仪表计算题30

1、计算题1. 有一个被控对象，它的对象特性方程式为5dy(t)/dt+y(t)=2x(t),在单位阶跃信号的作用下，当t=15秒时y(t)的近似值是多少？。(e-30.05) 解：由对象特性方程可以得到:K=2；T=5；输入为单位阶跃信号，因此A=1。特性方程的解为：y(t)= KA(1- e-t/T)将所有已知条件代入公式，可以得到：y(t)= KA(1- e-t/T)=2×1×（1- e-15/5）=1.9答：在单位节越信号的作用下，被控对象在15秒钟使得输出值为1.9。2.有一用隔离液测量的差压变送器，负压管在运行中由于隔离液漏完而充满残油介质，设孔板取压点到差压变送器

2、正负压室的垂直距离为1.5m。残油密度残=0.885t/m3，隔离液甘油的密度甘=1.26t/m3,仪表的测量范围Pmax=40000Pa,对应的最大流量Mmax=40t/h,试问由于负压管漏而引起的测量误差为多少？解: 己知Pmax=40000Pa，高度h=1500mm，Mmax=40t/h, 残=0.885t/m3，甘=1.26t/m3负压管充满残油后的附加差压变化为P1=(甘-残)gh =(1.26-0.885)9.81×1.5×1000 =5518（Pa） 由于流量与差压满足下列关系式 式中 P附加的测量差压变化； M由于P所引起的流量变化量； Pmax最大设计差压

3、值，Pa； Mmax为最大设计流量值，t/h。 故由于负压管漏完隔离液后所引起的测量误差为M= Mmax =40×=149 （th） 3. 某测量系统由测量元件、变送器和指示仪表组成。要求系统的允许误差（相对额定误差）为士1。试问，选用精度分别为01级、05级和1级的测量元件、变送器和指示仪表能否满足系统对误差的要求？请用数据说明。如不能满足，此矛盾又该如何解决？答:选用测量元件和仪表组成测量系统的系统误差为ES=±1.12此值大于系统允许误差（±1），因此不能满足系统对误差的要求。从选用的测量元件和仪表的精度等级不难看出，由于指示仪表的精度为1级，所以，无论把测

4、量元件和变送器的精度如何提高，也不能使系统误差士1。因此，只有把指示仪表的精度提高一级，即改用05级的指示仪表，就可满足要求。此时ES=±0.71士1 4.与节流装置配套的差压变送器的测量范围为039.24kPa，二次表刻度为010th。 若二次表指示50，变送器输入差压P为多少？变送器输出电流I。为多少？ 若将二次表刻度改为07.5th，应如何调整？解:流量与差压的关系式为 M=(K为一常数) M100=K=10th （1） M50=5th （2） (1)式比（2）式 P=9.81（kPa）变送器输出电流范围为420mA I。=8（mA） 因节流装置及流量特性不变，K仍为原来的常数

5、。将二次表刻度改为07.5th，只需将差压变送器的量程压缩即可。 M100=K=10th （3） M100=7.5th （4） （3）式比（4）式 P=22.07（kPa）将变送器测量范围改为022.07kPa，二次表刻度即为07.5th。5.已知浮筒和拉链的总重量W为37Kgf，浮筒长度L=800mm，浮筒外径D=20mm，被测液体的重度介=055gfcm3，试求输出分别为0、50、100时相应的挂重重量。解：浮筒可能受到的最大浮力为：介=×80×0.55=138.16（gf） 输出为100时相应的挂重重量（砝码盘和应加砝码的总重量）为：W-介=3700-138.16=3

6、56184（gf）。 把138.16gf分4等分（34.54gf），并作适当计算便可得出下表所列各值。液位，%输出电流，mA挂重,gf04370050123630.92100203561.846.有一浮筒液位计用来测量界面，已知浮筒的重量W=1760gf，浮筒的体积V=1258cm3，两种液体的重度为轻=08gfcm3和重=12gfcm3，试求输出分别为0、50、100时相应的挂重重量。解：处于最低界位（输出为0）时浮筒完全浸没在轻组分的液体中，所受的浮力为： V轻=1258×08=1006.4(gf) 这时相应的挂重重量为： WV轻=17601006.4=7536 (gf) 处于最

7、高界面（输出为 100）时浮筒完全浸没在重组分的液体中，所受的浮力为： V重=1258×12=1509.6(gf) 这时相应的挂重重量为： WV重=17601509.6=2504 (gf) 因此，挂重重量的最大变化量为7536-2504=5032（gf）。把它分成4等分（每等份为125.8gf），便可得出下表的对应关系。界位，%输出电流，mA挂重,gf04735.6501250210020250.47.有一电动浮筒液位变送器用来测量界面，其浮筒长度L800mm，被测液体的重度分别为重=1.2g/cm3和轻=0.8g/cm3。试求输出为0、50和100时所对应的灌水高度。解: 最高界面

8、（输出为100）所对应的最大灌水高度为 L水=960 mm 最低界面（输出为0）所对应的最小灌水高度为 L水=640 mm 由此可知用水代校时界面的变化范围为 L水- l水=960640=320 mm 显然，在最高界面时用水已不能进行校验，这时可将零位降到800-320=480mm处来进行校验。其灌水高度和输出压力的对应关系见表。 灌水高度与输出压力的对应关系表灌水高度/mm液位指示/%输出(mA)48064080005010041220这样校验结束后，再把浮筒室灌水到640mm，并把输出为电流4mA，这就完成了校验工作。8.用1151D电容式差变测流量,已知Pmax=60kPa,二次表量程为

9、0200t/h,当输出表头(开方)指示流量为20%、40%、60%、80%时输出电流值为多少？ 解：222又流量为20%、40%、60%、80%，实际为40、80、120、160t/h（1）I=2×16mA+4mA =2×16mA+4mA=4.64(mA) (2) I=2×16mA+4mA =2×16mA+4mA=6.56(mA) (3) I=2×16mA+4mA =2×16mA+4mA=9.76(mA) (4) I=2×16mA+4mA =2×16mA+4mA=14.24(mA)答:当流量指示为20%输出电流为4

10、.64mA；当流量指示为40%输出电流为6.56mA；当流量指示为60%输出电流为9.76 mA；当流量指示为80%,输出电流为14.24 mA。9.有一台电动差压变送器,表量程为25000Pa，对应的最大流量为50t/h，工艺要求40t/h时报警。问：不带开方器时，报警值设定在多少？带开方器时报警信号设定在多少？解：不带开方器时对应40t/h流量的差压:P1=25000×（40/50）2=16000Pa对应40t/h流量的输出 P出1=（16000/25000）×16+4=14.24mA 报警值S=14.24mA 带开方器时 Q=KP对应40t/h的差压 P2=25000

11、×（40/50）=20000Pa对应40t/h的输出值 P出2=（20000/25000）×16+4=16.8mA 报警值S=16.8mA 答:(1)不带开方器时,报警值设定在14.24mA；(2)带开方器时报警信号设定在16.8mA10.电动型差压变送器测量范围为0-33.33kPa，相应流量0-320m3/h，求输出信号为13.6mA时，差压是多少？相应的流量是多少？解：差压变送器差压输的信号流量的关系式为： P/Pmax=I/Imax 故 P=Pmax. I /Imax· =20kPa 因为流量与差压的平方根成正比，而差压与输出电流成正比，因此Q= m3/h

12、 所以当差压变送器输出13.6mA时，差压是20kPa，相应的流量为247.9 m3/h。 11. O2标准状况密度N=1.4289Kg/m3。已知5atm 25时O2的密度=6.5477Kg/m3，流量为Q=45m3/h，求O2标准状况下的流量QN？ 解： N*QN=*Q 1.4289*QN =6.5477*45答：O2标准状况下的流量QN =206.2m3/h 12.一台差压变送器配孔板测量流量，原设计P=63kPa，流量G=125t/h，安装时错装一台P=40 kPa的表，启用后指示流量刻度的80%，问真实流量G是多少? 解：设启用后指示满刻度时流量为G则= G=G×=125&

13、#215;=99.6(t/h)G= G×80%=99.6×80%=79.7(t/h)答: 实际流量为79.7t/h。13. 有一台DDZ型调节器，其输出信号为420mA.DC，实现比例积分控制，PI参数设置为：比例度s= 80%，积分时间Ti=0.5min；稳态时，输出电流I=12mA。某瞬间，输入突然增加了0.4 mA。试问：经过3 min后，输出信号变化到多少？ 解： 最后输出电流变化到：调节器正作用 I=12+3.5=15.5mA；调节器反作用 I=12-3.5=8.5 mA。14. 有一规格为2×1.5(电阻值0.77欧姆/m)的镍铬康铜补偿导线，在热电偶

14、和动圈仪表之间相接的长度为15m。试问该补偿导线能否使用？解：补偿导线的总长度为15×2=30m补偿导线的电阻值为30×0.77=23.1欧姆因为动圈仪表一般要求外线电阻值为15欧姆，所以选用此线径的补偿导线是不合适的。 15.已知Qmax=100m3/h，调节阀全开时，P=400kPa，密度r=1g/cm3，问该阀流量系数C为多少？Cr值为多少？ 解：C= Cr=1.17c=1.17×50=58.5答:该阀的流量系数C为50, Cr为58.5。D/16.如图所示，用法兰液面计测量闭口容器的界位，已知h1=20cm，h2=20cm，h3=200cm，h4=30cm

15、，被测轻液体密度1=0.8g/cm3，重液体密度2=1.1g/cm3，液面计毛细管内的硅油密度0=0.95g/cm3，求(1)仪表的量程和迁移量?(2)仪表在使用过程中改变位置，对输出有无影响? 解:(1)仪表的量程P为 P=h3(2-1)g=2000×(1.1-0.8)×9.81=5886(Pa)界面最低时，仪表正、负压室的压力为：P+=P1+（h1+h2+h3）1g+h42g-h0g=P1+（200+200+2000）×0.8×9.81+300×1.1×9.81-h×0.95×9.81=P1+22072.5-9

16、.32hP-=P1+h11g+(h2+h3+h4-h) 0g=P1+200×0.8×9.81+(200+2000+300-h)×0.95×9.81=P1+24868.4-9.32h于是仪表的迁移量为: P=P+-P-=-2796(Pa)因P+P-，故为负迁移，量程范围为-2796Pa3090Pa(2)由于仪表的调校范围和液面计安装高度h无关，所以仪表调校后再改变安装位置不影响仪表输出。17.过热蒸汽的最大流量Gmax=100t/h，选用管道D=200mm，若蒸汽密度=38kg/m3，蒸汽管道最大体积流量是多少? 解：质量流量和体积流量关系为:Q=G/P

17、Q=(m3/h)答:管道内蒸汽最大流量是2631.58 m3/h。18.某装置采用TPS(GUS/HPM)控制系统，如果模拟量输入点AI为95点，均为高电平输入信号4-20mA, 其中控制回路37个，假设均为单回路控制，其余为指示回路，对控制回路输入需要考虑冗余卡件配置，不考虑裕量，如果请您设计，请问至少需要多少HLAI卡件？HLAI卡按每个卡件16通道计算。解： HLAI 高电平模拟量输入卡，控制回路计算如下： 37/16=25 冗余配置时，3*2=6 HLAI高电平模拟量输入卡，指示回路计算如下： （95-37）/ 16=310 需要至少6+4=10个HLAI 卡件。19. 现场总线设备最

18、低小需要9V电压才能工作，在非本质安全的情况下，电源电压通常为21V，典型设备设备消耗的电流为12mA。假定使用A型电缆，导线电阻率为22/km，若挂接16台设备，其最大传输距离是多少？解： 导线电阻= 22×2×L 总电流= 12×10-3×16 设备电压= 21-9 20. 一个10m高的装水罐（密度1000kg/m3）,变送器安装在罐下半米处，要将净压读数转换为米，如何以kPa为单位设置XD_SCALE? 解： 已知：= 1000kg/ m3 ,g = 9.81m/s2 则： LRV= 0.5 × 9.81 × 1000 = 4

19、.905 kPa URV= (0.5 + 10 ) × 9.81 × 1000 = 102.9 kPa XD_SCALE 应设置为 4.905 kPa-102.9 kPa OUT_SCALE 应设置为 010m 21、有一个变化范围为320360kpa的 压力，若用下列A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？压力变送器A：1级，0600kpa。压力变送器B：1级，250500KPa。解：用变送器A时，测量结果的最大误差max=±1%×（600-0）=±6kpa若用变送器B，则max=±1%×（5

20、00-250）=±2.5kpa显然，用变送器B测量准确度高些。22、 有人在校验1151绝对压力变送器时，发现只要通上电源，仪表就有输出。这种现象是正常的吗（如果仪表的测量范围为5绝压，当时的大气压力为）？解：绝对压力变送器测的是绝对压力，该仪表的测量范围为5,也就是说：输入绝压时，仪表输出；输入绝压时，仪表输出。仪表在大气压力下，即输入的是大气压力时，仪表的输出为×（）仪表输出正好为,所以是正常的。23孔板和差压变送器配套测量流体流量，变送器的测量范围为,对应的流量为。仪表投用后发现，管道内的实际流量很小，变送器的输出只有左右。如果希望变送器输出在左右，则如何更改差压变送

21、器的测量范围，更改后测得的最大流量是多少？解：变送器输出时的差压已知变送器的量程差压,输出电流。故 ×（）变送器更改后的量程改因为变送器输入时的输出为，所以改×（）变送器改时的流量因为流量和差压的关系为（比例常数）所以（）改已知：；改，所以得变送器量程更改后测得的最大流量为24今有流量积算器一台，要求它在最大流量时，每隔跳一个字，若最大流量为，则积算常数为多少？解：按公式式中最大流量，积算常数，字积算速度，字；已知字字于是字25有两个调节阀，其可调比，第一个阀最大流量为，第二个阀最大流量为，采用分程调节时，可调比可达到多少？解：第一个阀的最小流量为第二个阀的最小流量为所以可

22、调比达26.用测水的转子流量计来测量苯的流量，已知转子密度为7900/m3的不锈钢，某种液体介质的密度为750/m3，若流量计读数为50 m3/h，时，那么这种液体介质的实际流量是多少？ 解：利用公式求修正系数K0值： m3/h。27.某串级控制系统采用两步整定法进行控制器参数整定，测得4：1衰减过程的参数为：1S= 8%,1S = 100s,S = 10s, 2S= 40% 。已知主控制器选用PID控制规律，副控制器选用P控制规律。试求主、副控制器的参数值为多少？附表：4：1衰减曲线法整定参数计算表控制规律%IsDsPSPI1.2S0.5SPID0.8S0.3S0.1S解：按简单控制系统的4：1衰减曲线法整定参数的计算表，计算出主控制器的参数值为：1 = 0.81S = 0.8 x 8% = 6.4% I1 = 0.31S = 0.3 x 100 = 30s D1 = 0.32S = 0.1 x 10 = 1s 副控制器参数值为：2 = 2S = 40% = 40% 28.过热蒸汽的质量流量M=100t/