化工仪表及自动化历玉鸣版复习资料

第一章自动控制的基本概念

1. 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。

答：PI-307：表示测量点在蒸汽加热器的一台压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07。仪表安装在现场。

TRC-303：表示测量点在蒸汽加热器出料管线上的一台温度记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为03。仪表安装在集中仪表盘面上。

FRC-305：表示测量点在蒸汽加热器进料管线上的一台流量记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为05。仪表安装在集中仪表盘面上。

2.写出自动控制系统的组成及方块图，并简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？

答：组成：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。

方块图:

（1）被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。

（2）被控变量y（t）：被控对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量（工艺参数）称为被控变量。

（3）控制变量（操纵变量）q（t）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。

（4）干扰（扰动）f（t）：除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。

（5）设（给）定值x（t）：工艺规定被控变量所要保持的数值。

（6）偏差e（t）：偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。（但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差。）

（自动控制系统是一个闭环系统，在图中还可以看到在反馈信号z旁有一个负号“—”，而在给定值x旁有一个正号“+”号，此正号可以省略。这里正和负的意思是在比较时，以x作为正值以z作为负值，也就是到控制器的偏差信号e=x-z,图中的反馈信号z取负值，所以叫负反馈，负反馈的信号能使原来的信号减弱，如果反馈信号z取正值，那么就叫做正反馈。在这种情况下，方块图中反馈信号z旁要加上正号“+”，此时偏差e=x+z,在自动控制系统中都采用负反馈。）

3.自动控制系统按给定值的变化可分为几种？以及各种的控制系统的特点。

答：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三种。

定值控制系统：“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。

随动控制系统：给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。

程序控制系统：给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用比较普通。

4.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1-13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1-13 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。

5.控制系统的各类品质指标及其计算？

（1）最大偏差A或超调量σ：最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。

特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有所限制。（最大偏差应该是越小越好）超调量是用来表征被控变量偏离稳态值的程度。超调量=第一个峰值—新的稳定值。

（2）衰减比n：衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯表示为n:1，一般n 取为4～10之间为宜（衰减比应该适当）。

（3）余差（静态偏差）e：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叫做余差，或者说余差就是过渡过程终了

时的残余偏差。有余差的控制过程称为有差调节，相应的系统称为有差系统。

反之就为无差调节和无差系统。（余差应该是越小越好）

（4）过渡过程时间t s：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叫过渡时间。一般在稳态

值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有的规定为±２％）(过渡时间应该要短）。

（5）震荡周期或频率：过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一些为好。

6.什么是控制系统的静态和动态？

答：静态：在自动化领域内，把被控变量不随时间而变化的平衡状态成为控

制系统的静态。

在这种状态下，自动控制系统的输入（设定值和干扰）及输出（被控变量）

都保持不变，系统内各组成环节都不改变其原来的状态，它们输入、输出信

号的变化率为零。而此时生产仍在进行，物料和能量仍然有进有出。因此，

静态反映的是相对平衡状态。

动态：系统的动态是被控变量随时间而变化的不平衡状态。

当一个原来处于相对平衡状态的系统，受到扰动作用的影响，其平衡状态受

到破坏，被控变量偏离设定值。此时，控制器就会改变原来的状态，产生相

应的控制作用，改变操纵变量克服扰动的影响，力图恢复平衡状态。从扰动

发生，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这段时间内整个系统都处在变

动状态中。

7.控制系统过渡过程的四种过渡过程及其特点。

答：（a）非周期衰减过程：被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来

回波动，最后稳定在某一个值上。

（b）衰减震荡过程：被控变量来回波动，但波动幅度逐渐减小，最后稳定在

某一个值上。

（c）等幅振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。

（d）发散振荡过程：被控变量来回波动，且波动幅度逐渐增大，即被控变量

偏离设定值越来越远。

8..图1-31为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。

(1)指出每种过程曲线的名称；

(2)试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什

么？

(a) (b) (c) (d)

图1-31 过渡过程曲线

答：（1) (a)等幅振荡；(b)衰减振荡；(c)非振荡衰减；(d)发散振荡。

(2)(b)，(c)能基本满足控制要求，(a), (d)不能。因为(b), (c)对应的过渡过程是稳定的

9.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？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。

题解1-20图蒸汽加热器温度控制系统方块图

其中：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。

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（℃）。

第二章被控对象的数学模型

1.什么是被控对象特性？什么是被控对象的数学模型？（P12）

被控对象特征：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。

被控对象的数学模型：这种对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。(定量地表达

对象输入输出关系的数学表达式，称为该对象的数学模型。)数学模型有两种：一种是非参量模型(曲线或者数据表格），另外一种是参量模型（数学方程式）。

2. 建立对象数学模型的三种方法。（P18）

机理建模方法、试验建模方法和混合建模方法

(1)机理建模。机理建模是根据对象或生产过程内部机理，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、化学反应方程等，从而获得对象的数学模型，这类模型称之为机理模型。（机理建模建模的方法：1.一阶对象，2.积分对象，3.二阶对象）

(2)实验测取法。实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。（实验建模的方法：1.阶跃反应曲线法，2.矩形脉冲法）

(3)混合建模：将机理模型和实验模型结合起来得到。

3. 描述简单对象特性的参数有哪些？

放大系数Κ、时间常数Τ、滞后时间τ。

放大系数K ：放大系数K 在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量与输入的变化量之比，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。

时间常数T ：时间常数是指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％所需时间。

滞后时间τ：滞后时间是纯滞后时间和容量滞后的总和。

4. 实验测取对象特性常用的方法有哪些？

阶跃响应曲线法、矩形脉冲法。

5. 何为系统辨识、参数估计？

系统辨识：定义：通过这种应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数 。

特点：把被研究的对象视为一个黑匣子，完全从外部特性上来测试和描述它的动态特性，不需要深入了解其内部机理 。

参数估计：这种在已知模型结构的基础上，通过实测数据来确定其中的某些

参数。

第三章 检测仪表与传感器

1. 仪表的性能指标及精度的计算。

(1)精确度（简称精度）:

相对百分误差δ: 允许误差:

(2)变差：

变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范%100max ?-?=测量范围下限值测量范围上限值δ%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

围内进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。

注意： 仪表的变差不能超出仪表的允许误差。

(3)灵敏度与灵敏限：

仪表的灵敏度是指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。即 式中，S 为仪表的灵敏度；Δα为指针的线位移或角位移；Δx 为引起Δα所需的被测参数变化量。

仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。

注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，往往用分辨力表示。

(4)分辨率：

对于数字式仪表，分辨力是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。

不同量程的分辨力是不同的，相应于最低量程的分辨力称为该表的最高分辨力，也叫灵敏度。通常以最高分辨力作为数字电压表的分辨力指标。分辨率与仪表的有效数字位数有关。

(5)线性度：

线性度是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。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。

式中，δf 为线性度（又称非线性误差）；Δf max 为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。

%100?-=测量范围下限值

测量范围上限值最大绝对差值变差x

S ??=α%100max ??=仪表量程

f i δ

(6)反应时间：

反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。

仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。

当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。

仪表的输出信号由开始变化到新稳态值的63.2％（95％）所用的时间，可用来表示反应时间。

例1．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，在校验点为

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Δmax =（1-0）×1% = 0.01（MPa）

在校验点为0.5MPa 处，校验得到的绝对误差为

Δ= 0.508-0.5 = 0.008（MPa）＜0.01（MPa）故在该校验点符合1 级精度。

例2．如果某反应器最大压力为0.8MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。现用一台测量范围为0~1.6MPa，精度为 1 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 ，精度为 1 级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。

解：采用测量范围为0~1.6MPa，精度为1 级的压力表，其允许最大绝对误差Δmax=（1.6-0）×1%= 0.016（MPa）＞0.01（MPa）超出了工艺上允许的最大绝对误差，故不能符合工艺上的误差要求。若采用测量范围为0~1.0MPa，精度为1 级的压力表，其允许最大绝对误差Δmax=（1.0-0）×1%= 0.01（MPa）= 0.01（MPa）等于工艺上允许的最大绝对误差，故能符合工艺上的误差要求

例3.（10分）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？基本误差是多少？最大绝对误差是多少？允许误差是

多少？

答：①1000Pa②0.5%③±5Pa④0.5%

工业仪表的分类，1.按仪表使用的能源分：气动仪表，电动仪表和液动仪表。2.按信息的获得，传递，反映和处理的过程分类：(1) 检测仪表，(2) 显示仪表，(3) 集中控制装置，(4) 控制仪表，(5) 执行器。3.按仪表的组成形式分类：(1)基地式仪表，(2) 单元组合仪表（国产的单元组合仪表有电动单元组合仪表和气动单元组合仪表两种，国产的单元组合仪表以“电”，“单”，“组”三字的汉语拼音字头为代号，简称DDZ仪表，同样气动单元组合仪表简称QDZ仪表。

2.弹簧管压力表的工作原理。其他压力测量原理。

（1）弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。F=K*S。

（2）液柱式压力计，它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。ΔP=P2-P1=ρgh。

（3）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（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。

（4）活塞式压力计它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。

3.压差式流量计的工作原理、标准的节流体的种类和转子式流量计的工作

原理。其他流量测量。

差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的（恒截流面积，变压降）。

标准的节流体种类：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。

转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。

椭圆齿轮流量计、涡轮流量计、电磁流量计、漩涡流量计、质量流量计

例1.力计安装要注意什么间题?

答：（1）压力计应安装在易观察和检修的地方；

（2）安装地点应力求避免振动和高温影响；

（3）针对被测介质的不同性质，要采取相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施：

（4）压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏；

（5）当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量误差应按Δp = ±ρgH 进行修正（式中ρ为导压管中介质的密度，g 为重力加速度，H为高度差）；

（6）为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。

例2．什么叫节流现象?流体经节流装置时为什么会产生静压差?

答：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。流体流经节流装置时， 由于流速发生变化， 使流体的动能发生变化， 根据能量守恒定律，动能的变化必然引起静压能变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差。

例3．为什么说转子流量计是定压降式流量计，而差压式流量计是变压降式流量计?

答：转子流量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的；而差压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。

4. 压差式液位变送器工作原理、零点迁移问题和电容式物位传感器的工作

原理？其他物位测量。

压差式液位变送器工作原理：利用容器内的液位改变时，由液柱产生的静压强也相应的变化。将差压变送器的一端接液相，另一端接气相：

零点迁移问题：在使用压差变送器测液位时，一般来说，其压差ΔP 与液位高度H 之间有如下关系

ΔP ﹦ρɡH ，这属于一般“无迁移”情况。

ΔP=Hρ1g-（h 2-h 1）ρ2g ，为有迁移的情况。

电容式物位传感器的工作原理：在电容和电极之间，充以不同的介质时，电容量的大小也有所不同。因此，可通过电容量的变化来检查液位、料位和两种不同的液位分界面。

核辐射物位计、超声波物位计

例1.．什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？

p

p g

H p p =+=21ρg

H p p p ρ=-=?21

答：在使用差压变送器测量液位时，一般压差Δp 与液位高度H之间的关系为：Δp=ρgH。这就是一般的“无迁移”的情况。当H= 0时，作用在正、负压室的压力是相等的。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Δp ≠0 ，这就是液位测量时的零点迁移问题。

为了进行零点迁移，可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Δp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。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。

5.热电偶测温原理、热电阻测温原理及温度计算

将热电效应（热电偶测温的基本原理）：任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，如果它们的两个接点分别置于温度各为t 及t0 的热源中，则在该回路内就会产生热电势。

热电阻测温原理：利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度效应）来进行温度测量的。

6.用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法

有哪几种？

在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。

热电偶冷端温度补偿的方法：

（1）冷端温度修正法

（2）补偿导线法（延伸导线法）

（3）冷端恒温法

（4）补偿电桥法

例1.热电偶补偿导线的作用是什么？在选择使用补偿导线时需要注意什么问题？

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。茬实际应用中，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“补偿导线”。

在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配，极性不能接错，热电偶与补偿导线连接端所处的温度不应超过100℃。

例2.用热电偶测温时，要进行冷端温度补偿，其冷端温度补偿的方法有哪几种？

答 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。

例3.用K 热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV ，冷端(室温)为25℃，求设备的温度？如果改用E 热电偶来测温时，在相同的条件下，E 热电偶测得的热电势为多少？

解((1)当热电势为20mV 时，此时冷端温度为25℃，即

mV 20),(0=t t E

查表可得 m V 1)0,25()0,(0==E t E

因为 m V 21120)0,(),()0,(00=+=+=t E t t E t E

由此电势，查表可得t =509℃，即设备温度为509℃。

(2)若改用E 热电偶来测温时，此时冷端温度仍为25℃。查表可得

m V 5.1)0,25()0,(0==E t E

设备温度为509℃，查表可得

mV 7.37)0,509()0,(==E t E

因为 m V 2.365.17.37)0,()0,(),(00=-=-=t E t E t t E

即E 热电偶测得的热电势为36.2mV 。

例4.测温系统如图3-17所示。请说出这是工业上用的哪种温度计？已知热电偶的分度号为K ，但错用与E 配套的显示仪表，当仪表指示为160℃时，请计算实际温度t x 为多少度？(室温为25℃

)

图3-17 测温系统图

解 这是工业上用的热电偶温度计。查分度号E ，可得160℃时的电势为10501μV ，这电势实际上是由K 热电偶产生的，即

V 10501)25,(μ=x t E

查分度号K ，可得V 1000)0,20(μ=E ，由此可见，

V 11501100010501)0,25()25,()0,(μ=+=+=E t E t E x x

由这个数值查分度号K ，可得实际温度t x =283℃。

第五章 自动控制仪表

1. 什么是位式、比例、积分、微分控制规律？它们各自的特点？

位式控制器的输出只有数个特定的数值，或它的执行机构只有数个特定的位置。特点：位式控制器结构简单、成本较低、易于实现，应用较普遍。但它的控制作用不是连续变化的，由它所构成的位式控制系统其被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不可能使被控变量稳定在某一个数值上。

比例控制规律(P)是指控制器的输出信号变化量户与输入偏差信号变化量e 之间成比例关系 比例控制的优点是反应快、控制及时，其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差存在。

积分控制规律是指控制器的输出变量户与输入偏差e 的积分成正比， 即：

当输入偏差是常数A 时：

特点是控制缓慢，但能消除余差。比例积分控制规律的特点是控制既及 时，又能消除余差。

微分控制规律是指控制器的输出变化量户与输入偏差e 的变化速度成正比， 即：

?=edt

K p I At K Adt K p I I ==?dt de T p D =

特点是有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增加稳定性(但微分 作用不宜过强)。一般不单独使用微分作用，而是与比例作用同时使用。 比例微分控制规律： 比例积分控制规律：

例1、（20分）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

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。

2. 能够根据选定的控制规律计算控制器的参数。

3.什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？

解 控制器的控制规律是指控制器的输出信号p 与输入信号e 之间的关系，即 p=f(e)=f(x-z)

式中,z 为测量值信号:x 为给定值信号:f 为某种函数关系。

控制器的基本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，如 PI 、PD 、 PID 等。

4. 试分析比例、积分、微分控制规律各自的特点。

解 比例控制规律的特点是反应快，控制及时；存在余差(有差控制)

积分控制规律的特点是控制动作缓慢，控制不及时；无余差(无差控制) ??? ??+=dt de T e K p D P ???? ??++=?dt de T edt T e K p D I P 1

微分控制规律的特点是控制响应快，故有超前控制之称；但它的输出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出，因而控制结果不能消除偏差，所以不能单独使用这种控制器，它常与比例或比例积分组合构成比例微分或比例积分微分控制

第五章执行器

1.气动执行器的组成部分和分类。

（1）执行机构：薄膜式和活塞式

（2）控制机构：1直通单座控制阀2直通双座控制阀3角形控制阀4三通控制阀5隔膜控6蝶阀7球阀8凸轮挠曲阀9笼式阀

2.何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？

（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称为理想流量特性。它取决于阀芯的形状。

（a）直线流量特性

（b）等百分比（对数）流量特性

（c）抛物线流量特性

（d）快开型流量特性

（2）控制阀的工作流量特性：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。

（a）串联管道的工作流量特性

（b）并联管道的工作流量特性

3.气开阀、气关阀、执行器。

气开式与气关式：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。

执行器是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。执行器也是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成。

4.气开阀和气关阀选择的原则。

考虑原则：主要从工艺生产上安全要求出发。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时危害性小，则应选用气关式，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，则应选用气开阀。

5．气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？

答：气动执行器主要由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号（由控制器来）压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置；控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

7.试述电—气阀门定位器的基本原理与工作过程。

答：电—气阀门定位器的基本原理是力矩平衡原理。

电—气阀门定位器的工作过程：当由输入电流所产生的电磁力与由阀门位置所产生的反馈力在杠杆系统中建立力矩平衡时，就使一定的输入电流信号对应于一定的阀门位置。

8．控制阀的日常维护要注意什么？

答：控制阀的日常维护要注意：要对控制阀经常维护和定期检修；应注意填料的密封情况和阀杆上下移动的情况是否良好，气路接头及膜片有否漏气等；检修时重点检查部位有阀体内壁、阀座、阀芯、膜片及密封圈、密封填料等。

第七章简单控制系统

1.何为简单控制系统及简单控制系统的典型方块图。

简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。

简单控制系统的典型方块图：

2.被控变量和操纵变量的选择原则。

被控变量选择原则：

（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的变量。

（2）被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。

（3）尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。

（4）被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。

（5）选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。

（6）被控变量应是独立可控的。

操纵变量选择原则：

（1）操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。

（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些（对克服干扰较为有利），时间常数要小一些，纯滞后时

间要尽量小。而干扰通道的时间常数可以大一些。（操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。）

（3）选择的操纵变量应对装置中其他控制系统的影响和关联较小，不会对其他控制系统的运行产生较大的影响。

（4）在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性。

3.自动控制系统中常用的控制规律及其特点。

自动控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律。

（1）比例控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统。

特点:

（a）控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。（b）当负荷变化时，比例控制器克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。（c）在常用控制规律中，比例作用是最基本的控制规律，不加比例作用的控制规律是很少采用的。

（d）纯比例控制系统在过渡过程终了时存在余差。负荷变化越大，余差就越大。(系统负荷变化后，控制结果有余差。)

（2）比例积分控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。

特点:

（a）由于在比例作用的基础上加上积分作用，而积分作用的输出是与偏差的积分成比例，只要偏差存在，控制器的输出就会不断变化，直至消除偏差为止。(控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间

的积分成比例。)

（b）积分作用会使稳定性降低，虽然在加积分作用的同时，可以通过加大比例度，使稳定性基本保持不变，但超调量和振荡周期都相应增大，过渡过程的时间也加长。(能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。) （3）比例积分微分控制器适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统，应用最普遍的是温度、成分控制系统。

特点：

（a）微分作用使控制器的输出与输入偏差的变化速度成比例，它对克服对象的滞后有显著的效果。

（b）在比例的基础上加上微分作用能提高稳定性，再加上积分作用可以消除余差。所以，适当调整δ、TI、TD参数，可以使控制系统获得较高的控制质量。

4.控制系统正、反作用的确定。

控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运行与安全操作的重要问题。要通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。

作用的方向：输入变化后，输出的变化方向。

正作用方向：当某个环节的输入增加时，其输出也增加，则称该环节为“正作用”方向。

反作用方向：当环节的输入增加时，输出减少的称“反作用”方向。

测量元件及变送器：作用方向一般是“正”的。

执行器：作用方向取决于是气开阀还是气关阀。

被控对象：作用方向随具体对象的不同而各不相同。

控制器：当给定值不变，被控变量测量值增加时，控制器的输出也增加，称为“正作用”方向，或者当测量值不变，给定值减小时，控制器的输出增加的称为“正作用”方向。反之，如果测量值增加时，控制器的输出减小的称为“反作用”方向。

确定控制器的正、反作用可按以下步骤进行：

（1）根据生产的安全原则确定调节阀的气开、气关形式，即确定执行器的正、反作用。

（2）根据被控对象的特征，确定其正、反作用形式。

（3）根据四个环节正、反作用的乘积为负的原则，确定控制器的正、方作用。

例1.什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的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选择气关式。

5.控制器参数整定的方法及其参数确定。（P132）

（1）临界比例度法：先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

（2）衰减曲线法：通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值。

（3）经验凑试法：根据经验先将控制器参数放在一个数值上，直接在闭环的控制系统中，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上观察过渡过程曲线，运用δ、TI、TD对过渡过程的影响为指导，按照规定顺序，对比例度δ、积分时间TI和微分时间TD逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。

6.试确定图7-23 所示两个系统中执行器的正、反作用及控制器的正、反作用。

答：图 7-23（a）为一加热器出口物料温度控制系统。由于物料温度需要控制，当控制阀上气源突然中断时，应使加热剂的阀门处于关闭状态，以避免大量加热

剂流入加热器，所以应选择气开阀型式。当加热剂流量增大时，会使被加热物料出口温度升高，故该对象为“+”作用方向的，而气开阀是“+”作用方向的，为使整个系统能起负反馈作用，温度控制器应选反作用的。

图 7-23（b）为一冷却器出口物料温度控制系统。由于物料温度需要控制，当控制阀上气源突然中断时，应使冷剂的阀门处于关闭状态，以避免大量冷剂进入冷却器，所以应选择气开阀型式。当冷剂流量增大时，会使被冷却物料出口温度降低，故该对象为“—”作用方向的，而气开阀是“+”作用方向的，为使整个系统能起负反馈作用，温度控制器应选正作用的。

7.图是一反应器温度控制系统示意图。试画出这一系统的方块图，并说明各方块的含义，指出它们具体代表什么？假定该反应器温度控制系统中，反应器内需维持一定温度，以利反应进行，但温度不允许过高，否则有爆炸危险。试确定执行器的气开、气关型式和控制器的正、反作用。

答：该反应器温度控制系统方块图如下图

其中各方块为：对象为反应器，执行器为加热蒸汽流量调节阀，测量变送为反应器内温测量，控制器为反应器内部温度控制器。

根据工艺要求，执行器应为气开型式；蒸汽流量增加时，反应器内温度升高，被控对象是“正”作用；所以，控制器应为“反”作用。

8.工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，

回流量不允许中断。

①指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？（4分）

②在图上画出控制流程图并确定执行器类型；（5分）

③选择控制器的作用方向；（3分）

④画出简单控制系统方框图；（4分）

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。

（4分）

答：①构成控制系统时的被控变量是塔顶温度；操纵变量是塔顶回流量，主要干扰量是：进料的流量和温度，回流的温度和流量，加热蒸汽量等。

②控制图见下图，执行器为气关式

③控制器为反作用方向。

u④简单控制系统方框图见下图

9、(20分) 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。已知主要

干扰为蒸汽压力的波动。

（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。

（2）制定合理的控制方案。

（3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。

（4）画出控制流程图与方框图。

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

化工仪表及自动化知识点(供参考)

1、方框图四要素：控制器、执行器、检测变送器、被控对象。 2、自动控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 3、控制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、实验建模。 5、操纵变量：具体实现控制作用的变量。 6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。 7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。 8、被控对象：承载被控变量的物理对象。 9、比例度：是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，即100%/min max min max ?--=）（p p p x x e δ。 10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。 允许相对误差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 11、变差：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。 12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。 13、灵敏限：是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 14、表压＝绝对压力－大气压力； 真空度＝大气压力－绝对压力。 15、压力计的选用及安装： （1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。 （2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的安装。 16、差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小（恒节流面积，变压降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小（恒压降，变节流面积）。

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。

化工仪表及自动化整理

1. 化工仪表按功能不同，检测仪表（包括各种参数的测量和变送）；显示仪表（包括模拟量显示和数字量显示）；控制仪表（包括气动、电动控制仪表及数字式控制器）；执行器（包括气动、电动、液动等执行器） 2. 自动化系统。自动检测系统；自动信号和联锁保护系统； 自动操纵及自动开停车系统；自动控制系统 3?传感器：对被测变量作出响应，把它转换成可用输出信号 变送器传感器配以适当的信号调理电路把检测到的信号进一步转换成统一标准的电或气信号的装置 4. 自动控制系统的组成：测量变送仪表、控制器、执行机构、被控对象 5. 自动控制系统的方块图： 6. 自动控制系统过渡过程的品质指标 （1）最大偏差A:第一个波峰值（2）超调量B:第一个峰值A与新稳定值C之差，即B=A-C （3）衰减比：前后两个峰值的比（4）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，过渡过程所建立的时间（5）振荡周期：过渡过程同向两波峰（或波谷） 之间的间隔时间叫振荡周期 7. 自动控制系统的反馈原理（1）反馈：把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回 到输入端的做法叫反馈（2 ）负反馈：反馈信号使原来的信号减弱 为了使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的，所以要采用负反馈 8. 自动控制系统的分类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统第二章过程特性及其数学模型 1控制通道：控制作用至被控变量的信号联系。干扰通道：干扰作用至被控变量的信号联系 2. 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，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（或过程）的数学模型。 3. 实验建模系统辨识：应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数 方法：（1）阶跃反应曲线法（2）矩形脉冲法 第三章检测仪表与传感器 1. 绝对误差？：指仪表指示值X i和被测变量的真值x t之间的差值，一般都指绝对误差中的最大彳直？max 仪表允许的最大绝对误差值 标尺上限值标尺下限值 4. 弹性式压力计中的弹性元件 （1）弹簧管式弹性元件（2）薄膜式弹性元件（3）波纹管式弹性元件 弹性式压力计量程及准确度等级的选取与计算，应遵守相关规定以保证弹性式 2.相对百分误差 m ax 标尺上限值标尺下限值 100 % 允 3.允许误差 100 %

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答案

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、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。 1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？ 解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 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。 1-5题1-5图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。 题1-5图加热器控制流程图 解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。 6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-30 7、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 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。 1-7 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？ 解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。 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。 1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？ 解：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。 8.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。 Ex9.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

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

化工仪表及自动化教案

绪论 一、目的要求 1. 使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。 2. 使学生掌握本课程的正确学习方法。 3. 使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。 二、主要讲解内容及时间安排 2 学时 1. 主要讲解内容 （1）所用教材及主要参考书； （2）课程内容介绍； （3）本课程的学习方法及学习要求。 2. 时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。 四、教学法 以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。 五、参考书 （1）杜效荣主编. 化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994 （2）厉玉鸣主编. 化工仪表及自动化（例题习题集）. 北京：化学工业出版社， 1999 （3）汪基寿主编. 化工自动化及仪表. 北京：中央广播电视大学出版社， 1993 （4）曹克民主编. 自动控制概论. 西安：西安建筑科技大学出版社，1995 第三章检测仪表及传感器 一、目的要求 1. 使学生了解仪表的性能指标。 2. 使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。 3. 使学生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。 二、主要讲解内容及时间安排15 学时 1. 主要讲解内容： （1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标； （2）压力检测及仪表； （3）流量检测及仪表； （4）物位检测及仪表； （5）温度检测及仪表。 2.时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 1 仪表等级的确定及鉴定和选择； 2 转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同； 3 差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 四、讲授难点 1 各种压力仪表的工作原理； 2 转子流量计的指示值修正； 3 差压式液位变送器的零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 五、教学法以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点 为辅。 六、讲课思路 ▲本章的基本概念： 1 检测仪表 2 传感器 3 变送器 §1 工业检测仪表性能指标 1 有关测量误差的基本概念 （1）测量 （2）测量误差

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？

化工仪表及自动化第四版答案(终极版)

工仪表及自动化（自制课后答案终极版） 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？ 答：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方法，称为化工自动化。 它的重要意义如下 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 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，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答：①自动检测系统，利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分②自动信号和联锁保护系统，对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是生产过程中的一种安全装置 ③自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。 ④自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况，也不能判断操纵变量的校正作用是否适合实际需要。也就是最本质的区别是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。闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况，有针对性的根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近与所希望的状态。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。 9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 答：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被控对象。 生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。 工艺上希望保持的被控变量即给定值。 具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ 答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。 负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。