化工仪表复习题(知行09）

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1、1化工仪表复习题一、填空题1控制器参数整定的任务是 选择合适的 、T I、T D 。2串级控制系统中的主回路是 定值控制 副回路是 随动控制 。3 凡是用来实现两个或两个以上参数按一定比例关系以达到某种控制要求的控制系统 称为比值控制系统。4按扰动变化大小进行控制的系统 称为前馈控制系统。5执行器按使用能源分为 气动执行器 、 电动执行器 、 液动执行器 6控制器的控制规律是指 控制器接受偏差输入后其输出随时间变化的特性 。7电气转换器的的工作原理是依据 力矩平衡原理 。8选择气动控制阀的气开、气关形式的原则是 安全原则 。9积分时间是指 PI 控制器的输出达比例输出的两倍时所经历的时间 ，积

2、分时间越大则 积分作用越弱 。10.微分时间是指 在线性输入的作用下，达到同样的输出值，理想 PD 控制作用较 P 作用超前的一段时间 ，微分时间越小则 微分作用越弱 。11.双位控制的特点是 结构简单、成本较低、易于实现，但运动部件易磨损 。12.控制阀的理想流量特性有四个（1） 直线流量特性 （2）对数流量特性 （3） 抛物线流量特性 （4） 快开流量特性 。13阀门定位器的主要作用是使阀门位置按控制器送来的信号准确定位 。14电动控制器的基本组成部分为（1）比较机构 （2）放大器 （3） 反馈部分 。15. 均匀控制的特点是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够相互兼顾和协调操作

3、 。16. 比值控制的目的 是为了实现几种物料按一定比例混合，使生产能安全、正常的进行 ，通常为 流量 比值控制。17.分程控制系统常用于 扩大 控制阀 R 及用于控制 两种不同的介质 流量。18.防止“积分饱和”产生的措施有 限幅法、积分切除法 。19.控制器参数的工程整定常用方法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法 。20.前馈控制的主要形式有两种 单纯前馈和前馈-反馈（根据对干扰补偿形式的特点又分为静态前馈和动态前馈控制。 ） 。21.多冲量控制系统常用于 锅炉的给水系统中 。22.QTL-500 控制器的比例作用由 负反馈 实现，积分作用由 正反馈 实现。 二简答题1. 气动执行器主要由

4、哪两部分组成？各起什么作用？答：气动执行器由执行机构和控制机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。2. 何谓比例度？它的大小对系统过渡过程或控制质量有什么影响？答：比例度是反映比例控制器的比例控制规律作用强弱的一个参数。在数值上比例度等与输入偏差变化相对值与相应的输出变化相对值纸币的百分数，用式子表示为：2%10/minaxminaxpe比例度也可理解为使控制器的

5、输出变化满刻度时，相应所需的输入偏差变化量占仪表测量范围的百分数。比例度越大，表示比例控制作用越弱。减小比例度，会使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减小余差，使系统的静态准确度提高。3.一个系统的对象有容量滞后，另一个系统由于测量点位置安装不适当造成纯滞后，如分别采用微分作用克服滞后，其效果如何？答：微分作用不能克服纯滞后，因为在纯滞后这段时间内其输出没发生变化，如采用 D 作用控制器输出为零。4. 何谓积分时间？它的大小对系统过渡过程或控制质量有什么影响？答：积分时间 是指在阶跃偏差的作用下，PI 控制器的输出达到比例输出的两倍时所经历的时间。 IT积分时间越小，表示积分作用控制愈强，

6、积分时间的减小，会使系统的稳定性能下降，动态性能变差，但能加快消除余差的速度，提高系统的静态准确度。5. 什么叫串级控制系统？它有何特点？主要使用在哪些场合？答：利用两个或两个以上控制器串联在一起进行控制，以更好地稳定一个被控参数的控制系统叫串级控制系统。串级控制系统具有克服干扰快控制精度高的特点，即：1) 从系统结构来看，串级控制系统有主、副两个闭合回路；有主、副两个控制器；有分别测量主变量和副变量的两个测量变送器。在串级控制系统中，主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统。(2) 在串级控制系统中，有两主、副两个变量。主变量是反映产品质量或生产过程运行情况的主要工艺变量。控制的目的在于

7、使这一变量等于工艺规定的给定值。(3) 从系统特性来看，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过程加快，具有超前控制的作用，从而有效地克服滞后，提高了控制质量。应用场合：当对象的滞后和时间常数很大，干扰作用强而且频繁、负荷变化大，简单控制系统满足不了控制质量的要求时，可采用串级控制系统。 即：（1）时间常数大的对象；（2）滞后较大的对象；（3）干扰变化大的对象；（4）非线性对象；（5）关联参数的对象。缓渐变。 （3）均匀控制指的是控制功能，而不是控制方案。因为就系统的结构来看，有时象简单控制系统，有时象串级控制系统。所以要识别控制方案是否起均匀控制作用，应从控制的目的进行确定。

8、6. 操纵变量选择的原则是什么？答：操纵变量选择的原则是：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大倍数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。7. 被控变量选择的原则是什么？答：被控变量选择的原则是：被控变量的正确选择是关系到系统是否能达到预期控制效果的重要因素，它的选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程经常变化，因而需要频繁加以控制的指标；（3）被控变量应尽可能选择直接控制指

9、标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；3（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。8. 精馏段温控与提馏段温控方案各有什么特点？分别使用在什么场合？答：精馏段温控的主要控制系统是以精馏段塔板温度为被控变量，而以回流量为操纵变量。由于采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此，它能较直接地反映精馏段的产品质量情况。当塔顶产品纯度要求比塔底的严格时，一般宜采用精馏段温控方案。另外，如果干扰首先进入精馏段，例如气相进料时，由于进料量或进料成分的变化，首先影响塔顶

10、的成分，所以采用精馏段温控比较及时。 提馏段温控的主要控制系统是以提馏段塔板温度为被控变量，而以再沸器中的加热蒸气量为操纵变量。由于采用了提馏段温度作为间接质量指标，因此，它能较直接地反映提馏段的产品质量情况。所以在塔底采出为主要产品，对塔釜成分要求比馏出液为高时，常采用提馏段温控方案。另外，如果干扰首先进入提馏段，例如液相进料时，由于进料量或进料成分的变化，首先影响塔底的成分，所以采用提馏段温控比较及时，动态过程也比较快。由于提馏段温控时，回流量是足够大的，因而仍能在通常的干扰情况下，使塔顶馏出液质量保持在规定的纯度范围内，这就是经常在工厂中看到的即使塔顶产品质量要求比塔底严格时，仍采用提馏

11、段温控的原因。三、计算题1. 如果某反应器最大压力为 0.8MPa，允许最大绝对误差为 0.01 MPa，现用一台测量范围为 01.6 MPa，精度为 1 级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为01.0MPa，精度为 1 级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。解：测量范围为01.6MPa，精度为1.0级的压力表的允许最大绝对误差为，已经超出了工艺允许的最大值，故不能符合工艺上的误差要求。 MPa06.%)6.(若采用一台测量范围为01.0MPa，精度为1.0级的压力表，这时允许的最大绝对误差为，故符合工艺上的误差要求。 1.).1(2. 某合成塔压力控制

12、指标为 16MPa，并要求误差不超过 0.4MPa，试选择一个合适的就地指示压力表（类型、量程、精度等级等） 。解：合成塔的压力为稳定压力，仪表的上限值为 MPaPmiax24165.1上 限查表选Y100型弹簧管压力表，量程为： 025MPa 根据误差要求 %6.10254.允选仪表的精度 1.5 级。 3用分度号 Cu100 铜电阻测温，但错用了 Pt100 的分度表，查得温度为 147，问实际温度为多少？已知铜电阻和铂电阻温度关系式分别为： )102.41085.1095.3()24 32730 tttRt 解：当温度为 147，Pt100 电阻值为4 8.156 14702.41708

13、5.147093(0 ). 323 32ttRt即铜电阻值为 156.8，8.156)02.4(03tRt解得 t=134,故实际温度为 1344一台具有比例积分控制规律的 DDZ-II 型控制器，其比例度为 80%，积分时间为 1 分钟。稳态时，输出为 6mA。某瞬间，输入偏差突然增加了 0.3mA，问其比例输出为多少？经过 3min 后，其输出将为多少？解：由于 =80%，故比例放大倍数 。25.1PK输入变化了 0.3mA，输出在比例作用下将变化 0.3mA ，假定控制器为正作用式的，mA375.0.输出将在 6mA 的基础上增加 0.375mA，故为 6.375mA。由于积分时间为 1

14、min，故在积分作用下，每经过 1min，输出将增加 0.375mA。经过了 3min 后，在积分作用下，输出将增加的数值为 。所以，经过 3min 后，在比例作用与积分作用A125.37.0共同作用的结果，使其输出共增加了 0.375+1.125=1.5mA。由于稳态时为 6mA，故经过 3min 后，输出将变为 7.5mA（如果是反作用式控制器，输出将变为 4.5mA） 。四、分析题. 1。如图为一液体贮槽，需要对液位加以自动控制。为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两种情况下，分析控制阀的气开、气关形式及控制器的正反作用。（1）选择流入量 Qi 为操纵变量；（2）选择流出量 Q0 为操纵变量；解：分两种情况：（1）当选择流入量Q i为操纵变量时，控制阀安装在流入管线上，这时，为了防止液体溢出，在控制阀膜头上气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以控制阀选气开形式，为“+”作用方向。 这时，操纵变量即流入量Q i增加时，被控变量液位是上升的，故对象为“+”作用方向。由于控制阀与对象都是“+”作用方向，为使系统具有负反馈作用，控制器应选“-”作用的，即反作用方向的。