化工自动化及仪表习题和答案华理

...wd......wd......wd...《化工自动化及仪表》补充习题与答案某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度稳定，工艺采用改变换热器蒸汽流量Qs来稳定罐内温度。影响的因素有：阀前蒸汽压力Ps，冷物料流量Qi和温度θi，环境温度θc等。画出温度控制系统的方块图；指出该控制系统的被控变量、操纵变量、被控对象及扰动；假设蒸汽阀前压力Ps突然变大时，简述该系统的控制过程。解：1〕略2〕罐内温度蒸汽流量Qs；混合罐；阀前蒸汽压力Ps，冷物料流量Qi和温度θi，环境温度θc3〕Ps↑→Qs↑→2.图a为流量控制系统，主要抑制阀前压力P1波动来稳定流量Q1。图b是储槽液位控制系统，主要抑制Q2流量变化的扰动，保持液位稳定。指出两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控过程及主要扰动；假设采用图a系统来控制液位，试对比与图b系统的不同点。图a图b解：1)图a：Q1；Q1；管道；P1图b：h；Q1；储液槽；Q1、Q22)前馈a：开环控制，控制及时b：闭环控制，控制不及时某换热器的温度控制系统〔设定值是30℃〕在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如以以以下列图。试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。解：1〕n===42〕|emax|=|B+C|=B-r=75-30=453〕e〔∞〕=r-y〔∞〕=30-35=-54〕估测：32min4.某换热器被控变量是出口温度θ，操纵变量是蒸汽流量Q。在蒸汽流量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如以以以下列图。该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数K、T、τ。∞∞△解：1〕放大系数K===0.3△2〕时间常数T=2.5min〔40+3*0.632的θ所对应的时间〕3〕纯滞后τ=1min5.如果用K热电偶测量温度，其仪表指示值是600℃，而冷端温度是65℃，则实际温度是665℃，对不对假设不对，正确值应为多少，为什么解答：不对。因为E(θ)=E(θ,θ0)+E(θ0,0)所以600=535+65正确温度应为535℃6.何谓变送器零点调整、零点迁移和量程调整，试举一例说明之。7.热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还需确定分度号假设电动Ⅱ型温度变送器量程为0～150℃，当介质为90℃时，该变送器的输出为多少mA假设采用电动Ⅲ型温度变送器，量程和介质温度同上，则变送器的输出又为多少mA〔设ΔI∝Δθ〕解：1〕每一个分度号与一个热电偶一一对应。2〕×(10-0)+0=6mA(电动Ⅱ型0~10mA)3)×〔20-4〕+4=13.6mA(电动Ⅲ型4~20mA)8.某一标尺为0～500℃的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为：被校表读数〔℃〕0100200300400500标准表读数〔℃〕0103198303406495求出仪表最大绝对误差值；确定仪表的允许误差及精度等级；仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级解：1〕△max=406-400=6℃2〕δmax===±1.2%因此精度等级为1.5δmax===±1.6%>±1.5%∴不符合出厂时的精度等级10.现欲测往复泵出口压力〔约1.2MPa〕，工艺要求±0.05Mpa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0,1.5,2.5,4.0级，量程为0～1.6,0～2.5,0～4.0Mpa。试选择压力表的精度和量程。解：往复泵出口压力波动较大选量程为0~2.5Mpa。同时1.2>2.5×δmax∴精度选1.5级11.热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么问题热电阻与电子自动平衡电桥配套测温应注意什么问题答：1〕=1\*GB3①参比端温度补偿=2\*GB3②补偿导线正负不能反接=3\*GB3③分度号与电子电位差计分度号一致=4\*GB3④热电偶参比端要与补偿电阻感受一样温度2〕=1\*GB3①采用三线制接法，消除环境温度造成导线电阻变化对测量的影响=2\*GB3②两者分度号一致12.热电偶与数字式显示仪表测温线路如以以以下列图。这种接法是否正确为什么答：不对。普通铜导线换成补偿导线。14.用差压变送器与孔板配套测量过热蒸汽流量，仪表按P’=3MPa〔表压〕，θ’=400℃的工作状态标定。现过热蒸汽的工作状态发生了变化。假设P=3.2MPa，θ=380℃，则当仪表示值为6000kg/h时，实际流量为多少〔设ρ∝P/T，P：绝对压力，T：绝对温度〕解：qm=Cqm×qv’=1.0472×6000=6284.51kg/h15.常用的流量计有哪几种各有何主要特点16.常用的压力、液位检测元件有哪些17.用差压变送器测量如以以以下列图敞口储槽液位。被测介质密度ρ=900kg/m3，液位高度量程为0～1m，静液柱高度Ho=0.8m。应该采用正迁移还是负迁移迁移量是多少确定变送器量程及应调整的量程范围。当储槽液位h是0.5m时，变送器〔气动〕的输出为多少18.什么是控制阀理想流量特性控制阀理想流量特性有哪几种答：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性。线性流量特性，对数流量特性，快开流量特性。19.为什么气动执行器在工业现场用得最多电气阀门定位器又有何作用答：安全防爆。电气转换，阀门定位〔改善阀的静态特性，动态特性，流量特性，用于分程控制，用于阀门的反向动作〕。20.说明P、PI、PD、PID控制规律的特点以及这几种控制规律在控制系统中的作用。答：比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制。21.说明比例度、积分时间、微分时间的改变对过渡过程有何影响。答：比例度越大越稳定，越小越震荡；积分时间越大越稳定，越小越震荡，微分时间过大过小都会剧烈震荡。某比例调节器输入信号为4～20mA,输出信号为1～5V,当比例度δ为60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少解：23.某控制系统采用PI控制规律，假设整定参数过渡过程的曲线如以以以下列图。试判定应假设何改变参数δ或Ti，并简述理由。δ↑或Ti↑δ↓或Ti↓δ↓或Ti↓24.某夹套反响器温度控制系统如以以以下列图，反响大量放热。要求控制温度为50℃，在供气中断时保证冷却。选择适宜的检测元件及变送器；选择调节阀的气开、气关特性并说明理由；确定调节器正、反作用并说明理由。答：1〕铜电阻，热电阻温度变送器2〕气关3〕正作用T↑→e↑→u↑→q↑→Q↑正作用25.数字式控制器硬件和软件各有哪几个主要局部组成什么叫组态26.可编程序控制器〔PLC〕有何主要特点假设何选用PLC27.简述DCS、FCS系统特点。28.为保证精馏塔提馏段重组分产品质量，拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变量、提馏段灵敏板温度为主变量的串级控制方案，工艺要求在供气中断时切断热源，试：确定调节阀气开、气关特性；确定调节器的正反作用；画出控制系统方块图；简单说明流量副回路的主要作用。答：1〕气开2〕主：反；副：反3〕4〕抑制蒸汽流量波动生产聚乙烯醇时，要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合。现采用单闭环控制系统，主动量〔Q1〕是聚醋酸乙烯，从动量〔Q2〕是氢氧化钠。正常生产时， Q1=7M3/h,Q2=0.25M3/h,且Q1m=10M3/h,Q2m=0.3M3/h。假设用孔板配差压变送器测量流量，试确定用开方器和不用开方器时，仪表设置的比值系数K各为多少当用开方器时，电动=3\*ROMANIII型调节器FC设定值约为多少解：用开方器不用开方器30.以以以下列图为某加热炉控制系统，原料油出口温度为被控变量。这是什么控制系统它对什么扰动的抑制能力最强为什么假设要进一步提高控制