热工仪表自动化复习题带答案

1、热工仪表自动化复习题一.名词解释1.冶金生产过程自动化的概念。答：自动化就是在工业生产的设备上配备自动化装置以代替工人的直接劳动，从而使生产在不同程度上自动地进行。那么，这些用自动化装置来管理和控制生产过程的方法则称为自动化。而用相应的自动化装置来管理和控制冶金生产过程的则称为冶金自动化。2.生产过程自动化主要包括哪几方面的内容？答：1）自动检测系统2） 自动信号和联锁保护系统3）自动操纵及自动开停车系统4） 自动控制系统3.自动调节系统主要由哪几个环节组成？答：自动化装置1测量元件与变送器2自动控制器3执行器被控对象4.自动调节系统的最大偏差的概念。答：最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离

2、给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。5.什么是自动调节系统的余差？答：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说余差就是过渡过程终了时的残余偏差。6.测量仪表的理论上的绝对误差和工程上的绝对误差有什么不同? 答：理论上的绝对误差是仪表指示值与被测量的真值的差值;工程上的绝对误差被校表的读数值与标准表的读数值的差值.因为真值无法得到7.测量仪表的相对误差的定义？x：被校表的读数值，x0 ：标准表的读数值 相对百分误差 8.测量仪表的指示变差的概念。答：变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程

3、（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。9.测压仪表主要有哪几类？答：1.液柱式压力计2.弹性式压力计3.电气式压力计4.活塞式压力计 10.生产过程检测中，主要的工艺参数是什么？答：温度、压力、流量、物位二.简答题1.仪表的选型原则，尤其是压力仪表的选择时，其量程范围的确定原则是什么？答：量程范围的确定原则：根据“化工自控设计技术规定”：1）测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；2）测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；3）测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的3/5；4)为保证测量值

4、的准确度，量程还不能选的过大，即测量值不能太接近于仪表的下限值，一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜。2.试述压力传感元件都有哪些种，并说明各自的特点。答：1）霍尔片式压力传感器 （弹簧管、波纹管、膜片） 特点： 2）应变片压力传感器 （电气式压力计包括：霍尔片式压力传感器、应变片式、压阻式、力矩平衡式压力变送器、电容式） 特点： 3）压阻式压力传感器 特点：精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单；便于实现显示数字化；可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。 3.什么是节流现象？什么是标准节流装置？流体流经节流装置时，为什么会在节流

5、装置前后的管壁处产生静压差？答：（1）流体在节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。（2）国内外把最常用的节流装置孔级、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为标准节流装置，只有具有一定能量的流体才能在管道中形成流动状态，流动的流体所具有的能量有两种形式：静压能和动能，静压能是流体由于有压力才具有的，而由于具有速度，才有动能，二者在一定条件下可以互相转化，根据能量守恒定律，流体所具有静压能、动能加上克服流体阻力的能量损失，在没有外加能量时，它的总和是不变的。由于在管道中的上节流装置后可造成流束的局部收缩，可使流体的流速发生变化，因此表征流体的静压力发生变化

6、，产生静压差。4.试列出五种以上用于温度测量的工业热电偶，并给出各种热电偶的分度号及测温范围。热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/新旧正热电极负热电极长期使用短期使用铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅镍铬-铜镍铁-铜镍铜-铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2-CK铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金镍铬合金铁铜铂铑6合金纯铂镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金3001600-201300-501000-40800-40700-4003001800160012009007503505.用热电偶测温时，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？

7、答：1) 工业上常用的热电偶温度、热电势的关系线是在冷端温度保持在时得到的，与它配套使用的关系仪表也是根据它设定的，由于操作温度往往高于或不恒定，因此只有在冷端温度保持为或一定温度下，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。2)a冷端温度保持为的方法b冷端温度修正方法c校正仪表零点法d补偿电桥法e补偿热电偶法6.按工作原理不同，物位测量仪表主要有那些类型？并简述它们的工作原理。答：1）直读式物位仪表、差压式物位仪表、浮力式物位仪表、电磁式物位仪表、核辐射式物位仪表、声波式物位仪表、光学式物位仪表2）原理略7.试述热电阻温度计的工作原理，并指出常用热电阻的种类及对应的分度号。答：1）利用金属

8、导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的2）a铂电阻：一种是R010，对应分度号为Pt10。另一种是R0100，对应分度号为Pt100。b 铜电阻：一种是R050，对应的分度号为Cu50。另一种是R0100，对应的分度号为Cu100。8.生产过程控制信息与管理信息一体化的架构主要由哪些部分组成；DDC控制系统与DCS控制系统的结构及优缺点。答：1）由两个网络（程控制网和管理信息网）、一个数据平台（由实时数据库和关系数据库构成）、三个层次（生产操作控制层（PCS）、生产运行管理层（MES）、生产经营管理层（ERP）、四个系统（集散控制系统（DCS ）、ERP系统、MES

9、系统、管理信息系统（MIS）构成。 2）DDC（直接数字控制）：本质：用一台计算机取代一组模拟控制器，构成闭环控制回路。优点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID控制规律，而且能方便地对传统的PID算法进行改进或实现其他的控制算法。缺点：一台计算机要控制几十个甚至上百个回路，这样虽然能够充分发挥计算机的快速处理能力，但客观上却造成了“危险”过于集中，一旦出现故障，生产将陷于瘫痪。一般采用双机并行工作或用传统仪表作为事故备用。但价格有过于昂贵了。3）DCS（集散控制系统）：a由操作站、现场控制站以及通讯网络三大部分组成。B优点：集中管理和分散控制 ，或者称为上位管理、下位控制。 控制功能丰富 监视

10、操作方便 信息和数据共享 系统扩展灵活 安装维护方便 系统可靠性高 缺点：模拟信号的抗干扰和传输能力低，要使用大量的信号线缆，DCS属于系统级别其组成的设备一般不能够独立使用。9.按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类，可将工业仪表分为哪五种？答：1）检测仪表2）显示仪表3）变送仪表（集中控制装置）4）控制仪表5）执行器三.计算题1.某压力表的测量范围01a，精度等级为级，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，在校验点为0.5Mpa时，标准压力计上的读数为0。508Mpa，问：被校验压力表在这一点是否符合级精度？为什么？ 解：（1）由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x

11、100%得 最大绝对误差=1%x1=0.01MPa（2）由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x100%得 相对百分误差=（）x100%=0.8%由于被校验压力表的相对百分误差<最大绝对误差 即0.8%<1%，故符合I级精度2.如果某反应器最大压力为0.8Mpa，允许最大绝对误差为0.01Mpa，现用一测量范围为01.6Mpa，精度为级的压力表进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一测量范围为01.0Mpa，精度为级的压力表，能符合误差的要求吗？为什么？解：（1）由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x100%得 现用表的最大绝对误差=1%x1.6=0.016MPa由于0.0

12、16MPa>0.01Mpa，故不符合工艺上的要求（2）由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x100%得最大绝对误差=1%x1=0.01MPa 由于0.01MPa=0.01Mpa，故符合误差要求3.某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.11.6MPa，工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正负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：（1）由于工艺要求就地观察罐内压力，故 选择压力计的类型为弹簧管压力表（2）由于是空压机的缓冲器所以属于稳定压力，故 该压力表的测量范围为1.6/（2/3）=2.4MPa即测量范围为0-2.4MP

13、a（3）由于要求测量结果的误差不得大于罐内压力的正负5%，由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x100%得相对百分误差=（1.1x1.5%）/2.4=2.3% 故 该压力表的精度取为24.现有一台测量范围为01.6 MPa，精度为1.5级的普通弹簧管压力表，校验后其结果为：仪表的行程正行程反行程被校表的读数/MPa0.0 0.4 0.8 1.2 1.61.6 1.2 0.8 0.4 0.0标准表的读数/MPa0.000 0.385 0.790 1.210 1.5951.595 1.215 0.810 0.405 0.000问这只表合格否?它能否用于某空气储罐的压力测量吗？该储罐工作压力为0.

14、81.0 MPa，测量的绝对误差不允许大于0.05 MPa。解：（1）由相对百分误差=（最大绝对误差/量程）x100%得 此弹簧压力表的最大绝对误差=1.6x1.5%=0.024MPa又因为正行程最大差值组0.4-0.385=0.015<0.024MPa；反行程最大差值组1.125-1.2=0.015<0.024MPa可知这只表合格（2）由0.024MPa<0.05 MPa，即测量的绝对误差不大于0.05 MPa，故 满足误差要求；由该储罐属于稳定压力，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3，经下试计算1.0 MPa<1.6x2/3=1.07MPa满足此条件，即满足测量

15、范围的要求，故该储罐能用于某空气储罐的压力测量。四.综述题1.接触式测温仪在选择与安装时要注意什么？答：1）.测温元件的安装要求：a在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少测量误差。b测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。c测温元件应有足够的插入深度，以减小测量误差。d若工艺管道过小（直径小于80mm），安装测温元件处应接装扩大管e热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以避免雨水或其他液体、脏物进入接线盒中影响测量f为了防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管道或设备处g测温元件安装在负压管道中时，必须保证其密封性，以防外界冷空气进入，使读数降低 2.压力仪表的选用与安装要从哪几方

16、面入手？答：（1）选用：a仪表类型的选用，必须满足工艺要求：如远传、自动记录或报警；被测介质的物化性能（如腐蚀性、温度高低、粘度大小脏污程度、易燃易爆性能等）；现场环境条件（高温、电磁场、振动及现场安装条件等）；普通压力计不能用于氨气压力的测量，测量管大多用铜合金，而氨对铜腐蚀性极强；氧气压力计禁油，油进入氧气系统易引起爆炸，校验氧气压力计时不要像普通压力计那样采用变压器油作为工作介质。有油时必须用四氯化碳反复清洗。b仪表测量范围的确定，测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压压力时，最大工作压力不应超过测量上限值

17、的3/5；为保证测量值的准确度，量程还不能选的过大，即测量值不能太接近于仪表的下限值，一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的1/3为宜。c仪表精度等级的选取，仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的，仪表越精密，测量结果越精确、可靠，但价格高，操作及维护也会越麻烦。因此，在满足工艺要求的条件下，应尽可能的选用精度较低、价廉耐用的仪表。（2）安装：压力计应安装在易观察和检修的地方。安装地点应力求避免振动和高温影响。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，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适

18、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，对由此高度而引起的测量误差应按p±Hg进行修正。式中H为高度差，为导压管中介质的密度，g为重力加速度。为安全起见，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。 3.什么是自动调节系统的过渡过程？它有几种基本形式？（要求画出曲线图并说明），在实际生产应用中，一般选择哪种过渡过程较为理想？其衰减比一般选择为多少？答：（1）系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程（2）非周期衰减过程衰减震荡过程等幅震荡过程 对于控制质量要求不高的场合，如果被控变量允许在工艺许可的范围内振荡（主要指在位式控制时），才可采用。 ？发散震荡过程X（3）衰减振荡过程（4）4：1（注：衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯表示为 n:1，一般 n 取为410之间为宜。）4. 较详细地介绍超声波测厚的原理及实现方法 。答：（1）原理：用回声测距的原理，测定超声波从发射到液面反射回来的时间，以确定液面的高度。（2）实现方法：由锆钛酸铅钛酸钡等压电陶瓷材料做成的换热器安装于容器底部外侧，若通过一定的电路，给换能器加一个时间极短的电压脉冲，换能器便将电脉冲转变为超音频的机械振动，以超声波的形式穿过容器底壁进入液体，向上传播到液体表面被反射后，向下返回换能器。由于