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1、化工仪表单元测验试题一 一、填空题（每小题2分共20分） 1.化工自动化的主要内容有：自动检测系统 ；（2） 自动控制系统 ；（3） 自动操纵系统 ；（4） 自动联保系统 。 2.负反馈是指将系统的输入信号直接或经过一些环节后又返回输入端并且使原信号减弱的作法 。 3.转子流量计与压差式流量计的区别在于：压差式为恒流通截面变压差 ，转子式 为恒压差变流通截面 。 4.组成热电偶的闭合回路产生热电势，必要条件有：（1） 两种不同金属 ； （2） 两端温度不同 。 5.被控对象的输入变量为操纵变量、扰动量 ，输出变量为被控变量 。 6.过渡过程的基本形式有（1） 衰减振荡过程 （2） 非振荡衰减过
2、程 （3）等幅振荡过程 （4） 发散振荡过程 。 7.控制系统的动态是指该系统各参数随时间变化 。,8.检测仪表的性能指标主要有四个： （1） 测量误差 （2） 精度（3） 灵敏度 （4） 指示变差 。 9与动圈仪表XCZ-101配套的测温元件是热电偶 ，XCZ-102配套的测温元件是热电阻 。 10在气动压力变送器的喷嘴档板机构的作用是将位移信号转换成压差信号 而功率放大器的作用是对背压进行放大 。 二简答题（每小题5分共15分） 1被控对象的时间常数指的是什么？它有何物理意义？对控制系统有何影响？ 时间常数T是指当对象受阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间
3、。时间常数T等于对象的容量系数与阻力系数的乘积，即：。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是对象的一个重要的动态参数。时间常数T大被控变量的变化比较缓慢，但过渡时间变长；若时间常数T小则被控变量的变化速度快，不易控制，所以T应适中考虑。,2. 什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？ 当被测液位为零时，将差压变送器输出零点所对应的输入差压由零迁移到某一不为零的数值，称为液位测量时的零点迁移。测量始点由零变为某一正值叫正迁移，若变为某一负值则叫负迁移；可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差的作用，此为零点迁移方法。零点迁移的实质是将测量范围平移，不改变量程的大小。
4、3. 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？补偿的方法有哪几种？ 采用补偿导线后，把热电偶的冷端从较高和较不稳定的地方，延伸到温度较低和较稳定的操作室内，但冷端温度还不是0。而工业上常用的各种热电偶的温度-热电势关系曲线是在冷端温度保持为0的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于0，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。,因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持0，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。 冷端温度补偿的方法有：（
5、1）冷端温度保持为0的方法；（2）冷端温度修正法；（3）校正仪表零点法；（4）补偿电桥法；（5）补偿热电偶法。 三、计算题（每小题10分，共50分） 1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：,解：当温度为147，Pt100电阻值为,即铜电阻值为156.8，,解得t=134,故实际温度为134,2某台空压机的缓冲罐，其工作压力范围为1.11.6 MPa，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量误差不得大于罐内压力的5%，试选择一个合适的压力表（类型、量程、精度等级等），并说明理由。,解：缓冲罐的压力为稳定压力
6、，仪表的上限值为,查表选Y150型弹簧管压力表，量程为：02.5MPa,因,符合要求,根据误差要求,选仪表的精度1.5级。 所以：选用Y150型弹簧管压力表， 量程为：02.5MPa，精度1.5级。,3某T型管路中，两支管分别装有孔板流量计和转子流量计（转子密度为7500 kg/m），当密度为900 kg/m流体以最大流量50L/min从主管中流入时，测得孔板流量计的流量值为18L/min。问： （1）此时转子流量计的读数是多少？ （2）若改用密度为2625 kg/m的同尺寸转子则其量程变为多少？（20水的密度为1000 kg/m）,解：（1）已知：,转子流量计的读数 ：,（2）,其量程变为0
7、15L/min。,4如图，用一台双法兰式差压变送器测量某贮槽的液位。已知被测液位03m,被测介质密度 ，毛细管内介质密度 。变送器的安装尺寸为： ，求变送器的测量范围，判断零点迁移方向，计算迁移量。当法兰变送器的位置升高或降低，问对测量有何影响？,解：当不考虑迁移量时，变送器的测量范围应根据液位的最大变化量来计算。,所以，测量范围可选举030KPa。 如图所示，当液位高度为H时，差压变送器正、负室所受的压力分别为：,因此，差压变送器所受的压差为：,由上式可知，当H=0时,其迁移量为,所以，应进行负迁移,不变，其迁移量是不变的。,当差压变送器的安装高度改变时，只要两个取压法兰间的尺寸,5. 某化
8、学反应器工艺操作规定温度为（80010）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。 （1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。 （2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。,温度控制系统过渡过程曲线,解：由反应曲线可知； 最大偏差A=845-800=45C； 余差C=805-800=5C；,衰减比,过渡时间 由题要求，被控变量进入新稳态值的2%就可认为过渡过程已结束，那么限制范围应是,C,由图可看出，过渡时间,。,因A=45 C50C,n=4;1在范围内，所以满足工艺要求。,
9、四、应用题（15分） 如下图为一蒸汽加热器温度控制系统。 （1）指出该系统中被控变量、操纵变量、被控对象各是什么？ （2）该系统可能的干扰有哪能？ （3）该系统的控制通道指的是什么？ （4）试画出该系统的方块图。 （5）试分析当冷物料的流量突然 增加时，系统的控制过程及信号的变化 情况。,解：（1）该系统的被控对象是蒸汽加热器，被控变量是被加热物料的出口温度，操纵变量是加热蒸汽的流量。 （2）该系统可能的干扰有加热蒸汽压力，冷物料的流量及温度，加热器内的传热状况。 （3）该系统的控制通道指的是由加热蒸汽的流量变化到加热物料的温度变化通道。 （4）方块图如下：,（5）当冷物料的流量突然增大时，会
10、使物料的出口温度T下降，这时由于温度控制器TC是反作用的，故当测量值Z下降时，控制器的输出信号P上升，即控制阀膜头上的压力上升，由于阀是气开式的，故阀的开度增加，通过阀的蒸汽流量也相应增加，于是会使物料的出口温度上升，起到因物料的流量增加而使温度下降相反的作用，故为负反馈作用，所以该系统由于控制作用的结果，能自动克服干扰对被控变量的影响，使被控变量维持在恒定的数值上。,化工仪表单元测验试题2 一、填空题（每小题2分共20分） 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 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 。 电气转换器的的工作原理是依据 力矩
11、平衡原理 。 选择气动控制阀的气开、气关形式的原则是 安全原则 。 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 ，积分时间越大则 积分作用越弱 。 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 。 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 。 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 。 9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 。 10电动控制器的基本组成部分为（1）比较机构 （2）
12、放大器 （3） 反馈部分 。,二简答题（每小题6分共24分） 1电子平衡电桥与电子电位差计测量桥路有什么区别？ 答：（1）所配用的测温元件不同：电子平衡电桥热电阻，电子电位差计热电偶；（2）两者的作用原理不同：电子平衡电桥平衡电桥（输出=0），电子电位差计不平衡电桥（输出0）；（3）测温元件的联结方式不同：电子平衡电桥三线制接法，电子电位差计两线制接法；（4）测量的电量形式不同：电子平衡电桥电阻，电子电位差计热电势；（5）电子电位差计要考虑温度补偿问题，而电子平衡电桥可不考虑。 2. 气动执行器主要由哪两部分组成？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
13、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。,3. 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： 比例度也可理解为使控制器的输出变化满刻度时，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
14、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。,4. 目前在化工生产过程中的自动控制系统，常用的控制规律有哪些？试加以比较。,三、计算题（40分） 1（15分）,2（10分）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。 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，输出将在6mA的基础上增加0.375mA，故为6.375mA。 由于积分时间为1min
15、，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）。,3. （15分）下图为一气动单元组合仪表在幅值为4kp的阶跃干扰作用下的动态曲线 （1）指出该控制器的控制规律及所在的控制系统。 （2）求其作用参数。 （3）写出其特性方程。,48,24,8,0,0.5,t(min),P(kappa),解：（1）PID控制规律；温度控制系统。 （2）,KpA=8 A=5,TI=3min,（3）,四、应用题（16分） 锅炉汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低蒸汽质量；水位过低，则会有烧干锅炉甚至引起爆炸的危险。因此，必须对汽包水位进行严格控制。如图，为一类简单锅炉汽包水位控制系统，要求： 指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量及干扰各是什么？ 画出该控制系统的方块图
