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1、过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院1过程配备控制技术及运用1控制系统根本概念控制系统根本概念2P11-12 思索题与习题思索题与习题2过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院1什么叫消费过程自动化?消费过程自动化主要包括了哪必内容? 答：消费过程自动化系统是利用自动化安装来管理消费过程的方法。消费过程自动化包括以下四部分：自动检测系统、信号连锁系统、自动操作系
2、统、自动控制系统2.自动控制系统主要是由哪几个环节组成的?自动控制系统中常用的术语是哪些?答： 自动控制系统主要由被控对象、丈量元件和变送器、调理器、执行器等环节组成。自动控制系统中常用的术语包括：被控变量、给定值、丈量值、支配变量、干扰、偏向信号、控制信号。3过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 3什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同?n答：自动控制系统的方框图是系统中每个元件的功能和信号流向的图解表示，它用来表示控制系统的组成和作用，够清楚地表示出控制系统
3、中各个部分之间的相互影响和信息联络。它的特点：n每一个组成部分称为“环节；n信号流向单向性；n具有一个加法器。n它与工艺流程的区别在于工艺流程图表示系统物料流向的构成方式。4过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院4在自动控制系统中，什么是?什么是控制造用?两者有什么关系？n答：干扰作用是指除支配变量以外的各种要素引起被控变量偏离给定值的作用；n控制造用是经过对被控变量的丈量得到丈量值，使其与给定值比较，得出偏向信号。这个信号按一定规律计算出控制信号来改动支配变量，抑制干扰作用。
4、n两者关系是控制造用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响5过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院5什么是闭环控制？ 什么是开环控制？ 定值控制系统为什么必需是一个闭环负反响系统？n答：闭环控制是将控制系统的输出信号前往到输入端，让其影响支配变量，从而影响输出信号的控制方式。n开环控制是 控制系统的输出信号不会影响支配变量的控制方去；n定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是抑制扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反响影响支配变量使输出信号减小
5、，反之那么影响支配变量使输出信号增大。可见，定值控制系统满足闭环负反响系统的要求。6过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院6 图1-13的换热器出口温度控制系统中，n工艺要求热物料出口温度坚持为某一设定值。n 试画出该控制系统的方框图；n 方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么?整个系统的输入信号和输出信号又是什么?n系统在遇到干扰作用(例如冷物料流量忽然增大)时，该系统是如何实现自动控制的?7过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学
6、院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院6 解n由各个环节构成的方框图如附图所示。n整个系统的输入信号是热物料设定温度，输出信号是热物料实践温度。n系统遇到干扰作用后，被控变量热物料温度发生变化，温度丈量变送器TT测得信号与设定信号比较后得到偏向信号，送入温度调理器Tc得到控制信号，控制阀门开度，调理蒸汽用量，作用于被控过程，调理热物料的温度，使其坚持在给定位附近。8过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院7图1-14为储槽液位控制系统，工艺要求
7、液位坚持为某一数值试画出系统的方框图；指出该系统中被控对象、被控变量、支配变量、干扰作用各是什么？解 方框图如图；该液位控制系统中，被控对象 储液槽；被控变量 液位址支配变量 调理阀控制的液体流量干扰作用 qv1的变化。9过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院8什么是自动控制系统的过渡过程，在阶跃干扰的作用下有哪儿种根本方式?其中些能满足自动控制的要求，哪些不能?为什么?n答 对于任何一个自动控制系统，从被控对象遭到干扰作用使被控变量偏离结定值时起，调理器开场发扬作用，使被控变
8、量回复到给定值附近范围内的过程叫系统的过渡过程。n 过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的方式有关。在阶跃扰动作用下，其过渡过程曲线有以下几种方式。n发散扼荡过程；非振荡发散过程；等幅振荡过程；n衰减振荡过程；非振荡衰减过程n其中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程，能根本满足控制要求。但由于衰减过程中被控变量到达新的稳态值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离给定位，所以普通不采用。只需当消费工艺不允许被控变量振荡时才思索采用这种方式的过渡过程。n等幅振荡过程在控制质量要求不高的双位控制中可以采用、n非振荡发散过程和发散振荡过程遭到阶跃于扰后不能稳定下来，不符合自动控制的要求。10过过程装
9、程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 9试回出衰减比分别为n1、n1、n1、n时的过渡过程曲线。11过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院10表示衰减振荡过程的控制目的有哪些?n答 衰减振荡过程的控制目的主要有：最大偏向A、衰减比n、回复时间c5、余差、振荡周期T。含义如下。n最大偏向：是指过渡过程中被控变量偏离没定值的最大数值。最大偏向描画了被控变量偏离设定值的程度
10、，最大偏向愈大被控变量偏离设定值就越远，这对工艺条件要求较高的消费过程是非常不利的。n衰减比n：是指过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。对于衰减振荡而言，n总是大于1的。假设n接近1控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；假设n小于1，那么为发散振荡过程；n越大，系统越稳定，当n趋于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。根据实践操作阅历，通常取n4-10为宣。12过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院10n回复时间：是指被控变量从过渡形状回复到新的平衡形状的时间间隔即整个过渡
11、过程所阅历的时间。在实践运用中，规定为只需被控变量进入新稳态值的土5(或土2)的范围内且不再超出时为止所阅历的时间。回复时间短，阐明系统回复稳定快，即使干扰频繁出现，系统也能顺应。普通希望回复时间越短越好。n振荡周期：过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔称为振荡周期，取倒数称为振荡频率。在一样的衰减比条件下，振荡周期与回复时间成正比。普通希望振荡周期短些好。过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院13过程配备控制技术及运用习题2 过程配备控制根底过程配备控制根
12、底P57 思索题与习题思索题与习题14过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院1 什么是被控对象的特性?表征被控对象特征的参数有哪些?它们的物理意义是什么?n答 被控对象的特性是指被控对象的输出变量随输入变量变化的规律。n当输入变量阶跃变化时，被控对象的特性可用输出变量随时间的变化规律来表示。表征被控对象特征的参数有放大系数K、时间常数T、滞后时间。其中：n放大系数K是指被控对象重新到达平衡形状时的输出变化量与输入变化量之比；n时间常数T反映被控对象遭到输入作用后，输出变量到达新
13、稳态但的快慢，它决议整个动态过程的长短；n滞后时间描画对象滞后景象n放大系数K是静态参数，时间常数T、滞后时间为动态参数。15过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 2为什么说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性?n答 由于放大系数表达的是被控对象在干扰作用下重新到达平衡形状的性能，而时间常数与滞后时间分别反映的是整个动态过程的长短和被控变量的滞后时间，均与时间变化有关，故而说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性。n 3 什么是被控对象的
14、控制通道?什么是干扰通道，n 答 被控对象的控制通道是指支配变量与被控变量之间的联络，干扰通道指的是干扰作用与被控变量之间的联络。16过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 4在控制系统中，对象的放大系数、时间常数、滞后时间对控制有什么影响?n答 放大系数K ：n控制通道，假设放大系数大，那么调理器的输出变化不大，对被控对象的影响也会很大，控制很灵敏；反之，K小会使被控变量变化缓慢。n干扰通道，K较小，即使干扰幅度很大，也不会对被控变量产生很大的影响；假设K很大，那么当干扰幅度
15、较大而又频繁出现时，系统就很难稳定。n时间常数T：n控制通道，假设时间常数T大，那么被控变量的变化比较缓和，普通来讲，这种对象比较稳定、容易控制，缺陷是控制过于缓慢；假设时间常数T小，那么被控变量的变化速度快，不易控制。n对于干扰通道，时间常数大那么有明显的益处，此时阶跃干扰系统的影响会变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。n滞后时间对控制的影响 n控制通道，滞后的存在不利于控制，会使控制不够及时，在干扰出现后不能迅速调理，严重影响控制质量；n干扰通道，纯滞后只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响，而容量滞后那么可以缓和干扰对被控变量的影响，因此对控制系统是有利的。17过过
16、程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院5试从图2-67某对象的反响曲线中，表示出该对象的放大系数、时间常数和滞后时间?n解：n放大系数 KH qv1；n时间常数 在反响曲线上找到输出量变化至终值63.2时的坐标点，它所对应的时辰与输出量开场变化时的时辰t0之差就是时间常数；n滞后时间0。18过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院6什么是调理器的控制规律?调理器有哪几
17、种根本控制规律?n 答 调理器的调理规律是指调理器的输出信号随输入信号变化的规律。调理器的根本控制规律有；位式调理规律、比例调理规律、积分调理规律、微分调理规律。n 7什么是双位控制、比例控制、积分控制、微分控制?它们各有什么特点?n 答：双位控制：是指调理器的输出仅有最大和最小两个极限位置。双位控制构造简单、本钱较低、运用方便，对配用的调理阀无任何特殊要求，普通带有上下限发信安装的检测仪表；缺陷是被控变量总在动摇，控制质量不高，且当被控对象纯滞后较大时，被控变量被动幅度较大，不宜用在控制要求较高的场所。n比例控制是指调理器输出变化量与输入变化量成比例关系，比例控制系统能较为迅速地抑制干扰的影
18、响，使系统很快地稳定下来。比例控制的优点是反响快，控制及时；其缺陷是当系统的负荷改动时，控制结果有余差存在，n积分控制是指调理器输出信号的变化量与输入偏向的积分成正比。积分控制可以消除余差，但纯积分控制的输出变化总要滞后于偏向的变化，不能及时有效地抑制扰动的影响，结果使被控变量的动摇加剧，使系统难以稳定下来n微分控制是指调理器输出信号的变化量与输入偏向的变化速度成正比。微分控制的特点是有一定的超前控制造用，能抑制系统振荡，加强稳定性(但微分作用不宜过强)。19过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原
19、理工大学化学化工学院8什么是余差?为什么单纯的比例控制不能消除余差而积分控制能消除余差?n答 ：余差是指过渡过程终了时，被控变量新的稳态值与设定值之差，即(。)y(。)一yj。对于单纯的比例控制A“()xPf(f)，那么要使调理器有输出，就必需求有余差存在即f(f)广o，放单纯的比例控制必然有余差存在。而积分调理器A M(2)KJc(2)d2，只需在余差等于零的情况下即(f)o时，积分调理器的输出信号才干 J D为零，因此积分控制能消除余差。n 9为什么积分控制规律普通不单独运用?n答： 纯积分控制规律的输出变化总要滞后于偏向的变化，不能有效及时地抑制扰动的影响，其结果是加剧了被控变量的动摇，
20、使系统难以稳定下来。因此在工业过程控制中，通常不单独运用积分控制规律，而是将它与比例控制组合成比例积分控制来运用。20过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 10比例、积分、微分控制分别用什么量表示其控制造用的强弱?并分别阐明它们对控制质量的影响。n答：比例、积分、微分控制分别用比例度、积分时间TI、微分时间TD来表示其对控制质量的影响。n比例度 对控制质量的影响： 越大，比例控制造用越弱；减小比例度使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减少余差，使系统的静态准确度提高。n积
21、分时间TI对控制质量的影响 TI减小，会使系统的稳定性下降，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。n微分时间TD对控制质量的影响 添加微分时间TD，能抑制对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的稳定性，但微分时间不能过大，否那么有能够引起系统的高频振荡。21过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院11试画出在阶跃输入作用下，比例、比例积分、比例积分微分调理器的输出特性曲线。22过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工
22、学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 12比例积分微分调理器有什么特点?n答 比例控制反响快，控制及时，但有余差存在；积分控制造用缓慢，但能消除余差；微分控制具有一定的超前控制造用，能抑制系统振荡，加强稳定性(但微分作用不宜过强)。假设将三者结合起来，并选择适宜的比例度、积分时问、微分时间，将比例、积分和微分作用结合起来，就可以得到无余差、控制及时又稳定的高质量控制。23过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院13在比例积分微分调理器巾可以
23、调整的参数有哪几个?试阐明调整其中一个参数时，对调理器的控制造用有什么影响?n答 在比例积分微分调理器中可以调整的参数有3个：比例度、积分时间、微分时间。其中n调整比例度时对控创作用的影响如下：n 比例度对余差的影响 比例度越大，放大倍数越小，由于AcxP*(f)，要获得同样大小的Ac变化量所需的偏向就越大，因此在一样的干扰作用下，系统再次平衡时的余差就越大。反之，比例度减小，系统的余差也随之减小。n 比例度对最大偏向、振荡周期的影响 在一样大小的干扰下，调理器的比例度越小，那么比例作用越强，调理器的输出越大，佼被控变量偏离给定值越小，被控变量被拉回到给定值所带的时间越短。所以，比例度越小，最
24、大偏向越小，振荡周期也越短，任务频率提高。n 比例度对系统稳定度的影响 比例度越大，那么调理器的输出变化越小，被控变量变化越缓慢，过渡过程越平稳。随着比例度的减小系统的稳定性降低，其过渡过程逐渐从衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡。n 调整积分时间对控制造用的影响为：随着积分时间的减小，积分作用不断加强，在一样的干扰作用下，调理器的输出增大，最大偏向减小，余差消除很快，但同时系统的振荡加剧。积分时间过小时，还能够导致系统的不稳定。n 调整微分时间对控制造用的影响为：当微分时间太小时，对系统的质量目的影响甚微，随着微分时间的添加，微分作用加强；当微分时间适当时，控制系统的质量目的将得到全面的改善；
25、但假设微分作用太强，反而会引起系统振荡。24过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 14调理器参数整定的目的是什么?工程上常用的整定方法有哪些?n答： 调理器参数整定的目的就是按照给定的控制系统，求取控制系统质量最好的调理器参数。工程上常用的整定方法有阅历试凑法、临界比例度法、衰减曲线法。n15，调理器控制规律选择的根据是什么?n 答 i简单控制系统适用于控制负荷变化较小的被控对象，假设负荷变化较大，无论选择哪种调理规律，简单控制系统都很难得到称心的控制质量，此时应设计选用复杂
26、控制系统。n在普通的控制系统中，比例控制是必不可少的。当广义对象控制通道时间常数较小、负荷变化较小，而工艺要求不高时，可选择单纯的比例调理规律。n 爪当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化较小，而工艺要求无余差时，可选用比例积分调理规律。n当广义对象控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分作用。加工艺允许有余差，可选用比例微分调理规律如工艺要求无余差时，那么选用比例积分微分调理规律。25过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院16设计控制系统时，必需确定和思索哪些方面的
27、问题?n 答 设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过程、设备等也需求比较深化的了解；在此根底上，确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与支配变量，选择适宜的检测变送元件及检测位置，选用适当的执行器、调理器及其控制规律等；最后将调理器的参数整定到最正确值。26过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院17什么是串级控制系统?它有什么特点?什么情况下采用串级控制? 答 串级控制系统是由其构造上的特征而得名的。它是由主、副两个调理器串接任
28、务的。主调理器的输出作为副调理器的结定值，副调理器的输出去支配调理阀，以实现对主变量的定值控制。串级控制系统的主要特点为：构造上，由两个串接任务的调理器构成的双闭环控制系统目的：经过设置副变量来提高主变量的控制质量；由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因此减主变量的影响；系统对负荷改动时有一定的自顺应才干。 串级控制系统主要运用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场所。 27过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院18
29、 串级控制系统中的副回路和主回路各起什么作用?为什么?n答 串级控制系统中的主回路在控制过程中起着“细调的作用，是一个定恒控制系统；副回路在控制过程中起着“粗调的作用，是一个随动控制系统。这是由于串级控制系统的目的是更好地稳定主变量，使之等于结定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统；副回路的输出是副变量，副回路的给定位是主调理器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主调理器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。28过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太
30、原理工大学化学化工学院19附图210是聚合釜温度和流量的串级控制系统：阐明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调理器各是什么?试述该系统是如何实现其控制造用的。答 主对象是聚合釜；副对象是冷却水；主变量是聚合釜内温度；副变量是冷却水流量；主调理器是温度调理器T乙副调理器是流量调理器Fco 假设主要干扰是冷却水流量，整个串级控制系统的任务过程是这样的：设冷却水流量添加，那么使Fc的输出添加，调理阀减小使冷却水流量减小，因此减少以致消除冷却水流量动摇对聚合釜内温度的影响，提高了控制质量。29过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学
31、院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院n 如此时聚合釜内温度由于某些次要干扰(例如进料流量、温度的动摇)的影响而动摇，该系统也能加以抑制。设釜内温度升简偏离设定位，那么温度调理器Tc输出增大，因此使流量调理器Fc的给定位增大，其输出也增大，也使调理阀开大，冷却水流量添加以使釜内温度降低，起到负反响的作用。30过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院20什么是前馈控制系统?运用在什么场所?按扰动变化大小进展控制的系统称为前馈控制系统。主要运用在以下场所：干扰幅值大而频繁
32、，对被控变量影响猛烈，单纯反响控制达不到要求时；主要干扰是可测不可控的变量；对象的控制通道滞后大、反响控制不及时、控制质量差时，可采用前馈-反响控制系统，以提高控制质量。31过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 21什么是比值控制系统它有哪几种类型?n实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统，用来坚持两种物料的流量坚持一定的比值关系。它有两种类型：定比值控制系统和变比值控制系统。其中定比值控制系统有三类：开环比值控制系统、单
33、闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。32过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院22选择性控制系统曲待点是什么，运用在什么场所?n 答 普通地说，凡是在控制系统回路中引入选择器的系统都称为选择性控制系统。主要运用在非正常消费过程的维护性措施中。n 23均匀控制系统的目的和特点是什么?n 答 均匀控制的目的是处理前后工序的供求矛盾，使两个变量之间可以相互照顾和协调操作。均匀控制系统的特点使其控制结果不橡其他控制系统那样，不是为了使被控变量坚持不变，而是使两个相互联络的变量都在允许
34、的范围内缓慢地变化。过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院33过程配备控制技术及运用习题3 过程检测技术过程检测技术P124 思索题与习题思索题与习题34过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院1。简述直接丈量法与间接测旦法的定义，指出它们的异同及其运用场所。答：直接丈量法：将被丈量与单位直接比较，能立刻得到比值，或者仪表能直接显示出被测参数数值的丈量方法称为宜接
35、丈量法。间接丈量法：需求先测出一个或几个与被丈量有一定函数关系的其他量，然后根据此函数关系计算出被丈量数值的方法。 异同 被丈量能否被丈量仪器或仪表直接得出。直接丈量法可直接得出，间接测旦法需丈量假设干量，由函数关系得出被丈量。直接丈量法运用在丈量的对象就是被丈量本身的情况，间接丈量法用在不能直接丈量被丈量本身的情况或运用间接丈量法能对误差进展分析井选择和确定详细的优化丈量方法的时候。35过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院2. 丈量仪表的主要性能目的有哪些?传感器的主要特性
36、有哪些?答 丈量仪表主要性能目的如下：量程：仪表在保证规定准确度的前提下所能丈量的被丈量的最大区域称为仪表的量程。精度等级：可以用仪表的最大援用误差描画仪表的丈量精度。灵敏度：指仪表或安装在到达稳态后，输入量变化引起的输出量变化的比值线性度：用实践标定曲线与拟合直线之间的最大偏向与满量程之比的百分数来表征迟滞误差：在输入量添加和减少的过程中，对于同一输入量会得出大小不同的输出量，在全部丈量范围内，这个差别的最大值与仪表的满量程之比值称为迟滞误差。漂移：指输入量不变时，经过一定时间后输出量产生的变化，有温漂和零漂之分。漂移是衡量仪表稳定性的重要目的。反复性：仪表的反复性是指在同一任务条件下，对同
37、一输入值按同一方向延续多次丈量时，所得输出值之间的相互一致程度。传感器的主要特性有准确性、稳定性、灵敏性、经济性、耐腐蚀和低能耗等36过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院3举例阐明系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法答 系统误差指在一样条件下，多次丈量同一检丈量值的过程中出现的误差，它的绝对值和符号或者坚持不变，或在条件变化时按照一定规律变化的误差。例如，仪表零位末调整好引起的恒定值系统误差。 减小系统误差的方法：校准法。先将仪器仪表的系统误差检定出来，制出误差
38、表格或曲线，取误差的相反数作为修正值。零示法。如电位差计。替代法。交换法。如用等臂天平称量物体时，被称物与砝码相互交换，称量两次且取平均值，可消除由于两臂不等引起的固定的系统误差。37过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院n随机误差：指在一样条件下多次丈量同一被丈量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可估计的方式变化的误差。随机误差无法修正。n粗大误差：指明显的歪曲丈量结果的误差n由于丈量人员在测试过程中能够发生读错、记错等过失呵斥粗大误差，或因测试条件发生忽然的较大变卦等偶尔缘
39、由会出现粗大误差。n剔除粗大误差的方法有拉依达推那么、肖维纳准那么、格拉布斯准那么。38过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院4试述绝对误差、相对误差与援用误差的定义，举例阐明各自的用途。n绝对误差X：指仪表指示值X与被测变量的真值A0之间的代数差。即： X=X- A0n在工程上，常用更高一级规范仪器的丈量值x。来替代真值A0，称之为商定真值。n计算绝对误差可以确定正常任务情况下仪表偏离商定真值的程度。n相对误差：丈量的绝对误差与被测变量的商定真值之比，通常用百分数表示。与绝对
40、误差相比较，相对误差更能阐明丈量结果的准确程度。n援用误差：绝对误差与仪表的量程之比，用百分数表示。援用误差是一种简化、适用的相对误差。运用最大援用误差可以确定仪表的精度等级。39过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院5 检定一只量程为5A的电流表，结果如下：(1)试求仪表各示值的绝对误差、实践相对误差、示值相对误差和援用误差。(2)确定仪表的精度等级 (精度等级为2)40过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学
41、院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院8 现有精度等级为1.5级、2.0级和2.5级的三块仪表，丈量范围分别为0-100、-50-550和-100-500。现需丈量500左右的温度，要求丈量的相对误差不超越2.8，选用哪块仪表比较适宜? n解 丈量所允许的最大误差为 故只需2.0级满足 的情况。因丈量500左有的温度，应选2.0级量程是-50-550的仪表。41过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院9 检定一台丈量范围为0-6mm的位移丈量仪表，结果如下。(1)试画
42、出上下行程的输入输出特性曲线；(2)求该仪表的线性度(以上行曲线为例)(3)确定该仪表的回差。42过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院9n用最小二乘法拟合n于是拟合曲线为y0.733xn上行程示值与拟合曲线比较结果列表如43过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院13 知被测压力在范围0.7-1MPa内动摇，要求丈量的绝对误差不得超越0.02MPa，试选定弹簧管
43、压力计的量程和精度等级。可供选用的压力计量程系列为：0-0.6MPa ;0-1MPa；0-1.6MP和0-2.5MPa。44过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院45过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院16、17 热电偶有哪些特点?用普通导线和补偿导线作热电偶得延伸线，效果有何不同? 试证明补偿导线的补偿作用。热电偶具有以下特点：测温精度较高、性能稳定；构造简
44、单、易于制造、产品互换性好；输出电信号，便于远传和实现多点切换丈量测温范围广，可达-200-2000；方式多样，适用于各种测温条件。 补偿导线是在一定温度范围内与所接的热电偶热电性能一样的廉价金属丝。采用补偿导线只是改动了冷端的位置，不会影响热电偶的正常任务。而采用普通导线作延伸线，假设普通导线的两端温度不同，那么会改动整个丈量回路的总电动势，热电势不再是丈量端温度的单值函数，从而影响丈量结果的准确性。46过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院n回路总电动势为由补偿导线的性质得
45、此即证明补偿导线只改动了冷端的位置，不会影响热电偶的正常任务。47过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院18 用两只分度号为K的热电偶丈量A区与B区的温差，衔接方法如图，试分别求两种情况下的示值误差，并解释为何与实践温差不同。48过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院产生误差的缘由是热电偶冷端温度不为规范的零度，与上述计算过程相比略有不同。实践测得的是：49过过
46、程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院19 用分度号为s的热电偶与动圈仪表构成的测温系统，冷端补偿器的平衡点温度在20。如图，t=1300，t1=80，t2=25，t0=30，动圈仪表的机械零位为0。试求：(1)仪表的温度示值示多少；(2)如何处置可使示值与实践温度相符；(3)把补偿导线改为铜线时，示值变为多少50过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院2151过过程
47、装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院22规范节沉安装有那儿部分组成，对各部分有哪些要求?n 答 节流装昼包括节流件、取压安装和符合要求的前、后直管段。规范节流安装是指节流件和取压安装都标难化，节流件前后的丈量管道也符合有关规定。它是经过大量实验总结出来的，安装一经设计和加工终了便可直接投入运用，无需进展单独标定。这意味着，在规范节流安装的设汁、加工、安装和运用中必需严厉按照规定的技术要求、规程和数据进展，以保证流量丈量的精度。n对各部分的要求参照国家规范GBT 262493。52过
48、过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院23试比较节流安装与转子流量计在任务原理与运用特点上的异同点。n答 转子流量计和节流装量都是利用管道面积变化从而产生压差的原理来丈量流量的。但转子流量计是根据定压降变节流面积来丈量流量的，而节流安装那么是根据恒节流面积、变压降来丈量流量的。n 节流安装的特点是：构造简单，无可动部件；可靠性较高；复现性能好；顺应性较广，适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计；安装规范化。其主要缺陷是：安装要求严厉；流量计前后要求较
49、长直管段；丈量范围窄，普通范围度为3：1，压力损失较大；对于较小直径的管道丈量比较困难(D50mm)，准确度不够高(土1一2)，其输出是非线性等53过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院n转子流量计构造简单，有可动部件；适用于丈量小管径、较低雷诺数的中小流量；根本误差约为仪表量程的2，量程比可达10:1，压力损失小；其进出口要保证大于(或等于)5D(D为管道直径)的直管段，对直管段长度要求不高，普通采用法兰衔接；构造方式是非标难化的。在运用时应垂直安装。不允许有倾斜，被测介质的
50、流向一定要自下而上。转子流量计中流量检测元件的输出接近为线性。n 转子流量计和节流安装的丈量精度易受被测介质密度、黏度、压力、纯真度、安装质量等的影响。54过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院26 差压式液位计如何丈量液位?当差压变送器高于或低于最低液位时，应如何处置? 答 在有压力的密封容器中，由于液面上部空间的气相压力不一定为定值。所以用压力式液位计丈量液位时，其示值中就包含有气相压力值。为了消除气体压力变化的影响，如下图，在容器气相部位再接上一根导管，用差压仪表丈量容器
51、内液面底部和气相之间的压力差，按公式：pgH 就可以反映所测液位。当差压变送器的位置高于或低于最低液位时，应该对差压变送器的量程进展负迁移或正迁移。过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院55过程配备控制技术及运用习题4 过程控制安装过程控制安装P175 思索题与习题思索题与习题56过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 4DDz-III型电动差压变送器是按什么原
52、理任务的?它是由哪几部分组成的?试简述其任务过程。 答 按力矩平衡原理任务的。它由电磁反响安装、矢量机构、低频位移检测放大器、输入转换部分等组成。任务过程：利用输入转换部分将被测压差p转换成作用于主杠杆下端的输入力fi，使杠杆以轴封膜片为支点而偏转，并以力F1沿程度方向推进矢量构造，矢量构造将F1分解成F2和F3。在力F2的带动下使副杠杆以支点M逆时针偏转，从而使衔铁接近差动变送器，并经过低频位移检测放大器转换放大为直流电流I。，作为变送器的输出信息；同时该电流经过电磁反响安装产生反响力Ff及反响力矩Mf，当平衡时，低频位移检测放大器的输出电流Io便反映了差压P的大小。57过过程装程装程装程装
53、备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 5DDZ-III型温度变送器为什么采用线性化措施?热电偶温度变送器是怎样实现线性化的?n答 由于热电悯是非线性的，而温度变送器放大回路是线性的，假设将热电偶的热电势直接接到变送器的放大回路，那么温度与变送器的输出电压之间是非线性的，为了使两者之间坚持线性关系，以便显示及控制，特别是便于和计算机控制配合，DDZ-III型温度变送器要采用线性化措施。n热电偶温度变送器是经过使变送器放大回路的反响电路输入与输出特性模拟成热电偶的非线性特性关系，从而实现线性化的。原
54、理图如附图221所示。58过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院7试分析四线制变送器与两线创变送器与电源的衔接方式并画出表示图。59过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 8 本质平安防爆型系统是由哪些要素构成的?需求哪些措施才干确保整个系统到达防爆要求。构成要家有安装在危险场所中的本质平安电路及安装在非危险场所中的非本质平安电路。 保证措施为：本质平安防爆仪表
55、采用低的任务电压和小的任务电流用防爆平安栅将危险场所和非危险场所的电路隔开；在现场仪表到控制室仪表之间的衔接导线不得构成过大的分布电感和电容。60过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 11PID调理器出哪些根本部分组成的，试分析各部分所完成的功能。答 根本部分及各部分的功能如下：输入电路接受来自变送器的电流输出信号；PID运算电路根据整定好的参数用以对偏向信号进展比例、微分和积分的运算；输出电路将运算电路的输出信号做最后一次放大，提供调理器的输出信号。61过过程装程装程装程装
56、备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院13试阐明基型调理器产生积分饱和景象的缘由n对于PI电路， 只需输入信号vo2不消除，回路输出电压vo3将不断添加，直到输出电压被限制，即饱和形状为止。在正常任务时，电容cM上的电压恒等于输出电压。但在饱和任务形状时，输出电压已被限制住，而输入信号vo2依然存在，vo2将经过RI向电容继续充电，所以电容cM上的电压将继续添加，这时它已不等于输出电压了，其结果是使放大器A的正反相输入电压不同，产生积分饱和景象。62过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系
57、及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 15DDzIII型调理器的输入电路为什么要进展电平挪动。n为了使DDZ皿型调理器的输入电压满足输入电路运算放大器的共模输入电压范围，并使后面各运算电路满足共模输入电压范围的要求，故采用电平挪动方式的输入电路。n16有一电动比例调理器，其输出电流范围为420mA，输出电压范围为15v，试计算当比例度规定在40时，输入电流变化4mA所引起的输出电压变化量为多少。63过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化
58、工学院太原理工大学化学化工学院 18在DDZIII型调理器中，什么是软手操形状?什么是硬手操形状?如何实现调理器无扰动切换。n 在DDzIII型调理器中，软手操形状是指回路直接改动调理器的输出信号实现手动操作，并且控制器的输出电流随时间是按一定的速度添加或减小的；硬手操形状也是由回路直接改动调理器的输出信号实现手动操作，但此时控制器输出的数值完全由硬手动操作杆的位置所决议。n在进展手动自动切换时，由于手操电路的控制造用，使得自动及软手操之间的切换是双向无平衡扰动的，硬手操切换为软手操或由硬手操直接切换为自动也是无平衡扰动的，即不需求调平衡即可到达无扰动切换，但从自动或软手操切换为硬手操时，要做
59、到无扰动切换，必需在切换前拨动硬手操拔盘，使它的刻度与调理器的输出电流相对应，即要进展预平衡操作，才干做到无扰动切换64过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院20试分析阐明调理阀的流量特性、理想流量特性及任务流量特性。n 答 调理阀的流量特性是指被调理介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。n调理阀的理想流量特性是指在调理阀前后压差一定情况下的流量特性；n调理阀的任务流量特性是指在实践运用调理阀时，出于调理阀串联在管路或与旁通阀并联导致阀前后的压差总在变化，此时的流量特
60、性称为调理阀的任务流量特性。65过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院 22流量系数的定义是什么?试写出不可紧缩流体的流量系数计算的根本公式。n答 流量系数是指在给定行程下，阀两端的压差为0.1MPa，流体的密度为1000kgm3时每小时流经调理阀的流量数(m3h)。66过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院36气动调理阀的执行机构的正、反作用是如何定义的?在构造上有何不同。n 答 气动调理阀的执行机构的正作用是指当调理信号压力增大时，阀杆向下挪动的情形；反之向上挪动为反作用式。正反作用式的构造根本一样，区别仅在于正、反作用式的信号压力通入的气室不同。67过过程装程装程装程装备备及控制系及控制系及控制系及控制系贺鸿太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院太原理工大学化学化工学院
