過程控制復(fù)習(xí)題

1、過程控制復(fù)習(xí)題一、填空題1過程控制系統(tǒng)由測量元件與變送器、控制器（調(diào)節(jié)器）、執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥）和被控對象（過程）等環(huán)節(jié)組成。2. 按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，過程控制系統(tǒng)可分為反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、前饋反饋控制系統(tǒng)(復(fù)合控制系統(tǒng))3按給定信號的特點(diǎn)，過程控制系統(tǒng)可分為定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)等。4.過程控制系統(tǒng)的性能可從穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確度三個(gè)方面來說明。評價(jià)控制性能好壞的質(zhì)量指標(biāo)，通常采用的兩種質(zhì)量指標(biāo)：系統(tǒng)過渡過程的性能指標(biāo)（時(shí)域控制性能指標(biāo)）和偏差積分性能指標(biāo)（積分性能指標(biāo)），積分指標(biāo)是采用偏差與時(shí)間的某種積分關(guān)系作為衡量系統(tǒng)質(zhì)量的準(zhǔn)則。5過渡過程的性能指標(biāo)是用階躍信號作用下

2、控制系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線表示，它包括 余差（靜態(tài)偏差）、衰減比n、最大偏差A(yù)與超調(diào)量、回復(fù)時(shí)間（過渡時(shí)間）t、峰值時(shí)間tp和振蕩周期 T等。對于隨動控制系統(tǒng)，常用超調(diào)量這個(gè)指標(biāo)來衡量被控參數(shù)偏離給定值的程度。6.衰減比n是衡量系統(tǒng)過渡過程穩(wěn)定性的一個(gè)動態(tài)指標(biāo)。nl表示系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，振幅愈來愈大；n1表示為等幅振蕩；n4表示系統(tǒng)為4：1的衰減振蕩。7建立被控過程數(shù)學(xué)模型的方法有： 解析法（機(jī)理演繹法、機(jī)理分析法）、實(shí)驗(yàn)辯識法（系統(tǒng)辨識與參數(shù)估計(jì)法）和混合法8. 按結(jié)構(gòu)形式不同，自動化儀表可分為基地式儀表、單元組合式儀表、組件組裝式儀表，其中單元組合式儀表是將整套儀表劃分成能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一定功能的若干

3、單元，各單元之間采用統(tǒng)一信號進(jìn)行聯(lián)系。其中QDZ-型儀表采用的標(biāo)準(zhǔn)信號是20100kPa。9按能源形式不同，自動化儀表可分：液動儀表、氣動儀表、電動儀表及混合儀表，其中氣動儀表的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定、可靠性高、具有本質(zhì)安全防爆性能、不受電磁干擾、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。10. 檢測儀表是指檢測元件（敏感元件或傳感器）、變送器及顯示裝置的統(tǒng)稱。11DDZ-型儀表采用的標(biāo)準(zhǔn)信號是1-5V或4-20mA，QDZ-型儀表采用的標(biāo)準(zhǔn)信號是 20100kPa。12. Cu50熱電阻是指在0時(shí)銅電阻有阻值為50歐13熱電偶測溫的關(guān)鍵是要使冷端溫度恒定。IEC對已經(jīng)被國際公認(rèn)的7種熱電偶制定了國際標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，

4、其中最常用的有 S 、 B 、 K 三種。14. DDZ-型差壓變送器是以力矩平衡原理工作的，其的作用是將被測壓力、流量等過程參數(shù)變換成420mADC輸出信號，以便實(shí)現(xiàn)集中檢測或自動控制。15熱電阻Pt100是指 在0時(shí)鉑電阻為100歐16. 變送器的發(fā)展趨勢：微型化、數(shù)字化、智能化和虛擬化。17調(diào)節(jié)器的作用是將測量信號與給定值比較產(chǎn)生偏差信號，然后按一定的運(yùn)算規(guī)律產(chǎn)生輸出信號，推動執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。18. 執(zhí)行器的作用是接受調(diào)節(jié)器的控制信號，改變操縱變量（控制變量），使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進(jìn)行。執(zhí)行器一般安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場直接與介質(zhì)接觸19執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指根據(jù)調(diào)節(jié)器控制信號

5、產(chǎn)生推力或位移的裝置；執(zhí)行器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出信號去改變能量或物料輸送量的裝置，通常指 調(diào)節(jié)閥 。20.執(zhí)行器分為氣動、電動和液動執(zhí)行器，氣動應(yīng)用最廣。21調(diào)節(jié)規(guī)律是指調(diào)節(jié)器的輸出信號u(t）隨輸入信號e(t)變化的規(guī)律。調(diào)節(jié)規(guī)律有 開關(guān)控制、 PID控制、先進(jìn)控制（如人工智能、自適應(yīng)控制以及模型預(yù)測控制等），其中PID控制就是最常用的一種調(diào)節(jié)規(guī)律22.調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門相對開度之間的關(guān)系23. 理想流量特性是在調(diào)節(jié)閥前后壓差不變的情況下得到的流量特性。它取決于閥芯的形狀。常見的理想流量特性有快開、直線、拋物線等。24. 閥門定位器利用負(fù)反饋原理來改善調(diào)

6、節(jié)閥的定位精度和提高靈敏度，從而使調(diào)節(jié)閥能按調(diào)節(jié)器來的控制信號實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。25電-氣轉(zhuǎn)換器的作用是將電動單元組合儀表的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號轉(zhuǎn)換為氣動單元組合儀表的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號。26.安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口。27. 常用的工程整定方法有臨界比例度法、衰減曲線法、反應(yīng)曲線法、現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)整定法、極限環(huán)自整定法等。28. 均勻控制系統(tǒng)是使控制量與被控量均勻緩性地在一定范圍內(nèi)變化的特殊控制系統(tǒng)。常用均勻控制系統(tǒng)有簡單均勻控制系統(tǒng)、串級均勻控制系統(tǒng)、雙沖量均勻控制系統(tǒng)等29. 比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和變比值控制系統(tǒng)

7、 等。30. 前饋控制是按照干擾作用的大小進(jìn)行控制補(bǔ)償。前饋控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，被控參數(shù)沒有反饋回來進(jìn)行檢驗(yàn)，前饋控制器的算法依賴于過程特性，隨不同的干擾通道的特性，其算法形式或參數(shù)也不同。31. 現(xiàn)場總線的特點(diǎn)是 開放性、互操作性、智能化和環(huán)境適應(yīng)性等。32.分布式控制系統(tǒng)（DCS）也稱集散控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是集中管理、分散控制。二、名詞解釋單容過程是指只有一個(gè)貯蓄容量的過程。單容過程可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩類。自衡過程是指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身重新恢復(fù)平衡的過程。無自衡過程是指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后沒有操作人員或儀

8、表等干預(yù)，依靠其自身不能重新恢復(fù)平衡的過程。多容過程-被控過程往往是由多個(gè)容積和阻力構(gòu)成。可分為有自平衡能力和無自平衡能力兩類。絕對誤差-指測量結(jié)果與被測量的真值之差。通常把檢定中高一等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所測得的量值作為真值。比例度（增益Kc的倒數(shù)） 通常用比例度來表示輸出與偏差的成線性關(guān)系的比例控制器輸入的范圍，所以也稱比例帶二、簡答題1.簡述過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)？系統(tǒng)由過程檢測控制儀表組成被控過程的多樣性被控過程多屬慢過程，而又多半屬參量控制控制方案的多樣性定值控制是過程控制的一種主要控制形式2. 什么是被控過程的數(shù)學(xué)模型？其有何作用？被控過程的數(shù)學(xué)模型是指過程在各輸入量(包括控制量和擾動量)作用

9、下，其相應(yīng)輸出量(被控量)變化函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。簡述數(shù)學(xué)模型的作用：1）設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)和整定調(diào)節(jié)器參數(shù)2）指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì)與操作3）進(jìn)行仿真試驗(yàn)研究4）培訓(xùn)運(yùn)行操作人員3. 電氣閥門定位器有哪些作用？答改善閥的靜態(tài)特性；改善閥的動態(tài)特性；改變閥的流量特性；用于分程控制；用于閥門的反向動作4、前饋控制和反饋控制各有什么特點(diǎn)？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？答:前饋控制的特點(diǎn)是：根據(jù)干擾工作；及時(shí);精度不高,實(shí)施困難；只對某個(gè)干擾有克服作用。反饋的特點(diǎn)作用依據(jù)是偏差；不及時(shí)；精度高，實(shí)施方便，對所有干擾都有克服作用。由于兩種控制方式優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)，所以前饋-反

10、饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)。5.簡述過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容？控制方案的設(shè)計(jì)：方案設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，包括合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)、信息的獲取和變送、調(diào)節(jié)閥的選擇、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及正、反作用方式的確定等。工程設(shè)計(jì)：包括儀表選型、控制室和儀表盤設(shè)計(jì)、儀表供電供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號聯(lián)鎖及保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。工程安裝和儀表調(diào)校：工程安裝是控制系統(tǒng)的具體實(shí)施。系統(tǒng)安裝前后，要對各個(gè)控制檢測儀表進(jìn)行調(diào)校和對整個(gè)控制回路進(jìn)行聯(lián)調(diào)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定：調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定保證系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)，是過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。6.過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟熟悉系統(tǒng)的技術(shù)要求或性能指

11、標(biāo) 系統(tǒng)的技術(shù)要求或性能指標(biāo)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，必須全面了解和掌握。注意技術(shù)要求要切合實(shí)際建立被控過程的數(shù)學(xué)模型 被控過程的數(shù)學(xué)模型是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中要用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來描述被控過程的特性。選擇控制方案 根據(jù)任務(wù)書和技術(shù)指標(biāo)要求，經(jīng)過調(diào)查研究，考慮經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)實(shí)施的可行性，選擇合理的控制方案建立系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)特性分析與綜合 實(shí)驗(yàn)和仿真系統(tǒng)投運(yùn)7.如何選擇控制參數(shù)？控制通道參數(shù)選擇：選擇過程控制通道的放大系數(shù)Ko要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)To要適當(dāng)小一些。純時(shí)延0愈小愈好，在有純時(shí)延0的情況下，0與To之比應(yīng)小一些（小于1），若其比值過大，則不利于控制。擾動通道參數(shù)選擇：選擇過

12、程擾動通道的放大系數(shù)Kf應(yīng)盡可能小。時(shí)間常數(shù)Tf要大。擾動引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程（即靠近調(diào)節(jié)閥）。容量時(shí)延c愈大則有利于控制。 時(shí)間常數(shù)匹配：廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測量變送器)由幾個(gè)一階環(huán)節(jié)組成，在選擇控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法把幾個(gè)時(shí)間常數(shù)錯開，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大得多，同時(shí)注意減小第二、第三個(gè)時(shí)間常數(shù)。 注意工藝操作的合理性、經(jīng)濟(jì)性8. 簡述如何選擇被控參數(shù)？選取被控參數(shù)的一般原則為： 選擇對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有決定性作用的，可直接測量的工藝參數(shù)為被控參數(shù)。 當(dāng)不能用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接參數(shù)作為被控

13、參數(shù)。 被控參數(shù)必須具有足夠大的靈敏度。 被控參數(shù)的選擇必須考慮工藝過程的合理性和所用儀表的性能。三、分析與設(shè)計(jì)題1.為測定某液位對象的數(shù)學(xué)模型，在0時(shí)刻將液位對象的輸入流量從20m3/h增加到30m3/h，此時(shí)液位的響應(yīng)曲線如下圖所示。試寫出液位對象的傳遞函數(shù)G(s)=H(s)/Q(s)。液位對象的傳遞函數(shù)：G(s)=H(s)/Q(s)=(K/Ts+1)ets其中：K=(100-50)/(30-20)=5=30T=502.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為（800士10）oC。為確保生產(chǎn)安全，在控制過程中溫度最高不得超過850oC?，F(xiàn)運(yùn)行的溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如圖1所示。

14、 圖1 化學(xué)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)的過渡過程曲線（1）試求出演過渡過程的最大偏差、余差、衰減比。過渡時(shí)間（溫度按進(jìn)入 士2新穩(wěn)態(tài)值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定來確定）和振蕩周期；（2）說明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。根據(jù)過渡過程有關(guān)定義，在該溫度控制系統(tǒng)的過渡過程中，有：最大偏差:A=845一800=45() 余差:C=805一800=5 () 衰減比:n=（845一805)/(815一805) =4:1 過渡時(shí)間:Ts=25 (min) 振蕩周期:T=20-7=13 (min)由此可知，該溫度控制系統(tǒng)可以滿足工藝要求。3.如右圖所示，加熱爐對冷物料進(jìn)行加熱，生產(chǎn)工藝要求熱物料溫度必須恒定在某值附近。請畫

15、出控制系統(tǒng)框圖；指出被控過程、被控參數(shù)、控制參數(shù)；當(dāng)系統(tǒng)遇到干擾（冷物料流量突然加大）時(shí)，該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動控制的？附錄資料：不需要的可以自行刪除 竹材重點(diǎn)知識1竹材及非木質(zhì)材料作為原料的應(yīng)用特點(diǎn)與局限A非木質(zhì)原料應(yīng)用中具有的優(yōu)點(diǎn)來源廣泛，價(jià)格低廉；原料單一，對穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量有利，生產(chǎn)工藝易于控制；備料工段設(shè)備簡單（竹材除外）；工業(yè)生產(chǎn)中動力消耗較木質(zhì)原料少（加工、干燥等）。B不利因素原料收獲季節(jié)性強(qiáng)。為保證常年生產(chǎn)，工廠需儲備8-9個(gè)月的原料，而該類原料體積蓬松，占用地面與空間很大，造成儲存場地之困難；原料收購局限性強(qiáng)。非木質(zhì)原料質(zhì)地松散，造成收集與運(yùn)輸上的不便，為降低成本，收集半徑一般不超

16、過100公里；非木質(zhì)原料儲藏保管較難。非木質(zhì)原料所含糖類、淀粉及其它易分解的物質(zhì)較木質(zhì)材料高，易于蟲蛀或產(chǎn)生霉變與腐爛（采取的措施：高密度打包儲存，切段堆積儲存，干燥后儲存，噴灑藥劑儲存等，但增加了工序和成本）；非木質(zhì)原料含雜雜物多（蔗渣含20%以上的蔗髓，棉桿含殘花和泥沙，蘆葦有葦髓和葉鞘，稻殼含米坯等），對產(chǎn)品質(zhì)量有影響，生產(chǎn)前應(yīng)分離，增加了工序與成本；其它尚未解決的問題：棉桿皮韌性大，纏繞設(shè)備造成堵塞、起火；原料易水解，濕法生產(chǎn)中造成的污染大；稻殼板硬度大，對刀具磨損十分嚴(yán)重等，目前尚無參考模式，有待進(jìn)一步研究克服。2.分布概況： 竹子是森林資源之一。中國竹類資源分為四個(gè)區(qū)：黃河-長江竹

17、區(qū)、長江-南嶺竹區(qū)、華南竹區(qū)、西南高山竹區(qū)。3地下莖：竹類植物在土中橫向生長的莖部，有明顯的分節(jié)，節(jié)上生根，節(jié)側(cè)有芽，可萌發(fā)而為新的地下莖或發(fā)筍出土成竹，俗稱竹鞭，亦名鞭莖。因竹種不同，地下莖有下列三種類型：單軸型、合軸型、復(fù)軸型。4.竹稈：竹稈是竹子的主題部分，分為稈柄、稈基和稈莖三部分。1）稈柄：竹稈的最下部分，與竹鞭或母竹的稈基相連，細(xì)小、短縮、不生根，俗稱螺絲釘或龍眼雞頭，是竹子地上和地下系統(tǒng)連接輸導(dǎo)的樞紐。2）稈基：竹稈的入土生根部分，由數(shù)節(jié)至10數(shù)節(jié)組成，節(jié)間短縮而粗大。稈基各節(jié)密集生根，稱為竹根，形成竹株獨(dú)立根系。稈基、稈柄和竹根合稱為竹蔸。3）稈莖：竹稈的地上部分，端正通直，一

18、般形圓而中空有節(jié)，上部分枝著葉。每節(jié)有兩環(huán)，下環(huán)為籜環(huán)，又叫鞘環(huán)，是竹籜脫落后留下的環(huán)痕；上環(huán)為稈環(huán)，是居間分生組織停止生長后留下的環(huán)痕。兩環(huán)之間稱為節(jié)內(nèi)，兩節(jié)之間稱為節(jié)間。相鄰兩節(jié)間有一木質(zhì)橫隔，稱為節(jié)隔，著生于節(jié)內(nèi)。竹稈的節(jié)、節(jié)間形狀和節(jié)間長度因竹種而有變化。5.竹子各部位之間的關(guān)系 竹連鞭，鞭生芽，芽孕筍，筍長竹，竹又養(yǎng)鞭，循環(huán)增殖，互為因果，鞭竹息息相關(guān)的統(tǒng)一有機(jī)整體。6竹林的采伐竹林采伐時(shí)必須做到“采育兼顧”，才能達(dá)到竹林永續(xù)利用、資源永不枯竭之目的。正確確定伐竹年齡、采伐強(qiáng)度、采伐季節(jié)、采伐方法四個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)是竹林采伐的關(guān)鍵所在。7.采伐竹齡：竹林為異齡林，一般只能采取齡級擇伐方式，

19、根據(jù)竹類植物的生長發(fā)育規(guī)律，竹筍成竹后，稈形生長基本結(jié)束，體積不再有變化，但材質(zhì)生長仍在進(jìn)行，密度和力學(xué)強(qiáng)度仍在增長和變化，根據(jù)其變化情況可分為三個(gè)階段，即材質(zhì)增進(jìn)期，材質(zhì)穩(wěn)定期和材質(zhì)下降期。竹子的采伐年齡最好在竹材材質(zhì)穩(wěn)定期，遵循“存三（度）砍四（度）不留七（度）”的原則。8.伐竹季節(jié)：春栽夏劈秋冬伐。 一般竹林應(yīng)該在冬季采伐，應(yīng)在出筍當(dāng)年的晚秋或冬季（小年春前）?；曛窳郑瑧?yīng)砍伐竹葉發(fā)黃、即將換葉的小年竹，而不應(yīng)砍伐竹葉茂密正在孵筍的大年竹；叢生竹林，一般夏秋季節(jié)出筍，采伐季節(jié)選在晚秋或早春，使新竹能發(fā)枝展葉。 原因：a.該季節(jié)竹子處于休眠狀態(tài)，竹液流動慢，同化作用較弱； b.可溶性物質(zhì)變

20、成復(fù)雜的有機(jī)物儲存，竹材力學(xué)性質(zhì)好，不易蟲蛀； c.冬季，林地中主要害蟲處于越冬狀態(tài)，不會對采伐后的竹林造成傷害； d.該季節(jié)新竹尚未發(fā)出，可避免采伐時(shí)造成損傷。9.竹材的儲藏與保管具體要求：1）按照不同質(zhì)量分類保管；2）按照規(guī)格大小，分別存放；3）先進(jìn)先出，推陳出新；4）防蟲防蛀，噴熏藥物。10.竹材的缺陷及其發(fā)生規(guī)律：1）蟲蛀和霉腐一般發(fā)生規(guī)律如下：a.竹黃較竹青嚴(yán)重；b.6-7年生竹材較輕，3-5年生以下較重；c.冬季采伐的較輕，秋季次之，春季采伐的較重；e.山地生長的較平地生長的輕；f.通風(fēng)透光儲藏遭受損害的較少，陰暗不透風(fēng)的則多。11.竹壁：竹稈圓筒狀的外殼。一般根部最厚，至上部遞減

21、，自內(nèi)向外分為竹青、竹肉和竹黃三個(gè)部分。 12.影響竹材密度的因素：竹種：與其地理分布有一定的關(guān)系，分布在氣溫較低、雨量較少的北部地區(qū)的竹材（如剛竹）密度較大，反之，則密度較小。竹齡：隨著年齡的增長，密度不斷的提高和變化（因竹材細(xì)胞壁和內(nèi)容物是隨竹齡的增加而逐漸充實(shí)和變化的），可根據(jù)其規(guī)律性作為確定竹材合理采伐年齡的理論依據(jù)之一。立地條件：氣候溫暖多濕，土壤深厚肥沃的條件下生長好，竹竿粗大，但組織疏松，維管束密度小，從而密度小，反之密度大。竹稈部位：同一竹種，自基部至稍部，密度逐漸增大，同一高度上，竹壁外側(cè)高于內(nèi)側(cè)，有節(jié)部分大于無節(jié)部分。13竹材特性竹材與木材相比，具有強(qiáng)度高、韌性大，剛性好、

22、易加工等特點(diǎn)，使竹材具有多種多樣的用途，但這些特性也在相當(dāng)程度上限制了其優(yōu)越性的發(fā)揮，竹材的基本特性如下：1）易加工，用途廣泛：剖篾、編織、彎曲成型、易染色漂白、原竹利用等；2）直徑小，壁薄中空，具有尖削度：強(qiáng)重比高，適于原竹利用，但不能像木材一樣直接進(jìn)行鋸切、刨切和旋切，經(jīng)過一定的措施可以獲得高得率的旋切竹單板和紋理美觀的刨切竹薄木；3）結(jié)構(gòu)不均勻：給加工利用帶來很多不利影響（如竹青、竹黃對膠粘劑的濕潤、膠合性能幾乎為零，而竹肉則有良好的膠合性能；4）各向異性明顯：主要表現(xiàn)在縱向強(qiáng)度大，橫向強(qiáng)度小，容易產(chǎn)生劈裂5）易蟲蛀、腐朽和霉變：竹材比木材含有更多的營養(yǎng)物質(zhì)造成；6）運(yùn)輸費(fèi)用大，難以長期

23、保存：壁薄中空，體積大，車輛實(shí)際裝載量小，不宜長距離運(yùn)輸；易蟲蛀、腐朽和霉變，不宜長時(shí)間保存；砍伐季節(jié)性強(qiáng)，規(guī)?；a(chǎn)與原竹供應(yīng)之間矛盾較為突出。14. 竹材人造板的構(gòu)成原則：以克服竹材本身固有的某些缺陷，使竹材人造板具有幅面大且不變形、不開裂等特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)的，主要遵循以下兩個(gè)原則：對稱原則：對稱中心平面兩側(cè)的對應(yīng)層，竹種、厚度、層數(shù)、纖維方向、含水率、制造方法相互對應(yīng)。奇數(shù)性原則：主要針對非定向結(jié)構(gòu)的多層人造板15.竹材人造板的結(jié)構(gòu)特性：1）結(jié)構(gòu)的對稱性：盡可能的克服各向異性2）強(qiáng)度的均齊性：材料在各個(gè)方向強(qiáng)度大小的差異，以均齊系數(shù)表達(dá)（竹纖維板、碎料板趨于1）。 3）材質(zhì)的均勻性：能提高板

24、材外觀質(zhì)量，也可減少應(yīng)力集中造成的破壞。(板材優(yōu)于竹材，結(jié)構(gòu)單元越小的板材均勻性越好).16.膠層厚度：不產(chǎn)生缺膠的情況下，越薄越好（2050微米）？1）薄膠層變形需要的應(yīng)力比厚膠層大2）隨著膠層厚度的增加，流動或蠕變的幾率增大3）膠層越厚，由膨脹差而引起界面的內(nèi)應(yīng)力與熱應(yīng)力大4）堅(jiān)硬的膠粘劑，膠合界面在彎曲應(yīng)力的作用下，薄膠層斷裂強(qiáng)度高5）膠層越厚，氣泡或其他缺陷數(shù)量增加，早期破壞幾率增加17. 竹材膠合板：是將竹材經(jīng)過高溫軟化展平成竹片毛坯，再以科學(xué)的、比較簡便的、連續(xù)化的加工方法和盡可能少改變竹材厚度和寬度的結(jié)合形式獲得最大厚度和寬度的竹片，減少生產(chǎn)過程中的勞動消耗和膠粘劑用量，從而生產(chǎn)

25、出保持竹材特性的強(qiáng)度高、剛性好、耐磨損的工程結(jié)構(gòu)用竹材人造板。竹材的高溫軟化-展平是該項(xiàng)工藝的主要特征。A原竹截?cái)嘟財(cái)啵合热バ鳖^；由基至稍，分段截??；截彎存直，提高等級；留足余量。B竹片軟化的目的：將半圓形的竹筒展平，則竹筒的外表面受壓應(yīng)力，內(nèi)表面受拉應(yīng)力，其應(yīng)力大小為：=ES/2r減小E值是減小竹材展平時(shí)反向應(yīng)力的有效手段，從而可以減少展平時(shí)竹材內(nèi)表面的裂縫的寬度和深度。減小竹材彈性模量的方法和措施統(tǒng)稱為竹材軟化。C.軟化方法 ：在目前的技術(shù)條件下，提高竹筒含水率和溫度是提高竹材本身塑性、減小竹材彈性模量，從而達(dá)到減小展開過程中方向彎曲時(shí)拉伸應(yīng)力的有效措施。D.刨削加工目的：1）去青去黃，改

26、善竹材表面性能，提高膠粘效果； 2）使竹片全長上具有同一厚度，以獲得較高膠粘性能和較小的厚度偏差。E.竹片干燥: 實(shí)踐證明，使用PF時(shí)，竹片的含水率應(yīng)低于8%，而使用UF時(shí)，應(yīng)小于12%，才能獲得理想的膠合強(qiáng)度。預(yù)干燥：目的為了提高竹片的干燥效率，主要設(shè)備是高效螺旋燃燒爐竹片干燥窯，干燥周期較長，一般10-12小時(shí)，終含水率由35-50%降至12-15%。定型干燥：因竹片是由圓弧狀經(jīng)水煮、高溫軟化、展平而成平直狀，但在自然狀態(tài)中仍具有較大的彈性恢復(fù)力，故需采用加壓的干燥和設(shè)備。F組坯：將面、背板竹片和涂過膠的芯板竹片組合成板坯的過程成為組坯。1）板坯厚度的確定：s=100s合/（100-）式中

27、：s為板坯厚度（各層竹片厚度之和，mm），s合為竹材膠合板厚度（mm），為板坯熱壓時(shí)的壓縮率（%）。板坯的壓縮率與熱壓時(shí)的溫度、壓力和竹材的產(chǎn)地、竹齡等多種因素有關(guān)。通常溫度為140-145，單位壓力為3.0-3.5Mpa時(shí)，板坯的壓縮率為13.0%-16.0%。2）組坯操作注意事項(xiàng)：a. 面、背板竹片應(yīng)預(yù)先區(qū)分好。b.組坯時(shí)芯板與面、背板竹片纖維方向應(yīng)互相垂直。面板與背板竹片組坯時(shí)，竹青面朝外，竹黃面朝內(nèi)；芯板竹片組坯時(shí)，為防止竹材膠合板由于結(jié)構(gòu)不對稱而產(chǎn)生變形，應(yīng)將每張竹片的竹青、竹黃的朝向依次交替排列。c.竹片厚度較大，寬度較?。ㄆ骄?00毫米左右），涂膠量不大，因而其吸水膨脹值（絕對值

28、）不大，故芯板組坯時(shí)不必留有吸水膨脹后的間隙，只需將竹片涂膠后緊靠排列即可。d.組坯時(shí)面、背板及芯板竹片組成的板坯要做到“一邊一角一頭”平齊，可為鋸邊工序提供縱邊和橫邊兩個(gè)基準(zhǔn)面。G熱壓膠合1)工藝過程：竹片涂膠以后組成板坯，經(jīng)過加溫加壓使膠粘劑固化，膠合成竹材膠合板的過程稱為熱壓膠合，這是一個(gè)十分復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過程?？蓧毫ψ兓闆r可分為三個(gè)階段：A第一階段：從放第一張板坯進(jìn)入熱壓板至全部熱壓板閉和并達(dá)到要求的單位壓力，稱為自由加熱期。B第二階段：從熱壓板內(nèi)的板坯達(dá)到要求的單位壓力至降壓開始，稱為壓力保持期；C第三階段：從熱壓板的板坯降壓開始到熱壓板全部張開，稱為降壓期。在降壓期，因壓力

29、降低，板坯中的水蒸氣急劇向外溢散，同時(shí)呈過熱狀態(tài)的水也很快變?yōu)樗魵?，因此產(chǎn)生板坯內(nèi)外壓力不平衡的現(xiàn)象，降壓越快，壓力不平衡就越大，嚴(yán)重的可使膠層剝離，即“鼓泡”，層數(shù)越多，鼓泡現(xiàn)象越多。所以降壓時(shí)務(wù)必緩慢進(jìn)行，應(yīng)在板坯內(nèi)外的壓力基本保持平衡的狀態(tài)下進(jìn)行，為防止“鼓泡”現(xiàn)象的發(fā)生，通常要求實(shí)行三段降壓，即:由工作壓力降至“平衡壓力”（即與板坯內(nèi)部蒸汽壓力保持平衡的外部壓力，PF膠一般為0.3-0.4Mpa，這一階段的降壓速度可以快一點(diǎn)，一般3層板掌握在10-15s內(nèi)完成）；由“平衡壓力”降至零，該階段易發(fā)生鼓泡或“脫膠”，降壓速度要緩慢，要求降壓速度與水蒸氣從板坯中排除的速度相適應(yīng)，一般3層板

30、約在30-50s內(nèi)完成，多層板應(yīng)適當(dāng)延長；由零到熱壓板完全張開，該段可打開閥門，以最大速度卸載，使熱壓板張開。應(yīng)注意的是壓機(jī)最下面一個(gè)工作間隔中的板坯，在表顯示為零的時(shí)候，實(shí)際上還承受著所有熱壓板自重的壓力，因此壓板張開要適當(dāng)放慢速度，以防“鼓泡”。2）影響膠合質(zhì)量的因素：A.壓力的影響：壓力過大，重者壓潰被膠合的材料，破壞其自身的結(jié)構(gòu)，輕者加大了熱壓時(shí)的壓縮百分率，增大了材料的消耗，降低了竹材的利用率。適宜的單位壓力是保證膠合質(zhì)量和材料利用率的重要因素。目前生產(chǎn)中使用的單位壓力是3.0-3.5Mpa，板坯的壓縮率為13-16%，隨著竹片加工精度的提高，熱壓時(shí)的單位壓力可隨之下降。B.溫度的影響：溫度是促使膠粘劑固化的重要條件。熱壓膠合時(shí)，溫度高可適當(dāng)縮短膠合時(shí)間，但同時(shí)膠合板內(nèi)的溫差較大，內(nèi)應(yīng)力也較大，板子容易變形，另一方面同一壓力條件下，溫度越高，板坯的壓縮率越大，則竹材的利用率越低，因此不能為了縮短熱壓時(shí)間，采用過高的熱壓溫度，通常竹材膠合板生產(chǎn)中，PF的熱壓溫度以135-140為宜，UF的熱壓溫度以115-120為宜，壓制厚膠合板時(shí)，溫度應(yīng)適當(dāng)降低，單位壓力適當(dāng)增加。C.時(shí)間的影響：板坯在熱壓膠合過程中，所有膠層全部固化所需要的時(shí)間稱為熱壓時(shí)間，其在工藝中的具體表現(xiàn)是熱