第一章1、什么是化工自动化？它有什么重要意义？答:在化工设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员部分直接劳动，使生产在不同程度自动进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法称化工自动化。实现化工自动化能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量质量、减轻劳动强度、保证生产安全。2、化工自动化主要包括哪些内容？答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。3、自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，包括检测元件及变送器、控制器、执行器，显示记录仪表等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号。控制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行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号发送给执行器,执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流人被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。4、过渡过程的品质指标有哪些？它们各自的概念定义？答：过渡过程的品质指标有最大偏差或超调量，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期或频率。最大偏差：指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。超调量：表征被控变量偏离给定值的程度。衰减比B/B ， ：前后相邻两个峰值的比。 余差C:当过渡终了时，被控变量所达到的稳态值与给定值之间的偏差。过渡时间ts：从干扰作用发生的时刻起，直到系统建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间。振荡周期T或频率：过渡过程同向两波峰之间的间隔时间。频率：振荡周期的倒数。5、自动控制系统的静态是指 被控变量y（t）不随时间而变化的平衡状态称为系统的“静态”；动态是指被控变量y（t）随时间而变化的平衡状态称为系统的“动态”；过渡过程是指调节系统在受到外作用下，从一个平衡状态进入到新的平衡状态的整个过程称为控制系统的过渡过程；阶跃干扰是在某一瞬间，干扰突然阶跃式的加到系统上，并继续保持在这个幅度上。第二章1、机理建模的定义是什么？答：机理建模是根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，如物料平衡方程，能量平衡方程，动量平衡方程，相平衡方程，以及某些物性方程，设备的特性方程，化学反应定律，电路基本定律等，从而获取对象的数学模型。2、反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？他们对自动控制系统有什么影响？答：反映对象特性的参数有：放大系数 K 、时间常数 T、滞后时间。a、放大系数 K定义：在系统是稳定条件下，输入量与输出量之间的关系系统的静态特性物理意义：在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。即由于放大系数 K 反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。 b、时间常数 T定义：在一定的输入作用下，被控变量完成其变化所需时间的参数物理意义：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需要的时间。( 或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需要的时间。 即t=T时，h=63.2%h max; 从加入输入作用后，经过3T时间，液位已经变化了全部变化范围的95%，这时，可以近似地认为动态过程基本结束。 即t=3T时，h(3T)=95%h max 时间常数是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是描述对象动态特性的一个重要参数。)c、滞后时间定义：滞后时间是纯滞后时间 0和容量滞后 r的总和。物理意义：输出变量的变化落后于输人变量变化的时间称为纯滞后时间， 纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。有些对象在受到阶跃输入作用x后，被控变量y开始变化很慢，后来才逐渐加快，最后又变慢直至逐渐接近稳态值称容量滞后或过渡滞后。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。所以滞后时间也是反映对象动态特性的重要参数。 第三章1、什么是液位测量时的零点迁移问题？产生原因，解决方法，怎样进行迁移？其实质是什么？ 答：差压变送器测量液位时，压差p与液位高度H 的关系为：p =gH，H = 0时，p =0，这是“无迁移”。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、负压室的压力并不相等，即 p 0，这就是液位测量时的零点迁移问题。 产生原因：变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐。解决方法：调节仪表安装迁移弹簧。调节仪表上的迁移弹簧，以使当液位H = 0时，尽管差压变送器的输入信号p 不等于0，但变送器的输出为最小值，抵消固定压差的作用，此为“零点迁移”方法。 实质：零点迁移实质就是变送器零点的大范围调整，改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改变量程的大小。 2、在液位测量中，如何判断“正迁移”和“负迁移”？答：在液位测量中，当被测液位H=0时，如果差压变送器的输人信号p0，则为“正迁移”；反之，当H=0时，p O，则为“负迁移”。3、图3-15所示的液位测量系统中采用双法兰差压变送器来测量某介质的液位。已知介质液位的变化范围h=0950mm，介质密度=1200kg/m3，两取压口之间的高度差H=1200mm，变送器毛细管中填充的硅油密度为 1= 950kg/m3，试确定变送器的量程和迁移量。答： )Pa(4.1839205.maxghp因此变送器量程可选016kPa。负迁移量为 1H4、四种常用检测仪表类型：压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、温度检测仪表。5、压力测量仪表有哪几种？各基于什么原理？答：液柱式压力计，它是将被测压力转换成液柱高度来进行测量的；弹性式压力计，它是将被测压力大小转换成弹性元件变形的位移来进行测量的；电气式压力计，它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的；活塞式压力计，它是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡祛码的质量来进行测量的。6、弹性式压力计有哪几种？答：弹簧管式压力计；薄膜式压力计；波纹管式压力计7、弹性元件类型有哪几种，其特点是什么？答：弹簧管，可分单圈弹簧管与多圈弹簧管，测压范围较宽。膜片，可分平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围较弹簧管式的为低，适合测低压和中低压的测量，通常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器，灵敏度高灵敏限低。易于变形，位移很大常用于微压与低压的测量，灵敏度更高。6、弹簧管压力计的测压原理是什么?试述弹簧管压力计的主要组成及测压过程。 答：原理：采用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，推动指针偏移。组成：弹簧管压力计主要由弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头组成。弹簧管压力计测压过程：通入被测压力后，由于椭圆形截面在压力的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生向外挺直的扩张变形。由于变形，使弹簧管的自由端产生位移。输人压力与弹簧管自由端的位移成正比，所以只要测得 B 点的位移量，就能反映压力的大小。弹簧管自由端位移量很小，必须通过放大机构指示出来。 放大过程是，弹簧管自由端 B 的位移通过拉杆使扇形齿轮作逆时针偏转，指针通过同轴的中心齿轮的带动而作顺时针偏转，在面板的刻度标尺上显示出被测压力的数值。8、电气式压力计有哪几种，工作原理是什么及有何特点？答：电气式压力计组成：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数。二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。类型：霍尔式压力计、电阻应变式压力计、电感式压力计、电容式压力计。工作原理：霍尔片式：霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产生侧向电压：U H=RHBI。在高压强磁场下不能使用。阻应变式：当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。电感式：当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。电容式：电容器的电容量：C=S/d ，当S或d发生变化时，电容量发生变化。9、流量测量仪表有哪几种？各基于什么原理？答：速度式流量计：通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。容积式流量计：采用固定容积逐次衡量过流容积。质量流量计：计量可压缩流体的质量通过量。10、差压式流量计与转子流量计的组成、工作原理及区别、注意事项？答：差压式流量计组成：节流装置和压差计。差压计工作原理：差压计经导压管与节流装置连接，接受被测流体流过节流装置时所产生的差压信号，并根据生产的要求，以不同信号形式把差压信号传递给显示仪表，从而实现对流量参数的显示、记录和自动控制。转子流量计组成：玻璃管转子流量计、金属管转子流量计。转子流量计工作原理：垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下平衡，由转子高度可直接读取通过的流量，测量转子位置可进一步获得相应的电气信号。区别：差压式流量计是变压降式流量计，在流量变化时，节流装置两端的压降也是随之改变的，而转子流量计是定压降式流量计，在流量变化时，转子两端的压降是恒定的。注意事项：由于流量基本方程是在一定的条件下推导而得的，这些条件包括节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件(密度、温度、压力、雷诺数等)，当以上这些条件改变时都会影响流量的测量。11、体积式流量计中两种流量计的使用特点？齿轮式流量计：一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间隙空间，齿轮每旋转一周，有固定流体通过间隙输送通过。流体通过量与齿轮转数成正比。活塞式流量计：利用活塞的每一次往复运动输送定量的流体。12、物位测量仪表有有哪几类？各基于什么原理？ 答：直读式物位仪表，有玻璃管液位计、玻璃板液位计，利用连通器原理工作。 差压式物位仪表，分为压力式物位仪表和差压式物位仪表，利用液柱或物位堆积对某定点产生压力原理工作。 浮力式物位仪表，分为浮子带钢丝绳或钢带的、浮球带杠杆的和沉筒式，利用浮子高度随液位变化而改变或液体对浸沉于液体中的浮子的浮力随液位高度而变化的原理工作。电磁式物位仪表，有电阻式、电容式和电感式等，把物位的变化转为电量变化，通过测出电量变化测知物位。核辐射式物位仪表，利用核辐射透过物料时强度随物质层厚度而变化原理工作。声波式物位仪表，分为声波遮断式、反射式和阻尼式，由于物位变化引起声阻扰变化、声波遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化测知物位。光学式物位仪表，利用物位对光波的遮断和反射原理工作。13、温度测量仪表有有哪几类？各基于什么原理？ 答：膨胀式温度计、压力式温度计、辐射式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计14、热电偶温度计工作原理和结构：产生热电现象的原因：不同金属具有不同的电子密度两种金属接触面因电子扩散作用而产生电场热电现象电子在扩散作用和电场力作用下最终达到平衡4.接触电势差仅与两金属的材料和接触点温度有关，温度越高，扩散作用越强，接触电势差越高。结构：热电极工作部分；绝缘子防止电极与电极、套管短路；保护套管保护；接线盒。15、冷端温度补偿方法：a) 将冷端保持0：浸泡在恒温的冰水中；b) 采用电路差减法消除冷端热电势；c) 校正仪表零点；d) 补偿电桥法；e) 补偿热电偶法16、热电阻温度计工作原理利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；测量金属在不同温度下电阻值的变化。第五章1、控制系统的基本控制规律、控制特点，控制方程：控制器的控制规律是指什么？常用的控制规律有哪些？答：所谓控制器的控制规律是指控制器的输出信号 p与输人偏差信号 e之间的关系，即 )(xzfep式中， z为测量值信号； x为给定值信号； f为某种函数关系。常用的控制规律有位式控制、比例控制(P)、积分控制(I)、微分控制(D)以及它们的组合控制规律，例PI, PD, P