化工儀表及自動(dòng)化課后習(xí)題答案

1、第 1 章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念P16化工自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)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(lái)管理化工生產(chǎn)過(guò)程的辦法， 稱為化工自動(dòng)化。 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)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(zhǎng)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。一般要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)

2、保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。閉環(huán)控制有反饋環(huán)節(jié)，通過(guò)反饋系統(tǒng)是系統(tǒng)的精確度提高,響應(yīng)時(shí)間縮短,適合于對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng). 開(kāi)環(huán)控制沒(méi)有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高, 響應(yīng)時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)很長(zhǎng),精確度不高使用于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。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(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán)節(jié)組成。p7PI-307 表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為07 ；TRC-303 表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號(hào)為3，儀表序號(hào)為03；FRC-305 表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示

3、記錄功能的流量控制儀表；工段號(hào)為 3 ，儀表序號(hào)為 05 。方塊圖是用來(lái)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。測(cè)量變送裝置的功能是測(cè)量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器；控制器接受測(cè)量變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，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(hào)（氣壓或電流）發(fā)送出去。執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門(mén)的開(kāi)啟度，從而改變操縱變量的大小。被控對(duì)象（對(duì)象）自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)設(shè)備或

4、機(jī)器。 被控變量被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。控系統(tǒng)通常用該變量的名稱來(lái)稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或期望值）人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)節(jié)變量）對(duì)被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。操縱介質(zhì) （ 操縱劑 ）用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。、 控制作用是對(duì)在受到外界干擾影響偏離正常狀態(tài)后，回復(fù)到規(guī)定范圍內(nèi)。干擾作用是引起被控變量偏離給定值，除操控變量以外的各種因素。該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫

5、度，環(huán)境溫度的高低等。若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測(cè)量值與給定值比較，獲得偏差信號(hào)，經(jīng)溫度控 制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開(kāi)度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫 度降下來(lái)。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。12、反饋信號(hào)與輸入信號(hào)極性相反或變化方向相反(反相)，則疊加的結(jié)果將使凈輸入信號(hào)減弱，這種反饋叫負(fù)反饋。負(fù)反饋可以減小非線性失真。因?yàn)橐胴?fù)反饋后，輸出端的失真波形反饋到輸入端，與 輸入波形疊加，因此凈輸入信號(hào)成為正半周小，負(fù)半周大的波形，此波形放大后，使其輸出端正、負(fù)半 周波形之間的差異減小，從而減小了放大電路輸出波形的非線性失真。

6、13、在11題15、定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(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)。二.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(guò)自動(dòng)化裝置不斷施加控制作用 去對(duì)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(guò)程中。：了解系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更為重要。17、階躍作用：在某一瞬間t0,干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個(gè)幅度。采用階躍干擾的

7、原因：階躍干擾比較突然，比較危險(xiǎn)，對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能 夠有效克服階躍干擾，對(duì)其他比較緩和的干擾也一定很好地克服。階躍干擾形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于 分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。19、等幅振蕩過(guò)程和發(fā)散振蕩過(guò)程是不穩(wěn)定過(guò)程，生產(chǎn)上不能采用；非周期衰減過(guò)程雖是穩(wěn)定過(guò)程，但 該過(guò)程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)定值的進(jìn)程過(guò)于緩慢，致使被控變量長(zhǎng)時(shí)間偏離給定值，所以一般也不采用；衰減振蕩過(guò)程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且最終的穩(wěn)態(tài)值必然在兩峰值之間，決不會(huì)出現(xiàn)太高或太低的現(xiàn)象，更不會(huì)遠(yuǎn)離給定值以致造成事故。所以，21、最大偏差 A=950900=50 (C);超調(diào)量 B=950908=42 (C

8、);由于 B =918908=10 (C),所以，衰減比 n=B:B =42:10=4.2;余差 C=908900=8 C;振蕩周期 T=459=36(min);過(guò)渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50 C80C, C=8 C10 C,所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。22、解 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。把就設(shè)定值題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；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(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù) (C);由于

9、 B (C) , B (C),所以，衰減比 n=B:B:0.2=4;余差 C 81=0.3 () o第2章被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型P331、對(duì)象特性就是的對(duì)象的輸出 輸入關(guān)系。研究對(duì)象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采用自動(dòng)化裝置組成自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，首先也必須深入了解對(duì)象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對(duì)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(cè)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(duì)象特性選擇合適的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工程整定), 使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。被控對(duì)象的特性對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必須對(duì)其

10、深入研究。2、對(duì)象特性的數(shù)學(xué)描述(方程、曲線、表格等)稱為對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對(duì)象在穩(wěn)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(duì)象在輸入量改變以后輸出量的變化情 況。穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)是事物特性的兩個(gè)側(cè)面，可以這樣說(shuō)，動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的發(fā)展， 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對(duì)象在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的一個(gè)特例。4、機(jī)理建模法、實(shí)驗(yàn)建模法。5、對(duì)象或生產(chǎn)過(guò)程的內(nèi)部機(jī)理。7、階躍反應(yīng)曲線法：特點(diǎn)是簡(jiǎn)易但精度較差。如果輸入量是流量，只要將閥門(mén)的開(kāi)度作突然的改變， 便可認(rèn)為施加了一個(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(lái)，既不需要增 加儀器設(shè)備，測(cè)試

11、工作量也大。但由于對(duì)象在階躍信號(hào)作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需時(shí)間一般較長(zhǎng)，這 期間干擾因素較多，因而測(cè)試精度受到限制。為提高測(cè)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。階躍反應(yīng)曲線法：特點(diǎn)是簡(jiǎn)易但精度較差。如果輸入量是流量，只要將閥門(mén)的開(kāi)度作突然的改變，便可 認(rèn)為施加了一個(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(lái)，既不需要增加儀 器設(shè)備，測(cè)試工作量也大。但由于對(duì)象在階躍信號(hào)作用下，從不穩(wěn)定到穩(wěn)定所需時(shí)間一般較長(zhǎng)，這期間 干擾因素較多，因而測(cè)試精度受到限制。為提高測(cè)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。8、解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間

12、放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對(duì)象(重新)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，即輸出量的變化量K 輸入量的變化量對(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，或被控變量對(duì)這個(gè)量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對(duì)象的靈敏度。時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對(duì)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(duì)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(duì)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

13、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)間表示。對(duì)象的滯后時(shí)間，使對(duì)象的被控變量對(duì)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(cè)量點(diǎn)選擇不當(dāng)，測(cè)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(guò)一定阻力而引起的?？刂仆ǖ廊舸嬖诩儨螅瑫?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(duì)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(duì)被控變量的影 響來(lái)得慢，系

14、統(tǒng)穩(wěn)定性降低；T減小，會(huì)使控制作用對(duì)被控變量的影響來(lái)得快，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(duì)被控變量的影響比較平穩(wěn)，一般有利于控制。11、已知一個(gè)對(duì)象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5min,放大系數(shù)為10,純滯后時(shí)間為2min ,試寫(xiě)出描述該對(duì)象特性的一階微分方程式。解該對(duì)象特性的一階微分方程為5dVy(t 2) 10 x(t)12、題2-3圖 RC電路解RC電路的微分方程為deoTeodtei當(dāng)e=5V時(shí)，微分方程的解為eo=5(1(該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)e t/T) = 5(1T=RC =5

15、103e t/10) (V)200010 6=10s)當(dāng)t=T時(shí)，eo=5(1eT/T)= 5(1e 1)=3.16V;當(dāng)t=2T時(shí)，eo=5(1e2T/T)= 5(1e 2)=4.32V;當(dāng)t=3T時(shí)，eo=5(1e3T/T)= 5(1e 3)=4.75V oV/ V)e*。foolh-TtL =2 .J.16/fTT J1(a)T2Tar(b)微分方程為dy (t 2) 3.35- y (t 2) 3.6x(t)dt系統(tǒng)的特性參數(shù)是系統(tǒng)的固有特性，不會(huì)隨輸入信號(hào)的變化而變化，因此，前面求解過(guò)程中所確定的 K和T的值是不變的。所以，當(dāng)燃料變化量x(t)=A=1時(shí)，溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式為y

16、(t尸y(t)=(1 e (t 2)/) C第3章檢測(cè)儀表與傳感器 P1011.測(cè)量過(guò)程在實(shí)質(zhì)上是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程。一般它都是利用專門(mén)的技術(shù)工 具，將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)能量形式的轉(zhuǎn)換，最后獲得一種便于測(cè)量的信號(hào)能量形式，并由 指針位移或數(shù)字形式顯示出來(lái)。2.p343.儀表的相對(duì)百分識(shí)差：5 =冬*x 100”=冬 x 100%海最花倒上限值一測(cè)星葩制下限值4L儀表允許的百分誤差B = 士 儀表允許的最大綸對(duì)以差值X 100% = 土 龜x 00% 衰潮呈拈閨上限值-溯鼠落網(wǎng)卜限信)4.儀表的精確度等級(jí)是將儀表允許的相對(duì)百分誤差的“土”號(hào)及“%去掉后的數(shù)值，以

17、一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上。精確度等級(jí)目前是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來(lái)劃分成若干等級(jí)的。5、 (1)校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/C02004006007008009001000被校表讀數(shù)/C02014026047068059031001絕對(duì)誤差/C0+1+2+4+6+5+3+1由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對(duì)誤差：+6C;6 八儀表誤差：max 100%0.6% ,儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為級(jí)；1000儀表的基本誤差：m=1000 ( 1.0%)= 10C,該溫度儀表不符合工藝上的誤差要求6、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 98被校表反行程讀

18、數(shù)/MPa0壓力表的變差/%0被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa0儀表絕又差/ MPa0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：0005 100%0.5% ；max10但是，由于儀表變差為1.2%1.0%,所以該壓力表不符合級(jí)精度。.解 (1)工程上的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即 P=F/S (壓強(qiáng))。(2)絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力=絕對(duì)壓力 大氣壓力；負(fù)壓力(真空度)=大氣壓力 絕對(duì)壓力.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢測(cè)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(lái)表 示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓或真空度。.測(cè)壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四

19、大類：液柱式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)進(jìn) 行測(cè)量的；彈性式壓力計(jì)：它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；電氣式壓力計(jì)：它是 通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；活塞式壓力計(jì)：它是根據(jù)液壓原理，將被測(cè) 壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。.主要的彈性元件有：1彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測(cè)壓范圍較寬，最高可測(cè) 量高達(dá)1000MPa勺壓力；2膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測(cè)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(lái)，組成相應(yīng)的變送器；3波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測(cè)量。.解：(1)彈簧管壓力計(jì)

20、的測(cè)壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只 要測(cè)出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測(cè)壓力p的大小。(2)彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管(測(cè)量元件)，放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤(pán)。(3)彈簧管壓力計(jì)測(cè)壓過(guò)程為：用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大 機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大從而帶動(dòng)指針在表盤(pán)上指示出當(dāng)前的壓力值。.Ex12.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(cè)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(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例，利用這一電勢(shì) 就可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。.應(yīng)變片式壓力傳感器：測(cè)壓

21、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(cè)壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的。.工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)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(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)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(guò)載能力大、測(cè)量精度可達(dá)0.2級(jí)、可以測(cè)量壓力和差壓。.解壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為max在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為0.508=0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為0.0080.508100%1.57%故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。.解

22、（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(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)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(cè)量誤差，儀表的量程又不宜選得過(guò)大。（2）由于儀表的基本誤差m由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測(cè)量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量誤差。.解1max1.0%=0.016MPa0.01MPa（允許值）該表不符合工藝上的誤差要求。2max1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求.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

23、.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44Pmax - pp - Pmax 二 1.62.13（MPa）331pmin- pp 3pmin 3 1.13.3（MPa）3根據(jù)壓力表量程系列（附表 1）,可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為max 5%=0.055（MPa）0.055100% 2.2%max則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足2.5 0要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。.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5p - 14 23.3（MPa）根據(jù)壓力表量程

24、系列（附表 1）,可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足0.4max 100% 1.6%25要求，故可選精度等級(jí)為 1.5級(jí)的壓力表.解壓力表的校驗(yàn)壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa升降變差/MPa標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值 /MPa絕對(duì)誤差 /MPa儀表的最大引用誤差(從絕對(duì)誤差和升降變差中選取絕對(duì)值最大者做為m,求儀表的最大引用誤差)max 100%0.020 100%1.25%Pfs1.6所以，這臺(tái)儀表1.5級(jí)的精度等級(jí)合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力

25、，且pmax2/3MPa； pmin 1/3MPa ;最大誤差max0.05MPa。所以這臺(tái)儀表能用于該空氣貯罐的壓力測(cè)量。.流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(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。.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(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)測(cè)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)

26、等)，當(dāng)以上這些條件改變時(shí)都會(huì)影響流量的測(cè)量。.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。.解 由題知：p0=0.101325MPa, p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa) ; T0=293K ,T1=273+40=313 (K);0=/Nm3；1=/Nm3, Qo=50L/s。貝UQ1-0-P1T0-Qo,2930.75132529350 105(L/s)PoTi1.9770.101325313.解 由題知 t=7920kg/m3,f=/L=831kg/m3,W=1000/m3, Qo=10 L/

27、min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為Kq所以，苯的流量測(cè)量范圍為當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，0.9.(7920 1000)831(7920 831) 1000Qr=Qo/KQ11.1(L/min)0 11.1L/min。r=2750kg/m3,此時(shí)測(cè)水的流量的修正系數(shù)為KrQ(7920 1000)22750 1000Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時(shí)測(cè)水的流量的測(cè)量范圍為05L/minK fQ測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為0.87(2750 1000) 831(2750 831) 1000Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75 (L/min )所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量范圍為05.75

28、L/min。.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(guò)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(cè)了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測(cè)流體的流量。.解電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)的電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成正比。電磁流量計(jì)只能 用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量。.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(guò)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

29、產(chǎn)生的頻率和流體的流速成正比。通過(guò)測(cè)出漩渦產(chǎn)生的頻 率可知流體的流量。. (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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)測(cè)出電量的變化測(cè)出物位。(5)核輻射式物位儀表：利用核輻射透過(guò)物體時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理來(lái)工作。目前 T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(cè)出

30、 這些變化即可測(cè)出物位。(7)光學(xué)式物位儀表：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作。當(dāng)測(cè).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。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(duì)液位測(cè)量的影響。.生產(chǎn)中欲連續(xù)測(cè)量液體的密度，根據(jù)已學(xué)的測(cè)量壓力及液位的原理，試考慮一種利用差壓原理來(lái)連 續(xù)測(cè)量液體密度的方案。解;AP* Pk rJW二人一Pa =二當(dāng)員步不變時(shí)，饃與p成正比占。的測(cè)量三的測(cè)量49-1）利用差壓式液位計(jì)可以測(cè)液體的分界面p、= %小，+（冬十加CP、喜弋P.A =（包：+ AP = P P

31、* = Ao（Pa Pi ） = % 二,”與分界面高度成正比口2）注意：測(cè)量界面時(shí)，兩種液體應(yīng)互不相溶，且有明顯的畬度上H差壓變送器的正取壓口應(yīng)在最低分界面之下，負(fù)承壓口應(yīng)在 最高分界面之上，但不能離于容器內(nèi)的液位高度（即不能氣 相取壓. ）50、什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題 ？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？（參考）答（1）當(dāng)被測(cè)容器的液位 H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差p，0的現(xiàn)象，稱為液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般壓差與液位高度H之間的關(guān)系為：=。這就是一般的 無(wú)遷移”的情況。當(dāng)H = o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)

32、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(cè)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 W型差壓變送器，其輸出范圍為 420mA的電流信號(hào)。 無(wú)遷移”時(shí)，H = 0, =0,變送器輸出 =4mA;。有遷移”時(shí)，H = 0,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(duì)應(yīng)，即在 有遷移”情況下，使得當(dāng)H=0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(cè)量范

33、圍的上、下限， 相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。51.在液位測(cè)量中，當(dāng)被測(cè)液位 H=O寸，如果差壓變送器的輸入信號(hào) p0,則為“正遷移”；反之如果被測(cè)液位H=0時(shí)，差壓變送器的輸入信號(hào) p0,則為“負(fù)遷移”。52、解：差壓液位計(jì)正壓室壓力pi= ghi+ gH+po負(fù)壓室壓力p2= gh2+ p0正、負(fù)壓室的壓差p=pi p2= gH （h2 hi） gH=0 時(shí)，p= （h2 hi） go這種液位測(cè)量時(shí)，具有 負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時(shí)，p=0,該差壓變送器測(cè)液位時(shí)需要零點(diǎn)遷移， 遷移量為（h2 hi） g.什么是熱電偶的熱電特性？熱電偶的熱電勢(shì)由哪兩部分組成？解：（1）將兩種不

34、同的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個(gè)閉合回路（稱為熱電偶），若兩接觸點(diǎn)溫度（T、To）不同，則回路中有一定大小電流，表明回路中有電勢(shì)產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱為熱電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)或塞貝 克（Seebeck）效應(yīng)?；芈分械碾妱?shì)稱為熱動(dòng)勢(shì)，用Eab（T, To）或Eab（ to）.（2）熱電偶的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成59、解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：熱電喝有耗我號(hào)分度號(hào)陋圾材料|剜溫范圍P新舊正熱電極長(zhǎng)般用也期使用匐心和西WRRBLL2拓轄m合金的電臺(tái)金300-1600 1800的姒WSPSMi信金美蛤TglSMm健將事硅WRNKEU 2留用合金輯佳臺(tái)金一割-1況口1200WREE一驟格合金銅道

35、合金一 4g 8 既wo族第糙WBFJ一就里梅音金707(H)750銅喟爆WRCCK豺1合金-400-30035。（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下:補(bǔ) 卷導(dǎo) n工作聊為1皿匚.雷卷為。匚 時(shí)的林推熱電抖;eV德電,名稱正.負(fù)材料顏）材料色嗣iL 1嗣篇。國(guó)5士小胡紅策康雷4.09510.105爆格銅胃鏢格虹例整喊&,3170+170胃.紅銅裸i白1.2770+01?1（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(chǎng)變化的影響并與測(cè)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(duì)的熱電偶具有相同或相近的熱電特性； 保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。.用熱電偶測(cè)溫時(shí)

36、，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(shì)只有當(dāng) To （或t0）恒定是才是被測(cè)溫度 T （或t）的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn) 分度表是以To= 0c為參考溫度條件下測(cè)試制定的, 只有保持To= 0 C ,才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。 若To0,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(zhǎng)導(dǎo)線法，0c恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。.試述熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號(hào)各是什么？解：熱電偶溫度計(jì)由熱電偶（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫度，輸出信號(hào)是熱電勢(shì)。熱電阻溫度計(jì)由熱電阻(感溫元件

37、) 、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號(hào)是溫度，輸出信 號(hào)是電阻。62用K型熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV,冷端(室溫)為25C,求設(shè)備的溫度？如果改用E型熱電偶來(lái)測(cè)溫，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解 用K型熱電偶測(cè)溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為t,則E(t, 25)=20mV,查K型熱電偶分度表，E(25,0)=1.000mV。根據(jù)中間溫度定律，E(t, 0)= E(t, 25)+ E(25, 0)=20+1.0=21.000 mV反查K型熱電偶分度表，得t=508.4C若改用E型熱電偶來(lái)測(cè)次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測(cè)得熱電勢(shì)為EE(508.4, 25)= EK(

38、508.4, 0) Ek V 36.18mV。63.解 認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為 430c不對(duì)。設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t,實(shí)測(cè)熱電勢(shì)為E(t, 30),根據(jù)顯示儀表指示值為 400C,則有E(t,30)= E(400, 0),由中間溫度定律并查饃銘-銅饃(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=30744 V反查銀銘-銅銀熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.5C64、解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計(jì)。查分度號(hào)E,可得160c時(shí)的電勢(shì)為10501 口,這電勢(shì)實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即E(tx,25)

39、 10501 V查分度號(hào)K,可得E(20,0)1000 V ,由此可見(jiàn)，E(tx,0)E(tx,25)E(25,0)10501 1000 11501 V由這個(gè)數(shù)值查分度號(hào) K,可得實(shí)際溫度tx=283 Co65.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(cè)溫的。只要測(cè)出感溫?zé)?電阻的阻值變化，便可得知被測(cè)溫度大小。常用熱電阻的種類：Pt10、Pt100、Cu5a Cu100o R防別為：10 Q、100 Q、50 Q、100 Q 。67.解查Cul00的分度表，140c ，而該電阻值實(shí)際為Ptl00鉗電阻測(cè)溫時(shí)的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實(shí)際溫度為157 c例題:

40、用分度號(hào)為Cu50、百度電阻比 W(100)=Rioo/Ro=1.42的銅熱電阻測(cè)某一反應(yīng)器內(nèi)溫度，當(dāng)被測(cè)溫度為50c時(shí)，該熱電阻的阻值R50為多少？ 若測(cè)某一環(huán)境溫度時(shí)熱電阻的阻值為92 ,該環(huán)境溫度為多少？解 分度號(hào)為Cu50、百度電阻比 W(100)=1.42的銅熱電阻，其 Ro=5O , Rioo=5O1.42=71。則該銅熱電阻測(cè)溫的靈敏度 k為,71 50 k 0.21( /C)100 0被測(cè)溫度為50c時(shí)，電阻值 R5o=50/C 50C o當(dāng)測(cè)某一環(huán)境溫度時(shí)，若熱電阻的阻值Rt=92 ,則對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度為t=(9250)/0.21=200 C。69、說(shuō)明熱電偶溫度變送器、熱電阻

41、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第4章 自動(dòng)控制儀表P1391.解 控制器的控制規(guī)律是指才$制器的輸出信號(hào)p與輸入信號(hào)e之間的關(guān)系，即P f（e） f（z x）控制器的基本控制規(guī)律有：位式控制（其中以雙位控制比較常用）；比例控制（P）；積分控制（I）；微分控制（D）。.比例控制是按偏差大小進(jìn)行控制的，控制器的輸出信號(hào)p與其輸入信號(hào)e成正比。當(dāng)比例控制系統(tǒng)的控制過(guò)程結(jié)

42、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(duì)應(yīng)的偏差，即余差。.解比例控制器的比例度就是指控制器的輸入變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)， 用式子表示為：eP 100%Xmax xminPmaxPmin式中 e 輸入變化量；p 相應(yīng)的輸出變化量；xmax xmin 輸入的最大變化量，即儀表的量程；PmaxPmin 輸出的最大變化

43、量，即控制器輸出的工作范圍。5.解e PmaxPminPxmaxxmin20 41001.6-80%P 1000 0 P控制器的輸出變化量P=1.6/80%=2（mA）.比例度對(duì)控制過(guò)程的影響：比例度越大，比例控制越弱，過(guò)渡過(guò)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(guò)渡過(guò)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(guò)小，可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)散振蕩。選擇比例度要注意：若對(duì)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(lái)提高 系統(tǒng)的靈敏度，使過(guò)渡過(guò)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。.積分控制能消除余差的原因：

44、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(lái)，所以. TI就用來(lái)表示積分控制強(qiáng)弱的一個(gè)參數(shù)。TI越小，積分控制J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 -8時(shí)，成為純比例控制。.解控制器的放大倍數(shù)KP=1/ =1/100%=1控制器的積分時(shí)間 =2min,穩(wěn)態(tài)輸出pc=5mA;控制器的輸入變化量為 A=0.2mA。經(jīng)歷時(shí)間t=5min。 則輸出變化量KP1pKPAPAt 1 0.20.2 5 0.7（m

45、A）TI2所以，經(jīng)歷時(shí)間5min后，控制器的輸出為p=po+p=5+0.7=5.7（mA）.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(wú)能為力了，所以微分控制規(guī)律不能單獨(dú)使用。.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。解PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為一1dep K P e edt Td T1dt其中，e輸入變化量；p相應(yīng)的輸出變化量；Kp一放大彳數(shù)；TI稱為積分時(shí)間；Td微分時(shí)間。.試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點(diǎn)。解 比例控制規(guī)律的特點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)；存在余差（有差控制）積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制動(dòng)作緩慢，控

46、制不及時(shí)；無(wú)余差（無(wú)差控制）微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制響應(yīng)快，故有超前控制之稱；但它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒(méi)有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用這種控制器, 它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或比例積分微分控制器。第5章執(zhí)行器 p151.解 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)輸 入控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力F和直線位移1,推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將控制信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與操縱介質(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

47、的裝置。.直通單座控制閥應(yīng)用于小口徑、低壓差的場(chǎng)合。直通雙座控制閥角型控制閥適用于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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八帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制籠式閥壓差大，要求噪聲小的場(chǎng)合。對(duì)高溫、高黏度及含固體顆粒的介質(zhì)不適用4.解 控制閥的流量特性是指操縱介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)系： a fi Qmax L式中，

48、相對(duì)流量 Q/Qmax是控制閥某一開(kāi)度時(shí)流量Q與全開(kāi)時(shí)流量 Qmax之比；相對(duì)開(kāi)度l/L是控制閥某一開(kāi)度行程l與全開(kāi)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_Q_ 1 1 （R1J ；QmaxRLl 1等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性Q 產(chǎn)：Qmax2拋物線流量特性d QQmax_ K -Q-；d l LQmax快開(kāi)流量特性_Q_ 1 1 （ R 1）.LQmax RL等四種。.解 控制閥的可調(diào)范圍（可調(diào)比）是其所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，即R 0mL Qmin 在串、并聯(lián)管道中，由于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會(huì)變小。.解串聯(lián)

49、管道中的阻力比s為控制閥全開(kāi)時(shí)閥上的壓差s 系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時(shí)動(dòng)力損失總和s值變化時(shí)，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進(jìn)而影響到流量的變化，即理想流量特性發(fā)生畸變。s = 1時(shí)，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性與理想特性一致。隨著 s值 的減小，直線特性漸漸趨近于快開(kāi)特性，等百分比特性漸漸接近于直線特性。所以，在實(shí)際使用中，一般希望s值不低于0.3,常選s=0.30.5。s 0.6時(shí)，與理想流量特性相差無(wú)幾。.解 并聯(lián)管道中的分流比x為并聯(lián)管道控制閥全開(kāi)時(shí)流量Q1 max x -總管最大流量Qmaxx值變化時(shí)，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生

50、差異，因此，其理想流量特性將會(huì)發(fā)生畸變。x=1時(shí)，控制閥的流量就是總管的流量，工作特性與理想特性一致。隨著 x值的減 小，旁路閥逐漸打開(kāi)，雖然控制閥的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。11.解 氣動(dòng)執(zhí)行器（控制閥）的氣開(kāi)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥開(kāi)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于全關(guān)； 氣關(guān)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥處于全開(kāi)。氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選 擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即控制信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。16.試述電-氣閥門(mén)定位器的用途。答電一氣閥門(mén)定位器除了能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)外，還能夠使閥桿位移與送來(lái)的信號(hào)大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來(lái)的輸人信號(hào)

51、與閥門(mén)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(chǎng)合，同時(shí)還可以利用定位器來(lái)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(hào)段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。第6章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)p1681、簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由檢測(cè)變送裝置、控制器、執(zhí)行器及被控對(duì)象組成。檢測(cè)變送裝置的作用是檢測(cè)被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號(hào)?？刂破鞯淖饔檬墙邮軝z測(cè)裝置送來(lái)的信號(hào)，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(lái)的控制信號(hào)來(lái)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(duì)象是指需要控制

52、其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。2.解 該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。干擾名駕器 控相信號(hào),國(guó)而一飄如q 熊對(duì)象 畔虹.X - e I. . I _pIqry廠愴-變裝置-題解7-2圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)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(kāi)型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是“正”作用；所以，控制器應(yīng)為“反”作用。3、試簡(jiǎn)述家用電冰箱的工作過(guò)程，畫(huà)出其控制系統(tǒng)的方框圖。I *用電冰箱溫度拄制SflEr 浦(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(duì)被控變量影響諸因素

53、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??；(3)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。.根據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開(kāi)型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是芷”作用;所以，控制器應(yīng)為 反”作用。.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(kāi)閥； 加熱劑流量增加時(shí)，加熱器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)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)為氣開(kāi)閥；冷劑流量增加時(shí)，冷卻器內(nèi)溫度降低，被控對(duì)象是“反”作用，所以，控制

54、器應(yīng)為“正”作用。.解 (1)當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時(shí)，為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng) 為氣開(kāi)閥；由于被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。(2)當(dāng)選擇流入量Qo為操縱變量時(shí)，為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣關(guān)閥；此時(shí)被控對(duì)象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用16.解 PI作用時(shí)控制器的比例度PID作用時(shí)控制器的比例度17.解 PI作用時(shí)控制器的比例度PID作用時(shí)控制器的比例度=66%,積分時(shí)間 Ti=2.55min。=51%,積分時(shí)間 Ti=1.5min,微分時(shí)間 TD=0.375min。=60%,積分時(shí)間 Ti=2.5min。=4

55、0%,積分時(shí)間 Ti=1.5min,微分時(shí)間 Td=0.5 min。第7章復(fù)雜控制系統(tǒng) p1995.解（1）這是一個(gè)溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)，其方塊圖如下：題解8-5圖1溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖其中：主對(duì)象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主控制器是溫度控制器TC;副對(duì)象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副控制器是流量控制器FC;操縱變量是冷卻水流量。（2）如果聚合釜的溫度不允許過(guò)高，控制閥應(yīng)為氣關(guān)型式（“反”作用）。（3）由于副變量就是操縱變量（冷卻水流量）本身，所以副對(duì)象是“正”作用，因此副控制器FC為“正”作用。當(dāng)主變量（聚合釜內(nèi)的溫度）增加時(shí)，要使主變量減小，要求控制閥關(guān)??；副變量

56、（冷卻水流量）增加時(shí)，要使副變量減小，要求控制閥關(guān)大。因此主控制器TC應(yīng)為“正”作用。（4）當(dāng)冷卻水壓力變化（如壓力增大）時(shí)，在控制閥開(kāi)度不變時(shí)，其流量增大，聚合釜溫度會(huì)降低。首先，流量增大，副控制器FC輸出信號(hào)增大（“正”作用），使氣關(guān)閥門(mén)開(kāi)度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主控制器TC輸出減小（“正”作用），F(xiàn)C給定值減小，F(xiàn)C輸出增大，進(jìn)一步關(guān)小控制閥，減小冷卻水流量。這樣可以有效地控制因冷卻水壓力增大，導(dǎo)致其流量增大所造成的 聚合釜內(nèi)溫度降低的影響。（5）如果冷卻水溫度經(jīng)常波動(dòng)，則應(yīng)選擇冷卻水溫度作為副變量，構(gòu)成溫度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。如題解8-5圖2所示。題解7-5圖2聚

57、合釜溫度-冷卻水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)(6)如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，其原理圖如題解8-5圖3所示。方塊圖如前所示，但其中的副對(duì)象是聚合釜夾套，副變量是夾套內(nèi)的水溫，副控制器是溫度控制器T2C。副控制器T2c為“反”作用，主控制器 TiC也為“反”作用題解7-5圖3聚合釜溫度-夾套水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)題7-9圖串級(jí)均勻控制系統(tǒng)9.解 控制系統(tǒng)的方塊圖(略)o該控制系統(tǒng)的主對(duì)象是貯液罐，主變量是貯液罐內(nèi)的液位，主控制器 是液位控制器LC;副對(duì)象是排液管管道，副變量是排出液流量，副控制器是流量控制器FC;操縱變量是排出液流量。該串級(jí)控制系統(tǒng)的副變量就是其操縱變量本身。10.當(dāng)控制閥選

58、擇為氣開(kāi)式時(shí)，LC應(yīng)為 正”作用，F(xiàn)C應(yīng)為 反”作用第一章，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。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

59、，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

60、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)研究對(duì)象的特性，對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)或曲線再加以必要的數(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＃?將機(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