化工自動化及儀表習題

《化工自動化及儀表》習題

華東理工大學孫自強一些基本概念題1、簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動（干擾）量、設定（給定）值、偏差的含義。被控對象：自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設備或機器。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持設定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量：受控制器操縱的，用于克服干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。擾動量：除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控量變化的因素。設定值：被控變量的預定值偏差：被控變量的設定值與實際值之差。2、什么是自動控制系統(tǒng)的過渡過程？答：系統(tǒng)受到擾動作用后，其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量發(fā)生波動，在自動控制作用下，經(jīng)過一段時間，使被控變量回復到新的穩(wěn)定狀態(tài)，把系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進入另一個平衡狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過渡過程。3、衰減振蕩過程的品質(zhì)指標有哪些？答：衰減振蕩過程的品質(zhì)指標主要有：最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期（或頻率）等。4、什么是反饋、什么是正反饋、負反饋？答：把系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸入端的作法稱為反饋。反饋信號的作用方向與設定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反饋稱為負反饋。反之稱為正反饋。5、什么是自動控制系統(tǒng)的方框圖？答：自動控制系統(tǒng)的方框圖是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭的線段）、綜合點、分支點構成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每個方框代表系統(tǒng)的一個組成部分，方框內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學表達式；方框間用帶有箭頭的線段表示相互間的關系及信號流向。采用方框圖可以直觀地表達系統(tǒng)各組成部分及它們之間的相互影響和信號的聯(lián)系，以便對系統(tǒng)特性進行分析和研究。一些基本概念題1、什么是被控對象特性？什么是被控對象數(shù)學模型？研究被控對象特性有何意義？答：過程特性是指當被控過程的輸入變量（操縱變量或擾動變量）發(fā)生變化時，其輸出變量（被控變量）隨時間的變化規(guī)律。定量地表達對象輸入輸出關系的數(shù)學表達式稱為對象的數(shù)學模型。在充分研究過程特性及其規(guī)律的基礎上，可以確定合適的被控變量和操縱變量，進而選用合適的檢測和控制儀表，選擇合理的控制器參數(shù)，設計合乎工藝要求的控制系統(tǒng)。2、什么是控制通道和擾動通道？答：對于一個被控對象來說，輸入量是擾動量或操縱變量，而輸出是被控變量。由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系稱為通道。操縱變量至被控變量的信號聯(lián)系稱為控制通道；擾動量至被控變量的信號聯(lián)系稱為擾動通道。一般來說，對于不同的通道，對象的特性參數(shù)（K、T和

）對控制作用的影響是不同的。1.某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時物料溫度θo穩(wěn)定，工藝采用改變換熱器蒸汽流量Qs來穩(wěn)定罐內(nèi)溫度θo。影響θo的因素有：閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度θi，環(huán)境溫度θc等。（1）畫出溫度控制系統(tǒng)的方塊圖；（2）指出該控制系統(tǒng)的被控變量、操作變量、被控過程及擾動；（3）若蒸汽閥前壓力Ps突然變大時，簡述該系統(tǒng)的控制過程。2.圖a為流量控制系統(tǒng)，主要克服閥前壓力P1波動來穩(wěn)定流量Q1。圖b是儲槽液位控制系統(tǒng)，主要克服Q2流量變化的擾動，保持液位穩(wěn)定。（1）指出兩圖中的各控制系統(tǒng)的被控變量、操縱變量、被控過程及主要擾動；（2）若采用圖a系統(tǒng)來控制液位，試比較與圖b系統(tǒng)的不同點。圖a圖b3.某換熱器器的溫度度控制系系統(tǒng)（設設定值是是30℃℃）在階階躍擾動動作用下下的過渡渡過程曲曲線如圖圖所示。。試分別別求出衰衰減比、、最大偏偏差、余余差、回回復時間間。4.已知某換換熱器被被控變量量是出口口溫度θθ，操縱縱變量是是蒸汽流流量Q。。在蒸蒸汽流量量作階躍躍變化時時，出口口溫度響響應曲線線如圖所所示。該該過程通通常可以以近似作作為一階階滯后環(huán)環(huán)節(jié)來處處理。試試估算該該控制通通道的特特性參數(shù)數(shù)K、T、τ，，寫出該該控制通通道的動動態(tài)方程程。5.如果用K熱電偶偶測量溫溫度，其其儀表指指示值是是600℃，而而冷端溫溫度是65℃，，則實際際溫度是是665℃，對對不對？？若不對對，正確確值應為為多少，，為什么么？6.用K熱電電偶測量量溫度，，冷端溫溫度是30℃，，測得的的熱電勢勢是33.29mv，，求被測測爐子的的實際溫溫度。7.何謂變送送器零點點調(diào)整、、零點遷遷移和量量程調(diào)整整，試舉舉一例說說明之。。8.熱電偶配配接溫度度變送器器測溫時時，為什什么除了了要確定定測量溫溫度的范范圍外，，還需確確定分度度號？若若電動ⅡⅡ型溫度度變送器器量程為為0～150℃℃，當介介質(zhì)為90℃時時，該變變送器的的輸出為為多少mA？若若采用電電動Ⅲ型型溫度變變送器，，量程和和介質(zhì)溫溫度同上上，則變變送器的的輸出又又為多少少mA？？（設ΔI∝Δθθ）9.某某一標標尺為0～500℃的的溫度計計出廠前前經(jīng)過校校驗，其其刻度標標尺各點點的測量量結果值值為：被校表讀數(shù)（℃）0100200300400500標準表讀數(shù)（℃）0103198303406495（1）求求出儀表表最大絕絕對誤差差值；（2）確確定儀表表的允許許誤差及及精度等等級；（3）儀儀表經(jīng)過過一段時時間使用用后，重重新校驗驗時，儀儀表最大大絕對誤誤差為±±8℃，，問該儀儀表是否否還符合合出廠時時的精度度等級？？10.現(xiàn)現(xiàn)欲測測往復泵泵出口壓壓力（約約1.2MPa），工工藝要求求±0.05Mpa，就地地指示。?？晒┻x選擇的彈彈簧管壓壓力表的的精度為為：1.0,1.5,2.5,4.0級，，量程為為0～1.6,0～～2.5,0～4.0Mpa。。試選選擇壓力力表的精精度和量量程。11.熱熱電偶與與電子電電位差計計配套測測溫應注注意什么么問題？？熱電阻阻與電子子自動平平衡電橋橋配套測測溫應注注意什么么問題？？12.顯顯示儀表表有哪幾幾種類型型？各有有什么主主要特點點？13.熱熱電偶與與數(shù)字式式顯示儀儀表測溫溫線路如如圖所示示。這種種接法是是否正確確？為什什么？14.用用差壓壓變送器器與孔板板配套測測量過熱熱蒸汽流流量，儀儀表按P’=3MPa（表壓壓），θθ’=400℃℃的工作作狀態(tài)標標定?，F(xiàn)現(xiàn)過熱蒸蒸汽的工工作狀態(tài)態(tài)發(fā)生了了變化。。若P=3.2MPa，θ=380℃，則則當儀表表示值為為6000kg/h時時，實際際流量為為多少？？（設ρρ∝P/T，P：絕對對壓力，，T：絕絕對溫度度）15.常常用的的流量計計有哪幾幾種？各各有何主主要特點點？16.常常用的的壓力、、液位檢檢測元件件有哪些些？17.用用差壓壓變送器器測量如如圖所示示敞口儲儲槽液位位。已知知被測介介質(zhì)密度度ρ=900kg/m3，液位高高度量程程為0～～1m，，靜液柱柱高度Ho=0.8m。(1)應應該采采用正遷遷移還是是負遷移移？遷移移量是多多少？(2)確確定變變送器量量程及應應調(diào)整的的量程范范圍。(3)當當儲槽槽液位h是0.5m時時，變送送器（氣氣動）的的輸出為為多少？？18.什什么是是控制閥閥理想流流量特性性？控制制閥理想想流量特特性有哪哪幾種？？19.為為什么么氣動執(zhí)執(zhí)行器在在工業(yè)現(xiàn)現(xiàn)場用得得最多？？電氣閥閥門定位位器又有有何作用用？20.說說明P、PI、PD、PID控制制規(guī)律特特點及在在控制系系統(tǒng)中的的作用。。21.說說明比比例度、、積分時時間、微微分時間間的改變變對過渡渡過程有有何影響響。22.某某比例例調(diào)節(jié)器器輸入信信號為4～20mA,輸出出信號為為1～5V,當當比例例度δ為為60%時，輸輸入變化化6mA所引引起的輸輸出變化化量是多多少？23.某某控制制系統(tǒng)采采用PI控制規(guī)規(guī)律，若若整定參參數(shù)過渡渡過程的的曲線如如下圖。。試判定定應如何何改變參參數(shù)δ或或Ti，，并簡述述理由。。24.已已知某某夾套反反應器溫溫度控制制系統(tǒng)如如圖所示示，反應應大量放放熱。要要求控制制溫度為為50℃℃，在供供氣中斷斷時保證證冷卻。。(1)選選擇合合適的檢檢測元件件及變送送器；(2)選選擇調(diào)調(diào)節(jié)閥的的氣開、、氣關特特性并說說明理由由；(3)確確定調(diào)調(diào)節(jié)器正正、反作作用并說說明理由由。25.數(shù)數(shù)字式式控制器器硬件和和軟件各各有哪幾幾個主要要部分組組成？什什么叫組組態(tài)？26.可可編程程序控制制器（PLC））有何主主要特點點？如何何選用PLC？？27.簡簡述DCS、、FCS系統(tǒng)特特點。28.為為保證證精餾塔塔提餾段段重組分分產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，擬擬采用以以再沸器器熱蒸汽汽流量為為副變量量、提餾餾段靈敏敏板溫度度為主變變量的串串級控制制方案，，工藝要要求在供供氣中斷斷時切斷斷熱源，，試：(1)確確定調(diào)調(diào)節(jié)閥氣氣開、氣氣關特性性；(2)確確定調(diào)調(diào)節(jié)器的的正反作作用；(3)畫畫出控控制系統(tǒng)統(tǒng)方塊圖圖；(4)簡簡單說說明流量量副回路路的主要要作用。。29.生生產(chǎn)聚聚乙烯醇醇時，要要求聚醋醋酸乙烯烯與氫氧氧化鈉以以一定比比例混合合?，F(xiàn)采采用單閉閉環(huán)控制制系統(tǒng)，，主動量量（Q1）是聚聚醋酸乙乙烯，從從動量（（Q2））是氫氧氧化鈉。。正常生生產(chǎn)時，，Q1=7M3/h,Q2=0.25M3/h,且且Q1m=10M3/h,Q2m=0.3M3/h。。若用孔孔板配差差壓變送送器測量量流量，，試確定定用開方方器和不不用開方方器時，，儀表設設置的比比值系數(shù)數(shù)K各為為多少？？當用開開方器時時，電動動III型調(diào)節(jié)節(jié)器FC設定值值約為多多少？30.下下圖為為某加熱熱爐控制