化工儀表及自動(dòng)化習(xí)題

1、化工儀表及自動(dòng)化習(xí)題(2014一 . 填空題。1. 自動(dòng)控制系統(tǒng)2. 自動(dòng)控制在階越干擾作用下的 過渡過程 有:幅振動(dòng)過程; 發(fā)散振蕩過程 幾種基本形式。3. 描述對象特性的參數(shù) 。4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)與自動(dòng)檢測、自動(dòng)操縱等系統(tǒng)相比較最 本質(zhì)的區(qū)別饋。5. 控制閥的理想流量特性 主要有性等幾種。6. 研究對象的特性 就是特性的 數(shù)學(xué)模型 主要有 參量模型和 非參量模型兩大類。7. 標(biāo)準(zhǔn)信號 是指 例如, 直流電流空氣壓力 0.020.1MPa都是當(dāng)前通用的標(biāo)準(zhǔn)信號。8. 彈性式壓力計(jì) 是 進(jìn)行測量的。例如計(jì)、 波紋管壓力計(jì)和 膜式壓力計(jì)。9. 熱電阻溫度計(jì) 主要是測量銅電阻。10. 節(jié)流件 應(yīng)用

2、最廣泛的是11. 化工自動(dòng)化 是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科,它應(yīng)用學(xué)科 的理論和技術(shù)服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科。12. 為了實(shí)現(xiàn) 化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化縱 等方面的內(nèi)容。13. 差壓式流量計(jì) 是基于流體流動(dòng)的 原理,采用流體流經(jīng)而實(shí)現(xiàn)流量測量的,差壓式流量計(jì)也稱為 節(jié)流式 流量計(jì)。14. 氣動(dòng)差壓變送器 中, 當(dāng)液位高度 H 為 0時(shí), 變送器輸出信號為 的氣壓信號, 當(dāng) 液位高度 H 為最高時(shí),變送器輸出信號為 0.1MPa 。15. 電氣式壓力計(jì)的種類 有力矩平衡式壓力變送器、電容式壓力變送器,霍爾片式 彈簧管壓力表的核心 是:霍爾元件, 它是利用 霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢,從而

3、實(shí)現(xiàn)壓力的間 接測量。其實(shí)質(zhì)是 將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸及顯示的儀表,利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)位移 -電勢的線性轉(zhuǎn)換。16. 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 是以量的儀表。它又稱浮子流量計(jì)、面積式流量計(jì),適用于測量管徑 20mm 以下管道的流量。 據(jù)指示形式與傳送信號不同分指示式 、 電遠(yuǎn)傳式、 氣遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì) 三種。 通過轉(zhuǎn)子 流量計(jì)介質(zhì)的流量與 轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡時(shí)的高度 成正比。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的標(biāo)定 :在工業(yè) 基準(zhǔn)狀態(tài)(20, 0.10133MPa 下用水或空氣標(biāo)定。二、名詞解釋1. 霍爾效應(yīng):電子在霍爾片中運(yùn)動(dòng)(電子逆 Y 軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí),由于受電磁力的 作用, 而使電子的運(yùn)動(dòng)軌道發(fā)生偏移, 造成霍爾片的一個(gè)端

4、面上有電子積累, 另一個(gè)端面上正電荷過剩, 于是在霍爾片的 X 軸方向上出現(xiàn)電位差, 這一點(diǎn)位差稱 為霍爾電勢,這一種物理現(xiàn)象就稱為“霍爾效應(yīng)”。2. 顯示儀表:將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示,累積,記錄的儀表。3. 卡曼渦街:把一個(gè)漩渦發(fā)生體(非流線型對稱物 體垂直插在管道 中,當(dāng)流 體繞過漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦, 稱為卡 曼渦街。4. 工藝管道及控制流程圖:在控制方案確定后, 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖, 按 其流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測量點(diǎn)、 控制點(diǎn)、 控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 等,便成了工藝管道及控制流程圖(PID 圖 。5. 過渡過程:在擾動(dòng)或給定值

5、變化的情況下, 被控量偏離給定值和在控制調(diào)節(jié)作 用下,接近給定值或跟隨給定值變化的過程。6. 節(jié)流效應(yīng):流體在管道中流動(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)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。7. 測量過程:將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。 一般利用專門的 技術(shù)工具(即測量儀表 ,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。 8. 熱電勢:熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 焊接而成, 當(dāng)組合成閉合回 路, 若導(dǎo)體 A 和 B 的連接處溫度不同, 則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生, 也就是 說回路中有電動(dòng)勢

6、存在,這個(gè)電動(dòng)勢叫熱電勢。9. 控制對象:自動(dòng)控制系統(tǒng)中,工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。 10. 被控變量:生產(chǎn)過程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值(或按一定規(guī)律變化 的變量稱為被控變量。11. 操縱變量:在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,把用來克服干擾對被控變量的影響,實(shí)現(xiàn)控 制作用的變量稱為操縱變量。12. 過渡時(shí)間:從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起,直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止,過 渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。13. 滯后時(shí)間:在容量滯后與純滯后同時(shí)存在時(shí),常常把兩者合起來統(tǒng)稱滯后時(shí) 間。14. 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性:被控變量向給定值變化過程的特性。15. 儀表的準(zhǔn)確度:測量值與被測量真值的接近程度。16.

7、精密度:儀表檢測微小參數(shù)變化的能力。17. 精確度:儀表的精確度簡稱精度,是用來表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。反 映誤差大小的術(shù)語 , 精度越高 , 誤差越小。18. 靈敏度:儀表在穩(wěn)定狀態(tài)下輸出的變化量與最小輸入的變化量之比值, S= /x , 指針的線位移或角位移, x 為引起 所需的被測參數(shù)變 化量。19. 靈敏限:指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變化量。20. 指示變差:在外界條件不變的情況下,用同一儀器對被測量在儀表全部測量 范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程測量時(shí), 被測量值正行和反行得到的兩條特性曲線之間的最 大偏差。21. 允許相對誤差:某一臺儀器在規(guī)定正常情況下,允許的相對百分誤差的最

8、大 值。 允=儀表允許的最大絕對誤差 /(上限 -下限100%。22. 控制規(guī)律:控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系。簡答題1. 圖 1-1所示為某化工廠超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)中碳化部分簡化的工藝管道及控制流 程圖,試指出圖中所示符號的含義。答:儀表位號 FICQ-101表示第一工序第 01個(gè)流量控制回路(帶累積指示 , 累積指示儀及控制器安裝在儀表室儀表盤正面上。儀表位號 TI-101表示第一工序第 01個(gè)溫度顯示儀表。儀表安裝在現(xiàn)場。 儀表位號 PI-101表示第一工序第 01個(gè)壓力顯示儀表。儀表安裝在現(xiàn)場。 儀表位號 TI-102表示第一工序第 02個(gè)溫度顯示儀表。儀表安裝在現(xiàn)場。 儀表位號

9、PI-102表示第一工序第 02個(gè)壓力顯示儀表。儀表安裝在現(xiàn)場。 儀表位號 LIC-101表示第一工序第 01個(gè)具有指示功能的物位控制器。安裝在 集中儀表盤上。儀表位號 HIC -101表示第一工序第 01個(gè)何謂控制系統(tǒng)的過渡過程?根據(jù)過渡過程自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作品質(zhì)用什么指標(biāo) 來衡量?影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的因素有哪些?答:把系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過 程。 五種重要品質(zhì)指標(biāo):最大偏差或超調(diào)量。 衰減比。 余差。 過渡時(shí)間。 震蕩周期或頻率。影響因素:對象的特性、測量儀表特性、執(zhí)行器特性。 什么是漩渦流量計(jì)?簡述其工作原理。答: 漩渦流量計(jì)的原理:是利用流

10、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成正比。 通過測出漩渦產(chǎn)生的頻率可知 流體的流量。請簡述控制器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的作用。答:控制器將檢測元件及變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的設(shè)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 (如氣壓信號或電流信號 發(fā)送給執(zhí)行器。 熱電阻溫度計(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

11、作 用?答: 熱電阻溫度計(jì)是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行 溫度測量的。 由熱電阻,顯示儀表及連接導(dǎo)線組成。 作用: 熱電阻:感 溫元件,由于溫度變化導(dǎo)致電阻變化。 顯示儀表 :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)是根據(jù)熱電效應(yīng)這一原理來測量溫度的。它由兩種不同材 料的導(dǎo)體 A 、 B 焊接形成閉合回路。由于 A 、 B 兩種金屬的自由電子密度不相同, 于是在兩接觸點(diǎn)處形成了兩個(gè)方向相反的熱電勢, 溫度不同, 產(chǎn)生的熱電勢不同。 根據(jù)冷熱兩端不同的熱電勢可得出閉合回路總熱電勢, 然后查表即可得知對應(yīng)溫 度。 組成:熱電偶、

12、導(dǎo)線,測量儀表。 作用: 熱電偶:測量熱端熱電勢 導(dǎo)線:形成閉合回路 測量儀表:將總熱電勢轉(zhuǎn)換成溫度顯示出來。霍爾效應(yīng)及霍爾片式壓力計(jì)工作原理。 答:霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng) 制成的, 即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢, 從 而實(shí)現(xiàn)壓力的測量。熱電效應(yīng)。答:熱電偶是由兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 焊接而成, 當(dāng)組合成閉合回路, 若導(dǎo)體 A 和 B 的連接處溫度不同, 則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生, 也就是說回路 中有電動(dòng)勢存在,這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)。簡述壓力計(jì)的選用和安裝時(shí)需要注意的要點(diǎn)。答:選用: 儀表類型的選用 儀表測量范圍的確定 儀表精度級的選取。 安

13、 裝: 測壓點(diǎn)的選擇 導(dǎo)壓管鋪設(shè) 壓力計(jì)的安裝。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?答: 在使用差壓變送器測量液位時(shí),一般壓差 p與液位高度 H 之間的關(guān)系 為:p=gH。是一般的 “ 無遷移 ” 的情況。當(dāng) H =0時(shí),作用在正、負(fù)壓室的壓力 是相等的。實(shí)際應(yīng)用中,由于安裝有隔離罐、凝液罐,或由于差壓變送器安裝位 置的影響等,使得在液位測量中,當(dāng)被測液位 H = 0時(shí),差壓變送器正、負(fù)壓室 的壓力并不相等,即 p 0,這就是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題。 為了進(jìn)行 零點(diǎn)遷移,可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧,以使當(dāng)液位 H = 0時(shí),盡管差壓變送器的 輸入信號 p不等于 0

14、, 但變送器的輸出為最小值, 抵消固定壓差的作用, 此為 “ 零 點(diǎn)遷移 ” 方法。 實(shí)質(zhì)就是變送器零點(diǎn)的大范圍調(diào)整, 改變測量范圍的上、 下限, 相當(dāng)于測量范圍的平移,而不改變量程的大小。什么是積分時(shí)間?它對系統(tǒng)過渡過程有什么影響?答: 積分時(shí)間 T1是用來表示積分控制作用強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。積分時(shí)間越小, 表示積分控制作用越強(qiáng), 數(shù)值上 T1=1/K1, 式中 K1是積分速度 (積分比例系數(shù) 。 積分時(shí)間對控制過程的影響:積分時(shí)間 T1的減小,會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降, 動(dòng)態(tài)性能變差,但能加快消除余差的速度,提高系統(tǒng)的靜態(tài)準(zhǔn)確性。簡述物位檢測的意義和按其工作原理列舉常見的物位檢測類型。答: 物位測

15、量意義:安全生產(chǎn),連續(xù)控制生產(chǎn)工藝,監(jiān)視和控制。 儀表類 型:直讀式物位儀表,差壓式,浮力式,電磁式,核輻射式,聲波式,光學(xué)式。 執(zhí)行器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中起什么作用?執(zhí)行器通常由哪些部分構(gòu)成 ? 各起什么作 用。答: 執(zhí)行器的作用:接收控制器送來的控制信號,改變被控介質(zhì)的流量,從 而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。 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。 作用: 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。 控制機(jī)構(gòu)是指控制閥, 它是執(zhí)行器的控制部分, 它直接與被

16、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。試述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理、分類及適用場合。答: 原理:接受來自控制器的 010mA或 420mA的直流電流信號, 并將其轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的角位移或直行程位移, 去操縱閥門、 擋板等控制機(jī)構(gòu), 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 分類:角行程、 直行程、 多轉(zhuǎn)式等類型。 適用場合:角行程適用于操縱蝶閥、 擋板之類的旋轉(zhuǎn)式控制閥。 直行程適用于操作單座、 雙座、 三通等各種控制閥和 其他直線式控制機(jī)構(gòu)。多轉(zhuǎn)式主要用來開啟和關(guān)閉閘閥、截止閥等多轉(zhuǎn)式閥門。 被控對象、執(zhí)行器、控制器的正、反作用方向各是怎樣規(guī)定的?答: 被控對象的作用方向隨具體

17、對象的不同而各不相同。當(dāng)操縱變量增加時(shí), 被控變量也增加的對象屬于 “ 正作用 ” , 反之為 “ 反作用 ” 。 執(zhí)行器的作用方向由 它的氣開、氣關(guān)型式來確定。氣開閥為 “ 正 ” 方向;氣關(guān)閥為 “ 反 ” 方向。 如果將 控制器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值, 那么當(dāng)偏差增加時(shí), 其輸出也 增加的控制器稱為 “ 正作用 ” 控制器;反之,控制器的輸出信號隨偏差的增加而減小的稱為 “ 反作用 ” 控制器。為什么要考慮控制器的正、反作用?如何選擇?答: 在控制系統(tǒng)中,要正確選擇控制器的作用方向,即 “ 正 ” 、 “ 反 ” 作用。選擇 控制器的正、 反作用的目的是使系統(tǒng)中控制器、 執(zhí)

18、行器、 對象三個(gè)環(huán)節(jié)組合起來, 能在系統(tǒng)中起負(fù)反饋的作用。 選擇控制器正、反作用的一般步驟是首先由操 縱變量對被控變量的影響方向來確定對象的作用方向, 然后由工藝安全條件來確 定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式,最后由對象、執(zhí)行器、控制器;個(gè)環(huán)節(jié)作用方向組 合后為 “ 負(fù) ” 來選擇執(zhí)行器的正、反作用。簡述流量計(jì)的分類及其工作原理?答: 速度式流量計(jì):以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的 儀表。 容積式流量計(jì):以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測 量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。 質(zhì)量流量計(jì):以測量流體流過的質(zhì)量 M 為依據(jù)的 流量計(jì)。差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作原理的區(qū)別?答:相同點(diǎn):兩

19、者都是利用節(jié)流原理來測量流量。不同點(diǎn):差壓式流量計(jì):節(jié)流件固定安裝、節(jié)流件前后差壓變化、輸入輸出非線性。轉(zhuǎn)子式流量計(jì):節(jié)流 件安裝不固定、節(jié)流件前后差壓固定、輸入輸出線性。控制器的控制規(guī)律是指什么 ? 常用的控制規(guī)律有哪些 ?答: 控制規(guī)律指控制器的輸出信號與輸入信號之間的關(guān)系。 常用的控制規(guī)律 有位式控制、比例控制 (P、積分控制 (I、微分控制 (D以及它們的組合控制規(guī) 律,例 P1、 PD 、 PID 等。什么是差壓式流量計(jì)?簡述其工作原理。答: 基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí) 現(xiàn)流量測量的流量計(jì)稱為差壓式流量計(jì)(又稱節(jié)流式 。 根據(jù)流體力學(xué)中的伯 努利方

20、程和流體連續(xù)性方程, 可以導(dǎo)出流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)的壓差與流量之間有 一定的對應(yīng)關(guān)系, 其定量關(guān)系符合流量基本方程式。 根據(jù)這個(gè)方程式, 就可以由 測量得到的壓差來計(jì)算出流國的流量值,這就是差壓式流量計(jì)測量流量的原理。 控制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么 ? 工程上常用的控制器參數(shù)整定有哪幾種方法? 答:任務(wù):按照已定的控制方案,確定最合適的控制器比例度 ,積分時(shí)間 TI 和微分時(shí)間 TD 。工程上常用方法:臨界比例度法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)湊試法。 簡述彈性壓力計(jì)的分類及其工作原理。答: 原理:采用彈性元件將壓強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為位移量,再通過機(jī)械傳動(dòng)和放大, 推動(dòng)指針偏移。 根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為以下

21、3類:彈簧管式壓力計(jì)、 薄膜式壓力計(jì)、波紋管式壓力計(jì)。試述 PID 控制的意義 及相關(guān)參數(shù)大小對控制效果的影響。答: 意義: 影響:比例參數(shù) KP 的作用是加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度,提高系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)精度。隨著 KP 的增大系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快,系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高,但是 系統(tǒng)易產(chǎn)生超調(diào),系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差,甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。 KP 取值過小, 調(diào)節(jié)精度降低,響應(yīng)速度變慢,調(diào)節(jié)時(shí)間加長,使系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能變壞。積 分作用參數(shù) Ti 的一個(gè)最主要作用是消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 Ti 越大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤 差消除的越快, 但 Ti 也不能過大, 否則在響應(yīng)過程的初期會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。 若 Ti 過小,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤

22、差將難以消除,影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。另外在控制系 統(tǒng)的前向通道中只要有積分環(huán)節(jié)總能做到穩(wěn)態(tài)無靜差。 從相位的角度來看一個(gè)積 分環(huán)節(jié)就有 90的相位延遲,也許會(huì)破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。微分作用參數(shù) Td的作用是改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能, 其主要作用是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向 的變化,對偏差變化進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。但 Td 不能過大,否則會(huì)使響應(yīng)過程提前制 動(dòng),延長調(diào)節(jié)時(shí)間,并且會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾性能。怎么操作三閥組,須注意什么?答: 啟動(dòng)順序:打開正壓閥、關(guān)閉平衡閥、打開負(fù)壓閥。停運(yùn)順序:關(guān)閉負(fù) 壓閥、打開正壓閥、關(guān)閉正壓閥。 注意事項(xiàng): 不能讓導(dǎo)壓管內(nèi)的凝結(jié)水或 隔離液流失; 不可使測量元件(膜盒或波紋管受

23、壓或受熱。簡述并圖示控制系統(tǒng)按信號來源(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類,各適用于什么場合? 簡述在工程實(shí)際中如何評判和衡量所選定的測量儀表的優(yōu)劣?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) ?答: 常用的熱電偶:鉑銠 30-鉑銠 6熱電偶、 鉑銠 10-鉑熱電偶、 鎳鉻 -鎳硅 (鎳 鉻 -鎳鋁 熱電偶、 鎳鉻 -考銅熱電偶。 使用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的是將熱電偶的冷端 從溫度較高、 波動(dòng)較大的地方移到溫度較低、 且相對穩(wěn)定的地方。 如果只使用 補(bǔ)償導(dǎo)線還不能達(dá)到冷端溫度補(bǔ)償?shù)哪康? 必須與其它方法配合起來使用。 在使 用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí), 要注

24、意型號相配, 極性不能接錯(cuò), 熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接 端所處的溫度不應(yīng)超過 100。 冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N:冷端溫度 保持為 0的方法冷端溫度修正方法校正儀表零點(diǎn)法補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償 熱電偶法。常用的測量壓力的儀表有哪些 ?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。為什么說放大倍數(shù) K 是對象的

25、靜態(tài)特性,而時(shí)間常數(shù) T 和滯后時(shí)間 是對象的 動(dòng)態(tài)特性?答: 放大系數(shù) K 反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系, 所以 放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。 時(shí)間常數(shù) T 是指當(dāng)對象受到階躍輸入作 用后,被控變量如果保持初始速度變化,達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間 , 是反映被 控變量變化快慢的參數(shù),因此它是對象的一個(gè)重要的動(dòng)態(tài)參數(shù)。 滯后時(shí)間 是指對象在受到輸入作用后,被控變量不能立即而迅速地變化這種現(xiàn)象的參數(shù)。 因此它是反映對象動(dòng)態(tài)特性的重要參數(shù)。被控變量的選擇原則是什么 ?答:被控變量的正確選擇是關(guān)系到系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)期控制效果的重要因素, 它的選擇的一般 原則是:被控變量應(yīng)能代表

26、一定的工藝操作指標(biāo)或是反映工藝操作狀態(tài)的重要變量; 被 控變量應(yīng)是工藝生產(chǎn)過程中經(jīng)常變化, 因而需要頻繁加以控制的變量; 被控變量應(yīng)盡可能 選擇工藝生產(chǎn)過程的直接控制指標(biāo), 當(dāng)無法獲得直接控制指標(biāo)信號, 或其測量或傳送滯后很 大時(shí),可選擇與直接控制指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系的間接控制指標(biāo);被控變量應(yīng)是能測量的, 并具有較大靈敏度的變量;被控變量應(yīng)是獨(dú)立可控的;應(yīng)考慮工藝的合理性與經(jīng)濟(jì)性。 操縱變量的選擇原則是什么 ?答:操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量;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 盡量小;操縱變量的選擇還

27、應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。試述自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律及其特點(diǎn)和應(yīng)用場合。答: 控制系統(tǒng)中常用的控制規(guī)律有比例 (P、 比例積分 (PI、 比例積分微分 (PID控制規(guī)律。 比例控制規(guī)律是控制器的輸出信號與它的輸入信號 (給定值與測量值的偏差 成比例。 它 的特點(diǎn)是控制及時(shí), 克服干擾能力強(qiáng),但在系統(tǒng)負(fù)荷變化后, 控制結(jié)果有余差。這種控制規(guī) 律適用于對象控制通道滯后較小、 負(fù)荷變化不大、 對控制要求不高的場合。 比例積分控制 規(guī)律是控制器的輸出信號不僅與輸入信號成比例, 而且與輸入信號對時(shí)間的積分成比例。 它 的特點(diǎn)是能夠消除余差, 但是積分控制作用比較緩慢、 控制不及時(shí)。 這種控

28、制規(guī)律適用于對 象滯后較小、 負(fù)荷變化不大、 控制結(jié)果不允許有余差存在的系統(tǒng)。 比例積分微分控制規(guī)律 是在比例積分的基礎(chǔ)上再加上微分作用,微分作用是控制器的輸出與輸入的變化速度成比 例, 它對克服對象的容量滯后有顯著的效果。 這種控制規(guī)律適用于對象容量滯后較大、 負(fù)荷 變化大、控制質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)。對象的純滯后和容量滯后各是什么原因造成的?對控制過程有什么影響? 答: 對象的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)間引起的。 在 控制通道, 如果存在純滯后, 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。在擾動(dòng)通道,如果存在純滯后,相當(dāng)于將擾動(dòng) 推遲一段

29、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)。 對象的容量滯后一 般是由于物料或能量的傳遞需要通過一定的阻力而引起的。 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 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 小,會(huì)使控制作用對被控變量的影響來得快,系統(tǒng)的 控制質(zhì)量有所提高, 但時(shí)間常數(shù)不能太大或太小, 且各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)匹 配,否則都會(huì)影響控制質(zhì)量。在擾動(dòng)通道,如果容量滯后增加,擾動(dòng)作用對被控 變量的影響比較平穩(wěn),一般是有利于控制的。圖 1-1所示是一反應(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

30、量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持不變。試畫出 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖,并指出該控制系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱 變量及可能影響被控變量變化的擾動(dòng)各是什么,圖中 TT 、 TC 各表示什么?何為簡單控制系統(tǒng)?試畫出簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖,指出如何考慮組建這 一系統(tǒng)。各部分的作用是什么?答: 所謂簡單控制系統(tǒng), 通常是指由一個(gè)被控對象、 一個(gè)檢測元件及傳感器 (或 變送器 、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng),因此有時(shí)也稱為 單回路控制系統(tǒng)。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,檢測元件及變送器用來感受被控變量 的變化并將它轉(zhuǎn)化成一種特定的信號(如氣壓信號或電壓、電流信號等 ?？刂?器將檢測元件及變送器送

31、來的測量信號與工藝上需要保持的設(shè)定值信號進(jìn)行比 較得到偏差, 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 (如氣壓信號或電流信號 發(fā)送給執(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 被控變量的物料量或能 量,克服擾動(dòng)的影響,最終實(shí)現(xiàn)控制要求。 請繪制出 XW 系列自動(dòng)電子電位差計(jì)測量電橋原理圖, 并分析橋路中的各電阻的 作用。答:模擬式控制器主要由哪幾部分組成 ? 畫出其框圖,說明各部分的作用。答:模擬式控制器主要由比較環(huán)節(jié)、 放大器和反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成。 比較環(huán)節(jié)的作用是 將給定信號與測量信號進(jìn)行比較, 以產(chǎn)生與比較結(jié)果成比例

32、的偏差信號。 放大器 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)穩(wěn)態(tài)增益很大的比例環(huán)節(jié)。 反饋環(huán)節(jié)的作用是通過正、 負(fù)反饋來實(shí) 現(xiàn)比例、積分、微分控制規(guī)律。對于不同的模擬式控制器,其各部分的具體結(jié)構(gòu) 形式及具體的聯(lián)接方式會(huì)有所不同。 四、計(jì)算題。用水刻度的流量計(jì),測量范圍為 015L/min,轉(zhuǎn)子用密度為 7920kg/m3的不銹 鋼制成,若用來測量密度為 0.85kg/L的苯的流量,問測量范圍為多少?若這時(shí) 轉(zhuǎn)子的材料改為密度為 2750kg/m3的鋁合金制成, 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?答:轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量水時(shí),其流量公式為:Q 水 =h(2gv(i-水 /水 A 。若將 轉(zhuǎn)子材料更換后, 并用來測量苯, 其流量公式為:Q 苯 =h(2gv(i-苯 /苯 A , 所以有:Q 苯 /Q水 = (i -苯 水 /(i-水 苯 = (2750-831 1000/ (7920-1000831 =0.578。 Q 苯 =0.578Q水 =0.57810=