《测量仪表与自动化》复习资料

-2、用一台靶式流量计测量某管道介质流量（变送输出为4mA—20mA），原先设计流量范围0～125m3/h，密度为103kg/m3。（1）实际用于测量密度为800kg/m3的介质流量，实际流量范围为多少？（2）当靶式流量计的变送输出为12mA时，实际流量为多少？解：（1）Q原max=KQ实（2）FFmax=Q实=KFρ实,Q实max=KQ8、某化学反应器工艺操作规定温度为（800±10℃）。为确保安全，控制中温度最高不得超过850℃。该控制系统为温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。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己稳定）和振荡周期；说明此温度控制系统是否满足工艺要求。解：（1）最大偏差：A=845-800=45℃；余差：C=800-805=-5℃；第一个波峰的峰值：B=845-805=40℃；第二个波峰的峰值：B`＝815-805=10℃；衰减比：n=B/B`=4:1；过渡时间：被控变量进入新稳态值的±2%过渡过程已经结束，Ts=25min；振荡周期：T=20-7=13min。（2）因为余差C=-5℃在±10℃范围以内，最大偏差A=45℃＜850℃-800℃=50℃，衰减比n=4:1在4:1～10:1之内，故此温度控制系统满足工艺要求。8-1、某发酵过程工艺操作温度为（40±2）℃。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离设定值最大不能超过6℃。该控制系统为温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。（1）试计算在阶跃干扰作用下的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过渡过程性能指标；（2）说明该系统能否满足工艺要求？45454251823t/℃时间/min±2%4041解：（1）最大偏差：A=45-40=5℃；余差：C=40-41=-1℃；第一个波峰的峰值：B=45-41=4℃；第二个波峰的峰值：B`＝42-41=1℃；衰减比：n=B/B`=4:1；过渡时间：被控变量进入新稳态值的±2%过渡过程已经结束，Ts=23min；振荡周期：T=18-5=13min。（2）因为余差C=-1℃在±2℃范围以内，最大偏差A=5℃＜6℃，衰减比n=4:1在4:1～10:1之内，故该系统能满足工艺要求。8-2、某化学反应器工艺规定操作温度为(900士10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。该控制系统为温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。（1）试求该系统的过渡过程性能指标：最大偏差、余差、衰减比过渡时间（按被控变量进入±5%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期，（2）说明该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？温度温度/℃时间/min90090891895094547±5%解：（1）根据题意最大偏差：A=950-900=50℃；余差：C=900-908=-8℃；第一个波峰的峰值：B=950-908=42℃；第二个波峰的峰值：B`＝918-908=10℃；衰减比：n=B/B`=4.2:1；过渡时间：被控变量进入新稳态值的±5%过渡过程已经结束，Ts=47min；振荡周期：T=45-9=36min。（2）因为余差C=-8℃在±10℃范围以内，最大偏差A=50℃＜80℃，衰减比n=4.2:1在4:1～10:1之内，故该系统能满足工艺要求。9、用K型热电偶测某炉温，已知参考端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时的电压为29.201mv，已知：E（40，0）=1.611mv，E(740，0)=30.799mv，E(741，0)=30.840mv，试求被测温度。解：利用计算修正法进行冷端补偿：E(t，0)=E(t，40)+E(40，0)=29.201+1.611=30.812mv；采用内插法求被测温度：t=740+741-74030.840-30.799×（30.812-30.799）=740.32℃10、用K型热电偶测温，已知回路热电势为15.000mV，冷端温度20℃，试求热端温度。可供选用的分度表数据为：E(20，0)=0.798mV，E(347，0)=14.167mV，E(348，0)=14.208mV，E(385，0)=15.763mV，E(386，0)=15.805mV。解：利用计算修正法进行冷端补偿：E(t，0)=E(t，20)+E(20，0)=15.000+0.798=15.798mv；采用内插法求被测温度：t=385+386-38515.805-15.763×（15.798-15.763）=385.8311、为了检查锅炉炉膛温度测量值是否正确，先用携带式电位差计测得热电偶的输出热电势为37.33mV，其冷端温度用水银温度计测得为35℃，热电偶采用K型，问此时炉膛的实际温度是多少？可供选用的分度表数据为：E（35℃，0℃）=1.407mV，E（935，0℃）=38.717mV，E（936，0℃）=38.756mV，E（890，0℃）=36.925mV，E（889，0℃）=36.885mV。解：利用计算修正法进行冷端补偿：E(t，0)=E(t，35)+E(35，0)=37.33+1.407=38.737mV；采用内插法求被测温度：t=935+936-93538.756-38.717×(38.737-38.717)=935.51℃11-1用K型分度号热电偶测量某一设备的温度，测得回路中的热电势为20mV，已知冷端温度为25℃，求该设备的实际温度为多少？若用S型分度号的热电偶来测量，在相同温度条件下，测得的热电势应是多少？（教材P-110第5小题）可供选用的分度表数据为：K型热电偶分度表数据：E（25℃，0℃）=1.000mV，E（508℃，0℃）=20.981mV，E（509℃，0℃）=21.024mV；S型热电偶分度表数据：E（25℃，0℃）=0.142mV，E（508℃，0℃）=4.313mV，E（509℃，0℃）=4.323mV。解：（1）计算K型热电偶测设备的实际温度利用计算修正法进行冷端补偿：E(t，0)=E(t，25)+E(25，0)=20.000+1.000=21.000mV采用内插法求被测温度：t=508+509-50821.024-20.981×(21.000-20.981)=508.44℃(2)计算S型热电偶测得的热电势采用内插法求S型热电偶热电势E（508.44℃，0℃）：E（508.44,0℃）=4.313+4.323-4.313509-508×(508.44-508)=4.317mV用S型热电偶测得的热电势为：E(t，25)=E(t，0)-E(25，0)=4.317-0.142=4.175mV14、下图是反应器温度控制系统，试画出该系统的方块图，并指出被控对象、操纵变量和被控变量，确定该系统调节阀的气开、气关特性及控制器的正反作用。答：（1）该系统的方块图如下图：TCTC调节阀反应器TTSVDVMVD蒸汽流量反应器温度PV控制对象为反应器；操纵变量为蒸汽流量；被控变量为反应器温度。从安全角度考虑，调节阀应为气开阀；反应器温度↑（DV>0）→希望阀门↓→MV↓（△MV<0）→控制器应为反作用。TTTTTC原料蒸汽18、下图是锅炉汽包液位控制系统，工艺要求该控制系统的被控变量恒定，无余差，且该系统中的汽包水位严禁过低。LTLTLC给水蒸汽根据给定值的情况，说明该系统为何种类型的控制系统；画出该控制系统的方框图；指出被控对象、操纵变量和被控变量；确定调节阀的气开、气关形式；确定控制器的正反作用，简述理由；确定控制器的控制规律，简述理由；答案要点（1）该系统为定值控制系统；（（2）方框图如下图：LC调节阀锅炉汽包LTSVDVMVD给水流量锅炉液位PV控制对象为锅炉汽包；操纵变量为给水流量；被控变量为锅炉汽包液位。因为工艺要求该系统中的汽包水位严禁过低，故该调节阀应为气关阀。控制器：锅炉水位↑（DV>0）→希望阀门↓→MV↑（△MV>0）→正作用。因此，要构成一个负反馈控制系统则控制器应为正作用。因控制要求无余差，须加积分控制，同时兼顾及时性，故选用PI控制规律。19、现有一个加热炉被加热物料入口温度210℃，出口温度350℃，其示意图如图1所示，要求出口温度波动幅度不能超过±2℃，燃料采用渣油，来料压力较为平稳，现有如下要求：进行温度控制系统设计，要求画出你所设计的系统控制流程图（在原图上画出）和系统方框图，分析控制系统调节阀和调节器的正反作用，要求有分析过程，试选择调节器的调节规律，并说明理由。解：（1）控制系统流程如图1所示：（（2）该系统的方块图如图2所示：TC调