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1、化工自动化及仪表补充习题与答案1. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度00稳定，工艺采用改变换热器蒸汽流量 Qs来稳定罐内温度00。影响00的因素有：阀前蒸汽压力 Ps,冷物料流量 Qi和温度0 i ,环境温度0 c等。1）画出温度控制系统的方块图；2）指出该控制系统的被控变量、操纵变量、被控对象及扰动；3）若蒸汽阀前压力 Ps突然变大时，简述该系统的控制过程。解：添加剂冷物料换热器TT热物料出料1 ）略2）罐内温度00 ;蒸汽流量Qs;混合罐；阀前蒸汽压力Ps,冷物料流量 Qi和温度0 i ,环境温度0 c3） PsfQs fi0ofefQsJ2. 图a为流量控制系统，主要克服
2、阀前压力P1波动来稳定流量系统，主要克服 Q2流量变化的扰动，保持液位稳定。Q1。图b是储槽液位控制1）指出两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控过程及主要扰动;2） 若采用图a系统来控制液位，试比较与图b系统的不同点。图a图b解：1）图 a： Q1; Q1;管道；P1图 b： h; Q1;储液槽；Q1、Q22）前馈a：开环控制，控制及时 b :闭环控制，控制不及时3 某换热器的温度控制系统 （设定值是30C）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。 试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。T/C解：1) n= B = 75空=4B 45-352) |e max|=| B+Q=B-r
3、=75-30=453) e () =r-y () =30-35=-54) 估测：32mi n4. 已知某换热器被控变量是出口温度0，操纵变量是蒸汽流量 Q。在蒸汽流量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如图所示。该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数 K、T、t。Q(kg/h)t(min)解: 1)放大系数 K= C( )- C(0) = 43-4=0.3 q110 -1002) 时间常数 T=2.5min (40+3*0.632的0所对应的时间)3) 纯滞后t =1min5. 如果用K热电偶测量温度，其仪表指示值是600 C，而冷端温度是 65 C,则实际温度是665
4、 C，对不对？若不对，正确值应为多少，为什么？解答：不对。因为 E( 0)=E( 0, 00)+E( 00,0)所以 600=535+65正确温度应为535C6何谓变送器零点调整、零点迁移和量程调整，试举一例说明之。7.热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还需确定分度号？若电动n型温度变送器量程为0150C,当介质为90C时，该变送器的输出为多少mA若采用电动川型温度变送器，量程和介质温度同上，则变送器的输出又为多少mA?(设 I X 0 )解：1)每一个分度号与一个热电偶对应。2)90-0150-0 皿0)+0=6呐电动型 010mA)90-03)150-0X (2
5、0-4 ) +4=13.6mA(电动川型 420mA)8.某一标尺为0500C的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为:被校表读数（C）0100200300400500标准表读数（C）01031983034064951）求出仪表最大绝对误差值；2）确定仪表的允许误差及精度等级；3） 仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为土 8C,问该仪表是否还符 合出厂时的精度等级？解：1 ) ma=406-400=6 C(X-X。)皿，(406-400) “co/2) 5 ma=标尺上限-标尺下限X00% =X100% = 12%500 - 0因此精度等级为1.5(X-X0)83
6、) 5 max=标尺上限-标尺下限X00% = ucc c X100% =匸6%士匸5%500-0不符合出厂时的精度等级10. 现欲测往复泵出口压力（约1.2MPa）,工艺要求士 0.05 Mpa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0, 1.5, 2.5, 4.0 级，量程为01.6, 02.5, 04.0 Mpa。试选择压力表的精度和量程。3解：往复泵出口压力波动较大1.2 X = 1.8mpa21选量程为02.5Mpa。同时1.22.5 X-0.055 max WX100% = 2%2.5-0精度选1.5级11. 热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么问题？热电阻与电子自动平衡
7、电桥配套测 温应注意什么问题？答：1）参比端温度补偿补偿导线正负不能反接分度号与电子电位差计分度号一致 热电偶参比端要与补偿电阻感受相同温度2）采用三线制接法，消除环境温度造成导线电阻变化对测量的影响两者分度号 一致12. 热电偶与数字式显示仪表测温线路如图所示。这种接法是否正确？为什么？P=3MPa (表压)，0 400 C 的P=3.2MPa , 0 =380 C,则当仪表示答：不对。普通铜导线换成补偿导线。14. 用差压变送器与孔板配套测量过热蒸汽流量，仪表按 工作状态标定。现过热蒸汽的工作状态发生了变化。若值为6000kg/h时，实际流量为多少？（设 p P/T , P:绝对压力，T：
8、绝对温度）RH - P/T = (3200000+101325)/(380 + 273.15)= 们仁解：Cqm= p= .Pc/Tc= . (300000+101325)/(400 + 273.15) =1.04742qm=Cqm 0v =1.0472 X6000=6284.51kg/h15. 常用的流量计有哪几种？各有何主要特点？16. 常用的压力、液位检测元件有哪些?p =900kg/m3,液位高度17. 用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位。已知被测介质密度 量程为01m,静液柱高度 Ho=0.8m。1）应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少？2）确定变送器量程及应调整的量程范围。3）
9、当储槽液位h是0.5m时，变送器（气动）的输出为多少？通大气18. 什么是控制阀理想流量特性？控制阀理想流量特性有哪几种？ 答：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性。线性流量特性，对数流量特性，快开流量特性。19. 为什么气动执行器在工业现场用得最多？电气阀门定位器又有何作用？答：安全防爆。电气转换，阀门定位（改善阀的静态特性，动态特性，流量特性，用于 分程控制，用于阀门的反向动作）。20. 说明P、PI、PD、PID控制规律的特点以及这几种控制规律在控制系统中的作用。 答：比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制。21. 说明比例度、积分时间、微分时间的改变对过渡过程有何影
10、响。答：比例度越大越稳定，越小越震荡；积分时间越大越稳定，越小越震荡，微分时间过 大过小都会剧烈震荡。22. 某比例调节器输入信号为420mA,输出信号为15V,当比例度3为60%时，输入变化6 mA所引起的输出变化量是多少？解:e u max- U minu z max. z min60% =65-1u 20 - 4u = 2.5v23. 某控制系统采用PI控制规律，若整定参数过渡过程的曲线如下图。试判定应如何改变参数3或Ti，并简述理由。24. 已知某夹套反应器温度控制系统如图所示, 气中断时保证冷却。反应大量放热。要求控制温度为50C,在供1）选择合适的检测元件及变送器；2）选择调节阀的
11、气开、气关特性并说明理由;3）确定调节器正、反作用并说明理由。答：1）铜电阻，热电阻温度变送器2）气关3）正作用T fre T-u f-q f-Q f正作用25. 数字式控制器硬件和软件各有哪几个主要部分组成？什么叫组态?26. 可编程序控制器（PLC）有何主要特点？如何选用PLC?27. 简述DCS FCS系统特点。28. 为保证精馏塔提馏段重组分产品质量，拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变量、提馏段灵 敏板温度为主变量的串级控制方案，工艺要求在供气中断时切断热源，试：1）确定调节阀气开、气关特性;2）确定调节器的正反作用;3）画出控制系统方块图；4)简单说明流量副回路的主要作用。提馏段蒸汽答：
12、1）气开2）主：反；畐U：反3)4) 克服蒸汽流量波动29. 生产聚乙烯醇时，要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合。现采用单闭环控制系统，主动量(Q1)是聚醋酸乙烯，从动量( Q2是氢氧化钠。正常生产时，Q仁7Mh,Q2=0.25M/h,且Q1m=10Mh, Q2m=0.3M/h。若用孔板配差压变送器测量流量，试确定用开 方器和不用开方器时，仪表设置的比值系数K各为多少？当用开方器时，电动III型调节器FC设定值约为多少？解：用开方器K = Q2/Q!max = o.25/0.3 = 1.19Ql/Q2max7/10Q2/Q2max 20.25/0.3、22不用开万器 K = ()2 = (
13、)2 = 1.192 =1.42Ql/Q2max，7/10Q20.25 sc 八，一c 八r2 = y2 =X(20-4) + 4=X(20-4) + 4 = 17.3mAQ2max0.330. 下图为某加热炉控制系统，原料油出口温度为被控变量。1) 这是什么控制系统？它对什么扰动的克服能力最强？为什么？2) 若要进一步提高控制质量，可对系统如何改进？画出控制流程图并简述理由。燃料答：1)前馈加反馈控制系统；原料油流量2)串级控制系统，出料加温检、温控31均匀控制系统与简单控制系统有何区别？答：结构相同，控制目的不同，主要体现在控制规律选择和参数整定上。32.分程控制系统一般是如何实施的？应用在什么场合？答：一个控制器的输出同时送往多个执行器，各执行器的工作范围不同。
