热工仪表及自动化教材目录

1、热工仪表及自动化课程各章习题第二章 热力过程自动控制基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。二、常用术语1. 控制对象：2. 被控变量：3. 操纵变量：4. 扰动量：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。5. 设定值：6. 偏差：7. 控制系统的过渡过程：8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接

2、或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号位两者之差，这种反馈称为负反馈。10正反馈：三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？控制对象：控制仪表：检测仪表（检测元件及变送器）：控

3、制仪表：执行仪表：显示仪表：3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？发散振荡过程：非振荡发散过程：等幅振荡过程：衰减振荡过程：非振荡衰减过程：其中，衰减振荡过程和非振荡衰减过程可以基本满足控制要求，但后者进程缓慢，只用于系统不允许振荡时。4. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。最大偏差：衰减比： 余差：过渡时间：振荡周期（振荡频率）：5. 什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？自动控制系统的方块图是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中：每一个方块代表系统中的一

4、个组成部分，6. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？ 仪表位号由字母组合和回路编号组成： 字母组合：首字母被侧变量，尾字母仪表功能，中字母修饰词 回路编号：首位数工序号；后续数顺序号7. 某化学反应器工艺操作规定温度为（80010）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。（2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。第三章 热工对象动态特性分析一、基本要求1. 了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；

5、2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；3. 掌握表征被控对象特性的三个参数放大倍数K、时间常数T、滞后时间的物理意义及其对控制质量的影响；4. 了解被控对象特性的实验测定方法。二、常用术语1. 被控对象特性：2. 被控对象数学模型：3. 被控对象的放大倍数：4. 被控对象的时间常数：5. 被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和6. 通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系。包括控制通道和干扰通道。三、问答题1. 为什么说放大倍数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性？2.

6、简述获取对象特性（数学模型）的两种方法。 理论分析法：通过理论分析建立输入和输出之间的关系。例如：一阶对象、积分对象、二阶对象 实验测取法：在实际系统或实验系统中，通过一组输入来考察输出的跟随变化规律。常见的有：多点拟合法、阶跃输入法和周期脉冲法。3. RC电路如图所示。Vi为输入量，V0为输出量。在时间t0时，闭合开关K，电容开始充电。此时，电压V0随时间的变化规律为： （1）求当t分别为0、T和时，V0分别为多少？ （2）绘出Vi作阶跃变化时，V0随时间变化的响应曲线形状； （3）根据上述已知条件，确定对象的特性参数K、T和。4. 为了测定某物料干燥筒的对象特性，在t0时刻突然将加热蒸汽量

7、从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到阶跃输入曲线如图所示。写出描述物料干燥筒特性的微分方程（温度变化量作为输入量，加热蒸汽量的变化量作为输出量；温度测量仪表的测量范围0200；流量测量仪表的测量范围040m3/h）。第四章 传感器、变送器（一）一、基本要求1掌握仪表精度的意义与测量误差的关系。2了解仪表的性能指标。3初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。4了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。5了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。6掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的

8、作用及方法。7了解电动温度变送器的作用及原理。二、常用术语1. 参数检测：2. 非电量的电测法：3. 准确度：4. 绝对误差：5. 实际相对误差：6. 示值相对误差：7. 引用相对误差：8. 允许误差：9. 指示变差：10. 精密度11. 仪表精度等级：12. 精确度：13. 灵敏度：14. 灵敏限：15. 分辨率：16. 线性度：17. 反应时间：三、问答题1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。液柱式压力计：活塞式压力计：弹性式压力计： 弹簧管式： 薄膜式： 波纹管式：电气式压力计：应变式：压电电阻式：电感式：电容式：霍尔式：2. 试述压力计选型的主要

9、内容及安装注意事项。类型选择量程与盘面选择精度选择注意：取压位置与隔离3. 试述流量计的分类及其工作原理。速度流量计：压差流量计：转子流量计：电磁流量计：超声波流量计：涡轮流量计：堰式流量计：容积式流量计：齿轮流量计：活塞流量计：质量流量计：间接质量流量计：直接质量流量计：4. 试述物位计的分类及其工作原理。直读式物位计：浮力式物位计：压差式物位计：电磁式物位计：核辐射式物位计：超声波物位计：光电式物位计：5. 试述温度测量仪表的种类及其工作原理接触式温度计：膨胀式温度计： 玻璃液体温度计： 双金属温度计：压力式温度计：热电偶温度计：热电阻温度计：非接触温度计：辐射温度计：红外温度计：光电温度

10、计：热电温度计：6. 试述电动温度计二次仪表的功能及其组成部分。功能：对信号进行放大和转换；信号的线性化。组成部分：输入电桥；放大器；反馈电路；电源电路。第四章 传感器、变送器（二）一、基本要求1了解动圈式显示仪表的基本结构及原理。2掌握自动电子电位差计的工作原理。熟悉电位差计的测量桥路及各个电阻的作用。3掌握自动电子平衡电桥的工作原理。4了解DDZ-型显示仪表的基本结构及原理。5了解数字式显示仪表的原理与组成。二、常用术语1. 模拟信号：2. 数字信号：三、问答题1. 试述动圈式仪表的结构及其工作原理。2. 试述自动平衡电桥及其与热电阻配合进行温度检测的工作原理。3. 试述自动不平衡电桥及其

11、与热电偶配合进行温度检测的工作原理。4. 试述DDZ系列光柱报警器的结构及其工作原理。第五章 热工控制仪表（一）一、基本要求1掌握各种基本控制规律及其特点。2熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。3了解DDZ-型和DDZ-型控制器的特点和基本组成。4了解可编程调节器和可编程控制器的功能和特点。二、常用术语1. 基地式控制仪表2. 单元组合式控制仪表3. 计算机控制系统4. 控制规律：5. 限位控制：6. 连续控制：7. 放大倍数KP：8. 比例度：9. 无干扰切换三、问答题1. 试述控制器的作用及其分类。2. 控制系统按控制规律可以分为哪几类：3. 试述PID控制的数学模型及参数意义

12、。4. 模拟量控制器由哪几部分组成？画出其框图并说明各部分的作用。5. 试述DDZ仪表的特点。6. 试述DDZ电动控制器的基本功能，并画出其结构框图。第五章 热工控制仪表（二）一、基本要求1掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响。2了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。3理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。4了解电气转换器及电-气阀门定位器的用途及工作原理。5了解电动执行器的基本原理。二、常用术语1. 控制阀的理论流量特性2. 控制阀的实际流量特性三、问答题1. 试述执行器的分类及其作用。2. 执行器由哪两部分组成，各起什么作

13、用？3. 气动执行机构有哪几种结构形式？各有什么特点？4. 试述电动执行机构的分类及其用途。5. 试述电动执行机构的结构及其工作原理。6. 试述电液执行器的结构及其工作原理。7. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？第六章 常用自动控制系统分析（一）一、基本要求1了解简单控制系统的结构、组成及作用。2掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。3了解各种基本控制规律的特点及应用场合。4掌握控制器正、反作用确定的方法。5掌握控制器参数工程整定的方法。二、常用术语1. 简单控制系统：2. 控制器的工程整定：三、问答题1. 如何选择被控变量？2. 如何选择操纵变量？3. 造成控制系统

14、滞后的原因有哪些？ 对象滞后、检测滞后、信号传送滞后4. 控制系统按信号来源（系统结构）可以分为哪几类？试分别画出结构框图。5. 控制器整定的任务是什么？常用整定方法有哪几种？ 理论计算 工程整定临界比例度法衰减曲线法经验凑试法第六章 常用自动控制系统分析（二）一、基本要求1掌握串级控制系统的结构、工作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择；了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。2熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。3了解比值控制系统的各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。4熟悉前馈控制系统的结构、特点及应用场合。5理解连续型选

15、择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。6理解分程控制系统的结构及应用场合。7了解多冲量控制系统的意义；理解三冲量控制系统的结构特点。二、常用术语1. 复合控制系统：2. 软保护：3. 硬保护：三、问答题1. 试述串级控制系统的特点及其使用条件。2. 串级控制系统中主、副变量应如何选择？3. 简述均匀控制的目的及控制方案。4. 以合成氨为例，简述比例控制的目的及控制方案。5. 选择性控制系统按处理方法不同可以分为哪几类？开关型选择性控制系统：连续型选择性控制系统：混合型选择性控制系统：6. 试述分程控制的目的及其适用范围。分程控制系统：由一

16、个控制器同时控制两个执行机构并使之次第执行的控制系统。使用范围：扩大调节范围，提高调节精度；可用于两种不同的介质，以满足工艺要求；用作生产安全的防护措施7. 什么是多冲量控制系统？第七章 热力过程自动控制系统分析一、基本要求1掌握汽包锅炉给水自动控制系统的组成及分析方法、熟悉由各种仪表构成的给水自控系统2掌握过热汽温控制系统的组成及分析方法、熟悉由各种仪表构成的过热汽温自控系统、再热汽温控制系统3掌握燃烧过程自动控制系统的组成及分析方法、熟悉由各种仪表构成的燃烧过程自动控制系统4 了解直流锅炉、单元机组自动控制系统的组成及分析方法二、常用术语 1节流调节2变速调节3虚假水位4单冲量给水自动调节

17、系统5单冲量给水自动调节系统6双冲量给水自动调节系统7单级三冲量给水自动调节系统8串级三冲量给水自动调节系统9全程给水自动调节系统10对流式过热器11辐射式过热器12屏式过热器13过热汽温14再热汽温15导前汽温微分信号16燃料量调节17送风量调节18引风量调节19风煤比20热量信号三、问答题1.火电厂自动调节系统有那些类型？2汽包锅炉水位调节对象有何特点？3举例说明汽包锅炉水位特性与锅炉负荷的关系4举例说明汽包锅炉水位内扰特性与锅炉容量、参数的关系。5影响汽包水位变化的因素有哪些？6虚假水位是怎样形成的？7单冲量、双冲量、 三冲量水位调节系统有何特点？8为什么蒸汽流量负微分信号能改善水位调节

18、质量？9汽包锅炉水位调节系统投入前应进行那些实验工作？其质量要求有那些？10具备那些条件才能进行汽包锅炉水位调节系统的投入工作？11如何投入三冲量水位调节系统 ？12对汽包锅炉水位调节质量有那些要求？13三冲量水位调节系统中调节器的正、反作用如何确定？14三冲量水位调节系统中，水位信号中断会出现什么现象？15三冲量水位调节系统中，给水流量信号中断时会出现什么现象？16三冲量水位调节系统中，蒸汽流量信号中断时会出现什么现象？17串级三冲量水位调节系统中信号中断时会出现什么现象？18一个水位调节系统，投运一段时间后给定值要变化才能进行，其原因何在？19某厂为检修方便，再汽包水位平衡容器下装两只针形

19、阀，这对水位测量及自动调节有什么影响？20测量汽包水位的差压边送器在现场调零或冲管后，能否立即投入自动调节？21汽包锅炉三冲量水位调节系统中，当调节器偏差表指示进于零时，调节器的输出仍不能跟踪阀位，这是什么原因？22何谓水位全程调节？23实现水位全程调节应解决那些问题？24用调速给水泵的水位两段调节是有和特点？25用调速给水泵的水位一段调节方式有何特点？26为什么要保证锅炉给水泵的最小流量？如何实现锅炉给水泵的最小流量控制？27影响蒸汽温度变化的因素有那些？28过热蒸汽温度及再热蒸汽温度调节系统投入前应进行那些实验工作？其质量要求有那些 ？29具备那些条件才能进行温度调节系统的投入工作？30如何投入带导前微分信号的双回路气温调节系统？31具有导前微分作用的双回路气温调节系统应如何整定？32对蒸汽温度调节质量有哪些要求？33具有导前微分信号的双回路汽温调节系统，在导前微分信号中断时，系统能否正常工作？34串级气温调节系统中，中间汽温信号中断时，调节系统能否正常工作？35在无测试设备的情况下