化工仪表及自动化答案

1、化工仪表及自动化答案文件编码（008-ttig-utitd-gkbtt-puuti-wytui-8256）第一章自动控制系统基本概念4.自动把握系统主要由哪些环节组成答：主要由测量与变送器 、自动把握器、执行器、被控对象组成。9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量答：在自动把握系统中，将需要把握其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象。 生产过程中所要保持恒定的变量，在自动把握系统中称为被控变量。工艺上期望保持的被控变量即给定值。 具体实现把握作用的变量叫做操纵变量。12.什么是负反馈负反馈在自动把握系统中有什么重要意义答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，

2、又返回到系 统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。负反馈在自动把握系统中的重要意义是当被控变量，y 受到干扰的影响而上升时，只有负反馈才能使反馈信号上升，经过比较到把握器去的偏差信号将降低， 此时把握器将发出信号而使把握阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被 控变量下降回到给定值，这样就达到了把握的目的。11.图 1-18 所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么tsp -干扰把握t执行器反应器xepq温度测量变z被控对象：反应器 被控变量：反应温度 操纵变量：冷却水流量：干扰变量 a、b 的流量、温度。13. 结合 11 题，说

3、明该温度把握系统是一个具有负反馈的闭环系统。当被控变量反应温度上升后，反馈信号上升，经过比较使把握器的偏差信号 e 降低。此时，把握器将发出信号而使把握阀的开度变大，加大冷却水流量，从而 使被控变量下降到。所以该温度把握系统是一个具有反馈的闭环系统。14. 图 1-18 所示的温度把握系统中，假如由于进料温度上升使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该把握系统的工作状况，此时系统是如何通过把握作用来 克服干扰作用对被把握变量影响的当反应器的温度超过给定值时，温度把握器将比较的偏差经过把握运算后，输 出把握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。这样便可以通过把握

4、作用克服干扰作用对被控变量的影响。15. 按给定值形式不同，自动把握系统可分为定值把握系统、随动把握系统、程 序把握系统。18.什么是自动把握系统的过渡过程它有哪几种基本形式系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。 非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程。20.自动把握系统衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些影响这些品质指标的因素 是什么答：自动把握系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、 过渡时间、振荡周期或频率。影响因素有被控对象的额性质，自动扮装置的选择和调整。其次章 过程特征及数学模型8. 反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义

5、他们对自动把握系统有什么影响 描述对象特性的参数有放大系数 k、时间常数 t、滞后时间物理意义：k：反应的是对象处于稳定状态下的输出变化量和输入变化量之间的 关系。t：系统在受到阶跃输入作用后输出达到稳定值的%所需时间系统受到输入作用后，输出保持初始速度变化，达到稳定值所需时间。：是纯滞后时间o 和容量滞后c 的总和纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。 容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过肯定阻力而引起的。影响：对于把握通道。k 大，操纵变量的变化对被控变量的影响就大，即把握作用对扰动的补偿力量强，余差也小；k 小，把握作用的影响不显着，被控变量变化缓慢，但 k 太大

6、，会使把握作用对被控变量的影响国强，使系统稳定性下降在相同的把握作用下，时间常数 t 大，则被控变量的变化比较缓慢，但过渡过程时间较长。若 t 小，则被控变量变化速度块，t 太大或太小，在把握上都将存在肯定困难，因此需依据实际状况适中考虑。由于的存在使把握作用总是落后于被控变量的变化，造成被控变量的最 大偏差增大，把握质量下降。因此，应尽量减小滞后时间。对于扰动通道，k 大对把握不利，会使最大偏差增大，k 小，对把握变量不会产生多大影响。t 大扰动作用比较平缓，被控变量变化较平稳，对象较易把握纯滞后不影响把握系统的品质，容量滞后的存在，使阶跃扰动的影响趋于缓和，被控变量的 变化相应也缓和一些。

7、因此，对系统有利。9. 为什么说放大系数 k 是对象的静态特性而时间常数 t 和滞后时间是对象的动态特征在稳定状态时，对象肯定的输入就对应着肯定的输出。这种特性称为对象的静 态特征，而 k 在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，所以放大系数是对象静态特性。时间常数 t 和滞后时间都描述的是达到稳态值前的过程，故是对象的动态特性。第三章 检测仪表与传感3. 何谓仪表的相对百分误差和允许的相对百分误差答：相对百分误差是指确定误差中的最大值max 与仪表量程的百分比。d =dmax´100%测量范围上限值- 测量范围下限值允许的相对百分误差是仪表在规定的正常状况下允许的相

8、对误差的最大值。d= ±仪表允许的最大确定误差值´100%允测量范围上限值- 测量范围下限值4. 何谓仪表的精度等级答：将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“”号，便可以用来确定仪表 的精确度等级。 目前常用的精确度等级有，等。11.弹簧管压力计的测压原理是什么答：它的测压原理是将被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管的变形使其自由端发 生位移，放大后就可以由指针在仪表盘上指示出相应的压力值。14. 应片式压力计与电阻式压力计各接受什么测压元件答：应片式压力计：电阻应变片电阻式压力计：单晶硅片15. 电容式压力传感器的工作原理有何特点答:它的工作原理是将弹簧管的位移转

9、换成电容量的变化，将被测膜片作为电容器的可动极板，与固定极板组成可变电容器。当被测压力转变时由于被测膜片的 弹性变形产生位移，转变两极板之间的距离。造成电容量的变化。特点：结构紧凑，灵敏度高，过载力量大，重量轻，使用便利。26.压力计安装要留意什么问题答：压力计应安装在易观看和检修的地方。安装地点应力求避开振动和高温影响。测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与测压元件接触，对于 有腐蚀性介质的压力测量，应加装有中性介质的隔离罐。压力计的连接处，应依据被测压力的凹凸和介质性质，选择适当的材料，作为 密封垫片，以防泄漏。当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起

10、的 测量误差应按p±hg 进行修正。为平安起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或 无人通过之处，以防发生意外。29. 试述化工生产中测量流量的意义答：在化工生产中，测量流量，以便为生产操作和把握供应依据，使产过程达到 优质高产和平安生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。30. 试述差压式流量计的测压原理，影响因素答：它的测压原理是基于流体流淌的节流原理，利用流体经过节流装置产生的压 力差来实现流量测量的，当流体流经节流件时，会发生流速的转变，便会产生差 压，在肯定条件下，流量与节流件前后的差压有肯定的单位对应关系。影响因素;1)节流装置安装不正确；2)倒压

11、管安装不正确或消灭堵塞、渗漏等现象；3） 差压计安装或使用不正确；4） 板孔入口边缘的磨损；5） 被测流体工作状态的变动。35.转子流量计的工作原理答:它的工作原理是流体流过环系的时候，节流作用使浮子上下表面产生压力差形成上升力，它与浮力合力使浮子向上运动，当上升力与浮子本体重量相等的时 候，浮子平衡在一个位置，浮子平衡高度与流体流量的对应关系，这个高度代表 流量的大小。40椭圆齿轮番量计的特点是什么答：椭圆齿轮番量计的特点是：测量精度高、对流体黏度变化不敏感，特别适用 于测量高黏 度的流体流量，但要求被测介质洁净，不含固体颗粒，一般不宜在高温或低温下使用。44.质量流量计有那两大类答：一种是

12、直接式质量流量计，即直接测量流体的质量流量；另一种是间接式或推倒式质量流量计，这类质量流量计是利用体积流量计和 密度计组合来测量质量流量的。59. 常用的热电偶有哪几种所配用的补偿导线是啥说明使用补偿导线留意那几点 为啥使用补偿导线答：铂铑 30-铂铑 6 热电偶、铂铑 10-铂热电偶、镍铬-镍硅热电偶、镍铬-考铜热电偶、铜-康铜热电偶；所配用的补偿导线是铜-镍铜；留意：1）补偿导线与热电偶型号匹配；2）正负极对应，不能接反；3）新冷端温度恒定，原冷端和新 冷端温度在 0-100 摄氏度范围内。缘由：由热电偶测温原理知道，只有热电偶冷端温度恒定时热电势才是被测温度 的单值函数，但由于热电偶的工

13、作端和冷端离的很近，而且冷端暴露在空间，容 易受到四周环境温度的影响，所以很难保持冷端温度恒定，固然可以做的热电偶 很长，但消耗过多金属材料，太铺张，解决这个问题的方法是使用一种专用导线 称“补偿导线”。60. 用热电偶测温时，为啥进行冷端补偿补偿方法有哪几种答：接受补偿导线后，把冷端从高温或不稳定的地方延长到低温关系稳定的操作 室中，由于操作室的温度一般高于 0 摄氏度，故冷端温度还是不能保持 0 摄氏度恒定，由于工业上常用的热电偶冷端温度均为 0 度，同时所用仪表也是依据这种关系配套的，因此计算结果还是有很大误差的，因此必需对其修正，保证冷端温 度 0 度恒定。即冷端温度补偿。方法：1）冷

14、端温度保持 0 度恒定的方法；2）冷端温度修正方法；3）校正仪表零点法；4）补偿电桥法；5）补偿热电偶法。62.用热电偶测温时，为什么要进行冷端补偿其冷端补偿的方法有哪几种答：接受补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延长到温度 较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是 0。而工业上常用的各种热电偶的温度-热电势关系曲线是冷端温度保持为 0的状况下得到的，与它配套的使用的仪表也是依据这一曲线进行刻度的，由于操作室的温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。因此，要进行冷端补偿。补偿方法：（1）冷端温度保持为 0的方法（2）冷端温度修正方法（3）校正仪表零点法（4）补偿电桥法（5

15、）补偿热电偶法65.试述热电阻测温原理常用热电阻种类 r0 各为多少答：利用金属材料的电阻随温度的转变而转变的特性测温的。常用的热电阻有铂 电阻和铜电阻 pt50 pt100 cu50 cu100 （r0=50、100）第四章 自动把握仪表1.什么是把握器的把握规律把握器有哪些基本把握规律答：所谓把握器的把握规律是指把握器的输出信号 p 与输入偏差信号 e 之间的关系，即 p=f(e)=f(z-x) 式中，z 为测量值信号；x 为给定值信号；f 为某种函数关系。常用的把握规律有位式把握，比例把握（p），积分把握（i）,微分把握（d）, 以及它们的组合把握规律，例 pi,pd,pid 等。3.

16、比例把握规律是怎样的答：把握器的把握规律是指把握器的输出信号与输入信号之间的关系，即 p=kp*e, 式中，kp 为比例放大系数。4. 何谓比例把握器的比例度所谓比例度就是指把握器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分 数。6.比例把握器的比例度对把握过程有什么影响选择比例度时要留意什么问题比例度和放大倍数 kp 都能表示比例把握器把握作用的强弱。只不过 kp 越大， 表示把握作用越强，而越大，表示把握作用越弱。 7试写出积分把握规律的数学表达式。为什么积分把握能消退余差答：表达式为 kiedtp 为输出变化量，e 为输入偏差，ki 为积分速度。由于有偏差存在时，输出信号将随时间增长

17、（或减小）。当偏差为零时，输出才 停止变化而稳定在某一值上，所以积分把握能消退余差。8.什么是积分时间 ti 试述积分时间对把握过程的影响。积分时间是积分速度的倒数 ti=1/ki积分时间 ti 越短，ki 越大，积分作用越强，过渡时间越短，因而易于消退余差；反之亦然。10. 抱负微分把握规律的数学表达式是什么为什么微分把握规律不能单独使用p=td（de/dt）微分把握规律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，因而把握结果不能消退偏差，所以不能单独使用这种把握 器。11. 试写出比例积分微分（pid）三作用把握规律的数学表达式。p=kp（e+（1/ti）e

18、dt+ td（de/dt）12. 试分析比例、几份、微分把握规律各自的特点。比例把握规律：反应快，把握准时；当系统的负荷转变时，把握结果有余差； 积分把握规律：把握缓慢，但能消退余差；微分把握规律：有肯定的超前把握作用，能抑制系统的振荡，增加稳定性。 第五章 执行器1.气动执行器主要由哪些部分组成各起什么作用答：气动执行器主要由执行机构和把握结构两部分组成。执行机构的作用：是执行器的推动装置，它依据把握信号（由把握器发出）压力 的大小产生相应的推力，推动把握结构动作，所以它是将信号压力的大小转换 为阀杆位移的装置把握机构：是指把握阀，它是执行器的把握部分，它直接与被控介质接触，把握 流体的流量

19、所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。4.常用的把握阀抱负流量特性有哪些1）直线流量特性 2）等百分比（对数）流量特性 3）抛物线流量特性 4）快开特性11.什么叫气动执行器的起开式与气关式其选择原则是什么随着送往执行器的气压信号的增加，阀渐渐打开的称为气开式，反之称为气关 式。气开、气关式的选择主要由工艺生产上平安条件打算的，一般来讲，阀全开时， 生产过程或设备比较危急的选择气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危急的 选择气关式。13.什么是把握阀的流量系数 kv把握阀的流量系数 kv 的定义为：当阀的两端压差为 100kpa，流体密度为 1g/立方厘米，阀全开时，流经把握阀的流体流

20、量（以立方米/h 表示）。第六章 简洁把握系统4. 什么叫直接把握指标和间接把握指标各用在什么场合答：直接把握指标：被控变量本身是需要把握的工艺指标。间接把握指标：工艺中本应作为被控变量的量缺乏猎取信号的检测手段，或 虽然能测，但信号微弱或滞后很大，这时选取与指标有对应关系的另一变量。尽量接受直接把握指标，只有被控变量无法直测才考虑间接指标。 5.被控变量选择原则是什么答：（1）被控变量应代表肯定化工工艺操作指示。（2） 是工艺生产过程中经常变化，要因而频繁把握的变量（3） 考虑和理性，常选择温度作为被控变量。（4） 被控变量应可测量，具有较大灵敏度（5） 被控变量是单独把握的（6） 应考虑工

21、艺的合理性与经济性7.操纵变量的选择原则是什么操纵变量的选择原则（1） 操纵变量应是可控的，即工艺上允许调整的变量。（2） 操纵变量能克服其他干扰来平衡被控变量。（3） 操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏，为此应通过合理选择操纵变量，使把握通道的放大系统适当大，时间常数适当小（不宜过小，否 则引起振荡）。纯滞后时间尽量小，为使其他干扰对被控变量的影响减小，并使 干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数尽可能大。（4） 在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性和经济性。9.比例把握器，比例积分把握器，比例微分把握器的特点分别 是什么各适用于什么场合答：比例把握器特

22、点：输出信号与输入信号成比例。适用于对象把握通道滞后较 小，负荷变压不大，对把握器要求不高的场合。比例积分把握特点：输出信号与输入信号成比例，并与输入信号对时间积分成比 例。适用于对象滞后较小，负荷变化不大，把握结果不允许有余差存在的系统。 比例积分微分把握器：在比例积分基础上加上微分作用。适用于对象容量滞后较 大，负荷变化大，把握质量要求较高系统。11.被控对象、执行器、把握器的正反作用各是怎样规定答：被控对象的正反作用随具体对象的不同而各不相同。当操纵变量增加时，被 控变量也增加的对象属于“正作用“的。反之，被控变量随操纵变量的增加而降 低的对象属于”反作用“的。执行器的作用方向取决于是气

23、开阀还是气关阀。当把握器输出信号增加时，气开 阀的开度增加，因而流过阀的流体流量也增加，故气开阀的开度“正”方向。反 之，由于当气关阀接受的信号增加时，流过阀的流体流量反而削减，所以是 “反”方向。把握器的作用方向是这样规定的：当给定值不变，被控变量测定值增加时， 把握器的输出也增加，称为“正作用”。或者当测量值不变，给定值削减时，控 制器的输出增加的称为“正作用”方向。反之，假如测量值增加（或给定值减小） 时，把握器的输出削减的称为“反作用”。 15把握器参数整定的任务是什么工程上常用的把握器参数整定有哪几种方法f2f1主把握器副把握器执行器副对象主对象给定值副变量主变量副测量变-2串级把握

24、系统有哪些特点主要使用主在测什量么变场合把握器参数整定的任务是：依据已定的把握方案来确定把握器的最佳参数（包括比例度、积分时间 ti、微分时间 td）以便使系统能获得好的把握质量。常用方法有：临界比例度法、衰减曲线法和阅历凑试法。21.阅历凑试法整定把握器参数的关键是什么阅历凑试法的关键是“看曲线、调参数”。因此要接受这种方法整定把握器参 数必需先弄清把握器参数变化对过渡过程曲线的影响关系。第七章 简单把握系统1.什么叫串级把握画出一般串级把握系统的典型方块图。串级把握系统是由其结构上的特征而得名的，它是由主、副两个把握器串联工 作的。主把握器的输出作为副把握器的给定值，副把握器的输出去操纵把

25、握阀， 以实现对主变量的定制把握。（1） 在系统结构上，它是由两个串接工作的把握器构成的双闭环把握系统。（2） 系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的把握质量。（3） 由于回路的存在，对进入副回路的干扰有超前把握的作用，因而削减了干 扰对主变量的影响。（4） 系统对负荷转变时有肯定的自适应力量串级把握系统主要应用于：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，对把握质量要求较高的场合。3.串级把握系统中的主、副变量应如何选择主变量的选择原则与简洁把握系统中被控变量的选择原则是一样的。 副变量的选择原则是：（1） 主副变量间应有肯定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主 变量的变化。（2） 通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰。（3） 在可能的状况下，应使副回路中包含更多的干扰，但副变量又不能离主变 量太近。（4） 副变量的选