化工仪表及自动化总复习题目及答案

化工仪表及自动化总复习习题及答案

第一章自动控制系统基本概念

一、基本要求

1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；

2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；

3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；

4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；

5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

二、常用概念

1.化工自动化的主要内容：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。

2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。

3.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。

4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。

5.操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。

6.干扰作用：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。

7.设定值：被控变量的设定值。

8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。

9.闭环系统：指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。

10.开环系统：指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。

11.控制系统的过渡过程：一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。

12.反馈：把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。

13.负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。

14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。

三、问答题

1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。答：

开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。

闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影

响。

定值控制系统：给定值为常数；

随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；

程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。

2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？

答：

发散振荡过程

非振荡发散过程

等幅振荡过程

衰减振荡过程

非振荡衰减过程。

在上述五种过渡过程形式中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程，能基本满足控制要求。但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离设定值，所以一般不采用。只有当生产工艺不允许被控变量振荡时才考虑采用这种形式的过渡过程。

3.试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。

答:

最大偏差（超调量）：在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。

衰减比：表示衰减程度的指标。

余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差。过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间。

振荡周期（振荡频率）：过渡过程同向两波峰之间的间隔时间。

4.什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？

答：

自动控制系统的方块图是由传递方块、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：每一个方块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特征的数学表达式；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。采用方块图可直观的显示出系统中各组分部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。

而工艺管道及控制流程图则是在控制方案确定以后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注有相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号、连锁保护系统的图。在工艺管道及控制流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料流动的方向，与方块图中线段的含义截然不同。

5.在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？

答：

仪表位号由字母组合和回路编号组成：

字母组合：首字母――被侧变量，尾字母――仪表功能，中字母――修饰词。回路编号：首位数――工序号，后续数――顺序号。

四、选择题：

1．反馈调节系统（ C ）闭环系统。

A. 不一定是

B. 肯定不是

C. 肯定是D、无法判断

2．定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统是按什么来划分的（C）。

A. 按自动调节系统的结构

B. 按自动调节系统的特性

C. 按给定值变化的规律

D. 调节系统的结构

3. 在研究动态特性时可以将( C )看作系统对象环节的输入量。

A. 干扰作用；

B. 控制作用；C．干扰作用和控制作用；D．测量仪表的信号

4.在下列仪表号位中表示有报警作用的字母为( C ）

A、“C”

B、“H”

C、“A”

D、“I”

5.控制系统在阶跃干扰作用下的几种过渡过程中，那种震荡过程是最希望出现的震荡过程（ B ）

A、非周期衰减过程

B、衰减震荡过程

C、等幅震荡过程

D、发散震荡过程

6.下列哪些参数不是表示过渡过程品质好坏的指标（ A ）

A、变差

B、余差

C、最大偏差

D、衰减比

7.关于调节系统方块图的说法，不正确的是（ B ）。

A.一个方块代表一个设备；

B.方块间的连线代表的是方块间物料关系；

C.方块图上的线条及箭头方向不一定与流体流向一致

D.方块间连线只代表信号关系

8.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B ）。

A.负反馈

B.正反馈

C.前馈

D.回馈

9. 某换热器的温度控制系统（设定值是 40 ℃）在阶跃扰动作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（ B ）。

A、1、4: 1、4

B、1、4:1、5

C、1、5:2、5

D、1、5:1、4

五、填空题：

1. 自动化装置是由测量元件与变送器、自动控制器、执行器、等环节组成。

2．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、震荡周期或频率等。

六、综合题：

1. 某发酵过程工艺操作温度为（40±2）?C 。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?C 。先设计一定值控制系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、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指标，并回答该系统能否满足工艺要求？

图5

解：

由反应曲线可知：

最大偏差：℃54045=-=A

余差：℃14041=-=C

衰减比：

第一个波峰值℃44145=-=B

第二个波峰值℃14142'=-=B 41

4'===B B n

过渡时间：由题要求，被控变量进入新稳态值的%2±就可以认为过渡过程已经结束，那么

限制范围应是℃82.0241±=±?

由图可看出，过渡时间min 23=s T

振荡周期：min 13518=-=T

作业21． 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℃。现设计的温度定值控制系统， 在最

大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图 1-19 所示。试求该系统的过渡过程品

质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足

题中所给的工艺要求？

解：

最大偏差：℃50900950=-=A

超调量：℃42908950=-=B

由于℃10908918'=-=B 所以，衰减比2.410

42'===B B n 余差℃8900908=-=C

振荡周期min 36945=-=T

所以，该控制系统能满足题中所给的工艺要求。

第二章 过程特性及数学模型

一、基本要求

1. 了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；

2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；

3. 掌握表征被控对象特性的三个参数——放大倍数K 、时间常数T 、滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响；

4. 了解被控对象特性的实验测定方法。

二、常用概念

1.被控对象的数学模型：被控对象的动态特性的数学表达式，即被控对象的输出（被控量）在输入量（控制量和扰动量）作用下变化的数学函数关系式。

2. 通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系。

3.被控对象的放大倍数：如果有一定的输入变化量1Q ?,通过对象就被放大了K 倍变为输出变化量h ?，则K 称被控对象的放大倍数。

4.被控对象的时间常数：对象受到干扰后，被控变量达到新的稳态值所需要的时间。

5.被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和。

三、选择题

1.一般认为，经过（ A ）时间后，动态过程便结束了。

A. 3T ；

B. T ；

C. 5T ； D ．10T

2.在描述对象特性参数的滞后时间时,下列说法错误的是（ C ）。

A. 传递滞后又称为纯滞后；

B. 容量滞后一般是由于物料和能量传递需要通过一定的阻力引起的；

C. 容量滞后是有些对象在受到阶跃输入后，再经过一段时间时间后被控变量才开始变化；

D. 滞后时间包括可分为容量滞后和纯滞后时间。

四、填空题

1. 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过物料和能量平衡关系，用机理建模的方法求取过程的数学模型。

2.描述对象特性的三个参数是放大系数、时间常数 和滞后时间 ，如果时间常数越大，系统的响应速度越慢，系统的稳定性越好。

3.过程特性是指被控过程的被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。

4.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容量滞后。

五、综合题：

1. 为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T ＝0时刻突然将加热蒸汽量从25m 3/h 增加到28m 3/h ，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。试求出该

对象的特性。已知流量仪表量程为0～40m 3/h ，温度仪表为0～200℃

图 干燥筒的阶跃响应曲线

解：

由阶跃应曲线可看出该回想具有一阶纯滞后特性： 放大倍数240

25

28200120

150=--=K 时间常数min 4=T

滞后时间min 2=τ

作业11.已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程。

解：根据题意可知

10=K 5=T 2=τ

则起一阶微分方程为:

()()()t x t y dt

t dy 10225

=+++

第三章 检测仪表与传感器

一、基本要求

1．掌握仪表精度的意义与测量误差的关系。

2．了解仪表的性能指标。

3．初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。

4．了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。

5．了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方

法。

6．掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中

的冷端温度补偿的作用及方法。

7．了解DDZ-Ⅲ型显示仪表的基本结构及原理。

二、常用概念

1.精度：测量值与真值的接近程度。

2.绝对误差：指仪表指示值i x 与被测量的真值t x 之间的差值，可表示为

t i x x -=?。

3.相对误差：某一点的绝对误差?与标准表在这一点的指示值之比0x ，可表

示为0x x -=?。

4.相对百分误差：绝对误差折合成仪表测量范围的百分数，可表示为

%100max ?-?=测量范围下限值

测量范围上限值δ。 5.允许相对误差：在正常情况下允许的最大误差，可表示为

%100?-±=测量范围下限值

测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ。 6.仪表精度等级：用来统一规定仪表的精确度等级。

7.灵敏度：仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值，可表示为x

a S ??=。 8.灵敏限：指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。

9.分辨力：指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。

10.线性度：表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直

线的吻合程度。

11.反应时间：用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。

三、问答题：

1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的

工作原理。

答:

（1）液柱式压力计：根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的；

（2）活塞式压力计：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；

（3）弹性式压力计：将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的；

（4）电气式压力计：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。

2.试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。

答：

（1）仪表类型选择：类型选用必须满足工艺生产要求。

（2）量程与盘面选择：根据操作中需测量的参数大小来确定。

（3）精度选择：根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定。

注意：取压位置与隔离。

3.试述流量计的分类及其工作原理。

答：

（1）速度式流量计：以测量流体在管道内的流速作为测量的依据来计算流量。

（2）压差流量计：基于流体流动的节流原理，在节流面积不变的情况下，以压差变化来反应流量的大小。

（3）转子流量计：以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小。

（4）电磁流量计：根据电磁感应定律，在非磁性管道中，利用测量导电流体平均速度而显示流量。

（5）超声波流量计：利用声学原理来测定流过管道的流体的流速。

（6）涡轮流量计：利用在一定流量范围内，对一定的流体介质黏度，涡轮旋转的角速度与流体的流速成正比来反应流量。

（7）容积式流量计（齿轮流量计、活塞流量计）：利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。

（8）质量流量计：以流体流过的质量M为依据计算流量。

（9）间接质量流量计：通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式。

（10）直接质量流量计：由检测元件直接检测出流体的质量流量。

4.试述物位计的分类及其工作原理。

答：

（1）直读式物位计：主要有玻璃管液位计，玻璃板液位计。

（2）浮力式物位计：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。

（3）压差式物位计：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理工作。

（4）电磁式物位计：使物位的变化转换为一些电量的变化，通过测量这些电量的变化来测知物位。

（5）核辐射式物位计：利用辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度而变化的原理工作。

（6）超声波物位计：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波的反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。

（7）光电式物位计：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。

5.试述温度测量仪表的种类及其工作原理。

答：

（1）接触式温度计：测温元件与被测介质直接接触，两者进行充分的热交达测温目的。

①膨胀式温度计：根据物体受热时体积膨胀的原理工作。

②玻璃液体温度计：当温度变化时，玻璃球中的液体体积会发生膨胀或收缩，使进入毛细管中的液柱高度发生变化，从刻度上可指示出温度的变化。

③双金属温度计：利用两种不同金属在温度改变时膨胀程度不同的原理工作的。

④压力式温度计：根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化的原理工作。

⑤热电偶温度计：根据热电效应原理工作。

⑥热电阻温度计：根据导体或半导体电阻值随温度的变化关系的原理工作。

（2）非接触温度计：测温元件与被测介质不接触，通过辐射或对流实现热交换来测温。

①辐射温度计：根据物体辐射的能量来测量温度。

②红外温度计（光电温度计、热电温度计）：一切温度高于零度的物体都在不停向周围四周发出红外辐射能量。

四、选择题：

1．1.5级仪表的精度等级可写为：（ A ）

A.1.5级

B. ±1.5级

C. +1.5级

D. 1.5

2. 下列不属于节流装置的是（ D ）。

A、孔板；

B、喷嘴；

C、长径喷嘴

D、阿纽巴管

3．温度越高，铂、镍、铜等材料的电阻值越（ A ）。

A. 大

B. 小

C. 不变

D. 不一定

4．双金属温度计的感温元件，测量温度时必须是（ B ）

A 浸液1/2；

B 全部浸液；

C 浸液2/3；

D 浸入任何长度

5.关于压力计安装的描述错误的是（ A ）

A. 要选择测量介质拐弯处安装；

B. 测量流动介质时，应使取压点与流动方向垂直安装；

C. 测量液体压力时，取压点应安装在管道下部；

D. 测量蒸汽压力时应安装凝液管。

6.下列仪表中属于恒压降的仪表是（ D ）。

A.孔板流量计

B.文丘里管式流量计

C.电磁流量计

D.转子流量计

7.在下列物位检测仪表中，能够检测出两种不同液体界面的仪表是（ C ）

A.压差式物位仪表

B.压力式物位仪表

C.电容式物位仪表

D.称重式液罐计量仪

8.在下列物位检测仪表中，不与被测物体发生实际接触并可以检测物位的仪表是（ B ）。

A.称重式液罐计量仪

B.核辐射物位仪表

C.压差式物位仪表

D.电容式物位仪表

9.在下列工业用流量计中，属于容积式流量计的是（ C ）。

A. 转子流量计

B. 电磁流量计

C. 椭圆齿轮流量计

D. 科里奥利力式流量计

10.测量稳定压力时，被测介质的最大工作压力不得超过仪表量程的( C )。

A.1／2；

B.1／3；

C.2／3；

D.3／5

11.关于压力测量仪表的下列描述中，错误的是（ D ）。

A. 液柱式压力计是根据流体静力学的原理，将被测压力转换成为液柱高度进行测量的；

B. 弹性式压力计利用弹性元件变形的位移进行测量的；

C. 电气式压力计是将压力转换为电量来进行测量的；

D. 活塞式压力计是将压力转换为活塞位移来进行测量的。

12.热电偶信号，在采集过程中，实质上是（ C ）。

A 电流信号；

B 热电阻信号；

C 电压信号；

D 数字信号。

13.关于温度检测仪表的下列描述中错误的是（ C ）。

A. 玻璃管温度计属于膨胀式温度计的一种；

B. 测量的温度大于600度的温度计为高温计；

C. 热电偶是由两种不同的金属材料构成的，不同材料构成的热电偶在相同的触点温度下所产生的电势相同；

D.在热电偶回路中引入第三种导线对热电偶所产生的电势无影响。

14.热电偶输出电压与（ B ）有关。

A. 热电偶两端温度

B. 热电偶两端温度和电极材料

C.热电偶热端温度

D.热电偶两端温度、电极材料及长度

15.镍铬－镍硅热电偶的分度号是（ C ）。

A、E

B、S

C、K

D、B

16.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

（ C ）

A、热电偶与补偿导线应该配接

B、补偿导线也有极性

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

17.一台安装在设备内最低液位下方的压力式液位变送器，为了测量准确，压力变送器必须采用（ A ）。

A、正迁移

B、负迁移

C、无迁移

D、不确定

18. 差压式液位计进行负向迁移后,其量程（ C ）。

A、变大

B、变小

C、不变

D、视迁移大小而定

19. 用电容式液位计测量导电液体的液位时，介电常数是不变的，那么液位变化相当于（ C ）在改变。

A、电极电容

B、电极电感

C、电极面积

D、电极能量

20. 一台1151压力变送器量程范围为0～3OOkPa，现零位正迁50％，则

仪表的量程为（ B ）。

A．150kPa B．300kPa C． 450kPa D．250kPa

五、填空题

1. 某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50℃，上限是850℃。则此表的量程是 800℃；测量范围是 50~850 ℃；允许相对百分误差是±0.5%；最大绝对误差是4℃。

2.热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有冷端温度保持0℃、冷端温度修正法、校正仪器零点法、补偿电桥法、补偿热电偶法五种。

3.弹簧管压力表是利用输入压力产生_位移量与被测压力相平衡来测量的。

4.差压式流量计是利用节流_原理测量流量的。

5.电容式差压变送器的测量部分是先将压差转变成位移，然后再变成_电容量

变化作为转换部分的输入。

6.液位变送器测量进行零点迁移时只改变_ 测量范围_，不改变量程。

7. 在常用的热电偶温度计中，精度较高的是S热电偶，线性最好的是K热电偶，

灵敏度较高的是E热电偶。

8．常用的热电阻材料是金属铜和铂，分度号是cu-50、cu-100，pt-10、pt-100，线性好的是铜热电阻，它适于测量较低温度。

9.热电偶是基于热点效应原理工作的。

六、综合题：

1. 热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端温度补偿？

如不能应如何处理？

答：

由热电偶测温原理知道，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被

测温度的单值函数。但实际应用中，由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而

且冷端又暴露在空间，易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保

持恒定。当然也可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但是这样做会多

消耗许多贵重金属材料。解决这一问题的方法是采用一种专用导线，将热电偶

的冷端延伸出来，这种专用导线称为“偿导线”。

补偿导线不能进行冷端补偿，因为把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地

方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，冷端温度还不是0摄氏度。

进行冷端温度补偿的方法有以下几种：

(1)冷端温度保持为0℃的方法；(2)冷端温度修正方法；(3)校正仪表零点法；

(4)补偿电桥法；(5)补偿热电偶法。

2. 某压力仪表的测量范围是100～1100Pa ，其精度为0.5级，则这台表的量程

是多少？允许相对百分误差是多少？最大绝对误差是多少？

解：

量程为Pa 10001001100=-

基本误差有仪表的精度可知%5.0

最大绝对误差为：Pa 5%5.01000±=±?

允许误差为%5.0

3. 一台测温仪表，其测温范围为0～300 ℃，已知其最大绝对误差为±2℃，则其精度等级为多少？

解：依题意得，

仪器的相对百分误差为：

%7.0%1000

3002=?-=

δ 因此，其精度等级为1.0级

4. 有一台测压仪表，其标尺范围为0～400 KPa ，要求测量时最大绝对误差不超过5 KPa ，则应该选择精度等级为多少的仪表才能满足要求。

解：依题意得，

仪器的相对百分误差为：

%25.1%10004005=?-=

δ

所以应该选择1.0级的仪表才能满足要求。

作业20．某压力表的测量范围为 0~1MPa ，精度等级为 1 级，试问此压力表允许

的最大绝对误差 是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点0.5MPa 时，标准压力计上读数为0.508MPa ，试问被校压力表在这一点是否符合 1 级精

度，为什么?

解:

最大绝对误差()MPa 01.0%101max =?-=?

在校验点为0.5MPa 处，校验得到的绝对误差为：

MPa 008.05.0508.0=-?

在MPa 01.0±范围之内，所以被校验压力表在这一点符合1级精度。

第四章自动控制仪表

一、基本要求

1．掌握各种基本控制规律及其特点。

2．熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。

3．了解DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型控制器的特点和基本组成。

二、常用概念

1.基地式控制仪表:由检测器和显示器组装成的一个整体，同时具有检测，控制，显示等功能的仪表。

2.单元组合式控制仪表：根据其功能不同分成若干单元，每个单元只完成其中一种功能。

3.控制器的控制规律：控制器的输入信号与输出信号之间的关系。

4.双位控制：控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个极限位置，又称开关控制。

：是一个可调的放大倍数，它决定了比例控制作用的强弱。

5.放大倍数K

P

6.比例度δ：指控制器输入变化相对值和相应的输出变化相对值之比的百分数。

7.无干扰切换：指在自动-手动切换时，控制器输出不变，因此生产过程不会有扰动。

三、问答题

1. 控制系统按控制规律可以分为哪几类？各类控制规律的特点是什么？答：

（1）双位控制系统：控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个极限位置。

（2）比例控制系统：即输出信号与输入信号之间成比例关系的控制系统，一种最简单的控制方式，仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

（3）积分控制系统:反应慢，控制不及时，但能消除余差。

（4）微分控制系统：动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳.其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。

（5）比例积分控制系统：积分作用使控制器的输出和偏差的积分成比例，故过度过程结束时无余差，但是加上积分作用，稳定性降低。积分作用时增大比例度，可保持稳定性，但超调量和振荡周期增大，过度时间增长. 此控制器是适用最多的，它适用于调节通道滞后较小，负荷变化不大，工艺要求不能有余差的系统。

（6）比例微分控制系统：它所产生的控制作用不仅反映了系统的静态误差，同时还反映了误差信号的变化率，因此微分使控制信号提前作用，使系统的响应振荡减轻，过渡过程加快，对系统的稳定性有利。

（7）比例积分微分控制系统：这种控制器既能快速进行控制，又能消除余差，具有较好的控制性能。

2.试述PID控制的数学模型及参数意义。

答：

比例积分微分控制规律为：

???? ?

?++=?dt de T edt T e K p D I p 1 p 为输出变化量；p K 为放大倍数即比例增益；e 为输入信号的偏差；I T 为积分时间即控制器消除偏差的调整时间；D T 为微分时间；dt

de 为偏差信号变化速度。 3. 试述DDZ －Ⅲ仪表的特点。

答：

（1）采用国际电工委员会（IEC ）推荐的统一标准信号，现场传输出信号为4-20mDC ，控制室联络信号为1-5VDC ，信号电流与电压的转换电阻为250欧姆，这种信号的优点如下：

①电气零点不是从零开始，且与机械零点重合，不但利用了晶体管的线性段，而且容易识别断电、断线等故障。

②只要改变转换电阻阻值，控制室仪表便可接收其它1:5的电流信号。

③因为最小信号电流不为零，为现场变送器实现两线制创造了条件。

（2）广泛采集运算放大器电路，可靠性提高，维修工作量减小，为仪表带来了如下优点：

①由于集成运算放大器均为差分放大器，且输入对称性好，漂移小，仪表的稳定性得到提高。

②由于集成运算放大器有高增益，因而开环放大倍数很高，这使仪表的精度得到提高。

③由于采用了集成电路，焊点少，强度高，大大提高了仪表的可靠性。

（3）Ⅲ型仪表统一由电源供给24VDC 电源，并有蓄电池作为备用电源，这种供电方式优点而下：

①各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的防爆提供了有利条件。

②在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作用，有利于安全停车。

（4）结构合理，与之Ⅱ型有许多先进之处，主要表现在：

①基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器，指示表头为100mm 刻度纵形大表头，指示醒目，便于监视操作。

②自动、手动的切换以无平衡、无扰动的方式进行。③结构形式适于单独安装和高密度安装。

④有内给定和外给定两种给定方式。

整套仪表可构成安全火花型防爆系统。

4.在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组合控制规律？写出各自的表

达式？它们各应用在什么场所？

答：

（1）在控制系统应用中，基本调节规律有：P 、I 、D ，基本组合调节规律有PI 、PD 、PID 。

（2）

???

? ??++=???? ?

?+=????

? ??+=?=?????dt de T edt T e K y PID dt de T e K y PD edt T e K y PI e

K y P D I p D p I p p 1::1::

（3）

P ：自衡能力强，滞后小的对象且控制质量要求不高；

PI ：对象滞后小，负荷变化幅度大，要求无差；

PD ：一阶滞后较大允许有余差的对象；

PID ：负荷变化大，容量滞后大，被控变量变化缓慢，质量要求高。

四、选择题：

1．调节器加入微分作用是用来（ C ）。

A. 克服对象的纯滞后

B. 克服对象的惯性滞后

C. 克服对象的惯性滞后和容量滞后

D. 克服对象的容量滞后

2. 调节器的比例度和积分时间正确说法是（ B ）。

A. 比例度越大,比例作用越强

B.积分时间越小,积分作用越强

C. 比例度越大,比例作用越弱,积分时间越大,积分作用越强

D. 比例度越小,比例作用越弱,积分时间越小,积分作用越弱

3．在控制系统中，控制器的积分作用过强，会使系统的（ C ）变坏。

A 、余差；

B 、最大偏差；

C 、稳定性；

D 、超调量。

4.根据对象特性来选择控制规律时，对于控制通道滞后小，负荷变化不大，

工艺参数不允许有余差的系统，应当选用( B )控制。

A 、比例；

B 、比例积分；

C 、比例微分；

D 、比例积分微分。

5．控制系统中控制器正反作用的确定是依据（ B ）

A. 生产的安全性

B. 实现闭环回路的负反馈

C. 系统放大倍数恰到好处

D. 调节器本身的特性

6、（ D ）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

7、调节器的反作用是指（ D ）。

A ．测量值大于给定值时，输出增大； B. 测量值大于给定值时，输出减小；

C ．测量值增大，输出增大； D. 测量值增大，输出减小。

8、PID 调节器变为纯比例作用，则（ C ）。

A 、积分时间置∞、微分时间置∞；

B 、积分时间置0、微分时间置∞

C 、积分时间置∞，微分时间置0；

D 、积分时间置0，微分时间置0

9. 在PI 控制规律中，过渡过程振荡剧烈，可以适当（ C ）。

A、减小比例度

B、增大输入信号

C、增大积分时间

D、增大开环增益

五、填空题：

1．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.02--0.1MPa ；电动Ⅲ型标准信号范围是 4--20mA 。

2．控制系统引入积分作用是为了消除余差_,但积分的引入会使系统_不稳定,引入微分作用是为了__克服惯性滞后和容量滞后_。

3.表征控制规律的参数是比例度、积分时间及微分时间。

4.在PID调节中，比例作用是依据余差大小来动作的，在系统中起着稳定控制变量的作用；积分作用是依据余差是否存在来动作的，在系统中起着消除余差的作用；微分作用是依据余差变化速度来动作的，在系统中起着超前调节的作用。

5.调节器的比例度越大，则放大倍数越小，比例作用就越弱，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大。

6.调节器的积分时间越小，则积分速率越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用就越强，消除余差越快。微分时间越大，微分作用越强。

六、综合题：

1.控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据下列已知参数，分别画出P、PI的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度δ=50% ；

=1分。

（2）PI输出，已知：比例度δ=100%，积分时间T

I

答：

作业5．一台 D DZ-Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为 0~1000℃，当指示

值变化 100℃，控 制器比例度为 80%，求相应的控制器输出将变化多少？

解：

即相应的控制器输出将变化2mA.

即级

2%80%1004

20010001000=∴=?--=x x δ

第五章执行器

一、基本要求

1．掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响。

2．了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。

3．理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。

二、常用概念

1.控制阀的理想流量特性:在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性。

2.控制阀的实际流量特性 :在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性

3.串联管道：阻力比s对流量特性的影响。

4.并联管道：分流比x对可调范围的影响。

三、问答题

1. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？

答：

有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式，反之，为气开式。

考虑原则是：信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置危害性小，则应选择气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选择气开阀。又如控制进入设备易燃气体的控制阀，应选用气开式，以防爆炸，若介质为易结晶物料，则选用气关式，以防赌赛。

2. 执行器在控制系统中有何作用？

答：

接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。

3. 执行器有哪几种?工业现场为什么大多数使用气动执行器？

答：

气动，电动，液动。因为其结构简单，动作可靠稳定，输出推力较大，维修方便，防火防爆而且价格较低。

4. 气动执行器主要有哪两部分组成？各起什么作用？

答：

（1)执行机构：是执行器的推动装置，按控制信号压力大小产生相对应的推力，推动控制机构动作。

（2)控制机构：是执行器的控制部分，直接与被控介质接触，控制流体的流量。

5. 气动执行机构主要有哪几种结构形式？各有什么特点？

答:

（1）薄膜式：最为常用，用作一般控制阀的推动装置，组成气动薄膜式执

行器，它的结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。

（2）活塞式：推力较大，主要适用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。

（3）长行程执行机构：它的行程长、转矩大，适于输出转角（0-90）和力矩。

6. 何谓正作用执行器？何谓反作用执行器？

答：

当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用，反之叫反作用。

7. 何谓控制阀的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪几种？

答：

（1）理想流量特性：在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性。

理想流量特性种类：

①直线流量特性：

②等百分比特性：等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。

③线性特性：线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。

④抛物线特性：流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。

（2）工作流量特性：在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。

8. 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：

气动执行器的气开式为，有压力控制信号时阀开，无压力控制信号时阀处于全关；

气动执行器的气关式为，有压力控制信号时阀关，无压力控制信号时阀处于全开。

气动执行器的气开式与气关式的选择原则是考虑工艺生产的安全，即信号中断时，应保证设备和工作人员的安全。

四、选择题

1.控制阀的流量随着阀门开度的增大迅速上升，很快地接近最大值的是（ C ）。

A、直线流量特性；

B、等百分比流量特性；

C、快开流量特性；

D、抛物线流量特性。

2. 工艺人员打开与调节阀并联的截止阀，会使可调比变( D )，流量特性变( D )。

A.大，好

B.大，差

C.小，好

D.小，差

化工仪表及自动化考试试题汇总及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一 一、填空题（36分） 1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。 3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。 4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差 ____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通 道的放大倍数（增益）。 6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。 9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号围是0~10mA。 二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答： 在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。 2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？ 答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。 ②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶 ③ 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。 计算法：E AB（t，0）＝E AB（t，t0）＋E AB（t0，0） 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0 补偿电桥法：用电桥产生E AB（t0，0）与E AB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

化工仪表及自动化总复习题目及答案

10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案 第一章自动控制系统基本概念 一、基本要求 1、掌握自动控制系统的组成,了解各组成部分的作用以及相互影响与联系; 2、掌握自动控制系统中常用术语,了解方块图的意义及画法; 3、掌握管道及控制流程图上常用符号的意义; 4、了解控制系统的分类形式,掌握系统的动态特性与静态特性的意义; 5、掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下,过渡过程的形式与过渡过程的品质指标。 二、常用概念 1、化工自动化的主要内容:化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护与自动控制等方面的内容。 2、自动控制系统的基本组成: 被控对象与自动化装置(测量元件与变送器、控制器、执行器)。 3、被控对象:在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象,简称对象。 4、被控变量:过程内要求保持设定数值的物理量。 5、操纵变量:受控制器操纵的,用以克服干扰的影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。 6、干扰作用: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。 7、设定值:被控变量的设定值。 8、偏差:个别测定值与测定的平均值之差。 9、闭环系统:指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。 10、开环系统:指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。 11、控制系统的过渡过程:一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下,从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。 12、反馈:把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。 13、负反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相反,即偏差信号为两者之差,这种反馈叫做负反馈。 14、正反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相同,反馈信号使原来的信号增强,这种反馈叫做正反馈。 三、问答题 1、控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。答: 开环自动控制系统:操纵变量可以改变被控变量,但被控变量对操纵变量没有影响。 闭环自动控制系统:操纵变量可以改变被控变量,被控变量又对操纵变量产生影响。

化工仪表及自动化复习资料

第一章 1.1 什么是化工自动化它有什么重要意义 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 实现化工生产过程自动化的意义： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。 （4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 1.2、化工自动化主要包括哪些内容？ 一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1.4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1.8 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给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送住执行器。执行器：能自动地根据控制器送来 的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 1.9 试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。被控变量：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。给定值：被控变量的预定值。操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。 1.17 何谓阶跃作用为什么经常采用阶跃作用作为系统的输入作用形式 阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其他比较缓和的干扰也一定很好地克服。阶跃干扰形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算 1.18 什么是自动控制系统的过渡过程它有哪几种基本形式？ 系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。五种基本形式：非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程、

(完整word版)合肥学院化工仪表及自动化期末复习题(必考)

合肥学院化工仪表及自动化复习题（14——15年度） 1.如图所示为一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定。试问控制阀应该选择气开式还是气关式？为啥？ 答：一般情况下，应选气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。 2.当DDZ —Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA 下降到8mA ，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 解： 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少，∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 3、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？该系统的控制通道是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图蒸汽加热器温度控制 解：蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 mA e 4)420(%)25%50(=-?-= mA p 4812=-=%100%10044%100%1001=?=?=?=p e K p δ

被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。 可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。 控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。 该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差A =81.5-81=0.5（℃）； 由于B =81.5-80.7=0.8（℃），B '=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰减比n =B :B '=0.8:0.2=4； 余差C =80.7-81= -0.3（℃）。 4、下图为一自动式贮槽水位控系 统。试指出系统中被控对象、 被控变量、 操纵变量是什么？试画出该系统的方块图。试分析当出水量突然增大时，该 系统如何实现水位控制？ 解：①该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。②贮槽水位控制方块图如图所示。 ③当贮槽的出水量突然增大，出水量大于进水量，使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与进水量之差随之减小，水位下降变缓，直到进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。 5、如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对进水 贮槽 杠杆 针形阀浮球 贮槽水位控制系统 出水

化工仪表及自动化期末总复习题库-答案

（）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题 1、Ⅲ型控制器接收变送器送过来来的标准测量信号 mA或 VDC。 2、由导压管接至差压计（或变送器）前，必须安装切断阀和平衡阀，构成三阀组。在启用差压计时，应先开使、导通，再开 最后再关闭。 3、一般来说自控系统在干扰作用下，它的过渡过程有、、、，以最稳定，一般可以通过调整参数来实现。

《化工仪表及自动化》云南民族大学期末复习试题及答案

《化工仪表及自动化》期末复习题 班级：姓名：学号： 试题： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度表示，即之差。 2．差压式液位计在使用中会出现、和三种零点迁移问题。 3．差压式流量计通常由、以及组成。 4．温度计是把温度的变化通过测温元件转化为热电势的变化来测量温度的，而温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。 5．用来评价控制系统性能优劣的衰减振荡过程的品质指标分别是最大偏差（或超调量）、、、和振荡周期（或频率）等。 6．描述简单对象特性的参数分别有、和。7．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 8．前馈控制的主要形式有和两种。 9．衰减振荡过程的品质指标主要有、、、、振荡周期等。 10．对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越大则积分作用越；微分时间越大，则微分作用越。 11．根据滞后性质的不同，滞后可以分为和两类。 12．测量仪表的量程是指与之差。

13．按照使用能源的不同，工业仪表可以分为、两类。 14．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 15．按照测量原理的不同，压力检测仪表可以分为、、、等。 16．用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 17、气动仪表的信号传输，国际上统一使用的模拟气压信号；DDZIII型电动仪表国际上规定的统一标准信号制是。 18．化工自动化的主要内容有、、自动操纵和开停车系统、。 19．选择性控制系统可分为、和混合型选择性控制系统，对于选择性控制系统要注意防止现象的发生。 20、常见的传热设备有、、等。 21．两种常用的均匀控制方案包括、。 22．速度式流量计中，应用原理测量流体流量的仪表为电磁流量计，根据“卡曼涡街”现象测量流体流量的仪表为，而差压式流量计体积流量大小与其所测得差压的（平方/平方根）成比例关系。 23．比例度对过渡过程的影响规律是比例度越，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大，比例度越，余差减小，但过渡过程曲线越振荡 24、工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用或真空度表示。 25．某换热器温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1所示，温度给定值为200℃，该控制系统的最大偏差为，余差为，衰减比为。

化工仪表及自动化第五版复习超详细

化工仪表及自动化习题（2014）（含答案） 此版为终极版，严格按照《化工仪表及自动化习题（2014）》题序给出答案，包括计算题！画图题！此答案和在3份答案（网传电子版答案+复印手写版答案+王建奇整理版本答案）+课本+百度下进行了校对，精简了部分答案繁琐无用的答题点，精益求精，只方便同学们更好的理解记忆。时间匆忙，整理难免有疏漏，如有疏漏，不服SOLO。 一、填空题 1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成。 2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程几种基本形式。 3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。 5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性、快开特性等几种。 6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有静态数学模型和动态数学模型两大类。 7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如，直流电流4~20mA空气压力~都是当前通用的标准信号。 8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。 9.热电阻温度计主要是测量500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。 10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管。 11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。 12.了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。 14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为。 15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。 16.转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称恒压式流量计、变面积式流量计，适用于测量管径50mm以下管道的测量。据指示形式与传送信号不同分指示式、电远传式、气远传式转子流量计三种。通过转子流量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态（20℃，）下用水或空气标定。 二、名词解释 1.霍尔效应：电子在霍尔片中运动（电子逆Y轴方向运动）时，由于受电磁力的作用，而使电子的运动轨道发生偏移，造成霍尔片的一个端面上有电子积累，另一个端面上正电荷过剩，于是在霍尔片的X轴方向上出现电位差，这一点位差称为霍尔电势，这一种物理现象就称为“霍尔效应”。

化工仪表及自动化课后习题答案

第1章自动控制系统基本概念 P16 1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2、一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 3、闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统. 开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 5、p7 6、PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 7、方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 8、测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去。执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 9、被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 10、控制作用是对在受到外界干扰影响偏离正常状态后，回复到规定范围内。干扰作用是引起被控变量偏离给定值，除操控变量以外的各种因素。 11、该温度控制系统的方块图 题解1-11图反应器温度控制系统方块图 其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。 若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 12、反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），则叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。负反馈可以减小非线性失真。因为引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入波形叠加，因此净输入信号成为正半周小，负半周大的波形，此波形放大后，使其输出端正、负半周波形之间的差异减小，从而减小了放大电路输出波形的非线性失真。 13、在11题 15、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 16、在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态。∵干扰是客观存在的，是不可避免的。一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常的工艺生产状态。这就需要通过自动化装置不断施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺所要求的技术指标上。一个正常工作的自动控制系统，总受到频繁的干扰作用，总处在频繁的动态过程中。∴了解系统动态更为重要。 17、阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其

化工仪表及自动化复习练习题(含答案)

化工仪表及自动化复习练习题（含答案） 1.电路一般由_____、_____及中间环节三部分组成.(电源;负载) 2.在一段电路中，流过电路的电流与电路两端的电压成_____,与该段电路的电阻成_____.(正比;反比) 3.晶体二极管的主要特性是_____导电性.(单向) 4.从晶体三极管三个区引出的三个极分别是______极、______极和______极. (基;发射;集电) 5.仪表的测量范围是从测量_____值到测量_____值;量程是测量上限与测量下限值之_____.(下限;上限;差) 6.按能源来分,仪表可分为_____仪表、_____仪表和_____仪表. (气动;电动;液动) 7.按被测参数来分,仪表可分为_____测量仪表、_____测量仪表、_____测量仪表、_____测量仪表和成分_____仪表.(压力;流量;温度;物位;分析) 8.玻璃液体温度计是由__________、________和刻度标尺三部分组成. (玻璃温包;毛细管) 9.电阻箱可以看作是一个具有__________的标准电阻.(可变电阻值) 10.测量一个电路的电流,电流表必须和这个电路_____,且电流表的内阻抗要尽量_____.(串联;小) 11.兆欧表又称作_____、_____和___________.(摇表;高阻表;绝缘电阻测试器) 12.U型压力表必须_____安装.(垂直) 13.玻璃管水位计是利用_______的原理制成的.(连通器) 14.整流电路的作用是将_______变成____________.(交流电;脉动直流电) 15.温度测量仪表可分为_______测温仪表和__________测温仪表两大类. (接触式;非接触式) 16.自动化仪表具有__________、___________、__________、__________功能. (自动检测;自动信号联锁;自动操纵;自动调节) 17.直流单臂电桥又称________电桥.(惠斯登) 18.安装取源部件不宜在焊缝及其边缘上_____及_____.(开孔;焊接) 19.压力取源部件的安装位置应选在介质流束_____的地方.(稳定) 20.就地安装的显示仪表应安装在手动操作阀门时便于_____仪表示值的位置. (观察) 21.双金属温度计是由____________金属片叠焊在一起而制成的.(两种不同的) 22.直流电位差计由__________回路_____________回路和__________回路组成. (工作电流;校准工作电流;测量) 23.吹气式液位计是基于_____原理测量液位的.(静压) 24.测量的手段及方式可分为_____测量、_____测量、_____测量. (直接;间接;组合) 25.运算单元有_______、_______和_______.(加减器;乘除器;开方器) 26.安装孔板时,孔板的中心和管道中心_____.(重合) 27.兆欧表由____________和______________组成.(手摇发电机;磁电系比率计) 28.交流电压表的示值是指交流电压的________值.(有效值) 29.电桥平衡时,两相对臂上的电阻_____等于另外两相对臂上电阻的_____. (乘积;乘积) 30.差压变送器的测量元件_____的作用是将______________转换________.

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器_、_执行器_、—测量变送_和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有—压力__、—流量—、—温度_、—液位—等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是?；电动型标准信号范围是_ 4~20mA 。 5、常用的标准节流件有孔板和______ 。 6、？?检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、？?按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8、常用的热电阻材料是___ 铜、铂_____，分度号是_Cu50 Cu100_、Pt50 Pt100 _线性 好的是—铜_热电阻，它适于测量__低—温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为—定值控制系统_、_随动控制系统_________、__ 程序 控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有—分程控制、串级控制和比值控制__。 12、液位控制一般采用—比例调节规律，温度控制一般采用比例积分微分调 节规律。 1、DCS控制系统是_______________________ ■勺简称。 2、DCS控制系统基本是由____________ , _____________ 及 ______________ 成。 1、某压力仪表的测量范围是100?1100Pa,其精度为级，贝U这台表的量程是多少最大 绝对误差是多少 答：① 1000Pa ②土5Pa 2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900 ±0)C。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最

化工仪表及自动化总复习

化工仪表及自动化总复习 第一章自动控制系统基本概念 一、基本要求 1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系； 2. 掌握自动控制系统中常用术语，方块图的意义及画法； 3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义和表示方法； 4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义； 5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。 二、常用名词术语 1. 控制对象： 2. 被控变量： 3. 操纵变量： 4. 干扰：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。 5. 设定值（给定）： 6. 偏差： 7. 控制系统的过渡过程： 8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。 9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定（给定）信号相反，给定值

取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。（在控制系统中的重要意义） 10.正反馈： 三、问答题 1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。 开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。 闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。 定值控制系统：给定值为常数； 随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化； 程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。 2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 被控对象： 检测仪表（检测元件及变送器）： 控制仪表： 执行器（控制阀）： 3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？ 发散振荡过程：

化工仪表及自动化期末总复习题库 - 答案

一是非题 （）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题

化工仪表及自动化试题

一、填空题 1、当用仪表对被测参数进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来。这段时间称为仪表的（）。如果仪表不能反映被测参数，便要造成误差，这种误差称为（）。 反应时间动态误差 2、杠杆式差压变送器的测量范围不同，主要是由于其测时膜盒的（）不同。直径 3、FC变送器的零点调整的方法是，先调（），再调（）。 细调螺钉，当细调螺钉不起作用时，粗调螺钉 4、在各公司的智能烃送器中存着两种不同的通信协议，一种是（）通信协议，一种是（）通信协议。 HART DE 5、FCX-A/C系列中的智能变送器的量程调整只能在（）上进行。 手持终端 6、模拟通信协议时在两根线上传送（）个信号，现场总线通信传送（）个信号。 1 多 7、法兰变送器的温度性能主要由法兰膜盒上隔离膜片的刚度和法兰膜盒内的填充液性质决定，所以如隔离膜片刚度越（），则膜片的压力—位移性能越（），因而变送的温度性能越（）。 大差不好 8、氧气压力表校验器常用（），用水将油（），达到校验氧气表的目的。油水隔离装置分隔开 9、活塞式压力计是基于（）原理工作的，一般可分为（）、（）两种。静压平衡、单活塞、双活塞 10、当测量稳定压力时，正常操用压力应为量程的（），最高不得超过测量上限的（）。 1/3~2/3 11、压力开关是一种简单的（）。当被测压力达到额定值时，压力开关可以出（）信号。 压力控制装置、警报或控制 12、管道内的流体速度，一般情况下，在（）处的流速最大，在（）处的流速等于零。 管道中心线、管壁 13、在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（），不应有（），上游面和下游面应（），上游入口边缘应（）。 垂直、可见伤痕、平行、锐利、无毛刺和伤痕。 14、转子流量计的流量标尺上的刻度值，对于测量液体的是代表（）的流量值，对于气体的是代表（）的流量值。 20℃水、20℃，1.01325ⅹ105Pa空气 15、转子流量计中流体的流动方向是（）。 垂直 16、涡轮流量计量一种（）式流量计。 速度

化工仪表及自动化课后习题答案第四版

第一章，自动控制系统 1、化工自动化主要包括哪些内容。自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。 2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。 3、自动控制系统主要有哪些环节组成。 自动化装置及被控对象。 4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。 5、自动控制系统分类。定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统 6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。 7、什么是静态和动态。当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。 第二章，过程特性及其数学模型 1、什么是对象特征，为什么要研究它。对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。 2、建立对象的数学模型有哪两类 机理建模：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，从而获取对象的数学模型。 实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。 混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。 3、反映对象特性的参数有哪些。各有什么物理意义。它们对自动控制系统有什么影响。 放大系数K:对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。 时间常数T:对象受到干扰作用后，被控变量到达新的稳定值所需的时间。时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，被控变量变化的越慢，到达新的稳定值所需的时间越长。滞后时间: 在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速地变化，这样造成了滞后所需的时间。滞后的存在不利于控制，系统受到干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是就不能及时产生控制作用，整个系统的控制质量就会受到严重的影响，所以应当尽量把滞后时间减到最小。 4、对象的纯滞后和容量滞后各是什么原因造成的对控制过程有什么影响。传递滞后一般由于介质的输送需要一段时间而引起的，或是测量点选择不当，测量元件安装不合适造成的。容量滞后由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。滞后的存在不利于控制，系统受到干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是就不能及时产生控制作用，整个系统的控制质量就会受到严重的影响。 第三章，检测仪表 1、测量过程将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 2、何谓测量误差，测量误差的表示方法主要有哪两种，各是什么意义。由仪表读得的被测值与被测真值之间总是存在一定的差距，这一差距就是测量误差。绝对误差：仪表指示值和被测量读得真值之间的差值。 相对误差：某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值之比。

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1MPa；电动型标准信号范围 是4~20mA。 5、常用的标准节流件有孔板和喷嘴。 6、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线 性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__ 程序控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有＿＿分程控制＿、串级控制＿和＿比值控制＿＿。 12、液位控制一般采用＿比例＿＿调节规律，温度控制一般采用＿比例积分微分调节规律。 1、D CS控制系统是______________________的简称。 2、D CS控制系统基本是由____________,____________以及____________组成。 1、某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？最 大绝对误差是多少？ 答：①1000Pa ②±5Pa

2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900±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℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图A所示。试求最大偏差、衰减比和振荡周期等过渡过程品质指标，并说明该控制系统是否满足题中的工艺要求。 图A 过渡过程曲线 解：由过渡过程曲线可知 最大偏差A=950-900=50℃ 衰减比第一个波峰值B=950-908=42℃ 第二个波峰值B'=918-908=10℃ 衰减比n=42:10=4.2 振荡周期T=45-9=36min 余差C=908-900＝8℃ 过渡时间为47min。 由于最大偏差为50℃，不超过80℃，故满足题中关于最大偏差的工艺要求。 2.锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水位进行严格的控制。图B是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求： (1)画出该控制系统方块图； (2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？

复习题化工仪表及其自动化复习题

第一章 P16-4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 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，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器（测量变送装置）、控制器、执行器等，另一部分是受自动化装置控制的被控对象。 P16-6. 图1-16为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。（图略） 答：仪表位号PI-307表示为第三工序第07个压力检测回路。其中： P 表示被测变量为压力；I 表示仪表具有指示功能； 表示该压力仪表安装在现场。 仪表位号TRC-303表示为第三工序第03个温度检测回路。其中： T 表示被测变量为温度；RC 表示仪表具有记录、控制功能； 表示该温度仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。 仪表位号FRC-305表示为第三工序第05个流量检测回路。其中： F 表示被测变量为流量；RC 表示仪表具有记录、控制功能； 表示该流量仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。 P16-8. 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 答：在自动控制系统中： 测量变送装置（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（如气压信号或电压、电流信号等）。 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（如气压信号或电流信号）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入（或流出）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。 P16-21. 某化学反应器工艺规定操作温度为（900±10）℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不能超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-18所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？（图略） 答：由反应曲线可知： 最大偏差A＝950－900＝50 ℃ 超调量B＝950－908＝42 ℃ 衰减比B＝950－908＝42 ℃ B’＝918－908＝10 ℃ n＝B/B’＝42∶10＝4.2∶1 振荡周期T ＝45－9＝36 min 该系统最大偏差为50 ℃，小于允许偏差80 ℃；余差为908－900＝8 ℃，在工艺操作规定对温度的要求范围之内（±10 ℃）。因此，该系统能满足工艺要求。 第三章 P90-5. 某一标尺为0～1,000 ℃的温度计出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：

化工仪表及自动化课堂例题

教材外课堂例题（注：部分例题不需要掌握，所以未列出） 1.某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa ，测量误差不得大于1MPa 。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。 解 由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa 。 由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的 1/3，这是允许的。另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为 所以，精度等级为级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa ，精度等级为级。 2. 如果某反应器最大压力为，允许最大绝对误差为±。现用一台测量范围为0～，准确度为级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求若采用一台测量范围为0～，准确度为级的压力表，问能符合误差要求吗试说明其理由。 解：对于测量范围为0～，准确度为级的压力表，允许的最大绝对误差为 ×% = (MPa) 因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量范围为0～，准确度亦为级的压力表,允许的最大绝对误差为 MPa p p 562282max 1=?=?=316025>% 67.1%100601 =?

×% = (MPa) 因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。 1.某差压式流量计的流量刻度上限为320m 3/h ,差压上限2500Pa 。当仪表指针指在160m 3/h 时,求相应的差压是多少 (流量计不带开方器) 解：由流量基本方程式可知 流量是与差压的平方根成正比的。当测量的所有条件都不变时,可以认为式中的α、ε、F 0、ρ1均为不变的数。如果假定上题中的 Q 1 = 320m 3/h ;Δp 1 = 2500Pa ; Q 2 = 160m 3/h ;所求的差压为Δp 2 ,则存在下述关系 2.通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,而转子流量计是属于变节流面积定压降式流量计,为什么 解：差压式流量计在工作过程中,只要节流元件结构已定,则其尺寸是不变的,因此它是属于定节流面积的。当流量变化时,在节流元件两侧的压降也随之而改变,差压式流量计就是根据这个压降的变化来测量流量的,因此是属于变压降式的。 转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的,由于锥形管上部的直径较下部的大,所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥)(62525003201602 2 2Pa p =?=?代入上述数据,得 2121p p Q Q ??=121222p Q Q p ?=?p F Q ?=1 02ραε由此得