化工仪表和自动化习题

wordword完善格式学习帮手学习帮手化工仪表及自动化习题〔2023〕一.填空题。自动掌握系统是由被控对象、测量变送装置、掌握器〔中心环节〕和执行器组成。自动掌握在阶越干扰作用下的过渡过程有：①非周期衰减过程；②衰减振荡过程；③等幅描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。自动掌握系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区分为自动掌握系统有负反响。掌握阀的抱负流量特性性等几种。争论对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型标准信号4~20mA、空气压力0.02~0.1MPa弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进展测量的。例如弹簧管压力热电阻温度计主要是测量500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。化工自动化学科的理论和技术效劳于化学工程学科。为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动掌握和自动操纵等方面的内容。差压式流量计是基于流体流淌的节流原理，承受流体流经节流装置时产生的压力差气动差压变送器H00.02MPa液位高度H0.1MPa。电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进展传输及显示的仪表，利用霍尔效应实现位移-电势的线性转换。转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称浮子流量计、面积式流量计，适用于测量管径20mm以下管道的流量。据量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态〔20℃，0.10133MPa〕下用水或空气标定。二、名词解释霍尔效应：电子在霍尔片中运动〔电子逆Y轴方向运动〕时，由于受电磁力的X显示仪表：将生产过程中各种参数进展指示，累积，记录的仪表。曼涡街。工艺管道及掌握流程图：等，便成了工艺管道及掌握流程图〔PID。用下，接近给定值或跟随给定值变化的过程。节流效应：流体在管道中流淌时,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。技术工具〔即测量仪表，将被测参数经过一次或屡次的信号能量形式的转换，最终获得一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来。8ABAB说回路中有电动势存在，这个电动势叫热电势。掌握对象：自动掌握系统中，工艺参数需要掌握的生产过程、设备或机器等。被控变量：生产过程中期望借助自动掌握保持恒定值〔或按肯定规律变化〕的变量称为被控变量。操纵变量：在自动掌握系统中，把用来抑制干扰对被控变量的影响，实现掌握作用的变量称为操纵变量。过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重建立的平衡时止，过渡过程所经受的时间叫过渡时间。滞后时间：在容量滞后与纯滞后同时存在时，常常把两者合起来统称滞后时间。系统的动态特性：被控变量向给定值变化过程的特性。仪表的准确度：测量值与被测量真值的接近程度。周密度：仪表检测微小参数变化的力量。准确度：仪表的准确度简称精度，是用来表示仪表测量结果的牢靠程度。反映误差大小的术语,精度越高,误差越小。灵敏度：仪表在稳定状态下输出的变化量与最小输入的变化量之比值，S=△Δx△α所需的被测参数变化量。19.灵敏限：指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。指示变差：在外界条件不变的状况下，用同一仪器对被测量在仪表全部测量大偏差。允许相对误差：某一台仪器在规定正常状况下，允许的相对百分误差的最大值。δ允=±仪表允许的最大确定误差/〔上限-下限〕×100%。掌握器的输出信号与输入信号之间的关系。三、简答题1-1程图，试指出图中所示符号的含义。FICQ-10101〔带累积指示累积指示仪及掌握器安装在仪表室仪表盘正面上。②仪表位号TI-101表示第一工序第01个温度显示仪表。仪表安装在现场。③仪表位号PI-101表示第一工序第01个压力显示仪表。仪表安装在现场。④仪表位号TI-102表示第一工序第02个温度显示仪表。仪表安装在现场。⑤仪表位号PI-102表示第一工序第02个压力显示仪表。仪表安装在现场。01集中仪表盘上。HIC-10101何谓掌握系统的过渡过程？依据过渡过程自动掌握系统的工作品质用什么指标来衡量？影响掌握系统过渡过程品质的因素有哪些？答：把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过⑤震荡周期或频率。影响因素：对象的特性、测量仪表特性、执行器特性。什么是漩涡流量计？简述其工作原理。❷流体的流量。请简述掌握器在自动掌握系统中的作用。运算后，将运算结果用特定的信号(如气压信号或电流信号)发送给执行器。热电阻温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几局部组成？各局部有何作用？热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进展温件，由于温度变化导致电阻变化。②显示仪表：热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几局部组成？各局部有何作用？答：❶、B度。❷❸作用：①热电偶：测量热端热电势②导线：形成闭合回路③测量仪表：将总热电势转换成温度显示出来。从而实现压力的测量。热电效应。AB中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。简述压力计的选用和安装时需要留意的要点。安装：①测压点的选择②导压管铺设③压力计的安装。什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进展迁移?其实质是什么？❶ΔpH=ρgHH=0力是相等的。实际应用中，由于安装有隔离罐、凝液罐，或由于差压变送器安装位置的影响等，使得在液位测量中，当被测液位H=0时，差压变送器正、负压Δp0，这就是液位测量时的零点迁移问题。❷为了进展零点迁移，可调整仪表上的迁移弹簧，以使当液位H=0时，尽管差压变送器Δp0，但变送器的输出为最小值，抵消固定压差的作用，此❸下限，相当于测量范围的平移，而不转变量程的大小。什么是积分时间？它对系统过渡过程有什么影响？T1动态性能变差，但能加快消退余差的速度，提高系统的静态准确性。简述物位检测的意义和按其工作原理列举常见的物位检测类型。直读式物位仪表，差压式，浮力式，电磁式，核辐射式，声波式，光学式。么作用。答：❶执行器的作用：接收掌握器送来的掌握信号，转变被控介质的流量，从❷气动执行器由执行机〔阀两局部组成。❸作用：①执行机构是执行器的推动装置，它〔由掌握器来压力的大小产生相应的推力，推动掌握机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。②掌握机构是指掌握阀，它是执行器的掌握局部，它直接与被控介质接触，掌握流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。试述电动执行机构的构造原理、分类及适用场合。0~10mA4~20mA❸其他直线式掌握机构。多转式主要用来开启和关闭闸阀、截止阀等多转式阀门。15.被控对象、执行器、掌握器的正、反作用方向各是怎样规定的？被控对象的作用方向随具体对象的不同而各不一样。当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用❷执行器的作用方向❸增加而减小的称为“反作用”掌握器。为什么要考虑掌握器的正、反作用？如何选择？❶在掌握系统中，要正确选择掌握器的作用方向，即“正”、“反”作用❷选择掌握器正、反作用的一般步骤是首先由操纵变量对被控变量的影响方始终确定对象的作用方向，然后由工艺环节作用方向组合后为“负”来选择执行器的正、反作用。简述流量计的分类及其工作原理？答：❶❷M18.差压式流量计、转子流量计工作原理的区分？件安装不固定、节流件前后差压固定、输入输出线性。掌握器的掌握规律是指什么?常用的掌握规律有哪些?有位式掌握、比例掌握(P)、积分掌握(I)、微分掌握(D)以及它们的组合掌握规P1、PD、PID什么是差压式流量计？简述其工作原理。流量测量的流量计称为差压式流量计〔又称节流式。❷依据流体力学中的伯努量得到的压差来计算出流国的流量值，这就是差压式流量计测量流量的原理。21.掌握器参数整定的任务是什么?工程上常用的掌握器参数整定有哪几种方法？δ，TI22.简述弹性压力计的分类及其工作原理。答：❶原理：承受弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，3薄膜式压力计、波浪管式压力计。试述PID掌握的意义及相关参数大小对掌握效果的影响。意义：❷KPKP系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。KP取值过小，调整精度降低，响应速度变慢，调整时间加长，使系统的动静态性能变坏。②积Ti分环节就有90°的相位延迟，或许会破坏系统的稳定性。③微分作用参数Td动，延长调整时间，并且会降低系统的抗干扰性能。怎么操作三阀组，须留意什么？❷留意事项：①不能让导压管内的分散水或隔离液流失；②不行使测量元件〔膜盒或波浪管〕受压或受热。简述并图示掌握系统按信号来源〔系统构造〕分类，各适用于什么场合？简述在工程实际中如何评判和衡量所选定的测量仪表的优劣？常用的热电偶有哪几种?所配用的补偿导线是什么?为什么要使用补偿导线?并说明使用补偿导线时要留意哪几点?30-610-〔镍❷使用补偿导线的目的是将热电偶的冷端❸假设只使用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补偿热电偶法。常用的测量压力的仪表有哪些?测压力转换成活塞上所加平衡祛码的质量来进展测量的。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τ是对象的动态特性？❷T用后，被控变量假设保持初始速度变化，到达的稳态值所需的时间,是反映被❸滞后时间τ是此它是反映对象动态特性的重要参数。被控变量的选择原则是什么?大时，可选择与直接掌握指标有单值对应关系的间接掌握指标;④被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；⑤被控变量应是独立可控的；⑥应考虑工艺的合理性与经济性。操纵变量的选择原则是什么?答：①操纵变量应是工艺上允许加以掌握的可控变量;②操纵变量应是对被控变量影响诸因尽量小;③操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。试述自动掌握系统中常用的掌握规律及其特点和应用场合。掌握系统中常用的掌握规律有比例(P(PI(PID)掌握规律。❷是在比例积分的根底上再加上微分作用，微分作用是掌握器的输出与输入的变化速度成比变化大、掌握质量要求较高的系统。对象的纯滞后和容量滞后各是什么缘由造成的？对掌握过程有什么影响？答：❶❷对象的容量滞后一对象的时间常数T增加。在掌握通道，T大，会使掌握作用对被控变量的影响来变量的影响比较平稳，一般是有利于掌握的。图1-1所示是一反响器温度掌握系统示意图。AB两种物料进入反响器进展反响，通过转变进入夹套的冷却水流量来掌握反响器内的温度保持不变。试画出该温度掌握系统的方块图，并指出该掌握系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么，图中TT、TC各表示什么？1-1反响器温度掌握系统何为简洁掌握系统？试画出简洁掌握系统的典型方块图，指出如何考虑组建这一系统。各局部的作用是什么？答：❶所谓简洁掌握系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送器)、一个掌握器和一个执行器所构成的单闭环掌握系统，因此有时也称为单回路掌握系统。在自动掌握系统中，检测元件及变送器用来感受被控〔如气压信号或电压、电流信号等。掌握器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进展比较得到偏差，依据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的掌握规律进展〔如气压信号或电流信号发送给执行器。执〔或流出被控变量的物料量或能量，抑制扰动的影响，最终实现掌握要求。XW阻的作用。答：模拟式掌握器主要由哪几局部组成?画出其框图，说明各局部的作用。形式及具体的联接方式会有所不同。四、计算题。用水刻度的流量计，测量范围为0～15L/min，转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成，假设用来测量密度为0.85kg/L的苯的流量，问测量范围为多少？假设这时转子的材料改为密度为2750kg/m3苯的流量，其测量范围各为多少？假设将转子材料更换后，并用来测量苯，其流量公式为：Q苯=Φh√(2gv(ρi-ρ)/ρA)，Q/Q〔ρi’-ρ苯〕ρ〔ρi-ρ)ρ苯=√2750-831〕1000〔7920-1000)×831=0.578Q=0.578×Q=0.5780~5.78L/min。用单法兰液位计测量开口容器内的液位，其最高液位和最低液位到仪表的h1=1mh2=3m〔见图〕。假设被测介质的密度=980kg/m3，求：变送器的量程为多少？是否需要迁移？迁移量为多少？如液面的高度h=2.5m，电液面计的输出为多少？如下图，用差压变送器测量闭口容器的液位。h1=50cm，h2=200cm，h3=140cm，被测介质的密度ρ1=0.85kg/cm3，负压管内的隔离液为水，求变送器的调校范围和迁移量。测量苯的流量，求流量计读数为3.6升/秒时，苯的实际流量是多少？〔苯的密830kg/m3〕图示为电位差计线路图。R为冷端温度补偿电阻，在25℃时的阻值R=5Ω。2 2假定热电偶的热电势每100℃是4mV，并设温度与电势是线性关系，求室温25℃(60～600℃，桥路电阻应如何变化?〔要点如下〕解由于滑线电阻两端都有一小段触点滑不过3%~5%，用λ表示。在此取λ=0.03，两端剩下的电阻各为λR=λRRnP P MRR 9010R P MnP R

RP MI

9010E

1000

4mA上 R R ∥R RG P M 4

3.590∥10237.5I下

ER R2

100