给排水工程仪表与控制复习全面

1、课后思考题答案:给水排水工程仪表复习第一章.自动控制概念：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作 机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。自动控制系统 工作原理：当被控量偏离给定要求值时， 测量元件测得被测量或经物理量变换后由比较元件将其给定值比较得出偏差，根据偏差大小，经放大、调节、执行等元件后产生控制作用，控制作用使被控量回复到或趋近于要求值，从而使偏差消除或减小。自动控制系统 主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统减

2、少或消除偏差的方向运动。一一偏差控制采用自动控制系统的目的：（1）解放劳动力，变革生产力，提高生产效率； （2）提高精度和 质量。.自动控制系统有哪些基本组成部分？答：一个自动控制系统主要由以下基本部件构成：（1）控制对象；（2）传感器；变送（3）控制器;（4）执行装置。一个自动控制系统只要由以下基本元件构成：整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值测量元件：检测被控量的大小比较文件：用来得到给定值与被控量之间的误差放大元件：用来将误差信号放大， 用以驱动执行机构执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象校正元件：用来改善系统的动静性能能源元件：用来提供控制系统所需的能量。.自动控制系统的分

3、类？答：按系统的结构特点：前馈控制系统（开环）、反馈控制系统（闭环）、复合控制系统。按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。闭环控制特点开环控制特点. 闭环控制有三大特点：信号按箭小方向传递是封闭的（闭环）,负反馈和按 偏差控制；因此，闭环控制也称为反馈控制或按偏差控制）闭环控制的中优点：控制精度高,抗T扰能力强 缺点培使用的元件多， 度踹勿杂.宪统的分析和设计都比较麻烦.这种控制方式筒单，但捽制精度低.控制精度完全取决1所用兀件的精度和 校格的精度，q抗t扰能力/二但由尸箕结构圈格、成本诋*在精度要求不高的 情况F.有一定的实用价值.一些自动化流水线如包装机、交叉路口的

4、红绿灯.传递函数的概念？什么是阶跃函数答：传递函数：一个环节或一个自动控制系统中，输出拉式变换和输入拉式变换之比。 c 二wt pg 9SIB毛而后-r女” E3 i 一含n -3 WF - 才生 事广工三* 0M工4, A Sj JWJ *g - ts VI rr*3 :* jfcR t g * /3 1*1 ite k D g 3 iw 跳儿 *iiWal a - . srd- J m 企& Esnr 2s! Nr _.方块图和传递函数有什么作用？答：方块图和传递函数是自动化理论的重要基础。通过方块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；而传递函数可以用来描述环节或自动控制系统

5、的特性，将输入-输出关系一目了然表示出来。典型的输入信号：阶跃函数斜坡函数加速度函数脉冲函数正弦函数.评价自动控制系统的过渡过程有哪些基本指标？答：评价自动控制系统的过渡过程基本指标有：(1)最大偏差A; (2)过渡时间ts;(3)余差C;(4)衰减比；(5)振荡周期Tp. 自动控制系统品质指标?要求系统的动态过程 稳“、快“、准”“稳r指动态封程的平德住如果控制过程中出现被控变量围绕给定值次动或振疡.首先振荡应逐渐减 第*如图I. 27 S八工()斫示.若要像图1. Z7 5)、呈发散整变化.显然 息无法完成控制任务的a其次地振幅和频率都不能过大*应有所限制.2)“快”插动态过程的快球性据善

6、厘过程贬减源慢*或声维燃St有发西，诅被卷理:BtSKS(曜曜同干E班 杏+郴脚使系统长时间地出现大偏蒙“过程的总悻建立时间应有所限的.应尽快 进入稳W 一稳”和“快f反应了系统逆幌过程的性能 既快乂稔，则过程中被控变量 儡点第定侑较小-偏题的时间短，表明系统动出精瑞度离* 1鹿指动塞过理的最终精确度琨络精硼度指费统进入平翟r匚作状态后，被控变量时船定值所达到的控制精 立度.”椎则误差小*精峋度高r过反映系统后期铅春的性能*被桎对象不同，对稔.快推的技术要求也tr所健重固功系级对3快”要 求较高而赧度控制系统对建”限制严格同 系统稔、快、唯是相莅制妁 的*梃薪过隹的快速性,常会语发条统强烈振前

7、；改善平稔性拧制if锂又可能 延迟箕至最终精确度也力所下降 JT确分析锵决这些矛哂也是白动控制碑论若 重讨论的理事内容B7有哪些常用控制方式，它们的表达式，特点？答：常用控制方式有：(1)双位控制；(2)比例控制；(3)比例积分控制；(4)比例积分微分控制。P(t)=( e(t)； P(t)=!fedt； 4P(t) = K0e + 2 Jedt ； iP(t) = Kc(e+ Tde)； TTdtP(t) = Kce Kc- edt Td de)Tidt双位控制的特点：控制器只有最大和最小两个输出值，执行器只有“开”和“关”两个极限位置。被控对象中物料量或能量总是处于不平衡状态，被控变量总是

8、剧烈振荡，得不到比较平衡的控制过程。比例控制的输出与被控量的偏差值成比例的调节方式称为比例控制，时间上没有任何迟延。调节余差不为零，是有差系统。比例积分控制既有比例控制又有积分控制，是比例粗调和积分细调作用的组合，粗调及时克服干扰，细调逐渐克服余差。比例积分微分控制（PID）:是比例、积分、微分三种控制规律组合。以比例作为基本控制规律，以微分的超前作用克服容量滞后、测量滞后，以积分作用消除余差。在容量滞后大而又要消除余差的场合广泛使用。8.比例、积分、微分控制有哪些作用？如何应用？比例控制的输出随输入成比例的变化，时间上没有任何迟延， 适用于干扰幅度小，滞后较小,时间常数较长的对象。积分控制的

9、特性是当有输入信号存在时，其输出就会一直积累下去， 直到极值，可以消除偏差，是无差控制。微分控制规律是根据被调参数的变化趋势即变化速度而输出控制信号， 具有明显的超前作用。只要偏差的变化一露头，就立即动作，这样控制 的效果将会更好9.逻辑代数有哪些基本 运算？有哪些基本性 质？答：逻辑代数基本运算有：（1）单变量运算非 函数，是函数；（2） 双变量（多变量）运算：与，函数，或，函 数。基本性质为：置换律、结 合律、分配律、吸收律、 反置关系。11怎样由卡诺图建立或 简化逻辑表发式？具体选择原则如下工（D（时间常数较小，负荷变化不大.工艺鬟求不高时；（2）t时间常数较小，负荷变化较大，工艺要求无

10、余差时.（3）当时间常数较大或容锻滞后大时*（4）当时间常数较小,负荷变化很大时，选 用微分作用和枳分作用都容易引起振荡.如 果时间常数很小时,可采用来降低系统的反应速度提高控制质（5）对象滞后很小或噪声严重时，应避免引 入微分作用，否则会寻致系统的不稳定口答：基本方法是：化步伐 逻辑关系式或真值表中的 各项对应地填入图中，标 为1,余下的空格填 为0;当相应的偶数 个格（对称的）皆为1时，就可将之合并简化为逻辑表达式的一项，其余变量之间为逻 辑乘关系，其余0项不考虑。S =abc+ abc+abc + abc + abc; S2 =abc + bc+ac ； S3 =abc + abc+ab

11、c+abc【例1】双控开关有一房间，设房灯 L,希望在门1及门2处分别设开关，任意控制灯的开闭。【例2】水泵的开停控制水泵开停控制工作过程的分析，是一种有记忆的逻辑控制系统。增加一个描述系统在t-1时刻状态的变量 Mt-1。于是有3个变量m、a、Mt-1共同决定水泵的工作状态，即输出 M。第二章1、给水排水自动化常用仪表？答：过程参数检测仪表、过程控制仪表、调节控制的执行设备。检测过程的三要素：检测单位，检测方法 ，检测仪器与设备。(1)过程参数检测0HIL它包括各种水圈(或特性)参数在线检冽仪表北 水流、浊度，pH值、电导率、溶解衩等的在缕测量装弱；给排水系统匚作参数 的在线检泅仪&,如压力

12、、液位、流量等仪(2)过程控制仪表.以微电脑为核心的各种控制器*如微机控制系统，可编 程序拧制器、微电物专用眼节器等;常规的调节控制仪表*如各种电动、气动单 元组合仪表等.(3)调节控制的执行设备 包括各种水浆、电磁隔、调节展以及变模调速 器等.(4)其他机电设备.如交流接触器.继电器、记录仪等.2、检测仪器有哪些基本部分组成？各有什么作用？答：检测仪器的基本组成部分有传感器、变换器、显示器以及连接它们的传输通道。传感器的作用：感受到被检测参数的变化，直接从对象中提取被检测参数的信息，并转 换成一相应的输出信号。变换器的作用：将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性变化转变成统一的信 号，

13、供给显示器等。显示器的作用：向观察者显示被检测数值的大小。传输通道的作用：连接仪表的各个环节，给各环节的输入和输出提供通道。性能3、检测仪表的性能指标是什么？简述重要性能指标。重要性能指标：仪表的量程 绝对误差 相对误差引用误差精度等级灵敏度分辨率有效度响应时间 答：仪表的性能指标是评价仪表性能的好坏、质量优劣的重要依据，它也是正确选择和使用仪表，以达准确检测之目的所必须的具备和了解的知识。重要性能指标仪表技术方面指标：基本误差、精度等级、分辨率、变差、灵敏度、 量程、响应时间、漂移。仪表经济方面指标： 功能、价格、使用寿命等。仪表使用方面的指标：操作维修是否方便，能否可靠运行以及抗 干扰与防

14、护能力的强弱、重量体积的大小、自动化的程度高低等4、pH测量的基本方法和原理是什么？答：pH测量的基本方法：电极电位法。原理是：PH计其主体是一个精密电位计，将电极插在被测溶液中，组成一个电化学原电池， 通过测量原电池的电动势并直接用pH值表示出来。酸度计种类繁多，但其结构均由电极系统和高阻抗的电子管或晶体管直流毫伏计两部分组成。电极与待测溶液组成原电池，以毫伏计测量电极间的电位差， 电位差经放大电路放大后，由电流表或数码管显示。1、水质自动监测站点如何选择？答在主要污染部分的上游设对照子站，监测本区域污染前的水质状况；在主要污染部分设立污染监测子站，监测本地区货城市对河流的污染程度，并追踪污

15、染情况的变化； 在主要污染区的下游，设立水质自净情况监测子站， 检查水的自净情况以及带给下游的污染物程度。 水质自动监测系统组成：中心站是指挥中心，由功能齐全的微型计算机系统和联络用的无线 电台组成。任务：向子站发布各种工作指令，管理子站的工作；按规定的时间收集各子站的监测数据，并将其处理。子站由水样采集装置、检测仪表、微型计算机和本站电台组成。任务：接受总站的工作指令，对各种监测项目自动进行检测；将测得的监测数据作必要处理、短暂的存贮，并传输给中心站。自动站水样的采集瞬时采样：在规定的时间、地点取瞬时样周期采样：定时周期采样定流量周期采样连续采样：定速连续采样变速连续采样 水样量：一般102

16、0L/min。5、溶解氧测量的基本方法和原理是什么？答：碘量法：在水中加入硫酸镒和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价的镒氧化成四价镒，并生成氢氧化物沉淀。加酸后，沉淀溶解，四价镒又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当 的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，可计算出溶解氧含量。高镒酸钾法：用高镒酸钾氧化亚铁离子，消除干扰，过量的高镒酸钾用草酸钠溶液除 去，生成的高价铁离子用氟化钾掩蔽。叠氮化钠修正法：叠氮化钠在酸性条件下将亚硝酸根分解破坏。氧化膜电极法：氧敏感膜电极浸没在电解质溶液中的两个金属电极和氧选择性半透膜组成。氧半透膜只允许透过半透膜和其他气体， 而几乎完全阻挡水和溶解

17、性固体。 透过膜的 氧在阴极上还原，产生的扩散电流与水样中氧的浓度成正比， 将浓度信号变成电信号， 由电 流计读出。溶解氧监测仪水质连续自动监测系统中，多采用隔膜电极法。测定迅速、及时隔膜电极分原电池式隔膜电极和极谱式隔膜电极 色度测量的基本方法和原理是什么？木中邨人怯保电崎忖感化他.本 中的第解立霄一册抬我化成四价隹，时 生成及化物沉迩.加餐后a湿院将 篇,曾饰依又可*化，离了*立网号 融第统电相当的漆青腆.以淀翰力策 小用硫代礴酸怙标推群液濡定伴放 出的缜.可R冥出溶解机才用用高M解件收化U铁码T -同除干 投*4址的耳候簟押用草的辆谢做能 上JI在的高的铁黄丁诩版化婢线蕈费化她Nk、在解

18、性条林下符W-分解出坏氯城藤脚裂电看由模拉在地解班解 液中的砂十金国电够科H逸择柞*透 蛆成”，半透只允诈苣道T也痛 其儡气体蠲几乎完全凰挡水和芾 性固体.透过郭的氧和恻楹上 季产期的V载电流与水样中氧的公 度成正比.毋侬度信q转空瞋电信号. 由电充计派出可用花导电反索或化合利野解总轨 反应产生能导电的禽子.如气化气， 与博取出物硝触叔高子”增加电 率-即可点掰蝌解H我适用莅虫卷精雷可言世受宠 冷融明f- ft司去除彩机物盘一些还 空性大机悯咕非叫去除NO -的1盘Hg-响明 L 及L的水、受 话嗓的水用生话病水，经 工化世理后的出水4、受&色.浑世收大会 数杂质干也快逵庇住. 水斗中在*,技

19、.用的气体 或募汽却一班住质时仍有揖瘠我大于。.Inw/L 附术后均叫运用.H 进行和除不同水器如水 U虚设曾运行时的现痂 桂续自动目恻年再子之桂螂明藤合沐世 电以降抵单水中的电卷不也焉应为口卞痛L. 可提的信炉管里水中的电导测定法：由于电解质在水溶液中以带电离于的形式存在，因此溶液具有导电的性质，其导电能力的强弱称为电导度，简称为电导。水的电导率：电流通过横截面积各为1cm2相距1cm的两电极之间水样的电导。作用：测定水和溶液的电导， 可以了解水被杂质污染的程度和溶液中所含盐分或其它离子的量。 仪器：平衡电桥式电导仪电阻分压式电导仪电流测量式电导率仪1测定方法及原理SR三尺=哈4= = S与

20、一SQ 对于持定的电睁仪.有确定的电极常敖Qg根据此电极常赦 Q和在此条件下测得的溶液的电导S,使可算出溶液的电导军6、色度测量的基本方法和原理是什么？色度测量主要有两种。第一种方法是利用光电色度计测色的方法，光电色度计在原理上 非常类似于密度计，其外观、操作方法甚至是购买价格都相当接近。光电色度计直接显示三刺激值x（一）（ a、y（-）（X）、z（一）（ a,大多数还把三刺激值转换为色空间标度。第二种方法是利用分光光度计测量色彩的方法。正像三滤色片光电色度计可看成是一个专门的反射率测量仪器一样， 分光光度计也可以这样看， 但它与光电色度计不同，分光光度计测量的是一个物体的整个可见反射光谱，分

21、光光度计是在可见光谱域逐点测量7、浊度测量的基本方法和原理是什么？2浊度的测定方法及基本原理 目前各种类型的浊度仪，全是利用光电北度法原理制成的。悬浊液体是光学不均匀性很显著的分散物质c当光线通过这种液体时， 会在光学分界面上产生吸收F反射，散射等光学现象。 由于这些光学现象，当射入试样本的光束强度固定时， ”文水朴，玉为 光靠翌度或散射光的强度精与悬浊物的成分,浓度等形成函数关系C 根据比尔朗伯定律和雷菜方程式，m提出如下的函效式：A = I.e- 八=尸儿AM”通过光电效应又可将光束整度转换为电流的大小,用以反映浊度口这 就是当前各类浊 度仪的 基本 工作原理口按照浊度测定方法来分类，可以

22、分为：（1）透射光测定法，（2）散射光测定法；（3）透射光和散射光比较测定法；（4）表面散射光法。意义：给水排水工程中，在评价水源、选择处理方法、生产过程控制和水质检验等各方面都 需要对浊度做严格和精密的测量。浊度的高低直接关系到供水水质，据有关医学数据统计表明，出厂水的浊度降低，水中的细菌也按比例下降，特别是需要高余氯才能灭活的病毒在相当程度上是随着浊度的降低而降低 的。8、生化需氧量测量的基本方法和原理是什么？答：生化需氧量（BOD）测量的基本方法：五天培养法、检压法、库伦法、微生物电极 法等。五天培养法：水样经过稀释后，在（201C）条件下培养 5天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的

23、差值记为 BOD5。如果水样的五日生化需氧量未超过7mg/L,则不必进行稀释，可直接测定。检压法：将水样置于装有一个以CO2吸收剂小池的密闭培养瓶中，当水样中的有机物被微生物氧化分解时，消耗的溶解氧则由气体管中的氧气补充，产生的 CO2又被吸收池中的吸 收剂吸收，结果导致密闭系统的压力降低， 用压力计测出的压力降低值来求出水样中的BOD值，在实际测量中，先用葡萄糖一谷氨酸标准溶液校正压力计，即可从压力计中直接读出水样的BOD值。库仑法：原理与检压法相同。库仑法中微生物氧化分解有机物所消耗的氧由电解产生的氧气来供给和补充，电解槽通过密闭气路的压差由导电溶液的继电回路自动控制，测定更准确9、化学需

24、氧量（COD）测量的基本方法和原理是什么？答：基本方法有：重铭酸钾法，碱性高镒酸钾法，酸性高镒酸钾法重铭酸钾法：水在酸性溶液中加热回流2h, 一定量的重铭酸钾氧化水中的还原物质，过量的重铭酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁镂标准溶液滴定。酸性高镒酸钾法：水样在酸性条件下，加入高镒酸钾溶液，使水中有机物被氧化，剩余的高镒酸钾以草酸回滴，然后根据实际消耗的高猛酸钾计算出化学耗氧量。碱性高镒酸钾法：在碱性溶液中，高镒酸钾氧化水中的还原性物质，酸化后，加入过量的草 酸钠溶液，再用高镒酸钾溶液滴定至微红色。其他测定方法 密封管法 比色法 氧化还原电位滴定法恒电流库仑分析法710、紫外（UV）吸收测量的基

25、本方法和原理是什么？答：测定方法及基本原理： 分光光度法是选一定波长的光照射被测物质溶液，测量其吸光度，再依据吸光度计算出被测组分的含量。依据理论：朗伯比尔定律：指当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比， 即：A=KCL总有机碳（TOC）检测仪表TOC是以碳的含量表示水中有机物质总量的一项综合性指标，mg C/L。方法：燃烧氧化-非分散红外吸收法。原理：将一定量水样注入高温炉内的石英管，在900950c温度下，以钳和三氧化二铭为催化剂，使有机物燃烧裂解转化为CO2,然后用红外线气体分析仪测定 CO2含量，从而确定水本中碳的含量（ TC）

26、。TC -TOC:先酸化，再通入 N2曝气，最后注入仪器测定；使用高温炉和低温炉皆有的 TOC测定仪。总需氧量（TOD ）是指水中有机物和还原性无机物在高温下燃烧生成稳定的氧化物时的需 氧量，mg O2/L。余氯在线检测仪表余氯在线分析是进行投氯控制的前提余氯一般也是采用电极法进行测量。在两个电极之间施加电压.利用电极之间电解产生的氧化还原反应测量氯的浓度。微量余氯分桥仪主要由下列部分构成：采水样系统、加试剂系统、测量传感器、微机处理控制器电极法缺点：较昂贵，步骤繁琐。化学比色法经济、可靠 DPD比色测量方法：使用DPD指示剂和缓冲溶液，通过改变指示剂和缓冲溶液能够测量水中残留的余氯和总氯。1

27、4.可编程控制器的基本组成？答：硬件组成：1.中央处理单元，2.存储器，3.输入输出单元，4.通信接口，5.智能接口模块，6.编程装置，7.电源，8.其他外部设备。软件组成：系统程序和用户程序。11.流量测量仪表有哪些类型 ？在给水排水工程中常用的有哪些？答：1.节流流量计，2.容积流量计，3.面积流量计，4.叶轮流量计，5.电磁流量计，6.超声波 流量计，7.量热式流量计，8.毕托管，9.层流流量计，10.动压流量计，11.质量流量计，12. 流体震动流量计，13.激光多普勒流量计。在给水排水常用的有压差流量计，超声流量计， 浮子流量计，明渠流量计，电磁流量计。PLC控制系统与电器控制系统比

28、较有什么特点？答：1.可靠性高抗干扰能力强，2.编程简单实用方便，3.功能完善通用性强，4.设计安装简单 维护方便，5.体积小重量轻能耗低。PLC的性能指标是什么？有哪些发展趋势？答：PLC的性能指标：1.存储容量，2.I/O点数，3.扫描速度，4.指令的功能与数量，5.内部 元件的种类与数量，6.特殊功能单元，7.课扩展能力。发展趋势：1.向高速度、大容量方向 发展，2.向超大型、超小型两个方向发展，3.PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力，4.增强外部故障的检测与处理能力，5.编程语言多样化。.给水行水排水工程自动化常用的执行设备有哪些类？各有什么作用？答：各种泵（离心泵、往复泵往复式

29、计量泵）与各种阀门（调节阀：调节流量，电磁阀：控 制管路通断）。泵取水排水，阀门控制流量。.往复泵与离心泵的工作特性、调节特性有什么差别？各有什么特点？答：（1）往复泵的瞬时流量取决于活塞面积与活塞瞬时运动速度之积，由于活塞运动瞬时速度的不断变化，使得它的流量不均匀，但是在一段时间内输送的液体量却是固定的，仅取决于活塞面积、冲程和往复频率。往复泵可用旁路阀调节流量，泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池， 使主管中的流量发生变化。 流量调节也可以采用改变电机转速，从而改变柱塞往复运行速度的方式或冲程长度，即调节行程百分比的方式进行。这两种方式都易于实现自动化控制。（2）离心泵：对应不同

30、的转速，有不同的水泵特性曲线，各种转速下的水泵特性曲线组成一个特性曲线族；在不同转速的水泵特性曲线之间，存在效率相等的相似工况点，将这些等效率点连成线，则构成等效率曲线及等效率曲线族.离心泵的阀门调节与变速调节有那些差别？答：变速调节改变水泵的特性曲线， 阀门调节则是改变管路特性曲线。变速调节是一种节能的调节方式，阀门调节时一种耗能的调节方式。.调节阀与电磁阀的作用是各是什么？答：在各类阀门中，电磁阀起对管路的通断控制作用，相当于管路开关；调节阀起流量的调 节作用，改变调节阀的开启度就可以改变通过的流量。.调节阀有哪些常见类型？何为调节阀的理想特性与工作特性？答：按阀体与流通介质的关系可将调节

31、阀分为直通式和隔膜式，按阀门控制信号的种类可分为气动与电动调节阀。 在阀前后压差恒定时得到的流量特性称为理想流量特性，在实际应用中，阀前后的压差即在调节阀上的压力降都是随流量变化的，此时的流量特性就是工作流量特性。1溶解氧膜电极法的基本原理是什么？答：膜电极法：氧敏感膜电极浸没在电解质溶液中的两个金属电极和氧选择性半透膜组成。氧半透膜只允许透过半透膜和其他气体， 而几乎完全阻挡水和溶解性固体。 透过膜的氧 在阴极上还原，产生的扩散电流与水样中氧的浓度成正比， 将浓度信号变成电信号，由电流 计读出。.流量测量仪表有哪些类型 ？在给水排水工程中常用的有哪些？答：1.节流流量计，2.容积流量计，3.

32、面积流量计，4.叶轮流量计，5.电磁流量计，6.超声波 流量计，7.量热式流量计，8.毕托管，9.层流流量计，10.动压流量计，11.质量流量计，12. 流体震动流量计，13.激光多普勒流量计。在给水排水常用的有压差流量计，超声流量计， 浮子流量计，明渠流量计，电磁流量计。.超声波流量计的检测原理？答：超声波流量计工作原理：超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声流量计：通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表传播时间法原理：将流体流动时与静止时超声波在流体中传播的情形进行比较，由于流速不同会

33、使超声波的传播速度发生变化。 利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速，即为传播时间法电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律（导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应 电动势）制成的，是一种用来测量管道中导电性液体体积流量的仪表，可测各种腐蚀性的酸、碱、盐溶液，可测含各种悬浮固体微粒的液体。原理e = kHDv e = KQ压力检测仪表：应变片式压力计原理：利用电阻应变片将被测压力转换为电阻值的变化，再通过桥式电路获得毫伏级的电量输出，然后由二次仪表显示或记录。霍尔片式压力计原理：运用霍尔元件的霍尔效应，把被测压力作用下所产生的弹性元件位移转换为电势输出 液位检测仪表：液位检测仪表有浮力式

34、、静压式、电容式、超声波式等多种。浮力式液位计 原理：根据阿基米德原理工作的，即液体对一个物体浮力的大小，等于物体 所排开液体的重量。静压式液位计 原理：对于不可压缩的液体，液位高度与液体的静压力成正比。所以，测出液体的静压力，即可知道液位高度电容式液位计 原理：在平行板电容器之间充以不同介质时，其电容量的大小不同。因此， 可用测量电容量的变化来检测液位或两种不同介质的分界面。.什么是电气式压力计？特点？答：电气式压力计：把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力的间接测 量。优点：反应快，测量范围宽，精度高，远距离传输，便于自 动控制.液位检测仪表的种类？答：浮力式、静压式、电容

35、式、激光式、超声波式等.给水排水工程自动化常用的执行设备有哪些类？各有什么作用？答：各种泵与各种阀门。泵取水排水，阀门控制流量.离心泵的阀门调节与变速调节有那些差别？答：变速调节改变水泵的特性曲线，阀门调节则是改变管路特性曲线。变速调节是一种节能的调节方式，阀门调节时一种耗能的调节方式。.调节阀与电磁阀的作用是各是什么？答：在各类阀门中，电磁阀起对管路的通断控制作用，相当于管路开关；调节阀起流量的调 节作用，改变调节阀的开启度就可以改变通过的流量。.调节阀有哪些常见类型？何为调节阀的理想特性与工作特性？答：按阀体与流通介质的关系可将调节阀分为直通式和隔膜式，按阀门控制信号的种类可分为气动与电动

36、调节阀。 在阀前后压差恒定时得到的流量特性称为理想流量特性，在实际应用中，阀前后的压差即在调节阀上的压力降都是随流量变化的，此时的流量特性就是工作流量特性。第三章.对水泵及管道系统调节的意义是什么？答：管道系统是给水排水工程的重要组成部分，水泵更是极为常见的给水排水设备。以给水工程为例，输配水管网担负着输送、分配水的任务，它的造价占给水系统总造价的主要部分:管道系统往往是由水泵加压供水的有压系统，与水泵及水泵站的关系密切，它的运行费用在给水系统运行费用构成中占第一位。采取技术措施，合理地调节水泵、管道系统工况，保证用户的用水要求，并最大限度地节约能耗、降低费用，是十分重要而有意义的工作。.水泵

37、工况调节有哪些类型？答：（1）通过水泵出水口管路上的阀门来改变管路特性，实现水泵工况点的调节；（2）改变水泵的转速，从而改变水泵的特性曲线，实现水泵工况点的调节。另：将控制系统分为如下两大类：A对水泵的开停双位控制：按照液位（或压力值卜流量等参数的要求，改变每台水泵的开、停状态或改变水泵的运行台数。B.对水泵工作点的调节控制：按照液位（或压力）、流量等参数的要求，改变水泵的工作点.双位控制系统的优缺点有哪些？答：优点：高效节能；延长设备使用寿命；功能齐全。缺点：精度低 ，水压波动较大。.水泵的调速技术有那些？常用的有那些？答：（1）串级调速；（2）液力耦合器调速；（3）变频调速。常用的是变频调

38、速。水泵的调速方法主要分为两类：第一类是电机转速不变，通过附加装置改变水泵的转速，如液力耦合器调速、电磁离合器调速、变速箱调速等。第二类是直接改变电机的转速，如可控硅串级调速、变频调速等。后者是在水泵站应用较多的调速形式。.水泵的调节类型有哪些？它们的适用对象？答：恒压调节、恒流调节、其他类型调节，如非恒压调节、非恒流调节。恒压调节：二级供水泵站或建筑与给水小区；恒流调节：一级吸水泵站. 一级吸水泵站为什么要进行恒流调节？答：最低水位设计，常水位运行，导致扬程过剩，浪费能量。一泵站按最低水位设计，但运行中多数时间内水源水位常处于常水位附近，高于最低水位，实际需要的水泵扬程低于设计扬程。常采取关

39、小管路阀厂的方式消耗多余的小头，保证一泵站取水流量恒定。.恒压变频调速的工作流程是什么？答：水泵启动后，由压力传感器测定管道的水流压力，传送给控制器后，控制器与设定值进行比较，如果小于设定值，则指令变频器增加电源频率，加大电机转速；反之，则减少电源 频率，降低电机转速。当根据管道压力和设定值调节电机转速后大于设定值，则增加水泵启动台数， 反之，减少水泵台数。.变频调速的原理与特点是什么？答：原理：它通过改变水泵工作电源频率的方式改变水泵的转速。特点：高效节能；可以实现水泵的“软启动”；延长设备的使用寿命。.何为水泵的“软启动”？答：水泵从低频电源开始运转，即由低速下逐渐升速，直至达到预定工况，

40、而不是按照常规一启动就迅速达到额定转速。.恒压给水系统的压力控制点有哪些设置方式，各有什么特点？答：（1）将控制点设在最不利点处，直接按最不利点水压进行工况调节；（2）将控制点设于水泵出口，按该点的水压进行工况调节，间接地保证最不利点的水压稳定。特点：将将控制点设在最不利点处，技术经济性能更佳，安全可靠。增加信号线长度，工程 和管理较困难。将控制点设于水泵出口， 水泵出口恒压控制能量浪费最大，水泵出口理想化变压控制节能效果最好，控制点越靠近用户，节能效果越好，用户水压越稳定，可靠性越高。但：对用户 而言水压不恒定；如果管路上发生某种情况，使得管路特性变化而使特性曲线形状变化， 就可能影响用户的

41、水压，即可靠性存在问题；技术经济性能不十分理想。.污水泵站组合运行有什么意义？答：在污水提升泵站中，使用微机控制变速与定速水泵组合运行，可以保持进水位的稳定， 降低能耗，提高自动化程度。.给水监控与调度系统的基本功能与常见组成方式是什么？答：基本功能：（1）集中监控与控制；（2）预测咨询系统；（3）设备管理与运转台账；（4） 管路台账；（5）管网计算与工况分析。组成方式：自主控制子系统、管网事故处理子系统、设备管理子系统、预测子系统等。.自动控制系统可以采取哪些抗干扰措施？答：（1）供电电源；（2）信号传输；（3）所有I/O信号（开关量信号）均经光电隔离设施；（4） 配电箱、工作台等电气设备外

42、壳均接保护地，计算机系统采用一点接地、系统浮空措施，控制共模干扰；（5）计算机系统的稳压电源具有过压、欠压和过流保护能力；前置机掉电，数据能持续保存24h,系统掉电数据存贮时间 有数据纠错、虑错和改错技术。例题：例1排水泵站的控制系统10min; （6）软件设计按工艺条件划分模块，并1；0.排出水位高于规定值，开关触点闭合，逻辑值为 水位低于规定值，开关触点断开，逻辑值为a=1 1 a=0 b=1J_ b=0 第四章1、自来水厂工艺中，降低进水浊度有那几种工艺？答：混凝、过滤、沉淀。2、混凝的原理是什么？答：电中和作用，吸附架桥，脱稳凝聚过程3、为什么说混凝效果与混凝剂的投加量有关系？答：过少

43、，达不到混凝效果；过多，重新出现双电层效应。4、影响混凝剂需要量的因素有哪些？答：（1）混凝需要达到的目标；（2）水处理构筑物的性能；（3）原水水质（浊度、pH、碱度、电 导率、水温）；（4）混凝剂自身特性（品质和性能）混凝控制技术分类： 按照控制方式来分：脱机控制和在线控制（经验目测法，I电位法）；按照控制参数的性质： 模拟法（烧杯实验法，模拟滤池法，模拟沉淀池法）、水质参数法（数 学模型法）、特性参数法、效果评价法。.U）按控制的方式可以分为工脱机控制，如经脸H测法.电位法等.根据 .就或观测的金果对投药工况进行间歇式的人工f顼调整：在线控制.即各种 自动控制方法，根据对被控参数在线连续检

44、测的SHR,控制系统对投药员进行连 .自动哨节.在线控制乂可分为，筒单反愦期制.前馈控制、复合控制（前馈. ，馆拴制.审级控制）等多种控制方式.W按被控参数的性质可分为：模拟法.通过某种相似模按关系来确定投药 据包括饶杯式骏法.模拟滥池法、模拟沉淀池法等:水旗参数法,通过表现的 卡境壁数建立经脆模地，作为控制投药量的依据*如数学模书法等；/性参数 於这类方法皆利用混凝过程中某种微现特性的变化来作为投药量的确定依据， 包牯r电位法、胶体滴定法、流动电流法等电荷控制方法，还包括强光法、豚动 筝贤法，比表面根法等；效果评价法，以投药混凝后塞底观察到的实际效果为商 杂妆药量的依据，包括经验目测法、浊度

45、测定法等.典型的混凝控制技术： 经验目测法，烧杯实验法，模拟滤池法，数学模型法，透光率脉动技 术，絮体影像技术，胶体电荷控制法。经验目测法方法：操作者通过观察原水浊度的变化、反应后矶花生成情况、 沉淀后水的浊度高低来凭经验调节投药量。缺点：可靠性较低。常采用过量投药的方法，但药量浪费大，水质保证率也不Wj。烧杯试验法 利用一台可变速的 46联搅拌机，同时向 46个烧杯中的检测水样加不同量的 混凝剂，并进行搅拌，模拟生产中的混合与反应过程，然后静止沉淀以模拟实际沉淀过程，取静沉后烧杯中的上清液测残余浊度，来评价投药量与混凝效果的关系，据以确定生产投药量。缺点：生产反应池与试验的烧杯的几何相似性有

46、待研究。另外，还存在结果的不连续性及滞后性优点：在评价混凝剂性能、 混凝剂品种筛选、混凝条件选择等方面，烧杯试验是一 种很有效的手段。模拟滤池法 工作过程：将在生产净化系统中加药混合后的原水，引出一部分进入小模型滤池，根据该滤池出水浊度的情况来评价混凝剂投量是否适宜，由控制系统对投药量自动调节。 这属于一种中间参数反馈控制系统。该方法的模拟性能也是取决于原型（生产系统）与模型（模拟 滤池）的相似性。优缺点：几何相似性问题和结果的滞后性问题。但是，该系统设备简单， 易于实现，是一种简易的投药自动控制方案。胶体电荷控制法 原理：混凝剂的首要作用是与水中胶体杂质发生电中和并通过增大水中离子 浓度来压

47、缩胶体的双电层，降低E电位，从而使胶体杂质脱稳凝聚，进而絮凝，使胶体杂质脱稳是有效混凝的基础一个稳定的工艺系统，必存在满足混凝澄清要求的最佳胶体电荷值，只要控制混凝剂的投量，使胶体的E电位降低至与该值相符，就可以达到要求的混凝效果。透光率脉动混凝投药控制技术检测原理：用透过流动悬浮液的透过光强度的波动状态计算出 形成的絮凝体粒径的变化。絮体影像混凝投药控制技术原理：沉淀池浊度与原水混凝后形成的絮体特征和沉淀情况有 关，絮体形成得越好，沉淀越充分，沉淀水浊度越低。7、在混凝控制技术中，胶体电荷控制法分为几类？I电位法；胶体滴定法；流动电流法8、在混凝控制技术中，数学模型法最常用的模型是？（多元线

48、性模型）9、在混凝控制技术中，数学模型的建立需要经过的两个步骤是？参数的选取和系数的确定10、确定高浊度水混凝剂投加量的有几种方法？泥砂颗粒比表面积法、前馈数学模型法、透光脉动絮凝检测技术11、在混凝控制技术中，前馈数学模型法有什么特点? 答：前馈数学模型的特点：(1)建立模型的复杂性；(2)兼容性较差(针对特定的处理系统，特定的混凝剂特性，特定的出水浊度)(3)系统复杂，对检测仪表依赖程度较高。9.流动电流原理？答：流动电位(流)：在外力作用下，液体相对于固体表面流动而产生电场的现象，是电渗的反过程。流动电流从侧面代表了E电位的性质，反映了固液界面双电层的基本特性。实质：扩散层中反离子随液相

49、定向流动，负离子定向迁移现象。固液相界面一固体离解或对液体分子吸附一吸附层和扩散层一双电层结构；外力作用一双电层结构扰动一扩散层流动一与吸附层产生相对位移一位移界面-滑动界面电位一 I电位或流动电流笈二8流动电流混篇控制挤统图流动电流混凝控制系统图用常现藏时电流猊器投马系统控制原理示点图常规流动电流混凝投药系统控制原理示意图17、流动电流混凝控制工艺系统的组成与特点? 答：组成：检测器、控制器和执行设备(1)单因子控制仅需要流动电流一个因子就可以实现混凝投药自动控制(2)小滞后系统投药到取样的时间差一般只有几十秒，至多 1-2min。适应水质及运行工况等的突然变化， 控制系统能及时调节投药量，

50、保证水处理系统工况稳定。(3)中间参数反馈系统，决定混凝剂投量的最终指标是水处理效果，一般以沉淀水浊度为代表。流动电流设定值是通过相关关系间接反映了浊度要求，流动电流因子也就成为一个中间控制参数。以胶体电荷为中间参数的各种混凝控制技术，抓住了影响药耗的微观本质特征，技术参数少，易调整，适用范围广，使用方便，投资少，调节及时，解决了滞后”问题。13、沉淀池自动控制的关键是？答：如何确定积泥量和排泥历时。排泥控制的基本内容就是根据池内积泥量的多少，来决定排泥周期、排泥历时等等按采用的监控方法不同，沉淀池排泥控制技术分下面几种按池底积泥积聚程度控制。采用污泥界面计进行在线监测，池底积泥达到规定的高度

51、后，启动排泥机排泥；积泥降至某一规定的高度后，停止排泥。采用较少。按沉淀池的进水浊度、 出水浊度，建立积泥量数学模型， 计算积泥量达到一定程度后自动排 泥，并决定排泥历时。根据生产运行经验，确定合理的排泥周期、排泥历时，进行定时排泥。14、沉淀池反冲洗判断的方式？答：虑后水的浊度和滤池水头的变化滤池的控制技术： 滤池的自动控制基本上包括过滤、反冲洗两个方面，其中以反冲洗为主； 反冲洗开始有下列方式判断(1)滤后水浊度监控。(2)滤池水头损失监控。(3)定时控制反冲洗结束有下列方式判断(1)反冲洗水浊度监控。(2)定时控制。15、什么是水厂的前加氯和后加氯，各自的目的是什么？答：根据加氯点的位置

52、不同，在水处理系统中分为前加氯和后加氯。前加氯在滤池前，后加氯在清水池前，前加氯的目的是氧化有机物，后加氯的目的是消毒。氯气的自动投加与控制技术 在水处理过程中，一般都用液态氯作为消毒剂， 氯气的投加方 式主要可分为两种形式： 即正压投加和负压投加。 真空加氯机加氯系统由气液分离器、 真空 调节器、加氯机、取样泵、余氯分析仪、水射器、漏氯检测仪等组成16、水厂加氯控制技术的分类有哪些？各有什么特点？答：按控制系统的形式划分：(1)流量比例前馈控制：即控制投加量与水流量成一定比例；前加氯比例控制由于要求不高，较易达到目的；后加氯比例控制用于消毒， 要求一定的余氯量；由于要求余氯值恒定，而虑后水的

53、需氯量是变值，很难达到要求。(2)余氯反馈控制：按照投加以后水中的余氯进行反馈控制；控制点设在清水池后，系统滞 后较大(30min以上)，控制系统的调节特性不好。(3)复合环控制：按照水流量和余氯进行的复合控制，或双重余氯串级控制等；前馈反馈复合环控制，不能解决水质变化问题；双重余氯串级控制，增加中间余氯控制点，根据出厂水余氯控制值设定中间余氯控制点设定值，并根据中间余氯控制点情况随时调节加日.秉里。(4)其他控制方式，如以 pH值和氧化还原电势为参数进行控制等。图4. 34前烧黑比例投加控制系统图比后加氯系统主要U的是对水进行消毒.并使管网水中保持：定的余家量. 堂是保证出水满见R生学指标要

54、求的把关环节，必须严格柠制由于要求水申 的余氯量值比较恒定，而谑后水的需鼠量是个变值,采川流量比例控制很难达到 稣，因此，可采用投at后水余a1尚单反看控制、复合环控制等方式。.余氯简单反馈控制就是在处理E水出厂的,检测水中余氯,该值被反制到控 ，统中、并与余氯设定值比较控制系统根据二者的偏差情况、枭川PID谢 方式调节投氯量，使漉后水余氯稳定在设定值附近.这种控制方式从滤后投瓶 ,到余氯检测点要经过清水池,系统滞后较大,通常在30mm以卜一，控制系统 节特性不好尤其是当水质水域变化较大时间期就更为突出.一股这种方式前加氯比例投加控制系统地氤机前愦反循复:合环控制就圮按前场流量比例和余趣反馈进

55、行复合0节*做博比 例两节可麋迅速地调整由于处理水量变化产生的氯需求变化：反馈词节可以对余 城偏差进行史精确的修正，码节特性较1M单反愤控制有所改善(图4,35)*但最 这种调节方式仍不作解决水质迅速变化版产生的问题&二技判龙断计皤气振拿氧”上J:之用本i取蟀g圈乩曲 后加氯前慷反馅复合校制系统图“ 申级及合环控曲是在简单反馈控制系统中，再增加一个中间余氨检测点 该点设J投飘点后不远处，筑与水已充分混合并进行了一定程度的反应.滞宁需 较小.根据运行经验，由出厂水余氧设定值的要求，可以找到中间余氧检洞点的 设定值(该值一般高于出厂水的余3L设定值,控制器根据此点的检海值与设定 值的偏差进行投氧量

56、渊节.在运行中，出厂水余氯值是最终的控制依据,控制系 统据此来调有中间余氯地定值，于是构成了串驳控制系统*这种方式减小了系统 的滞后.可以莪好地适应水质的变化，对水中余氯进行有效的控制，后加氯前馈反馈复合控制系统串级复合环控制是在简单反馈控制系统中，再增加一个中间余氯检测点，该点设于投氯点后不远处，氯与水已充分混合并进行了一定程度的反应，滞后则较小。 优点：减小了系统的滞后，可以较好地适应水质的变化，对水中余氯进行有效 的控制第五章1、为什么进行污水处理厂水质水量的检测？(污水处理厂检测的意义？)答：在污水处理场中，为了能使处理系统的运行安全可靠，获得合格的处理水，或者运 行中出现故障处理水质

57、恶化中，能采取有效措施；还包括遵照有关法规对处理厂排出物的检测与记录，以及为了在扩建与改造时提供有用的资料和统计值等。2.污水处理厂中的常规检测项目有哪些？意义？(红色为必测项)与流量有关的量：(1)各处理设施的进水流量(m3/d, m3/h); (2)沉砂池水位(m); (3)沉砂 量、筛渣量(0.00 50.02m3/l000m3污水)；(4)初次沉淀池的排泥量(m3/d, m3/h); (5)供气 量，气水比，单位曝气池容积的供气量(m3/d, m3/m3污水，m3/m3 h)(6)回流污泥量，回流比(m3 /d, m3 /h, %); (7)剩余污泥量(m3 /d); (8)浓缩污泥量

58、(m3 /d); (9)消化 气产量、循环气量(m3/d, m3/投入污泥干重 kg)(10)投药量(混凝剂等)、投药率(kg/d, kg/sskg, %); (11)滤饼或脱水污泥重量(kg/d); (12)其它杂用水量(m3/d, m3/h); (13) 各种设施与设备的耗电量 (kwh); (14)燃料用量(重油、消化气等)(kL, m3) (15)焚烧的灰分 量(kg/d)。污水与污泥的质 ：水温、pH值、ss、 vss、DO、BOD、COD、有机氮、总磷、污水沉降 比等指标检测的取样取样方法，注意事项：1进彳T DO和微生物等检测时，应准备特殊的专用容器；2对于易变质的项目，要预先在

59、容器内加人防腐剂；3对于易受物理性冲击的活性污泥混合液，应静置于容器中，避免强烈的搅拌； 4对于含有易沉淀物质的试样，应当用采样器取样 少许，然后迅速移至试样容器。取样的频度或间隔时间与检测项目种类的管理严格程度有关：（1）常规定时取样（每日一一常规检测）（2）非常规定时取样（适当日一一全面测）（3）整日连续取样（4）短时间内取混合试3、取样位置对检测结果有什么影响？举例说明？答：沉砂池:了解进入污水处理厂污染物总量的最重要场所，取水应避开返回废水，为了避开大块的漂浮物，应当从水面以下50cm处取样并迅速移至试样瓶；初次沉淀入口池：进口浓度高，其浓度变化受其他处理设施排水泵的运行时间的影响很大

60、，应当增加取样次数； 圆次沉淀出口：沉淀后污水能较好的混合,可以说曝气池入口是最好的取样位置；曝气池内:不同位置的水样检测值大不相同，应当依次从其进口至出口几个位置取样。鼓风曝气时，在扩散器上释放气泡的位置附近取样；机械搅拌时，在稍微远离搅拌叶片处取样；回流污泥泵:短时间浓度可能变化很大，应短时间内取样二次沉淀池出口或排放口：每个二次沉淀池出水ss浓度不同，在汇集各池出水渠道或排放口钱计量槽取样。安装仪表设备的目的安装仪表设备的目的是通过监测与控制的准确性，来提高处理系统的稳定性、可靠性与处理效率，节省人力与改善操作环境， 进而达到在保证处理水质量的前提下，尽可能节省运行费用。设计与安装仪表设