòng)執(zhí)行器有哪幾種類(lèi)型，各使用在什么場(chǎng)合。角行程電動(dòng)執(zhí)行器：適用于操作蝶閥，擋板之類(lèi)的旋轉(zhuǎn)式控制閥。直行程電動(dòng)執(zhí)行器：?jiǎn)巫?、雙座、三通等各種控制閥和其他直線(xiàn)式控制機(jī)構(gòu)。多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器：用作就地操作和遙控。5、控制閥的結(jié)構(gòu)有哪些類(lèi)型，各使用在什么場(chǎng)合第七章、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)1、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有哪幾部分組成，各部分的作用是什么。被控對(duì)象，測(cè)量變送裝置，控制器和執(zhí)行器。2、被控對(duì)象