过程装备控司技术保后习题及蓼考答案第一章控制系统的基本概念1 . 什么叫生产过程自动化？ 生产过程自动化主要包含了喝些容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：自动检酒系统信号取锁系统自动操纵系统自动控制系统。2 . 自动控制系统主要由 ） 1个环节组成？ 自动控制系统常用的木晤有用些？答：自动控制系统主要有被控对象， 测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。自动控制系统常用的术语有：被控变量y ；给定值y调量值y操纵变量m；干扰f ；偏差信号（ e）；控制信号us ； m ；3 . 什么是自现控制系统的方框图？ 它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方柩图上是由传递方块、信号线（ 带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直现地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互嶷响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。 而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料一成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。4 . 在自动控制系统中，什么是干扰作用？ 什么是控制作用？ 两者有什么关系？答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的刚量得到酒量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。5 . 什么是四环控制？什么是开环控制？ 定值控制系统为什么必须是一个困坏负反馍系统？答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。.可修编-开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。 定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量便输出信号显小，反之则影响操纵变量是输出信号增大。 可见定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。6 . 在图1-11的换热器出口温度控制系统中，工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。试画出应控制系统的方框图；方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？ 整个系统的输入信号和输出信号又是什么？系统在遇到干扰作用（如冷物料流量突热增大）时，该系统如何实现自动控制的？答：加图所示为该控制系统的方框图。该控制系统及各环节的输入、输出信号如图所示。整个系统的输入信号为：给定值y ,干S扰作用f ,输出为热物料出口温度T,当冷物料流量增大，则出口 温度y减小，TT检测后所得y减小，偏差信号6=丫4 0 ,输m ms入调节器后产生控制信号u ,使执行器或调节阀加大阀门开度，使温1ST升高，从而实现控制。7 . 图1-12为贮楮液位控司系统，工之要求液位保持为某一数值，. 可修编-( 1 ) 试看出该系统的方框图；( 2 ) 指出系统中被控对象，被控变量，操纵变量，干扰作用各是什么？( 2 )该系统中被控变量对象为糟；被控变量为槽液位；操纵变量为出水流量；干扰作用为：进水流量，大气温度等。8 . 什么是自动控制系统的过度过程？ 在阶跃干扰作用下有鼻几种基本形式？ 其中用些能满足自动控制的要求，哪些不能，为什么？答：对于任何一个控制系统，从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量恢复到给定值附近围的过程叫做系统的过渡过程。发敢振荡过程等幅振濡过程衰技振荡过程非振荡的单调过程等幅振荡过程。上述五种振荡过程，其中非振荡衰臧和振漪衰臧过程是稳定过程，能基本满足要求，但衰臧过程被控变量达到新稳态值进程过于媛假，致便被控变量长期偏离给定值，所以一般不采用。只有生产工艺不允许被控变量振荡时才会考虑采用这种形式的过渡过程。等幅振荡发散振荡和非振荡发散受到阶歆干扰后不能稳定下来，不符合自动控自要求9 . 试图出衰曷比分别为n1,n-ooBt的过度过程曲线？答：如图所示：. 可修编-振荡 振荡10. 表示衰渡振荡过程的控制指标有用些？答: 表示衰臧振荡过程的控制指标有：最大偏差A一指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个液的峰值与给定值的差。衰减比n一过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。回复时间（ 过渡时间） 飞一指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。 差e （ 8 ）一指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。振荡周期T一过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。第二章过程装备控制基册1 . 什么是被控对象的特性？ 表征被控对象特性的参数有用些？ 它制的物理意义是什么？答：所谓被控对象的特性，是相当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度），描述被控对象特性的参数有放大系数K ,时间常数T和滞后时间T。K ：被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。T ：时间常数是指当对象受到输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到输入作用后，被控变量达到新的稳态值的快慢。 它决定整个动态过程的长短；T ：描述对象滞后现象的动态参数2 . 为什么说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和沛后时间是动态特性？. 可修编-答：放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能，是不随时间变化的参数，所以K是被控对象的静态特性参数。时间常数反映了被控对象受到输入作用后，输入变量达到新稳态值的快慢，它决定了整个动态过程的长短，所以是动态特性参数。滞后时间也是描述对象滞后现象的动态参数。3 . 什么是被控对象的控制通道？什么是干扰通道？答：被控对象的控制通道是指操纵变量与控制变量之间的关系，干扰通道是指干扰作用与被控变量之间的关系。4 . 在控制系统中，对象的放大系数，时间常数，滞后时间对控制有什么影喟？答：放大系数对控制的影响：对控制通道而言，放大系数K值大，即使调节器输出变化不大，也会对被控对象产生很大影响，控制灵敏。反之放大系数小，被控变量变化迟媛。 对干扰通道而言，如果K很小，即使干扰幅度很大也不会对控制变量产生很大影响，如果K很大则当干扰幅度很大并且频繁出现系统很难稳定。时间常数T对控制影麻：对控制通道而言，时间常数大，则祗控变量变化较平缓，系统容易控制，缺点是控制较缓慢。若T小，则控制变量变化迅速，不易控制。对干扰通道而言，时间常数大明显存在好处，此时阶跃干扰系统影响比较平缓，被控变量变化平缓，系统容易控制。滞后时间对控制影啾：对控制通道而言，滞后存在是不利的，便控制不峭及时，在干扰出现后不能及时调节，严重影响控制质量。对干扰通道而言，续滞后只是延迟干扰时间，并不影响控制质量，对于容量滞后则可以慑和干扰对控制变量的影响，因而对控制系统是有利5 . 诚从图2-58某对象的反应曲线中，表示出比对象的放大系数，时用常数和沛后时间。解：如图所示： *qvk_ H Q ) -H (0) _H(oo)- /(O) i _x(oo)-x(0) A* v T加图所示，以起始速率变化至新稳态值所对应Mor; - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -A八 0T=r - r , T =0 HI H ( o o ) .- 一, 如 图 所 示 ，不存在容量滞后， :r6. 什么是调节器的控制规律？ 调节器有几种基本控循规遣A t答：调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规% 或是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系。常用的基本调节规律有: 位式，比例, 积分，微分等，以及它们的组合控制规律如PI,PD, PIDo. 可修编-7, 什么是双位控制，比偈控制，积分控制，微分控制，它们各有什么特点？答：双位控制是指调节器的输出仅有最大和最小两个极限位置，双位控制结构简单质本较低使用方便，对配用的调节阀没有任何要求，缺点是被控对象总是在波动，控制I贡量不高，且当被控对象钝滞后较大时，被控变量波动幅度较大，不适合控制要求较高场合。比例控制是指调节器输出变化量与输入变化量成比例，比例控制系统能迅速的克服干扰影响，使系统未定下来。有点是反应快控制及时，缺点是被控对象负荷发生改变时，系统输出存在余差。积分控制是指调节器输出变化量与输入余差积介质正比，积分控制可以消除余差，但输出变化总是滞后于余差变化，不能及时克服扰动影响，使被控变量的波动加剧，便系统难以稳定。微分控制是指调节器输出变化量与输入偏差变化速度成正比，且具有一定的超前控制作用，抑制振动，增强系统稳定（ 但微分作用不宜过强）8 .什么是余差？ 为什么单纯的比例控制不能消除余差积分控制消除余差。答：余差是指过渡过程终了时，被控变量新的稳态值与测定值之差。比例调节器的输出变化量与输入偏差具有一一对应的比例差系，要使调节器有输出，就必须要有偏差存在，因此，比例调节控制不能消除余差。积分控制其输出信号的大小不仅与输入偏差信号的大小有关，还圾决于偏差存在时间长如。只要有偏差，调节器的输出就不断变化，偏差存在的时间越长，输出信号的变化量就越大，只有存在偏差身先等于的情况下, 积分调节器的输出信号才能相对稳定, 因此积分控制作用是力图消涂余差。9 .为什么积分控制现律一般不单独使用？答：积分控制其输出变化总是滞后于偏差，不能及时有效地克服扰动的影响，加剧了被控变量的波动，便系统难以稳定下来，因此工业过程控制中，通常不单独使用积分控制规律。1 0 ,比例、积分、微分、控制分别用什么量表示其控制作用的强弱？ 并分别说明它力对控制质量的第* 。答：比例一比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的参数。 比例度越大，表示比例控制作用越弱。臧少比例度，系统的余差越小，最大偏差也越好，系统的稳定程度降低；其过渡过程逐渐以衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡。积分控制一积分时间工表示积分控制作用强弱的参数，积分时间越小，表示积分控制作用越强。积分时间Ti的减少，会使系统的稳定性下降，动态性能变差，但能加快消除余差的速度，提高系统的静态准确度，最大偏差版小。.可修编-微分控制一一微分时间TD 是表示微分控制作用强弱D的一个参数。 如微分时间T越大，表示微分控制作用越强。增加微分时间TD,能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的稳定性，但微分作用不能太大，否则有可能引起系统的高颛振藩。11 .试画出在阶跃作用下，比例、比例积分、比例积分值分调节器的输出特征曲线。12 .比例积分债分调节器有什么特点？答：比例积分微介调节器的特点是：在比例调节的基础上进行微分调节可提高系统的稳定性，进行积分调节可消除余差，所以这抻调节器既能快速进行调节, 又能消除余差，具有良好的调节性能。调节作用可通过调节适当的参数，比例度，积分时间和微分时间1面改变。答：比例控制反应快，控制及时，但有余差。积分控制作用慑慢但可消除余差。微分控制具有一定的超前控制作用，抑制振荡，增强稳定性。若将三者结合起来，并选择适合的比例度、积分时间、微分时间，就可以得到无余差、控制及时又稳定的高I质量控制。13 .在比例积分微分调节器中可以调整的参数有塔几个？ 试说明调下整其中一个参数时， 对调节器的控制作用有什么第* ?答: 在PID调节器中， 比例度、积分时间、微分时间三个参数可以调整，从而可获得较高的控制质量。 如比例度增大，则比例控制作用版少弱，当时，PID调节图成力积分做分调节器，当枳分时间时，PID调节器成为比例微分控制器，当T。 时，PID调节器成为PI即比例积分控制。答：调整积分时间对控制作用的影响：随着积分时间的臧小积分作用不断增强，在相同的干扰作用下，调节器的输出增大，最小偏差减小，余差消除很快，但同时系统的震荡加剧。积分时间过小还可能导致系统的不稳定。14 .调节器参数整定的目的是什么？ 工程上常用的整定方沫有哪些？. 可修编-答：调节参数整定目的是按照给定的控制系统，求圾控制系统最好的调节器参数。 工程上常用的整定方法有经毁试凑法、临界比例法、曲线衰减法1 5 .调节器控制相律选择的依据是什么？答：关于控制规律选取可归始为以下几点： 简 单 控制系统适用于控制负荷变化较小的被控变量，如果负荷变化较大，无论选择哪种调节规律，简单控制系统都很难得到满意的控制质量，此时，应设计选取用复杂的控制系统。在一般的控制系统中，比例控制是必不可少的，当广义对控制通道时间常数较少，负荷变化较小，而工艺要求不高时，可选择单纯的比例现律， 当广义对象控制通逋时间常数较，负荷变化较小，而工艺要求无余差时，可选用比例积分调节规律，如管道压力，流量等参数的控制。当广义对象控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分作用，如工艺充许消除余差，可选用比例微分调节规律；如工艺要求无余差时，则选用PID调节规律16 .设计控制系统时，必须事定和考虑哪些方面的问题？答：设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动静态特征外，对于工艺过程，段备等也需要比较深入的了解；在此基础上，确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检网变送元件及检酒位置，选用恰当的执行行器，调节器以及调节器控制规律待，最后将调节器的参数整定到最佳值。17 .什么是串级控制系统？ 它有什么特点？ 什么情媒下采用审级控制？答：串级控制系统是由其结构上的特征面得出的。 它是由主、副两个控制器串接工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对主变量的定值控制。它的特点有：能迅速克服进入副回潞的干扰。嗡改善被控对象的特征，提高了系统克服干扰的能力。 主回路对副对象具有“ 鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 串级控制系统主要就用于：对象的滞后和时间常数很大，干扰作用强面颍繁，负荷变化大，对控制质量要求较高的场合。18 .串级控制系统中心副回路和主回路各起什么作用？ 为什么？答：串级控制系统中主回路在控制过程中起着细调作用，是定值控制系统，副回路在控制系统中起着粗调作用，是随动控制系统。这是因为串级控制系统的目的是更好的稳定主回. 可修编-潞，使其等于给定值，主变量就是主调节器的输出，所以说主回路是定制给定系统；副回潞的输出是副变量，副回路的给定值是主调节器的输出，所以在串级控制系统中，复变量不是要求不变的，而是随着主调节器的输出变化而变化，因此是随动控制系统。19 .图2-59是聚合釜温度与流量的审级控制系统。说明应系统的主、副对象，主、SI变量，主、副调节器各是什么？试述该系统是如何客鹿实现其控制作用？解：该系统的壬对象：聚合釜副对象：冷却水进口管路主变量：聚合釜温度副变量：冷却水流量主调节器：温度调节器副调节器: 流量调节器垓控制系统的方柩图：给定温度调节器流量调节器调节器聚合釜冷却水进口管路加图所示：冷却水流量若减小，首先由流量检测变送，经流量调节圈调整冷却水阀门开度，开度增加；同时由于流量弑少便聚合釜由温度T升高。 从而使温度稳定在工横要求围。20 .什么是前馈控制系统？ 应用在什么扬合？答：前馈控制Q称扰动补偿，它是测量进入过程的干扰（包括外界干扰和设定值变化），并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，便被控变量维持在设定值上。前馈控制主要用于下列场合：干扰幅值大面频繁，对被控变量影响剧烈，单缄反馈达不到要求时；主要干扰是可测不可控的变量；对象的控制通道滞后大，反馈控制不即的，控制质量差时，可采用前馈反馈控制系统，以提高控制质量。21 . 什么是比值控制系统？ 它有喝几种类型？答：实现两个或两个以上的参数符号一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统，它主要有定比值控制系统和变比值控制系统。其中定比值系统有三类：开环比值控制系统，单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。. 可修编-22 . 选择性控制系统的特点是什么？ 应用在什么场合？答：选择性控制系统的特点是使用选择器，可以在两个或多个调节器的输出端，或在几个变送器输出端对信号进行选择，以适应不同的工况，主要应用在对不稳定工况的控制，可以保证生产工艺过程的安全操作，尽量版少开，停车中的不稳定工况。主要应用于非正常生产过程的保护性措施中。23 . 均匀控制的目的和特点是件么？答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛值，使两个变量之间能峭互相兼腰和机调操作。 均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样，不是为了便被控变量保持不变可，而是使两个互相联系的变量都在允许的围缓慢地变化。第三章过程检牺技术1. 写田泅量方程式，以及泅量三要素，并举例说明。答：酒量方程式：为被酒量，x 为测量值，u 为测量单位。测量过程三要素为：测量单位,明量方法，测量仪器与设备。举例：如液在式温度计测量温度。.可修编-2. 简述直接同量深与间接漂量法的定义，指出它们的异同及使用场合？答：直接测量法一指被测量与单位能直接比较得出比值，或者仪表能直接显示出被测参数值的酒量方法；间接网量法一通过测量与被测量有一定函数关系的其他物理量，然后根据函数关系计算出被测量的数值，称为间接酒量法。相同之处在于都是对工业生产中一些物理量的测量，都包含测量三要素。不同之处在于直接测量测量过程简单方便，应用广泛；间接网量过程较复杂，只有在误差较大或缺乏直接测量仪表时才采用。3 量仪表的主要性能指标有环些？ 传感器的主要特性有解些？答：测量仪表的主要性能指标有技术，经济及使用三方面的指标，其术方面的有：误差，精度等级，灵敏度，变差，量程，响应时间，漂移等；经济方面的有：使用寿命，讥耗，价格等；使用方面的有：操作维修是否方便，运行是否可靠安全，以及抗干扰与防护能的置弱, 重量体积的大小，自动化程度的高低等。传感器的主要特性有：准确性，稳定性，灵敏性。4 . 举例说明系统误差，随机误差和粗大误差的含义及糠小误差的方法。答：系统误差是由于浦量工具本身的不准确或安装调整得不正琥，调试人员的分辨能力或固有的读数习惯，牺量方法的理论根据有缺陷或采用了近似公式等原因产生的调量值与真值的偏差。系统误差的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。如代表零位未调整好会引超恒值系统误差。 随即误差是由于测量过程量彼此独立的微小因素对被测值的综合影响而产生的网量值与真值的偏差，其绝对值和符号以不可预料的方式变化。 如气温的变化。粗大误差一是由于测量操作者的粗心，不正确地操作，实睑条件的突变或实验状况未达到预想的要求而匆忙实验等原因造成的明显地歪曲酒量结果的误差。减小误差的方法：系统误差：应尽量臧少或消除系统误差的来源。首先检查仪表本身的性能是否符号要求；其次仔卵检查仪器是否处于正常工作条件，如环境条件及安装位置等是否符合技术要求，零位是否正确；此外还应检查清量系统和蠲量方法本身是否正确。随即误差：由于摩擦，间隙，噪声等都会产生随机误差，因此首先从结构，原理上尽量避免采用存在摩擦的可动部分；采用臧小噪声的装置，并采用抗干扰能力强的稿量仪器。对于粕大误差应端正科学研究态度，并认真介析数据，刷除坏值。5 . 试述组对堞差，相对误差及引用误差的定义，举例说明各自的用途。答：绝对误差一仪表指示值与被测变量的真值之间的代数差，即、 = x - A ,可表示仪表基本误差限：A = a。.可修编-相对误差一测量的绝对误差与被两变量的约定真值( 实际值)之比，即用3 = 9 x 1 0 0 % = 6 % , 可表示仪表的基本误差限与匏对误差相比较，相对误差更能说X明测量结果的精确程度，如温度升测量显示值为5 7 七，时间温度为6 0 七，则：3A = 5 7 - 6 0 = - 3 8 = x 1 0 0 % 5 . 0 % 6 0若实际为3 0tl e ，测量显示值为2 7 七，则：3A = - 3 t , 8 -x 1 0 0 % - - 1 0 . 0 % , 显然此时的相对误差比前者大。引用误差一绝对误差与仪表的量程之比，用引用误差表示的仪表基本误差限为：( 7 = 9 x 1 00% = d% ,3加温度计的量程为1 003 ，则其引用误差q = 而x l 00% = - 3 % ,根据允许引用误差值的大小可划分仪表的精度等级。6. 检定一只量程为5A的电流表，结果如下：输入量/A12345示量/A( 1 )试求仪宁1 . 1 0W 各示值的第对1 . 9 8误差，实际相对3 . 01误差，示值相注4 . 08误差和引用误:5 . 02I o( 2 )旗定仪表的精度等级。解： 1 -1 . 1 0 2 -1 . 9 8 3 -3 . 01 4 . -4 . 08 5 -5 . 02组对误差：x = x - A ；相对误差：8 = ,oA0示值相对误差：8 =, 引用误差：Q = x S所以数值计算列表如下：A012345X1 . 1 01 . 9 83 . 014 . 085 . 02jx = x - A00. 1-0. 020. 010. 080. 02,Arb A00. 1-0. 010. 003 30. 020. 004.可修编-仪表的精度等级 q = 2 % , 故该仪表的精度等级为2。maxO - -X0.091-0.01010.00330.01960.004Axq = S0.020.0040.0020.040.0047. 对某物理量经过20次泅量，得到如下数据:324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14分别用3。 准则和肖维耐准则判断有无粗差，并求成泅量的计算平均值丁，标准差。 和极限误差 , 写出潴量结果表这式。解：n = 2 0 ,平均值x = ! Ex = - x = 3 2 4 .1 1 ,n 120 ii= 1 = 1剩余误差：V = x - X,即 :-0.03-0.08-0.0900.03-0.0400.030.080.120.07-0.08-0.10.01-0.030.050.01-0.050.10.03标准差。= J J _ V 2 = 0 .0 6 4 ,标限误差4 =0.12V 一 1 i max1 /=!(1 ) 3。 准则：31=0.192, V =0.123G因此该组数中无坏值。max(2 )肖维耐准则：依表3 -1可知n=20时，k = 1=2.24.-.ko = 0.14336, V = 0 A 2 k o , 故该组数中无环值。max极限误差A = 0 . 1 2 ,测量结果：x = 工 =324.11max 08. 用一温度计i l 量某介质温度，40%的读数误差小于0 .5 ,用线性插值冻估计应温度升的标准差，并计算误差小于075的祗率。解： 幅 ） =p I A-t l zb =e 2 dz-1z - 0 .5 2 ., z 0.530.6985 , 0.7019由此推得0.7时，z = 0.5205由已知条件知M z) = 0 . 4 ,查概率积分表得:.可修编-J * e 2 d z = 0. 7 时 z =o . 5 2 O 5 ,-0 0z a =0. 5 = 0. 5 2 05 x c r , 得：。 0. 9 6 l( 2 ) z 。= 0 . 7 5 , 得：z = 0. 7 8 1查表得：z = 0. 7 8 时，( z ) = 2 x 0. 7 8 2 3 -l =0. 5 6 4 6即误差小于0. 7 5 ,概率为0. 5 6 4 69 , 现有精度等级为1 . 5 A级，2 . 0B级和2 . 5 C级的三次仪表，9量国分别为0 1 00-5 0 5 5 0七和一 1 00 5 00 X, 现需浦量5 00七左右的温度，要求酒量的相对误差不翻过2 . 5 %,选用哪块表合苣？ 解：根据测量围，选电B, C 两块表，A 表排除。.AB 表：q =2 %=0. 02 =S. -. A =0. 02 x 5 5 0 ( 5 0) = 1 2 七max1 2. 8 = = 0. 02 4 = 2 . 4 % 2 . 5 %max 5 00散C 表不合适。综上所述选用B 表即2 . 0级，量程的仪表。1 0. 检定一台泅量由为的位移泅量仪表，结果如下：( 1 ) 试图出上下行程的输入输出特性曲线；( 2 ) 求族仪表的线性度( 以上行曲线为例) ;( 3 ) 痛定该表的回差( 迟沛误差)解：已知数据:位移/m m 0 0. 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 0 4 . 5 5 . 0 5 . 5 6 . 0上行程示值/ m m ： 0 0. 3 4 0. 6 9 1 . 06 1 . 4 1 1 . 7 7 2 . 04 2 . 4 5 2 . 8 1 3 . 2 0 3 . 6 7 4 . 07 4 . 3 7.可修编-下行程示值/mm： 0 0.40 0.77 1.14 1.52 1.90 2.27 2.65 3.02 3.38 3.72 4.06 4.37(1 )如图所示，上下行程曲线(2 )ALH -F2.04-0.7199x3= -0.01995x100% a-2%max(3 )8hH- MAM-Ymax_ 2.27-2.04= 3.8%L661 1 .柢述瞄胀式温度计的工作原理与主要特点：答：膨胀式温度计是利用物体热胀冷缩的性质来测温的。主要特点：玻璃液体：结构简单，使用方便，测量精度高，价格低廉；测量上限和精度受玻洞质量的限制，易碎，不能远传。现金属；结构紧凑，牢固，可靠；测量精度较低，量程和使用围有限。12热点惘有那些特点？ 用普诩导线和补售导线作热电偈的延长缆，效果有何不同？ 试证明补偿导线的补偿作用。答：热电偶的特点有：测量精度教高，性能稳定；结构简单，易于制造，产品互换性好；将温度信号转换成电信号，便于信号远传和象现多点切换测；量围广，可达-2002000七，形式多样，适用于各种凝量条件。选用补偿导线要求其在一定温度围与所连接的热. 可修编-电偶具有相同的热电特性，型号相配，极性连接正确。 补偿导线的作用证明：如图所示：回路中电势力：E = Eab (t, t1 ) +Ecd (t1, to )由补偿导线的性质得:Ecd ( t1 ,t0 ) =Eab(t1 ,t0)E = Eab (t, t1 ) +Eab (t1, to ) =Eab (t, to )补：用普通导线做热电偶得延长线要求引入两端得温度相同热电势不同，故一股接热电偶的泠端，因此泠端温度依然是现场温度。 而用补偿导线却可以将冷瑞温度现场温度分开，利于测量。1 3用两只分度号为K的热电偶费量A区与B区的温差，连接方法如图3 - 7 9所示。若( 1 ) t = 2 2 0 C J ( k a- H -*- -)u。(R + R )2 R R R RI 2 I 2 4 3R R = R = R = R12 3 4R2 A/? - A/? +A/? - R、U = - ( - 1 - 3 - 4 - 3)U。4R2 RMA/? - A / ? + A T ? - A / ? ( -1 - 3-1 -%?)R418. 液体式压力计有喝些主要类型？ 试分析其误差答：液柱式压力计主要有：U 型管压力计，单管压力计和微压力计。以 U 型管压力计：误差产生主要有以下几方面： a 读数误差，消除视察。b 湍度变化产生液It P变化，产生测量误差，故须修正。c 安装误差：当U 型管安装不直时会产生安装误差。 d 毛细现象，修正. 可修编-1 9 .试波弹簧管压力计驿簧管结构特点与遇压原理。答：弹簧管压力计由弹簧管压力感应元件和放大指示机构两部分组成，前者是弯成圆时状的空心管子，一端固定（ 作为压力输入端）；另一端自由，作为位移输出端，接放大指示机构。其它是由拉杆，齿轮及指针组成。网压原理：在弹性围，弹簧管自由端的位移与被网压力之间近似线性关系，即通过测量自由端的位移, 可直接测得相应的被测压力大小。2 0 .已知被溺压力在用0 . 7 1 M P a波动，要求S I量的绐对误差不得翻过Q 0 2 M P a ,试选定弹黄管压力的量程和精度等级。可供选用的压力计量程系列为：0 0 . 6 M P a ; 0 2 . 5 M P a .LSM LS0.73 min 32 2M 1max 3 3故选用0 1 . 6 M P a5 1,5 M Pa精度等级:8 = 2 ？ x 1 0 0 % = 1 . 2 5max 1 6故选用精度等级为1级游富程为0 1 . 6 M P a的仪表。2 1 .转子流量计显示潦量的形式有几种，是如何分度的。答：转子流量计显示流量的形式有3抻，一利是玻璃转子流量计，其锥型管是电玻璃制成，并在管壁标有流量刻度，直接根据转子的高度进行读数；另一类为电运转转子流量计，即将转子的位移信号转变为电信号；另一抻力气动运转式转子流量，将转子的位移信号变为压力信号，进行远距离传送。2 2 .标准节流装置有哪几部分组成，对各部分有师些要求？答 :标准节流装置有：节流元件，取压装置和前、后管道三部分组成。标准节流装置的设计、加工、安装和使用都有规定的技术要求，规定和数据，可参见G B / T 2 6 2 42 3 .试比较节流装置与黄子流量计在工作原理与使用特点上的异同点。& ,口 工作原理使用特点节流利用节流元件前后的差压与流速之间的关系，获使用已标准化、系列化，使.可修编-装置得被测流量的大小用围：管径为50 1000mm,; I f 0 1.5-100000m3/h, ffl使用产生的压力损失大，精度 1 -2%转子流量计基于力平衡原理，利用维形管的转子把流体的流速转换成转子的位移，进而获得被测流量的大小。相同点：都是刚流速然后得流量。使用巳系列化，测量时若介质变化，应修正，可测小流量，结构简单，维修方便，压力损失小。缺点：机械传逆信号，仪表性能和准确度难以提高，转子易卡死，测量管径围4150mmM量围：0.001 3000m3/h, ffi 1-2.5%24 . 从涡轮流量计得基本原理分析其结构特点，输出信号方沫和使用要求。答：涡轮流量计得基本原理：流体对置于管涡轮得作用力，使涡轮转动，其转动速度在一定流速围与管流体得流速成正比。其结构主要由：涡轮、导流器、微电转换装置，外壳以及信号放大电路等部分组成。输出信号方法：将叶轮转动时得转速转换质脉动电信号输出，经进一步放大整形后获得分拔信号，对其进行脉冲计数和单位换算可得到积累流量；通过频率一电流转换单元可得到隔时流量。使用要求：仅适用浩净得祓明介质，通常在涡轮前要安装过滤装置；流量计前后需由一定的直管段长度，流量计的特换系数G般在常温下用水标定的，当介质的密度和粕度发生变化时需重新标定或进行补偿。25 . E f f l ：流体力过热蕤汽，工作压力P = 14M P a ,工作温度t = 5 50t ；管道D 20 =221m m ， 材料X 20C r M o V 21无缝管，节流装置为角接标准喷喟，材料为1C r 18Ni 9T i , d 20 =14 8.74m m ；差压 O p = 100.42 K P a , 求:( 1 ) 在假定O P 下的蒸再澹量；( 2 ) 计算糖量时的压力损失。解：计算参考过程控制检稿技术与仪表 杜维主编P81。查附数据表可得管道材质和孔板材质的热膨胀系数为：.可修编-X = 1 8 . 2 0 x 1 0 - 6 / C o X = 1 2 . 3 0 x 1 0 - 6 / C od D则工作状态下管道径为D = D F l + X G - 2 0 ) l2 0L 0 1 = 2 2 1 1 + 1 2 . 3 0X1 0 - 6X( 5 5 0 - 2 0 ) = 222AmmK n 7电表2 - 5查得管道壁粗植度k = 0 . 7则： _ = _ = 0 . 0 3 1 2 5D 2 2 . 4J = J - 2 0 ) = 1 4 8 . 7 4 1 +1 8 . 2 x 1 0 - 6 ( 5 5 0 - 2 0 ) =1 5 0 . 1 7加加1 1 八 *77p = = = 0 . 6 7 5 0 . 4 4 p 0 . 8 2x104 /? 1 0 7D 2 2 2 . 4 eC = 0 . 9 9 0 0 - 0 . 2 2 6 2 0 4 ( 0 . 0 0 1 7 5 0 2 - 0 . 0 0 3 3 p 4.5 )xe= 0 . 9 4 4 7在工作压力下 P = 14M Pa = 1.4 x 10 7 Pa , ( = 550C。i l 热蒸汽 PrL5依/等 场 指 妒 =KT： l-p 4 L291- P T 4 T ?1- Tx 1K廿市 ,P , 100.4 2x 103其中t = 1 -一 = 1- - - - - - - - - - -P 1.4 x 107= 0.993因为 = 0.9971 兀A = 2 =_ x l 50.172 =o4 41770.56/? ? m 2.可修编-26.巳如：流体为水，工作压力p = 14.71 M P a , 工作温度t = 2 15t ； fl D 20 = 2 3 3 m m , 2料2 0 号无矍铜管; 截潦装置为兴兰标准孔板，材料为1C r 18Ni 9T i 。d 20 = 117.34m m ,差压A p = 156.91 K P a .求： ( 1 ) 在给定的A p 下的流量q m( 2 ) 沸量时的压力损失。解：X =12.78 x 10- 6/0 X =17.20x 10- 6/CoDdD = 0。 1 + 入 。G 20) = 233 1 + 12.78 x 10- 6 x (215 20)= 23 3 .6mmd = d20 1 + XG- 20) = 117.34 l + 17.20x 10- 6x (215- 20)=1 1.7 mmd _ 117.7D- 233.6= 0.504C = 0.5959 + 0.0312。2 0.18 4 00 8 + 0.0029p 2.5 ? + 3 p 4 (1 1 3 4 A 6 0 0 3e液体 =1, A =-d2 = 108 74 .8 3m m0 4C&Aq -m J 1- P 4 729APp =8 4 6.8 /m 31qm =K J - p 4 -伴2p J l。+呐27 . 当工作压力偏离 1定压力时，如何由差压显示的水位值求出真实的水位。答：当工作压力偏离额定压力时，可通过差压计的正、负丘移，求出i f移量，即利用正负i f移改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，即可求出真实的水位。28 . 差压式液位计如何量液位？当差压变送器高于或低于最低液位时，应如何处理？答：差压式液位计是采用压差计网量气、液两相的压差，压差大小通过气动或电动差压变送器传送，并转化位电信号，最终显示处液位的大小及其变化。 当差压变送器高于或低于.可修编-最低液位时，可对差压变送器进行零点i f 秘，由正i f 移和负i f 移 （ 低于最低液位时，采用正i f 秘，高于最低液位时，采用负i f 移。 ）第四章过程控制装置1 . 单杠杆式气动差压变送器式由哪些部分组成的？ 各部分由何作用？ 试说明其工作原So答：单机杆式气动差压变送器电气动转换部分和网量部分组成，刚量部分的作用是将被网量的压力信号转换成力的形式；气动转换部分的作用，是将被酒差压Api转换成为作用于主任杆下端的输入力R。其 工 作 原 则 正 负 号 容 的 酗 4压力经敏感元件转换成输入力i 1 2 d i dF io即 。Fi作用于主机杆的下端，对支点产生一个顺时针方向的输入力矩M i,使主杠杆发生颜时针方向的偏转。变送器输出信号P 0 ,引人题馈茕做管中，并产生/ i反馈力矩Ff作用于主杠杆上，使主杠杆对支点产生一个逆时针方向的力矩Mf。当时，主杠杆就处于平衡状态，喷嘴挡板间的距离不再改变，若Mf卢M i时，则杠杆系统产生偏角a , 位移检测片产生微水位移s , 其变化量再通过放大器10转换并方大为20100KPa的输出压力，即变送器的输出信号与被网差压Api成正比。2 .什么时气阻？ 什么是气容？ 它力在气嘱中各起什么作用？答：在气潞中安装的节流元件称为气阻，作用是阻碍气体的流动，起着降压（ 产生压力降 ）和限流（ 调节气体流量）的作用。气容是在气路中能俯存或释放处气体的气容，在气路中起着缓冲，阴止保防的作用。3 .喷嘴挡板机构由哪些气动元件组成？ 它力的作用是什么？.可修编-答：喷嘴- 挡板机构是由喷嘴和挡板构成的变气阻，一个恒气阻和一个气容串联而成的节流通室，作用是招输入的微小位移信号（ 即档板相对于喷嘴的能离）转换成相应的气压信号输出。4 . DD8 - III型电动差压变送器是按什么原理工作的？ 它是由困几部分组成的？试简述其工作过程。答：D D 8-III型电动差压变送器是按力矩平衡原理工作的，由调量部分（t 杆系统）；电磁反馈装置；矢量机构；低额位移检调放大器。其工作过程如下：被牺差压信号P1,P2分别送人敏感元件两恻的正负压室，敏感元件将其转换成作用于主在杆下端的输入力H , 使主杠杆以轴封膜片为支点偏转，并以力F1沿水平方向推动矢量机构，矢量机构将推力分解成F2和F3。F2使矢量机构的推板向上偏移，并通过连接簧片带旗副杠杆L4以支点M 逆时针偏转，便固定在副杠杆上的差动变压器B 的衔铁靠近差动变EE器，两点之间的距离变化量再通过低频位移检网放大器转换并方大为4 20mA直流电流，作为便送器的输出信号；同时该电流又流过电磁反馈装置的反馈动圈，产生电磁反馈力F f,使副杠杆顺时偏特。 ，当输人力与反馈力对行杆系统猊产生的力矩M i,Mf达到平衡时，变送器便达到一个新的稳定状态。此时低4 位移检溯放大器的输出电流I。便反映了说溯电压小的大小。5 . DD8 - III型温度变送器为件么要采用线性化措施？ 热电偶温度变送器时需祥实现线性化的。答：热电偶淑度变送器要求的输出电压信号与相应的变送器输入的淑度信号成线性关系，而热电偶是非线性关系的，温度变送器放大回路是线性的，若将热电偶的热电势直接接到变送器的放大回路，则温度t t 与变送器的输出电压Use之间的关系是非线性的。 因此需要采用线性化措施，措施是: 采用反馈电路非线性，便放大回路具有线性，依据输入输出关系 ,当放大系数k 很大时，要使热电偶输入的温度变送器保持线性，就要使反馈电路的特性曲线与热电偶的特性曲线相同, 从而实现线性化。6 . 试分析电动差压变送器如何实现量程迁移（ 零点迁移）的。.可修编-答：电动差压变送器的零点i f 秘是通过调整零点i f 秘弹簧进行的。 当调整零点i f 移弹簧时，由主杠杆力矩平衡，可知在被测差压信号不变的情况下，作用于矢量结构的力F1变化，从而改变压差变送器的输出电流，即改变仪表的使用围，实现量程日移7 .试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的速接方式并冒出示意图。答：电动变送器输出信号与电源的连接方式有两抻：四发制和两线制，四发制中，供电电源通过两根导线接入，另两根导线与负载电阻R2相连，输出010mADC信号。这抻连线方式中，同变送器连接的导线共有4 根，成为四线制，如图（a ）所示。 如图b 中所示，同变送器连接的导线只有两根，同时传送变送器所需的电源电压和4 20mADC输出电流，称为两线制。Q -220V Q| | 0 10mA现场变送器 |厂1厂(a) (b )现场变送器8 .本质安全防爆型系统是由崛些要素构成的？ 需要采取哪些措施才能保证整个系统达到防爆要求？答：本质安全防爆型系统是由安装载危险场所中的本质安全电路及安装载非危险场所中的非本质安全电路和旃爆安全栅组成。采取措施以达到防爆要求的方法有：本质安全防爆仪表采用限的工作电压和小的工作电流。用阴爆安全榔将危险场所和非危险场所的电路嗝开。在现场仪表导控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。9 .试分析气旗调节仪表与电动调节仪表各自具有什么特点。答：气动调节仪表线路简单，直观，容易被使用者掌握，使用压缩空气作为气源，是天然防爆仪表，信号围为20100KPa,电动调节仪表采用统一标准的电信号， 420mADC传输信号，并采用线掰集成电路，使可靠性提高，维修工作量臧少，结构合理，功能多样，整套仪表可构成安全火花型防爆系统，而且可与计算机连用。. 可修编-10 .简述膜片式PI调节器的工作原理。答：膜片式PI调节器是根据力矩平衡原理工作的，由比较部分，比例部分，积分部分，放大部分，开关部分等纸质。其中比较部分由测量气室，给定气容，和比较部分苏打所联系起来的膜片组，比例部分便输出A P = K P 。积分部分用积分气容和跟踪气室串联在积出 P入K分正反馈回路里，= 中 P d t ,开关部分用以控制调节器输出的通的。输入回路出 了 o 入i作用是将输入信号与给定信号进行比较，取出偏差信号，并进行电平移机11 . PID调节器是由度些基本部分组成的？ 试分析各部分所完成的功能。答：PID调节器的基本组成有输入电路，运算电路和输出电路组成。输人电路是检测偏差信号，信号经滤波电路后输出导PID运算电路。 （ 输入电潞包括偏差检测电潞，给定稳压电源电路，外给定加换开关，正反作用开关及滤波电潞等） 。PID运算电路：根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例，微分和积分的运算，是调节器实现PID控制规律的关谯环节。输出电路：将运算电路的输出信号做最后一次放大，或者作为运算电路之回路中放大器的组后一级，提供调节器的输出信号。12 .何为基型调节器？ 它具有哪些主要特点？答：基型调节器是一种具有PID运算功能，并能对被调参数，给定值及阀门位置进行显示的调节器。特点：采用了高僧益、高阻抗线性集成电路组件，提高月仪表的精度，稳定性和可靠性, 降低了能耗。 有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持，因而在互相切摸时具有双向无平衡无抗扰特性，提高了操作性能。采用集成电路便于各抻I力能的推展。采用标准信号制，接受1-5VD C i量信号，输出4 20mADC信号，由于空气受点不是从零点开始的，故容易识别断电、斯发等也障能与计算机联用。13 .试说明基里调节器产生积分愤和现象的原因。. 可修编-答： 在基型调节器的P I电路中，接有运算放大器，对于理想的比例积分电路，只要输入信号Usc2存在，积分作用就不会终止，直到输出电压被限制在运算放大器的最大或最小允许输出为止，即产生积分胞和现象，一般称输出电压未被限制为正常工作状态，输出电压被限制后称为信和工作状态。14 .试分析DTZ-2100型气刻度指示调节器的工作原理。 它试由喝些部分组成的？ 各部分的主要班能试什么？答：DT8-2100型气刻度指示调节器的工作原理是：输入信号经凝量指示回路进行连续指示，并输入输入回潞与经给定指示电潞指示的给定值进行比较得出偏差信号，偏差信号经比例微分，比例积分回路运算后，送人输出回路将1-5VD C 电压信号转换成4 20mADC信号，作为调节器的输出信号。组成：由指示单元和控制单元两部分组成，其中指示单元由网量指示电潞和给定指示，介刖实现对测量信号和给定信号进行连锁指示。控制单元由输入电路一作用是将输入信号与给定信号进行比较，取出偏差信号，并进行电平移位; 比例微分回路功能为：回珞的输出值大小不仅与输入信号的大水、极性有关，而且与输入信号变化的速度有关，因此对输入信号进行PD运算，对于容量大、惯性大，具有滞后的调节对象有益。比例积分回路一作用是为调节器引入积分功能，从而使调节器的输出值与偏差对时间的积分成正比例。输出回路一作用使将P I回路输出的1-5VD C 电压信号转换成以电流负端为基准的4 20mADC信号，作为调节器的输出信号。手动操作回路一在控制回路中实现手动操作。15 . DDZ-川型调节器的输入电器为什么要进行电平移动？答：D D Z-III型调节器采用标准信号制，接受来自变送器的或转换器输出的15VDC测量信号，输出4 20mADC信号。其输入电潞将丙丁以0 伏为基准的输入传号转换成以电平10伏为基准的偏差输出，由于电气受点不是从0 开始的，故容易识刖断电、断线故瘴，传输信号标准化。16 .有一电动比例调节器，器输入电流围为420m A,输出电压用是1-5V。 试计算当比例度规定在40%时，输入电流变化4mA所引起的输出电压变化量为多少？.可修编-解：/ 8 = 巴楸 _ 幻 1 = 0.4PP -P .max min4即 204 = 0 4Aw5 AM = 2.5V即：输出电压变化量为2.5V17 .全刻度指示调节罂与3差指示调节器有序些主要区别？答：全刻度指示调节器与偏差指示调节器基本电路相同，只是指示电潞有差异, 全刻度指示调节器能对被调整参数( 即调节器输入信号) 做0100%全刻度围显示，显示值与给定值之差即为偏差值。偏差指示调节器则没有输入信号的全刻度指示，而是直接指示偏差大小。18 .在 DDZ- 川 里调节器中，什么是软手操状态？ 什么是硬手操状态？ 如何实现调节器无扰动切换?答：软手操状态一软手操回路直接改变调节器的输出信号实现手动操作。 在进行软手时，输出电流以某抻速度进行变化。一停止手操，输出就停止变化。 硬手操状态一硬手操回路也可以直接改变调节器的输出信号实现手动操作。 在进行硬手操回路时输出值大小与硬手操作杆的位置有对应关系。 由于在“ 自 动 与 手动”之间增加了一种过渡状态一一保持状态，从而实现无扰动切换。19 . 气动执行器主要由琼些部分组成的？ 各部分的作用是什么？答：气旗执行器由气动执行机构和调节机构两部分组成。 执行机构是执行器的推动装置，它按调节器输出气压信号(20100KPa)的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生位移, 推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分, 其腔直接与被调介质接触，调节流体的流量。20 .试分析说明调节附的流量特性理想流量特性及工作流量特性。.可修编-答：调节冏的流量特性是指被调介质流过附的相对流量与阀门的相对开度之间的关系,即：_ V = /（ ） 。调节阀的理想流量特性是指在调节阀前后压差一定情况下的流量特vmax性，在实际使用调节随时，由于调节阀串联在管潞中或与旁路圈并联，因此，战前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。21 . 何为阻塞流？ 他有什么意义？答：阻塞流是相当阀人口压力P1保持恒定，并逐步降低出口压力P2时，流过阀的流量会埴加到一个最大值，此时若继续降低出口压力, 流量不再增加，此极限流量称为阻塞流。意义：在阻塞流条件下，流经阀的流量不随阀后压力的降低而增力口，因此在计算流量系数时，首先要确定调节阀是否处于阻塞流状态。22 . 流量叙述的定义是什么？ 试写出不可压缩流体系数计算的基本公式。答：我国规定的流量系数定义为：在给定行程下，阀两端的压差为OJMpa,流体密度为1000kg/m3时流经调节圈的流量数（ nWh） ,以 C 表示，它表示流体通过调节阀的流通能力，不可压缩流体:A p F 2 （ p -F p ） , c = 1 0 q J p /F2（ p - F p ）1 / I f v v/ V L L 1 F v Jc = O q j p /F 2（ p - F p ）v/ L L I F v23 .试分析电一气转换器的工作原理。答：电一气转换器按力矩平衡原理工作，当0 10mA直流电流信号输入置于 恒定磁场量的测量线圈重视，所产生的磁通与磁纲在空气隙中的磁通相互作用而产生一个向上的电磁 力 （ 即稿量力 ） 。 由于线圈固定在杠杆上， 负在杆绕十字簧片偏转，于是装在红杆另一端的挡拆靠近喷嘴，使其背压升高，经过放大器功率放大后，一方面输出，一方面反馈到正负两个波纹管，建立起与酒量力矩相平衡的反馈力矩。 因而输出气压信号（ 0.02-0.1 MPa）就与线圈电流信号成一一对应关系。24 . 试简述电一气附口定位器的工作原理。答：来自调节器的直流电流信号，经过力矩马达的线圈，便主机杆磁化并绕其支点反时针方向转动，喷嘴靠近挡板，P 背上开，经放大后送入薄膜调节阀，空气压力上升，推动网. 可修编-杆下秘，带动也轮逆时针旃转。 副狂杆左秘，带动反馈弹簧，当从反馈= 从力矩马达时。1机杆停在新的平衡位置。 因此，陶杆的位移与输入的电流之间有一一对应的关系，而阀杆位移量与开度之间的关系是确定的，所以电流信号就能使阀位确定下来，这就是电一气阀门定位器的工作原理。25 . 试分析DKZ里直行程电动执行署的组成特点。 它的基本组成有那些部分？ 各部分的比能是什么？答：D K Z型直行程电动执行器具有推力大，定位进度高，反应速度快，滞后时间少，能源消耗底，安装方便，供电简便，在电流突然断电时能自动保持调节阀原来的位置特点，由伺服放大电和执行机构两部分组成。伺服放大电主要由前置磁红大电, 触发电和可控硅交流开关等构成，作用是综合输人信号和反馈信号，然后将它们的差值信号加以放大，以控制伺服电旗机的转动，执行伺服电动机, 减速电和位置发送电三部分组成。 它接受可控硅交流开关或电初操作里的信号，便伺服电机按正，反方向运转。26 .气动调节网的执行机构的正，反作用形式是如何定义的？ 在结构上有何不同？答：气动调节阀的执行机构的正作用是指：当附苏向下位移时，阀苏与四座之间的流通截面积减少，称为正作用，或正装；反之，则称为反作用。只要改变阀杆与阀苏的连接位置就可改作反装。27 .试为一个压力控制系统选择合适的调节圈口和，已知管介质为丙烷与丁烷的混合物,最大流量条件下的计算数据为：g0=250m3/h,P1=0.2MpaIP2=0.12Mpa,t1=50C,Fk=0.98,PH=2.4kg/m3,Z=1,iS 节1 0 V 型单座附.解: 参考 化工仪表自动化 ( 历玉鸣) 第二版P196判刖是否为阻塞流: 查表4 - 5得X T = 0.72所以F X =0.98x 0.72=0.7056K TAP . X=(0.2-0.12)/0.2=0.40.7056P1故为非阻塞流Y = l-(X3F XK T)=1-0.43x0.7056=0.811.可修编-C qvr _ 250 J(50 + 273)x2.4xl _ Q7nax-5.19p YV x _ 103x5.19x0.2x0.811 V 0.4查附表：ZMAP型。初选公称通径。( ) = 4 0 ,四座直径(mm) = 40 , C = 20B g g 100R e的雷诺数修正。查得v, Re =叫吸7 c. 试为某水厂选择一台气动双座调节阀，已知流体力水，正常流量条件下的数据为：P = .5MPa , AP = 0.05MP, f =170tt , v = 1.81x10-72/5 , S =0.65,I1n = 1 .2 5 ,接管直径。=D =100 ” ”。1 2解：( 1 )到别是否力阻塞流: (同27题 )有表6-2查得：X =0.70, F =0.85 ,并杳具热力学临界压力P =11000Kpa ( 绝压)T L cF =0.96-0.28J P / F . 0.96-0.280.80711 =0.88N尸2( P 尸 P ) = 0.852x(1.5-0.08x0.88)L 1 F vAP = 0.05MPa( 2 )求C。nC =n(3)计算CmaxS =1-712(1-5 ) = 1-1.252(1-0.65)=0.453R=0 max nC -m C = 1.5xmax n选定口径：查附表双座调节阀选用。=d =g g29. 已知流体介质为氟利昂，在最大流量条件下的计算数据为:q =9000kg/h, P =43.5kg/m3, k=1.14, P =0.8MPa, P =0.38 M Pa,接管直径m s 1 2D =D =50相加，试选择所需的调节阀。1 2解：机选用单座，柱塞，流开形调节阀。查得X =0.72, F =0.9T Lk 1 14 = - = 0.814 设/=100 七k 1.4 1.4 .可修编-APX=-=(0.8-0.38)/0.8=0,525FXT =0.814x0.72=0.586故为非阻塞流Cmax5.19p YiqY n式中 Y=l-( )=1- =0.7013F X 3x0.814x0.72K T cmax900043.5x103x0.8x5.19x0.701,=50相机，流体为非阻塞流，试确定该调节网（ 流开形）的口径。解： 流体为非阻塞流查附表，选叫= d50mm , = 2 8。的调节阀.可修编-第五节计算机控制系统1 . 计算机控制系统是由喝几部分组成的？ 各部分有件么作用？答：计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大部分纸成。 工业控制计算机主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件部分主要包括计算机主机，外部设备，外围设备，I业自动化仪表和操作控制台，蒙件是指计算机系统的程序系统，各部分作用参见课本P234-235O2 . 计算机控制系统与常规的模拟控制系统相比，有嘱些相同与不同点？答：相同点：控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程相同，即都是基于“ 检测偏差，纠正偏差”的控制原理。在系统的对象，执行元件，检测元件等环节部的运动规律与模拟控制系统是相同的。不同之处：在计算机控制系统中，控制里对控制对象的参数，状态信息的枪Ml和控制结果的输出在时间上是断续的，对检网信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的，并使用数字控制控制里代替了模拟控制里，并增加了模数转换元件和数模转换元件，给定值也从数字量形式输入计算机。3 . 计算机控制系统按照目的不同分力度些类型？ 各有什么特点？答：分为：数据采集和数据处理系统，直接数字控制系统D D C,监督控制系统S C C ,分级计算机控制系统以及集散型控制系统。数据采集和数据处理系统主要是对大量的过程状态参数进行巡回检测，数据存心纪录，数据处理进行实时数据分析以及数据越限报警等功能，计算机不直接会与过程控制，对生产过程不产生直接影响。直接数字控制系统的特点：计算机完全代替了模拟调节里，实现了几十个甚至更多的单回路PID控制，并易于实现其他新型控制规律的控制，具有大钝滞后对象的控制等，他把显示，纪录，报警和给定值设定等功能都集中在操作控制台上，给操作人员带来了方便，修改程序即可实现上述各种形式的控制规律；缺点是：要求工业控制计算机的可靠性很高，否则会直接影响生产的正常进行，P238-P242O4 . 集散型控制系统是太祥构成的？ 有喝些主要特点？.可修编-答：集勖型控制系统将生产过程按其系统结构纵向分成现场控制级，控制管理级，生产和经营管理级。级间相互独立又相互联系。再对每一级按其功能划分为若干小块，采圾既分散Q集中的设计原则，进行集散控制系统的硬件和蒙件设计特点：（1）硬件组装积木化（ 2 ）裁件模块化（3 ）组态控制系统（4 ）应用先进的通信网络（5 ）具有开放性（6 ）可靠性高故：集散型控制系统既有计算机控制系统控制算法先进，精度高，响应速度快的优点，又有仪表控制系统安全可靠，维护方便的优点，而且，集散型控制系统容易实现复杂的控制规律，成本低，施工周期短.5. 试自抵一个对象，画出计算机数据采集处理系统的方框图，并说明各部件的名称解：工 业 对 象 一 多 道 开 关 一 A/D一计 算 机 一 显示/ 打印/ 报警6某被控对象有5个模版量控制回jg和3个模按量检源监视回路，试为该对象设计一个监督计算机控制系统方框图。SCC2控机7. 什么是计算机直接数字控制系统？ 它有什么特点？答：直接数字控制系统DDC分时的对被控对象的状态参数进行测试，并根据测试的结果与给定值的差值，按照预先制定的控制标法进行数字分析，运算后，控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上，使各个被控参数保持在给定值上，实现对被控对象的闭环自动调节。. 可修编-特点：优点是1. 计算机完全代替了模抵调节器，实现几个甚至更多的单回路P I D控制。2 o 2易实现其他新型控制规律的控制,如串级控制，前馈控制，自初选择性控制。3。2显示，记录，报警和给定值设定等J力能集中在操作控制台上，操作方便。缺点：要求工业控制计算机的可靠性提高，否则会直接影响生产的正常运行。8 . D D C的基本算注有用些？ 各有什么优缺点？答：D D C的基本算法分为两种：理想P I D算法和实际P I D算法。其中理想P I D算法包括：位置式，增量式和速度式；实际P I D算法有：位置式，增量式和速度式。理想算法中，位置式算法容易产生累枳误差，若该项值很大时，调节媛慢，发生积分胞和，对控制调节不利,且受到计算机字长的限制，当超过字长时,引起积分丢失现象。增量式算法无此缺点，而且系统进行手动和自励切换时，增量式P I D由于执行元件保存了过去的位置，因此冲击较小，即使发生故障时，也由于执行元件的寄存作用，仍可保存元件位 ,对被控制过程的影响较小。但是理想算法存在自身不足，而且具体工业过程的控制有一定的特殊性，故采用实际P I D算法，有较强的干扰抑制能力。9 .试列出一些改进的P I D算法，并分析其改进特点及茸用场合答：改进的P I D算法有：（ 1 ） 带有死区的P I D控制一 当 控 制 偏差在某个阀值以时，系统不进行调节；当超过这个质值时，系统粒照P I D j f i行调节，表示为P （火 ） 当l e （ k ） l B, P / 0控制 动 作 ）-1 o . . . .当l e （ k ） K5,无控制输出值;式中B为阀值，0 - B的区间称为死区。该控制方式适用于要求控制作用尽可能少变动的场合，如在中间器阳的液面控制。（ 2 ）施和作用的抑制（ A ） P I D位置算法的积分随和作用机器抑制一采用遇限削弱积分法和积分分离法。（ B ） P I D增量算法的胞和作用及其抑制（ C）干扰的抑制一四点中的差分法。核控制方式适用于可能出现悒和效应的场合，即控制量因受到执行元件机械和枷理性能的约束而限制在有限围以，U m a x = U = U m a x,控制器执行的控制量不再是计算值。 | U | 0.2m in,微分时间T=2min,I D微分放大倍数, = 1 0 ,假定输出初始值为4m A ,在f = 0+时腾加0.5mA的阶起信号下比例积分，悔分的输出表达式，并i t 算t=12s时或控制图的输出信号值。解：比例输出为：&/ = A / 1 = 0 .5 x 2 = 1mA积分输出为：M = % J 。/ 小 =之 0.5力 =5r/ T i 0.2I傲分输 出 为 丝 二 、 一1 可 R10c=2 x ( 1 0 - l - 7 x 0 . 5 = 9e-5/在t= 1 2 s= 0 . 2 mi n 时，代入上述各式，各计算得：A / = 1mA , / = ImA , A / = 3.3mAP9i ， D因此，在t = 1 2 s 时，控制器的输出为：I = 4 +A / + / + / = 9 . 3 九40p J D6 . 什么叫气动执行器的气开式与气关式？ 其选择原则是什么？答：随着送经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。气开式，气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，田全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，输出过程或设备比较危险的应选择气关式。7 对于一台现有的气动薄膜式执行器，可以通过那些方法来改变它的气开，气关形式？答：一骰可以通过下列三种方法来较方便的改变气动薄膜式执行器的气开，气关形式。如图所示是直通双座控制阀与执行机构的正反作用和控制阀的正装，反装组合而定的。.可修编-其中图(a) ( b )都是气关附，因为随着气压信号的僧加，这两抻情况下，陶苏与阀座之间的流通面积都是减小的，故是气关型控制阀。(b) ( c )都是气开阀，因为随着气压信号的增加，阀而与圈座之间的流通面积都是增加的。改变阀苏的正装，反装方式，可以改变控制战的气开，气关形式。例如图(a )的阳苏是正装的，为气关圈，如果将脚而反装，便成了图(d ) , c为气开阀，d为气关网。在条件允许时，通过改变执行机构的正反作用也可以改变控制阀的气开，气关形式。 当气体压力从膜片上方引进时，为正作用执行机构，如果将气体压力改为从膜片下方引进时，就可以将执行机构由正作用改为反作用。相应就可以改变控制战的气开，气关形式。另外，通过改变阀门定位器中的1nl轮安装方式，可以改变引人膜头的气压信号的变化方向与控制器来的气压信号的变化方向之间的关系。 制加控制器来的信号增加时，四轮正装，膜头上的气压信号如果是增加的，若将四轮反装，膜头上的气压信号就会臧小。这样亦可以相应的改变控制阀的气开，气关形式。8 .为什么要考虑控制器的正反作用？ 如何选择？咨：在控制系统中，要正确的选择控制器的作用方向，即 “ 正”， “ 反”作用。选择控制器的正反作用的目的是使系统中控制器，执行器，对象三个环节组合起来，能在系统中制负反馈的作用。选择控制器的正反作用的一般步骤是首先由操纵变量时被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器的气开，气关形式，最后由对象，我行器，控制器三个环节作用方向组合后为“ 负”来选择执行器的正反作用。9 .被控对象，执行器，控制器的正反作用方向各是怎样规定的？答：被控对象的正反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“ 正作用”的；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于 反作用 的。执行器的作用方向由它的气开，气关形式来确定。气开阀为 正 方 向 ；气关阀为“ 反”方向。如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，具输出也增加的控制器称为“ 正作用 控制器；反之，控制器的输出信号随偏差的增加而减小的 称 为 “ 反作用”控制器。.可修编-10 . 试分析三种节流装置的特点。( 1 )孔板；(2 )喷嘴；(3)解：上述三抻称为标准节流装置，它们的流量系数可以查有关的图表，因而节流件加工好后，无需标定就可投入使用。孔板最为简单，也最便宜，但在相同的差压下，其压力损失最大。的压损小，所以常用与管道径100800mm围的流量测量，因为大管径管道流体压力水，要求较小的压损。在相同的条件下，喷嘴B 值较小。所以，如果壬要的差压和流量值低于孔板的影响最大，而对喷嘴和。的影响较小。11 . 如果节流装置的旭工不符合标准要求时，则基本流量公式中的流量系数会发生变化，试指出下列情况下，哪几种流量系数变大？ 哪几种变小？解：(1 ) 孔板直角入口边缘不锐利 . 不锐利，所以压差比：匕二二，即二。( 2 ) 孔板厚度超过给定值。孔板厚度超过给定值，则孔板对流来的阻滞作用/ P 即 口12 ( 3) 孔板开孔圆筒部分长度太大，a( 4) 角接取压取压孔离孔极端面距离 远，a( 5) 负取压孔离孔板端面距离太远，a、( 6) 孔板弯曲一可能变大，也可能变小/12. 一转子流量计用标准状态下的水进行标定，量程围为1001000L? ，特子材质为不锈钢 (P = 7.90g / cm3 ). 可修编-