化工自动化及仪表复习题.ppt

1、化工及仪表自动化,习题辅导,全有文档,第一章自动控制系统概述,Ch1：填空题,1、DDZ-型仪表现场传输信号为010mA，DDZ-型控制仪表现场传输信号为。答：420mA,2、气动执行器的标准输入信号范围是。,答：0.020.1MPa,3、控制系统方框图中对象(过程)的是被控变量。,答：输出,4、衰减比是描述控制系统过渡过程的指标，一般希望其数值在4:110:1之间。,答：稳定程度,还有其他的参数反映其他的性能指标,Ch1：选择题,1、一般认为经过（）时间，动态过程就基本结束。其中T是过程时间常数。A、3TB、TC、5TD、10T,答：A,2、某换热器的温度控制系统（设定值是30）在阶跃扰动作

2、用下的过渡过程曲线如图6所示。则该系统的余差、衰减比、最大偏差是（）。A、5、3;1、40B、5、3;1、45C、5、2.5;1、45、D、5、4;1、45,答：B,3、多数情况下，人们希望自动控制系统在干扰作用下能够得到（）型的过渡过程。A、衰减振荡B、非周期振荡C、等幅振荡D、发散振荡,答：A,4、（）存在纯滞后，通常不影响控制质量。A、调节通道B、测量元件C、变送器D、干扰通道,答：D,5、某加热炉温度控制系统如下图所示，则该系统的操纵变量是（），被控变量是（）A、原料油流量原料油出口温度B、原料油流量燃料量C、燃料量原料油出口温度、D、燃料量原料油流量,答：C,Ch1：判断改错题,1、

3、时间常数越小，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长。,答：错误。应该是：时间常数越小，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。,2、控制系统中，引起被控变量偏离设定值的主要原因是设定值的变化。,答：错误，应该是：设定值的变化和干扰,3、控制系统方框图中，方框的输出可以影响输入。,答：错误，输出不能影响输入。,Ch2：填空题,1、过程特性是指被控过程的发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。答：输入变量,2、有一个水箱，进水阀门开度可变，而出水阀门开度固定，在液位稳定时，若进水阀开度有一定增加，进水流量增大时。则此过程的特性是。答：自衡的非振荡过程,3、一阶过程特性通常

4、可以用参数描述。答：K、T、,4、工程上测定过程特性的主要方法有、。答：阶跃扰动法、矩形脉冲扰动法、周期扰动法,5、由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力导致的滞后称为。答：容量滞后,1、是反映对象（）的参数。A、放大能力B、动态特性C、静态特性D、抗干扰能力,答：B,2、控制系统中，引起被控变量偏离设定值的主要原因是设定值的变化。,答：错误，应该是：设定值的变化和干扰,3、控制系统方框图中，方框的输出可以影响输入。,答：错误，输出不能影响输入。,Ch2：判断题,1、若扰动通道时间常数变大，则会使该过程更难控制。答：错误，这种过程会比较容易控制,2、纯滞后存在于扰动通道也会对控制品质产生影响。

5、答：错误，不影响。,Ch3：填空题,1、一台测温仪表，其测温范围为0300，已知其最大绝对误差为2，则其精度等级为。答：相对百分误差因此，其精度等级为1.0级。,2、有一台测压仪表，其标尺范围为0400KPa，要求测量时最大绝对误差不超过5KPa，则应该选择精度等级为的仪表才能满足要求。答：相对百分误差所以应该选择1.0级的仪表,校验仪表时确定仪表的精度等级，与根据工艺要求来选择仪表的精度等级是不一样的。根据校验数据确定仪表精度时，仪表的允许误差应该比仪表校验所得的相对误差最大值要大或相等根据工艺要求选择仪表精度时，仪表允许误差应该小于或等于根据工艺要求计算出的相对误差的最大值。,3、某化学反

6、应器的表压为0.15MPa，则其绝对压力近似为答：0.25MPa表压绝对压力大气压力大气压力0.1MPa需要了解几种常用的压力单位及其相互转换,4、弹性式压力仪表是根据弹性元件的和所受压力成正比的原理工作的。,答：位移,5、常用于温度检测的金属热电阻有和。,答：铂电阻、铜电阻大家还要了解热电阻的分度号，如Pt10、Pt100，Cu50、Cu100及其含义。,6、热电偶是基于原理工作的。,答：热电效应,7、差压式液位计和超声波液位计中，是接触式测量，是非接触式测量。答：差压；超声波,8、超声波液位计用于液位测量时，通常要进行补偿，以提高测量精度。,答：温度,9、体积流量的单位是，质量流量的单位是

7、。答：；,10、节流式流量计是实质是通过测量节流元件前后的而得到流量的体积流量的。,答：差压,11、转子流量计是基于原理而工作的。,答：力平衡原理,12、电磁流量计是基于原理而工作的，它不受流体的、等影响。,答：电磁感应定律密度、压力、温度,13、测量流体质量流量的仪表主要有。,答：流量计所能测量的最大流量与最小流量比值,14、流量计的量程比是指。,答：科里奥利质量流量计量热式质量流量计,Ch3：选择题,1、电接点压力表属于（）压力表。A、液柱式B、弹性式C、电气式D、活塞式,答：B,2、关于用热电偶与补偿导线配接进行温度测量时，以下说法不正确的是（）A、热电偶与补偿导线应该配接B、补偿导线也

8、有极性C、采用了补偿导线后可以不进行冷端温度补偿D、在一定温度范围内，热电偶与补偿导线有近似相同的热电特性,答：C,4、镍铬镍硅热电偶的分度号是（）。A、EB、SC、KD、B,答：C,5、采用DDZ-差压变送器测量敞口容器的液位，若被测液位在测量下限时所对应差压为负数，则通过（）操作，可以使得仪表的输出在测量下限时仍然为4mA。A、负迁移B、正迁移C、无迁移D、无法确定,答：A,6、下列流量计中不属于速度型流量计的有（）A、电磁流量计B、椭圆齿轮流量计C、涡轮流量计D、转子流量计,答：B,Ch3：判断改错题,1、两只压力表的绝对误差相等，标尺范围较小的表精度高。,答：错误，应该是：两只压力表的

9、绝对误差相等，标尺范围较小的表精度低。或改成，两只压力表的绝对误差相等，标尺范围较大的表精度高。,5、电容式物位仪表可以测量液位、料位。,答：正确,6、差压式液位计进行液位检测时不受介质密度的影响。,答：错误。受介质密度影响。,7、在管道上安装孔板时，如果方向安装反了会造成差压计指示值变大。,答：错误。在管道上安装孔板时，如果方向安装反了会造成差压计指示值变小。,8、超声波流量检测属于接触式检测方法。,答：错误，应该是：超声波流量检测属于非接触式检测方法。,10、变送器若只进行量程迁移，其输入输出特性曲线的斜率要变化。,答：错误，应该是：斜率不变化。,Ch3：简答题,2、分析如图所示的用不平衡

10、电桥进行热电偶冷端温度补偿方法的原理。,答：热电偶测温时要保持冷端温度恒定。采用不平衡电桥可以对热电偶冷端温度的变化进行补偿，其原理是：将热电偶与不平衡电桥串连，两者输出之和进入显示仪表。而不平衡电桥的一个桥路选择热电阻，其它3个桥臂阻值恒定。测温时，将热电阻与热电偶的冷端置于同样的温度环境下。在某设计的冷端温度下，电桥平衡，输出为0。,当冷端温度升高时，热电偶的输出减小，但热电阻的阻值随着温度的升高而增加，从而引起电桥输出增加。通过合理选择桥路参数，可以在一定冷端温度变化范围内，使得热电偶输出电势减小的数值与不平衡电桥输出相等，从而实现冷端温度补偿。冷端温度减小时，同样也能实现冷端温度补偿。

11、,Ch3：分析计算题,1、用单法兰液位计测量开口容器内液位，如下图所示，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为。,，,当地重力加速度为,求差压变送器的量程和迁移量。,差压式物位检测示意图,解：（1）,当,时，,因此，可以选择量程为20KPa的差压变送器（2）,时，,因此，需要进行正迁移，迁移量为9604Pa,当,不同零点迁移情况下的特性曲线,Ch45：填空题,1、自动电子平衡电桥在使用中若热电阻烧断时，指针会向标尺移动。,答：终端,2、热电阻常和电子平衡电桥配接，进行的测量和显示。答：温度热电偶与自动平衡电桥配接，可以实现温度的测量。,Ch45：判断题,1、热磁式仪表进行氧气含量分析时，气体温

12、度增加，磁化率也上升。,答：错误，应该是：气体温度增加，磁化率下降。,2、热导式气体分析仪（只有一个检测器）只能检测混合气体中单一的组分。,答：正确。,3、变送器若进行了量程迁移，则其特性曲线斜率不变。,答：错误。斜率要变化。,4、热电阻与显示仪表配接测温时，需要采用三线制接法，以消除连接导线电阻变化的影响。,答：正确。,5、电子电位差计与电子平衡电桥的工作原理是一样的。,答：错误。工作原理不一样。,6、电子电位差计中，量程起始电阻越大，则测量的下限越小。,答：错误。测量的下限越高。,Ch6：填空题,1、控制阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的之间关系。,答：相对开度,2、控制阀

13、所能控制的的比值称为控制阀的可调比。,答：最大流量与最小流量,3、流量特性的控制阀在小开度时控制平稳缓和，在大开度时控制灵敏有效。,答：对数（等百分比）了解几种控制阀流量特性。,4、有信号压力时阀门关，无信号压力时阀门开的是阀门。,答：气关式,Ch6：判断题,1、串连管路中，随S值下降，等百分比特性畸变，趋近于直线特性。,答：正确。,S表示阀全开时阀上压差与与系统总压差比值，小表示管路压力损失增加,2、正作用的执行机构与正作用的调节阀组成了气开式执行器。,答：错误。气关式执行器。,3、控制阀所能控制的最小流量等于该阀的泄漏量。,答：错误，应该是：控制阀所能控制的最小流量不等于该阀的泄漏量。,4

14、、控制阀气开、气关特性的选择主要是要使得闭环控制系统是负反馈。,答：错误，应该是：控制阀气开、气关特性的选择主要从系统安全角度出发。,5、石油化工行业广泛使用电动执行机构。,答：错误，气动执行机构。,6、（）表示调节阀流通能力大小的参数A、可调比B、流通系数CC、相对流量D、相对开度,答：A,9、什么叫气动执行器的气开、气关式？其选择原则是什么？答：随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定。一般来说，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选择气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的选择气关式。,Ch7：填空题,1、在

15、PID调节中，比例作用是依据来动作的，在系统中取着的作用；积分作用是依据来动作的，在系统中取着的作用；微分作用是依据来动作的，在系统中取着的作用；,答：偏差的大小；稳定被控变量；偏差是否存在；消除余差；偏差变化速度；超前调节,2、调节器的比例度越大，则放大倍数，比例作用就，过渡过程曲线越，但余差也。,答：越小；越弱；平稳；越大,答：越大；越大；越强；越快、越弱,3、调节器的积分时间越小，则积分速率越，积分特性曲线的斜率，积分作用就，消除余差。微分时间越大，微分作用越。,Ch7：选择题,1、微分作用可用来（）A、消除余差B、克服纯滞后C、克服容量滞后D、克服传输滞后,答：C,2、积分作用可用来（

16、）A、消除余差B、克服纯滞后C、克服容量滞后D、克服传输滞后,答：A,3、增加积分作用可以使得系统稳定性增强。,答：错误。应该是：增加积分作用可以更好地消除余差，但使系统稳定性降低。,比例度不变时积分时间对过渡过程影响,(a)扰动作用,(b)设定作用,微分时间TD对系统过渡过程的影响（1：太小；2：合适；3：太大）,4、比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比。,答：正确。,Ch7：判断题,1、纯滞后大的对象，为了克服其影响，可以加入微分作用。,答：错误。微分作用对纯滞后不取作用。,2、当调节过程不稳定时，可以增大积分时间或加大比例度，使其稳定。,答：正确。,3、微分作用通常不能单独使用是因为

17、微分作用太超前。,答：错误，微分作用通常不能单独使用是因为当偏差的变化率为0是微分作用也为0。,4、对于流量被控对象通常不宜采用微分作用。,答：正确。,5、与连续PID控制算法相比，离散PID控制算法不够及时。,答：正确。,Ch7：简答题,1、调节器参数整定的任务是什么？工程上常用的调节器参数整定方法有哪几种？答：调节器参数整定的任务是：根据已定的控制方案，来确定调节器的最佳参数值，包括比例度、积分时间、微分时间，以便系统能获得好的控制品质。调节器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。,2、在什么场合选用比例、比例积分和比例积分微分调节规律？答：比例调节规律适用于负

18、荷变化较小、纯滞后不太大而工艺要求不高、又允许有余差的控制系统。比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小、系统负荷变化较大，纯滞后不大而被控参数不允许与给定值有偏差的调节系统。比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大、纯滞后不大、不允许有余差的调节系统。,3、什么是积分饱和现象？有哪些措施防止该现象的发生？答：当控制系统长期存在偏差，积分控制作用输出会不断增加或减小，直到输出超过仪表范围的最大值或最小值而达到仪表所能达到的极限最大或最小值。这时当偏差反向时，控制器的输出不能及时反向，要在一定延时后，控制器的输出才能从最大或最小的极限值回复到仪表范围的最大或最小值，在这段时间内，控制器不能发

19、挥控制作用，造成控制不及时。通常把这种由于积分过量造成的控制不及时现象称为积分饱和现象。,(a)压力放空系统,压力安全放空系统中的积分饱和,(b)积分饱和现象,正常工况下偏差一直存在，控制器的输出将达到上限。控制器的输出不仅上升到额定的最大值100KPa为止，而是会继续上升到气源压力140160KPa。,反作用控制器，气关阀,正常工况下，放空阀全关，实际压力低于设定值,防止积分饱和的措施有：限幅法：采用技术措施，将控制器的输出信号限制在工作信号范围内。积分切除法：当控制器处于开环状态时，自动切除其积分作用。控制器实现PI-P控制规律：当控制器的输出在某一范围时，它是PI作用，消除余差；当输出超

20、过一定数值时，它是P作用，防止积分饱和。,Ch7：分析计算题,1、某电动调节器工作于反作用状态，当,时，在,时刻加入幅值为1mA的阶跃信号，若调节器的工作点为6mA，试画出调节器的输出波形图。,时刻的输出为,解：由题意知：控制器具有PI作用，在,时刻控制器的输出为,在,Ch8：填空题,1、经验试凑法的关键是“看曲线，调参数”。因此，必须弄清楚调节器参数变化对过渡过程的影响。一般来说，在整定中，观察到曲线振荡很频繁，需要把比例度以减小振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，应把比例度。当曲线波动较大时，应积分时间；而在曲线偏离设定值后，长时间回不来，则需积分时间，以加快消除余差的时间。如果曲线

21、振荡得厉害，则需把微分时间，或者暂时微分作用，以免更加振荡。在曲线最大偏差大而衰减缓慢时，需微分时间。经过反复试凑，一直调整到过渡过程振荡2个周期后基本达到稳定。,答：增加；减小；增加；减小；减到最小；取消；减小,Ch8：选择题,1、已知某夹套反应器温度控制系统如下图所示，反应大量放热。要求控制温度为50，在供气中断时保证冷却。试问该控制系统中对象特性是（），为了构成闭环控制系统，应该选择（）作用的控制器A、正、正B、正、反C、反、正D、反、反,答：C,2、自动控制系统中，通常用（）表示液位控制器。A、PCB、LCC、TCD、FC,答：B,Ch8：判断题,1、控制系统中控制阀的作用方向选择主要

22、是使得控制系统实现闭环负反馈。,答：错误，主要是考虑系统安全。,Ch8：分析计算题,1、下图为锅炉汽包液位控制系统示意图，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的方框图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服扰动的？,锅炉汽包液位控制系统,答：根据系统分析知，被控变量为汽包液位，操纵变量为进水流量。各个环节作用方向选择如下：（1）根据工艺和安全要求，锅炉不能烧干，则当气源故障时进水阀门应该全开，因此控制阀应该选气关式。（2）选用差压变送器测量汽包液位，该环节为正作用。（3）进水流量增加时，汽包液位升高，因此对象是正作用。因此

23、，为了构成闭环控制系统，应该选择正作用控制器。,该控制系统方框图如下图所示，每个方框的作用方向在图上也标出。,当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，汽包液位下降，导致测量值也减小，偏差增大，控制器输出减小，控制阀开度增加，进水量增加，汽包液位升高，克服了干扰影响。,3、如图所示是某储槽液位控制系统，试画出该控制系统的方框图。若储槽不能溢出，试确定控制器的作用方向。,从安全性考虑，为了防止储槽溢出，应该选择气开阀。控制系统各环节的作用方向如上图，为了构成闭环负反馈控制系统，控制器应选反作用。,Ch9：填空题,1、选择串级控制系统的应使主要干扰包括在副环。,答：副被控变量,2、定值控制系统是按照进

24、行调节的，而前馈控制是按照进行调节的；前者是控制，后者是控制。采用前馈反馈控制的优点是。,答：测量值与给定值的偏差；扰动的大小；闭环；开环；利用前馈控制的及时性与反馈控制的静态准确性。,3、串级控制系统中，副对象的时间常数通常主对象。,答：小于。,Ch9：选择题,1、串级控制系统的副回路相当于一个（）A、定值控制系统B、随动控制系统C、程序控制系统D、比值控制系统,答：B,2、串级控制系统中，主控制器正反作用的选择通常与（）有关A、主对象B、副对象C、控制阀D、副控制器,答：A,3、简单均匀控制系统中，控制规律一般采用（）A、PIDB、PIC、PDD、P,答：D,4、分程控制中，阀A和阀B的控

25、制信号范围分段由（）来完成。A、控制器B、电气转换器C、阀门定位器D、变送器,答：C,5、分程控制的应用场合不包括（）A、扩大控制阀的可调范围B、用作安全生产的防护措施C、为满足工艺要求在一个控制系统中控制两种不同的介质D、用于大滞后对象,答：D,6、单闭环比值控制系统中，当主流量不变而副流量由于自身受到干扰发生变化时，副流量闭环控制系统相当于一个（）系统A、程序控制B、随动控制C、定值控制D、均匀控制,答：C,单闭环比值控制系统方框图,Ch9：判断改错题,1、串级控制系统中副对象的时间常数通常大于主对象。,答：错误，副对象的时间常数通常小于主对象。,1、前馈控制属于闭环控制。,答：错误，前馈

26、控制属于开环控制。,2、串级控制系统的副环可以等效为一个反作用环节。,答：错误，是正作用环节。,3、采用分程控制可以提高控制阀的可调比，改善控制品质。,答：正确。,4、选择串级控制系统主控制器的作用方向时要考虑执行器的作用方向。,答：错误，不需要。,5、在燃烧比值控制系统中，燃料是从动量，空气是主动量。,答：错误。应该是：燃料是主动量，空气是从动量。,Ch9：简答题,1、为什么说串级控制系统的主回路是定值控制，而副回路是随动控制？答：串级控制系统的目的是为了更好地稳定主导变量，使其等于给定值，副回路的给定值就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控

27、制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出而变化，因此是一个随动控制系统。,10、均匀控制系统设置的目的是什么？它有哪些特点？答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序供求矛盾，从而使得两个变量之间能够互相兼顾并协调操作。均匀控制系统的特点是使前后互相矛盾的两个变量都在允许的范围内缓慢地变化，而不像其他控制系统那样要求被控变量保持不变。,5、什么是生产过程的软保护措施？与硬保护措施相比，软保护措施有何优点？答：所谓生产过程软保护措施，就是当生产短期处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是经过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车造成的巨大经济损失。,8、工业控制系统中为什么不用单纯的前馈控制，而选用前馈反馈控制？答：一般来讲，一个前馈调节的对象，只考虑主要的前馈变量。而在实际的工业对象中，干扰往往有很多个，而且有些变量用现有的检测技术尚不能直接测量。因此单纯的前馈控制有很大的局限性。采用前馈反馈控制后，选择最主要的干扰或反馈环节不能克服的干扰作前馈变量，再用反馈调节补偿其他干扰带来的影响。这样的调节系统能确保被控变量的稳定和及时有效地克服主要干扰。,C