过程装备试卷

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1、一、填空题（25分）1、工业生产对过程装备的基本要求是（安全性）、（经济性）和（稳定性）等。2、压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板）、（喷嘴）和（文都利管）等。3、液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式）、（静压式）、（电容式）（光纤式）等。4、在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度）、（积分时间）和（微分时间）。5、调节阀的选型主要包括（阀的口径选择）、（型式选择）、（固有流量特性选择）和（材质选择）等内容。6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（直接数字控制系统）、（监督控制系统）、（分级控制系统）、（集散控制 系统）等几种类型。7、

2、PLC的程序表达方式常采用（梯形图）、（语句表）和（逻辑功能图）等方法。梯形图程序、系统 恢复数据、逻辑功能图程序二、判断改正题（10分）1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。（X）单纯的比例控制不 可能消除余差。2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（X）控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道中的容量滞后可以缓 和干扰的影响，对控制系统有利。3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（X）时间常数越大，表示对象受干扰作用 后，到达新稳态值所需的时间越长。4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（X）控制系统中直

3、接产生控制作用的是操纵变量。5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。（正确）三、简答题（20分）1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。所谓的工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参 数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、 微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为 临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例

4、度法参数整定是以闭环系 统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。计算机直接控制系统与常规模拟控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相同，都是基于“检测偏差、纠 正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出 在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、 两种电路组成，即安装在危险场所的本

5、质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。 仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电 路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。单容液位对象的自衡作用是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情 况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小的情况下，流出量与液位成正比关系，即:qv 2题1图杠秆週节器实用文档浮喙裝置四、分析计算

6、题（45分）1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分）（1）（2）（3）答：画出本控制系统方框图。系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。 1、（1）（3 分）（3）系统调节机构的输入是液位偏差e,输出量是阀门开度的变化，属于典型的比例调节器，调节 规律的数学表达式为bAu （t） = x e（t）a2、聚合釜温度与流量的串级控制系统，如图所示，（10分）（1）（2）（3）答：画出控制系统方框图。说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么？分析系统不采用简单温度控制而采用串级温度、流量

7、控制的原因。2、（1）串级控制系统方框图为：（4分）.水沪“:*对斤（2）系统被控变量是水槽液位，控制变量是杠杆的位置移动，检测变送环节是浮球装置。TT（2）系统的主对象是釜体对象，副对象是冷却水流量对象；主变量是釜内温度，副变量是冷却水流 量；主控制器是温度控制器，副控制器是流量控制器。一一（3分）（3）因系统控制的温度对象滞后较大，尤其是带有夹套传热，简单的单回路温度控制系统难以达到 控制要求。而采用串级控制，将主要干扰集中与副回路，可有效的克服干扰作用，提高控制质量。一-（3分）3、如图为一牛奶干燥过程流程图，要保证产品质量，需严格控制干燥器的温度，试分析：（15分）（1）影响干燥器温度

8、的因素有哪些？（2）合理选择系统控制变量，并说明原因。（3）画出控制系统方框图。答：3、（1）影响干燥器温度的主要因素有乳液流量、旁路空气流量、加热蒸汽量等。（2）综合考虑通道的特性和工艺的可调整性，选择旁路空气流量为被控变量最为合适，其调节通道 的滞后较小，调节的工艺性也最好。一一（5分）（3）控制框图略（5分）4、检定一只量程为5A的电流表，结果如下：（10分）输入量/A12345示值/A1.101.983.014.085.02（1）试求仪表各示值的绝对误差、实际相对误差、示值相对误差和引用误差。（2）确定仪表的精度等级答: 4、（1）测量的绝对误差为：AX= X- A0得到各示值的绝对误

9、差为：一一（2分）AX1=O.1；AX2=-O.O2；AX3=O.O1；AX4=O.O8；AX5=O.O2； 测量的相对误差为：5=AX/X*100%,其中X为约定真值，若用输入量代替，则为实际相对误差；若用示值代替，则为 示值相对误差。据此可得到各示值的实际相对误差为：（2 分）8 =10%、5 =-1%、 =0.33%、 =2%、 =0.4%12345示值相对误差分别为：8=9.1%、8=-1.01%、8=0.2%、8=1.96%、8=0.398%12345仪表的引用误差为：q=AX/S*1OO%，其中S为仪表量程，5A。据此可得到各示值的引用误差为：（2 分）q =2%、q =-0.4%

10、、q =2%、q =1.6%、q =0.4%12345（2） （4 分） 仪表的精度等级通常根据引用误差限来评定。以上计算得到的各示值的引用误差，不应超出其精度等级所确定的引用误 差限。故有精度等级为2级。1、流程工业的四大参数是指（压力）、（流量）、（温度）和（液位）。2、描述被控对象特性的参数有（放大系数K）、（时间常数T）和（滞后时间t）。3、在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度）、（积分时间）和（微分时间）。4、常用的调节器参数工程整定方法有（临界比例法）、（哀减曲线法）和（经验凑试法）等。5、气动仪表中常用到的气动元件与组件有（气阻）、（气容）和（阻容耦合元件）（喷嘴挡板机）（

11、功率放大器）等。6、 自动化仪表的防爆结构主要有（隔爆型d）、（本质安全型i）两种类型。7、温度变送器的作用是（与显示记录和调节单元配合工作），按测温传感器的不同，温度变送器分为（直流伏安变送器）（电阻体温度变送器）和（热电偶温度变送器）三种类型。8、从参数整定方式来分，调节器有（直接作用调节器）和（间接作用调节器）两种，其中能进行远程整定的是（间）。9、执行器的作用是（接受调节器送来的控制信号，自动的改变操纵量，达到对被调参数进行调节的目的），流程工业最广 泛使用的执行器是（气动执行器）。10、在（调节阀前后压差一定）情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有（直线）、

12、（百分 比）、（抛物线）和（快开）等四种理想流量特性，其中，适合作为两位式控制的是（快开）特性的调节阀。11、调节阀的选型主要包括（阀的直径的选择）、（型式选择）、（固有流量特性选择）和（材质选择）等内容。12、最基本的计算机控制系统是（DDC），它常采用的理想PID算法的表达式有（位置式PID算法）（增量式）（速度式）13、提高计算机控制系统可靠性的措施有（提高元件的可靠性）、（设计系统的冗余技术）、（采取抗干扰的措施）和（采 用故障诊断和系统恢复技术）（软件可靠性技术）14、在过程控制系统中，完成电-气转换的部件有（电气转换器）和（电气定位器）等，它们的基本工作原理是（按照力 矩平衡原理工

13、作）。15、压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板）、（喷嘴）和（文都利管）等。16、流量是指（单位时间内流过某一截面的流体数量的多少） ，流量常用的表示方式有（体积流量）和（质量流量） ，常见 的流量计有（压差式流量计）、（转子式）和（电磁式）。17、试简述压差式流量计的工作原理 答：它是基于节流原理进行流量测量的，其原理是当充满管道的流体流经节流装置时， 流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置的前后就产生了一定的压差，此压差的大小与流量有关，根据流量与压差 之间的关系即可得到流量的大小。18、举例说明系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法。答：系统误差是指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，例如仪表零位未调整好会引起恒值系统 误差。随机误差又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的，绝对值和符号可以不可预 计的方式变化的误差。 粗大误差是指明显地歪曲测量结果的误差。 方法：1拉依达准则2肖维奈准则3格拉布斯准20、何为单容液位对象的自衡作用，并比较有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的对象特性。