仪表自动化习题答案

第 1 章 自动控制系统基本概念 1动控制系统主要由哪些环节组成？ 解 自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1 1分别说明图中 题 1 加热器控制流程图 解 段号为 3，仪表序号为 07； 有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为 3，仪表序号为 03； 仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为 3，仪表序号为 05。 1自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用 ? 解 测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器； 控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去 执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操 纵变量的大小。 1试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质 ? 解： 被控对象（对象） 自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。 被控变量 被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值） 人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量） 对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操 纵介质 (操纵剂 ) 用来实现控制作用的物料。 1 A、 过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么 ?并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。 题 1 反应器温度控制系统 解 该温度控制系统的方块图 题解 1 反应器温度控制系统方块图 其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度； 操纵变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有 A、 B 两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。 若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 1 1果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通过控制作 用来克服干扰作用对被控变量影响的 ? 解：当 反应器内的温度超过给定值（即升高）时，温度测量元件测出温度值与给定值比较，温度控制器 出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来，这样克服干扰作用对被控变量影响。 1给定值形式不同，自动控制系统可分哪几类 ? 解： 按给定值形式不同，自动控制系统可以分为以下三类： 定值控制系统 给定值恒定的控制系统。 随动控制系统（自动跟踪系统） 给定值随机变化的系统。 程序控制系统 给定值按一定时间 程序变化的系统。 1化学反应器工艺规定操作温度为 (90010) 。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过 80 。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题 1求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的 1%（即 900（ 1%） =9 ）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求 ? 题 1 温度控制系统过渡过程曲线 解 最大偏差 A=950900=50（ ） ； 超调量 B=950908=42（ ） ； 由于 B=918908=10（），所以，衰减比 n=BB=4210= 余差 C=908900=8； 振荡周期 T=459=36( 过渡时间 7 因为 A=50 所以 该压力表不符合 3么叫压力 ?表压力、绝对压力、负压力 (真空度 )之间有何关系 ? 解 （ 1） 工程上的压力是物理上的压强，即 P=F/S（压强）。 （ 2）绝对压力是指物体所受的实际压力； 表压力 =绝对压力 大气压力； 负压力（真空度） =大气压力 绝对压力 3为感受压力的弹性元件 有哪几种 ? 解 弹簧管式弹性元件 、 薄膜式弹性元件（有分膜片式和膜盒式两种）、波纹管式弹性元件 。 3簧管压力计的测压原理是什么 ?试述弹簧管压力计的主要组成及测压过程。 解： （ 1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由端产生相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移大小， 就能反映被测压力 （ 2） 弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（测量元件），放大机构，游丝，指针，表盘。 （ 3） 弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使 弹簧管产生很小的 位移量， 放大机构 将这个很小的 位移量放大从而带动 指针在表盘上指示出当前的压力值。 3容式压力传感器的工作原理是什么 ?有何特点 ? 解 见教材 55。当差动电容传感器的中间弹性膜片两边压力不等时，膜片变形，膜片两边电容器的电容量变化（不等），利用变压器电桥将电容量的变化转换为电桥输出电压的变化，从而反映膜片两边压力的差异（即压差）。 其特点：输出信号与压差成正比；应用范围广，可用于表压、差压、流量、液位等的测量。 3压力表的测量范围为 0 1度等级为 问此压力表允许的最大绝对误 差是多少 ?若用标准压力计来校验该压力表，准压力计上读数为 问被校压力表在这一点是否符合1级精度，为什么 ? 解 压力表允许的最大绝对误差为 校验点 ，绝对误差为 =该校验点的测量误差为 % 故该校验点不符合 精度。 3为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取 ?选一台量程很大的仪表来测量很小的参数 值有何问题 ? 解 （ 1） 为了保证敏感元件能在其安全的范围内可靠地工作，也考虑到被测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。 （ 2）由于仪表的基本误差 整个仪表测量范围内其大小是一定的， 选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大 测量误差。 3果某反应器最大压力为 许最大绝对误差为 用一台测量范围为 0度为 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 0度为 能符合误差要求吗 ?试说明其理由。 解 用 0度为 许值 ) 该表不符合工艺上的误差要求。 用 0度为 许值 ) 该表符合工艺上的误差要求。 3台空压机的 缓冲器，其工作压力范围为 艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的 5，试选择一台合适的压力计 (类型、测量范围、精度等级 )，并说明其理由。 解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限 工作压力上限 所选压力表量程为 p，则根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有 )(m a xm a x M P )(m i nm i n M P 根据压力表量程系列（附表 1），可选 、测 量范围为 0电接点压力表。 根据测量误差要求，测量的最大误差为 %=则所选压力表的最大引用误差应满足 % a x 要求，故可选精度等级为 压力表。 3合成氨厂合成塔压力控制指标为 14求误差不超过 选用一台就地指示的压力表 (给出型号、测量范围、精度等级 )。 解 合成塔控制压力 14所选压力表的量程为 p，则 )( P 根据压力表量程系列（附表 1），可选 、测量范围为 025电接点压力表。 根据测量误差要求，所选压力表的最大允许误差应满足 %0025 a x 要求，故可选精度等级为 3有一台测量范围为 0度为 验后，其结果为： 被校表读数 / 0 0 4 0 8 1 2 1 6 标准表上行程读数 / 000 0 385 0 790 1 210 1 595 标准表下行程读数 / 000 0 405 0 810 1 215 1 595 试问这台表合格否 ?它能否用于某空气贮罐的压力测量（量的绝对误差不允许大于 ? 解 压力表的校验 表 3力表的校验数据及其数据处理结果 被校表读数 / 大误差 标准表上行程读数 / 准表下行程读数 / 降变差 / 准表上、下行程读数平均值 /对误差 / 表的最大引用误差（从绝对误差和升降变差中选取绝 对值最大者做为 m，求仪表的最大引用误差） % 0 2 0 0m a x 所以，这台仪表 的精度等级合格。 空气贮罐的压力属稳态压力，且 ；最大误差 以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。 3么叫节流现象 ? 流体经节流装置时为什么会产生静压差 ? 解： 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁，流体的静压力产生差异的现象 ，称为节流现象。 流体经节流装置时，由于节流装置前后流体截面的该变，造成流体流速的改变，从而产生节流装置前后的压力差。 3什么说转子流量计是定压式流量计 ? 解： 转子流量计测量流体流量时， 转子前后流体压力的压差 A 21 =恒量） 3转子流量计来测气压为 度为 40 的 已知流量计读数为 50L/s，求 知 解 由题知： 93K， 73+40=313（ K）； 0=1=0L/s。则 )/(105503131 0 1 32 937 5 1 32 3水刻度的转子流量计，测量范围为 0 10L/子用密度为 7920用来测量密度为 测量范围为多少 ?若这时转子材料改为由密度为 2750这时用来测量水的流量及 苯的流量，其测量范围各为多少 ? 解 由题知 t=7920f=L=831W=1000 0 L/苯的流量的 修正系数为 0 0)8317 9 2 0(831)1 0 0 07 9 2 0( 0/0/) 所以，苯的流量测量范围为 0 当转子材料改为铝时， r=2750时测水的流量的修正系数为 210002750)10007920( 0/0/2=5(L/所以， 此时测水的流量的 测量范围为 0 5L/苯的流量的 修正系数为 0 0)8 3 12 7 5 0(8 3 1)1 0 0 02 7 5 0( （ L/ 所以， 此时测 苯 的流量的 测量范围为 0 3轮流量计的工作原理及特点是什么 ? 解： （ 1）涡轮流量计的工作原理： 流体在管道中流动时使叶轮旋转，转速与流体的流速成线性关系，磁电感应转换器将叶轮的转速转换成相应的电脉冲信号，反映流体流速的大小 。 流速与管道截面的乘积就是流体的流量。 （ 2）涡轮流量计的特点： 安装 方便 、 测量精度高 、 可耐高压 、 反应快 、 便于远传 、 不受干扰 、 容易磨损等特点。 3磁流量计的工作原理是什么 ?它对被测介质有什么要求 ? 解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁力线而产生感应电动势的 电磁感应 原理，流体的流速越大，感应电动势也越大，感应电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。 3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 ? 解 （ 1） 当被测容器的 液位 H=0时，差压液位计所感受的压差 p 0 的现象，称为 液位测 量时的零点迁移， 3量高温液体 (指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况 )时，经常在负压管上装有冷凝罐 (见题 3，问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移 ?如要迁移，迁移量应如何考虑 ? 题 3 高温液体的液位测量 解： 差压液位计正压室压力 gH+压室压力 、负压室的压差 p=p1h2g H=0时， p= (h2g。 这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使 H=0时， p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为 (h2g 3么是热电偶的热电特性 ? 热电偶的热电势由哪两部分组成 ? 解：（ 1） 将两种不同的导体（金属或合金） 组成一个闭合回路（称为热电偶），若两接触点温度 (T、 同，则回路中有一定大小电流，表明回路中有电势产生，该现象称为热电动势效应或塞贝克（ 应。回路中的电势称为热动势，用 ， t， （ 2） 热电偶的热电势由 接触电势和温差电势两部分组成。 3用的热电偶有哪几种 ?所配用的补偿导 线是什么 ?为什么要使用补偿导线 ?并说明使用补偿导线时要注意哪几点 ? 解： （ 1）常用的热电偶有如下几种： （ 2） 所配用的补偿导线如下： （ 3）用廉价的 补偿导线代替热电偶 使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并与测量电路相连接。 使用补偿导线时要注意 ：在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性；保持延伸电极与热电偶两个接点温度相等。 3热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿 ?其冷端温度补偿的方法有哪几种 ? 解： （ 1） 热电偶的热电势只有当 定是才是被测温度 T（或 t）的单值函数。热电偶标准分度表是以 0为参考温度条件下测试制定的，只有保持 0，才能直接应用分度表或分度曲线。若 0，则应进行冷端补偿和处理。 （ 2）冷端温度补偿的方法有： 延长导线法， 0恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。 3电阻温度计各包括哪些元件和仪表 ?输入、输出信号各是什么 ? 解： 热电偶温度计由热电偶（感温元件）、显示仪表和连接导线组成；输入信号是温度，输出信号是热电势。 热电阻温度计由热电阻（感温元件）、显示仪表和连接导线组成；输入信号是温度 ，输出信号是电阻。 3 得的热电势为 20端（室温）为 25C，求设备的温度 ?如果改用 相同的条件下， 解 用 设备的温度为 t，则 E(t， 25)=20 E(25， 0)=据中间温度定律， E(t， 0)= E(t， 25)+ E(25， 0)=20+查 t= 若改用 样，根据中间温度定 律，测得热电势为 25)= 0) 5， 0)= 3用一支镍铬 冷端温度为 30 ，显示仪表的机械零位在 0 时，这时指示值为 400 ，则认为换热器内的温度为430 对不对 ?为什么 ?正确值为多少度 ? 解 认为换热器内的温度为 430 不对。 设换热器内的温度为 t，实测热电势为 E(t， 30)，根据显示仪表指示值为400 ，则有 E(t， 30)= E(400， 0)，由中间温度定律并查镍铬 E 型）热电偶分度表，有 E(t， 0)= E(t， 30)+ E(30， 0)= E(400， 0)+ E(30， 0)=28943+1801=30744V 反查镍铬 器内的温度 t= 3试述热电阻测温原理 ?常用测温热电阻有哪几种 ?热电阻的分度号主要有几种 ?相应的 解： （ 1）热电阻测温 原理 ： 电阻温度效应，即大多数金属导体的电阻值随温度而变化的现象。 （ 2） 常用测温热电阻 有：铂热电阻和铜热电阻。 （ 3）铂热电阻的 分度号 主要有： 00）； 0）； 000）；等 铜热电阻的 分度号主要有： 00）； 0）；等 3分度号为 计算时错用了 得的温度为 140 ，问实际温度为多少 ? 解 查 140 对应电阻为 而该电阻值实际为 查 实际温度为 157 3分度号为 度电阻比 W(100)=0=被测温度为 50 时，该热电阻的阻值 若测某一环境温度时热电阻的阻值为 92，该环境温度为多少 ? 解 分度号为 度电阻比 W(100)=铜热电阻，其 0，01。则该铜热电阻测温的灵敏度 071 k (/ ) 被测温度为 50 时，电阻值 0+ 50=。 当测某一环境温度时，若热电阻的阻值 2，则对应的环境温度为 t=(9250)/00。 第 4 章 显示仪表 4于标尺始端为 0 的电子电位差计，当热电偶的热端为 0 ，冷端为25 时，问这时应指示多少度 ?输入信号为多少 ?若热端为 0 ，冷端也为 0 时，这时应指示多少度 ?输入信号为多少 ? 解 当热电偶的热端为 0 ，冷端为 25 时，应指示 0 ； 输入信号为 E(0， 25)= E(25， 0)。 若热端为 0 ，冷端也为 0 时，这时应指示 0 ； 输入信号为 E(0， 0)=0。 4题 4所示热电偶测温系统，热电偶的型号为 K，请回答： (1)这是工业上用的哪种温度计 ? (2)显示仪表应采用哪种仪表 ?该仪表的输入信号是多少 ?应指示多少温度 ? 题 4 热电偶测温系统图 解 （ 1）这是工业上用的热电偶温度计。 （ 2）显示仪表应采用 表的输入信号是 K 型热电偶的热电势 E(600， 25)， E(600， 25)= E(600， 0) E(25， 0)=24902 1000=23902（ V）； 指示温 度应为 600（显示仪表内具有冷端温度自动补偿，能直接显示被测温度） 。 4温系统如题 4说出这是工业上用的哪种温度计 ?已知热电偶为 K，但错用与 仪表指示为 160 时，请计算实际温度 （室温为 25） 题 4 测温系统图 解 这是工业上用的热电偶温度计。 当与 60 、 室温为 25时，显示仪表的输入信号应为 60 、冷端为 25时的热电势 60， 25)。而显示仪表外实际配用的是 其输入的热电势 60， 25)，实际应为 、冷端为 25时的热电势 EK(25)，即 EK(25)= 60， 25)。 60， 25)= 60， 0) 5， 0) 查 E(160， 0) = 10501V， 5， 0)=，则 60， 25)=10501 EK(0) =EK(25)+ 5， 0) =000(查 =V） 反查 4述电子自动平衡电桥的工作原理 ?当热电阻短路、断路或电源停电时，指针应指在什么地方 ?为什么 ? 解 电子自动平衡电桥的原理电路如下图所示。 题解 4 电子平衡电桥测温原理图 当被测温度为测量下限时， 动触点应在 时电桥的平衡条件是 P） = （ 1） 当被测温度升高后，热电阻阻值 增加 动触点应右移动才能使电桥平衡，此时电桥的平衡条件是 P=4+ （ 2） 用式（ 1）减式（ 2），则得 3 即 3231 （ 3） 从上式可以看出：滑动触点 即反映了被测温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。 当热电阻短路时， ， 为了使电桥平衡，指针应尽可能地向左滑动，直至始端；当热电阻断路时， ，为了使电桥平衡，指针应尽可能地向右滑动，直至终终端；当电源停电时，指针指在任何位置，电桥输出都为 0，（电桥“平衡”）。 第 5 章 自动控制仪表 5么是控制器的控制规律 ?控制器有哪些基本控制规律 ? 解 控制器的 控制规律 是指控制器的输出信号 )()( 控制器的 基本控制规律 有：位式控制（其中以双位控制比较常用）；比例控制 (P)；积分控制 (I)；微分控制 (D)。 5为比例控制器的比例度 ?一台 型液位比例控制器，其液位的测量范围为 0指示值从 例控制器的输出相应从 5求控制器的比例度及放大系数。 解 比例控制器的比例度就是指控制器的输入变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，用式子表示为： %100m i nm a xm i nm a x pp e 式中 e 输入变化量； p 相应的输出变化量； 输入的最大变化量，即仪表的量程； 输出的最大变化量，即控制器输出的工作范围。 根据题给条件，该控制器的比例度为 %00010 对于单元组合仪表，其放大系数为 =1/120% 5台 型温度比例控制器，测量的全量程为 0 1000 ，当指示值变化 100 ，控制器比例度为 80，求相应的控制器输出将变化多少 ? 解 % 0 0100420m i nm a x m i nm a x 控制器的输出变化量 p=0%=2(5台具有比例积分控制规律的 型控制器，其比例度 为 200，稳态时输出为 5某瞬间，输入突然变化了 过 30出由 5问该控制器的积分时间 解 控制器的放大倍数 =1/200%=制器的输入变化量为 A=制器的输出变化量为 p=65=1(经历时间 t=30s。由 得 )( 5台 型比例积 分控制器，比例度 为 100，积分时间 态时，输出为 5瞬间，输入突然增加了 问经过 5出将由 5 解 控制器的放大倍数 =1/100%=1 控制器的积分时间 态输出 制器的输入变化量为A=历时间 t=5输出变化量 )( 所以，经历时间 5，控制器的输出为 p=p=5+.7(5写出比例积分微分（ 作用控制规律的数学表达式。 解 d 1P 其中， e 输入变化量； p 相应的输出变化量； 放大倍数； 称为积分时间； 微分时间。 5分析比例、积分、微分控制规律各自的特点。 解 比例控制规律的特点是反应快，控制及时；存在余差 (有差控制 ) 积分控制规律的特点是控制动作缓慢，控制不及时；无余差 (无差控制 ) 微分控制规律的特点是控制响应快，故有 超前控制 之称；但它的输出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使数值 很大，微分作用也没有输出，因而控制结果不能消除偏差，所以不能单独使用这种控制器，它常与比例或比例积分组合构成比例微分或比例积分微分控制器。 第 6 章 执行器 6动执行器主要由哪两部分组成 ? 各起什么作用 ? 解 气动执行器由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据输入控制信号的大小产生相应的推力 l，推动控制机构动作，所以它是将控制信号的大小转换为阀杆位移的装置；控制机构是执行器的控制部分，它直接与操纵介质接触，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。 6分别说明什么叫控制阀的流量特性和理想流量特性 ? 常用的控制阀理想流量特性有哪些 ? 解 控制阀的流量特性是指操纵介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系： 式中，相对流量 Q/与全开时流量 对开度 l/之比。 在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。主要有： 直线流量特性 )1(11m a x ； 等百分比（对数）流量特性 1 抛物线流量特性 21m a xm a x 快开流量特性 2m a x)1(11 等四种。 6么叫控制阀的可调范围 ? 在串、并联管道中可调范围为什么会变化 ? 解 控制阀的可调范围（可调比）是其所能控制的最大流量 在串、并联管道中，由于分压和分流作用，可调范围都会变小。 6知阀的最大流量 50m3/h，可调范围 R 30。 （ 1）计算其最小流量 说明 （ 2）若阀的流量特性为直线流量特性，问在理想情况下阀的相对行程 l/。 （ 3）若阀的流量特性为等百分比流量特性，问在理想情况下阀的相对行程为 。 解 （ 1）由 ， 得 )/(m a xm in 。 是比泄漏量大的可以控制的最小流量。 （ 2）由直线流量特性 1(11m a x ，得 1(1m a x ， l/L= )/(30(13050 32.0 l/L= )/(30(13050 38.0 （ 3）由直线流量特性 1得 1m l/L= )/( l/L= )/( 6的理想流量特性分别为直线流量特性和等百分比流量特性，试求出在理想情况下，相对行程分别为 l/L 的两种阀的相对放大系数 相对m a x。（阀的可调比 R=30） 解 当阀的理想流量特性为直线流量特性时，由 )1(11m a x ，得 a x ，即 1 相对 与 l/以，对于相对行程分别为 l/L 量特性阀，均有 K 相对 =11/R=11/30= 当阀的理想流量特性为等百分比流量特性时，由 1得 1m a x 1对 当 l/L a x l/L a x 6知阀的最大流量 100m3/h，可调范围 R 30。试分别计算在理想情况下阀的相对行程为 l/L=的流量值 Q，并比较不同理想流量特性的控制阀在小开度与大开度时的流量变化情况。 (1) 直线流量特性。 (2) 等百分比流量特性。 解 (1) 根据直线流量特性，相对流量与相对行程之间的关系： )1(11m a x 分别在公式中代入数据 100m3/h， R 30， l/L=数据，可计算出在相对行程为 13m3/h m3/h m3/h m3/h。 (2) 根据等百分比流量特性的相对流量与相对行程之间的关系： 1分别代入上述数据，可得： h h h h。 由上述数据可以算得，对于直线流量特性的控制阀，相对行程由 10变化到20时，流量变化的相对值为： %0013 ； 相对行程由 80变化到 90时，流量变化的相对值为： 12%10 。 由此可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时，行程变化了 10，流量就在原有基础上增加了 控制作用很强，容易使系统产生振荡；在大开度时 (80处 )；行程同样变化了 10，流量只在原有基础上增加了 12，控制作用很弱，控制不够及时、有力，这是直线流量特性控制阀的一个缺陷。 对于等百分比流量特性的控制阀，相对行程由 10变为 20时，流量变化的相对值为： %40%10 ； 相对行程由 80变到 90时，流量变化的相对值为： %40%1 0 。 故对于等百分比特性控制阀，不管是小开度或大开度时，行程同样变化了 10，流量在原来基础上变化的相对百分数是相等的，故取名为等百分比流量特性。具有这种特性的控制阀，在同样的行程变化值下，小开度时，流量变化小，控制比较平稳缓和；大开度时，流量变化大，控制灵敏有效，这是它的一个优点。 6么是串联管道中的阻力比 s ? 解 串联管道中的 阻力比 力损失总和即系统中最大流量时动系统总压差 差控制阀全开时阀上的压s 管道阻力损失变化，控制阀前后压差变化，进而影响到流量的变化，即理想流量特性发生畸变。 s = 1时，管道阻力损失为零，系统总压差全降在阀上，工作特性与理想特性一致。随着 线特性渐渐趋近于快开特性，等百分比特性渐渐接近于直线特性。所以，在实际使用中，一般希望 选 s=s理想流量特性相差无几。 6么是并联管道中的分流比 x ? 试说明 解 并联管道中 的分流比 m a xm a x 总管最大流量 流量并联管道控制阀全开时 制阀的流量变化，控制阀所控制的流量与总管的流量产生差异，因此，其理想流量特性将会发生畸变。 x=1时，控制阀的流量就是总管的流量，工作特性与理想特性一致。随着 路阀逐渐打开，虽然控制阀的流量特性变化不大，但可调范围却降低了。 6知某控制阀串联在管道中，系统总压差为 100力比为 s=全开时流过水的最大流量为 60m3/h。阀的理想可调范围 R=30，假设流动状态为非阻塞流。问该阀的额定 (最大 )流量系数 解 由 力损失总和即系统中最大流量时动系统总压差 差控制阀全开时阀上的压 1，得控制阀全开时阀上压差 ps=1000 )/(1m a xm a x 实际的可调范围 r 6台控制阀的额定流量系数 100。当阀前后压差为 200，其两种流体密度分别为 动状态均为非阻塞流时，问所能通过的最大流量各是多少 ? 解 由 m a xm a x 10 ，得 10m a xm a x 当 =)/(m a xm a x 当 =)/(m a xm a x 6于一台可调范围 R 30的控制阀，已知其最大流量系数为 100，流体密度为 1g/由全关到全开时，由于串联管道的影响，使阀两端的压差由 0果不考虑阀的泄漏量的影响，试计算系统的阻力比（或分压比） s，并说明串联管道对可调范围的影响（假设被 控流体为非阻塞的液体）。 解 由于阻力比 不考虑阀的泄漏量的影响时，阀全关时阀两端的压差就可视为系统总压差，故本系统总压差为 全开时两端压差为 60以阻力比： s 。 由于该阀的 100， R 30，在理想状况下，阀两端压差维持为 体密度为 1g/最大流量 h，最小流量 R 100/30 h。 对于非阻塞流的液体， /10 m a xm a x 。 串联管道时，由于压差由 0这时通过阀的最大流量将不再是 h，而是 010/100 3m a x 。 这时的可调范围 a x m a c 。 由上可见，串联管道时，会使控制阀的流量特性发生畸变，其可调范围会有所降低。如果 使可调范围大大降低，以至影响控制阀的特性，使之不能发挥应有的控制作用。 当然，从节能的观点来看， 明耗在阀上的压降大，能量损失大，这是不利的一面。 6台控制阀的流量系数 200。当阀前后压差为 体密度为 动状态为非阻塞流时，问所能通过的最大流量为多少 ?如果压差变为 能通过的最大流量为多少 ? 解 由公式 /10 m a xm a x ， 得 )/(m a xm a x 当压差变为 ，所能通过的最大流量为： )/(m a xm a x 上述结果表明，提高控制阀两端的压差时，对于同一尺寸的控制阀，会使所能通过的最大流量增加。换句话 说，在工艺上要求的最大流量已经确定的情况下，增加阀两端的压差，可以减小所选择控制阀的尺寸 (口径 )，以节省投资。这在控制方案选择时，有时是需要加以考虑的。例如离心泵的流量控制，其控制阀一般安装在出口管线上，而不安装在吸入管线上，这是因为离心泵的吸入高度 (压头 )是有限的，压差较小，将会影响控制阀的正常工作。同时，由于离心泵的吸入压头损失在控制阀上，以致会影响离心泵的正常工作。 6么叫气动执行器的气开式与气关式 ?其选择原则是什么 ? 解 气动执行器（控制阀）的气开式为，有压力控制信号时阀开，无压 力控制信号时阀处于全关；气关式为，有压力控制信号时阀关，无压力控制信号时阀处于全开。气动执行器的气开式与气关式的选择原则