化工仪表及自动化课件资料

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第一章 基本要求 1,了解化工自动化的主要内容 2,熟练掌握自动控制系统的组成,及各节的定义.熟 练掌握方块图及 PID 的画法 3,掌握自动控制系统的过渡过程的形式,评价其的质量指标,影响其的主 要因素 1 调节系统按给定值是否变化和如何变化来分类,可分为——,——和——类 2 在自动调节系统中,将需要调节其工艺参数的生产设备或机器叫做——,简称—— 3 在调节系统中,将工艺上希望保持的被控变量的数值叫做——,——与——之差叫偏差 4 在调节系统中,将引起被控变量波动的外来因素叫—— 5 一般地讲,调节系统是具有被控变量——的——系统 6 在调节系统方块图中,方块与方块之间的连接线,代表方块之间的——联系,连接线的箭头,代表— — 1 在调节系统中,控制阀开度变化引起操纵变量的变化,成为 A 操纵变量 B 控制作用 C 操纵介质 2 在调节系统中,实现调节作用的参数叫 A 操纵变量 B 操纵介质 C 操纵剂 3 等幅振荡过程介于不稳定与稳定之间, 一般认为是 A 稳定过程 B 不稳定过程 C 介于稳定与不稳定过程 4 在衰减振荡过程中,曲线第一个峰值与新稳定值之差叫 A 最大偏差 B 超调量 C 余差 5 过渡过程结束时,被调参数所达到新稳定值与给定值之差叫 A 余差 B 超调量 C 动偏差 1 下图为一加热炉温度调节系统,试画出其调节系统方块图,并指出该调节系统中的被控对象,被控变 量,操纵变量,操纵介质各是什么?注:图为 P162 图 7-15(第四版) 2 某化学反应器的温度调节系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图 试分别指出最大偏差,余差,衰减比,振荡周期各为多少?(给定值为 500℃)若工艺上要求在单位阶 跃干扰作用下,长时间偏差不能超过±40℃,试问上述系统是否能符合工艺要求?为什么?注:图为 P16 图 1-18(第四版)纵坐标从上到下为 533,515,509,500 横坐标从左至右为 0,4(第一个波峰) , 12(第一个波谷) ,20(第二个波峰) 第二章基本要求 1,了解建立被控对象数学模型的意义及数学建模的建立方法 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 PP14 1 当对象受到阶跃输入后,被控变量达到新的稳态值的 63.2%所需的时间称为对象的A容量滞后时间B 纯滞后时间C时间常数 T 2 当对象受到阶跃输入后,被控参数保持初始速度变化,达到新稳态值的时间就是对象的 A 容量滞后时 间B纯滞后时间C时间常数 T 3 由于物料的输送需要一段时间引起的滞后叫A纯滞后B容量滞后C过渡滞后 4有些对象在受到阶跃输入作用后,被控变量开始变化很慢,后来才逐渐加快,最后又变慢,直至逐渐 接近稳定值,这种现象叫 A 容量滞后B纯滞后 C 传递滞后 5 被调参数为温度的化工对象,滞后时间和时间常数都 A 较小 B 较大 C 属中等 6 被调参数为流量的化工对象,滞后时间和时间常数都 A 较小 B 较大 C 属中等 应用阶跃反应曲线法, 实验测得某对象的特性参数. 得到对象在单位阶跃输入作用下的反应曲线如下图, 求 K,T,τ. 第三章基本要求 1,掌握测量仪表的性能指标(精度,变差,灵敏度,反应时间)2,根据仪表校验数 据能够正确确定仪表精度等级 3,根据工艺要求正确选择仪表精确等级 4,了解弹性式压力计的使用方 法 5,掌握应变片,电阻式,力矩平衡式,电容式压力计的工作原理 6,掌握差压式流量计的组成,工 作原理,流量公式 1 测量范围为 0—100℃,精度等级为 0.5 级温度表,其允许误差为——允许最大绝对误差为—— 2 仪表测量结果的准确度不仅与仪表的精度等级有关,还与仪表的——有关

3 一台温度表指针移动 1mm 代表 1℃,另一台温度表指针移动 2mm 代表 1℃,这说明前一台仪表的— —比后一台仪表—— 4 有一台测量范围为 0—100 升/分,精度等级为 1.0 级流量计,流量为 100 升/分时,仪表允许最大绝对 误差为——,流量为 10 升/分时,仪表允许最大绝对误差为—— 1 精度等级高的仪表,其测量的准确度 A 高 B 低 C 不一定高 2 有一台测量范围为 0—800℃的温度计,校验中发现最大绝对误差±6℃,那么这台温度计的精度等级 符合 A 0.5 级 B1.0 级 C0.75 级 3 一台测量范围 400—1000℃, 精度等级为 0.5 级的温度表, 它的最大允许绝对误差为 A±2℃B±3℃ C ±5℃ 4 仪表的精度等级数值越小,表示仪表的准确度 A 越低 B 越高 C 不变 1 一台在现场使用多年的转子流量计,测量范围为 0—100 升/分,需要重新标定.在标定状况下,校验 结果为下表所示: 正行程 刻度值(升/分) 实际流量(升/分) 0/25/50/75/100 0/25.2/50.6/75.7/100.7 反行程 100/75/50/25/0 100.7/75.6/50.8/25.

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试问:1 该仪表的最大绝对误差为多少?2 该仪表的最大相对百分误差为多少?3 该仪表的最大变差为 多少?4 该表符合 1 级精度吗? 2 已知一台精度等级为 0.5 级的温度计,下限刻度为负值,标尺的负值部分占全量称的 25%,其仪表的 允许最大绝对误差为±1,求该温度计的上下限刻度值为多大 压力测试部分 1 1 帕是——的力作用于 1 米 2 的面积上所形成的压力,记作 Pa,1MPa 等于——Pa,1KPa 等于—— Pa 2 在压力测量仪表中,常用的弹性元件有——,——和—— 3 弹簧管式压力表是利用弹簧管,将被测压力转换为自由端的——面进行测量 4 电气式压力变送器是将——信号成比例地转换成——的统一标准信号输出 5 应变片式压力传感器是利用——原理构成的 6 弹簧管的截面呈——形或——形 7 测氧气压力时,不得使用——垫片 8 某厂氨罐上的压力表坏了,一时找不到量程合适的氨用压力表,能否采用一般的工业压力表代用? 1 一台装在测压点下方 1.5 米处的压力表(被测介质为液体) ,其指示值与实际的被测压力相比 A 偏低 B 偏高 C 相同 2 在测量压力时,为了延长仪表使用寿命,避免弹性元件因受力过大而损坏,在选择弹性式压力计的测 量范围时,如被测压力比较稳定,最大工作压力不应超过仪表上限刻度值的 A1/2 B2/3 C3/5 3 在测量流动介质的压力时,取压点应与流体流动方向 A 垂直 B 逆向 C 顺向 4 对于单杠杆气动压力变送器如果吧量程支点往上调,那么它的量程将 A 不变 B 变大 C 变小 5 对于气动差压变送器,如果把反馈波纹管的有效面积增大,那么它的量程将 A 不变 B 变大 C 变小 6 压力表的使用范围一般在它的量程的 1/3—2/3,(1)如果超过了 2/3,则 A 接头或焊口要漏 B 压力表的 传动机构要变形 C 时间长了精度要下降(2)如果低于 1/3,则 A 因压力过低,仪表没有显示 B 精度要下 降 C 相对误差增大 7 某容器内的压力为 1MPa, 为了测量它, 应选用的量程为 A0—1MPa B0—1.6MPa C0—2.5MPa D0—4MPa 的工业压力表 1 现准备使用一台型号 Y—150,测量范围为 0—4MPa,精度等级为 1.5 级的普通弹簧管压力表,测量某

空压机缓冲器内的压力.已知缓冲器内压力变化范围为 2.0—2.5MPa,工艺上要求测量结果的误差不得 超过罐内压力的±5%,就地指示即可.试通过必要计算,说明该压力表的测量范围及精度等级符合工 艺上的要求否 2 已知有一台气动压力变送器(标准输出气压信号为 0.02—0.1MPa) ,它的测量范围为 0—1.6MPa.如 果被测压力 P 为 0.6MPa,试问仪表的输出气压信号 P 为多大?若改用相同测量范围的电动压力变送器 (标准输出电流信号为 0—10mA)来测量,那么当被测压力 P 仍为 0.6MPa 时,仪表的输出电流信号 i 应为多大? 流量测量部分 1 差压式流量计一般由——,——和——三部分组成 2 用差压式流量计测量时,如果不加开方器,流量标尺刻度是不均匀的,起始部分的刻度——,后来逐 渐—— 3 最常用的节流装置有——,——和—— 4 差压式流量计,是在——不变,利用——的变化来反映流量的大小,而转子流量计却是以——不变, 利用——的变化来测量流量的大小的 5 转子流量计是一种非标准化仪表,仪表厂为了便于成批生产是在工业基准状态(20℃,0.10133MPa) 下用——或——进行刻度的 1 用转子流量计来测量流体流量时,如果转子的大小和形状不变,只是转子材料有铝变为不锈钢,则量 程会 A 变大 B 不变 C 变小 2 流经转子流量计的流量增大时,转子上浮稳定在一个新的位置,在转子上下两侧的压力差 A 变小 B 变 大 C 不变 3 由于孔板使用日久,入口边缘收到磨损变形,流量计指示 A 正常 B 偏高 C 偏低 4 气远传转子流量计的变送器是根据什么原理工作的?A 力平衡 B 力矩平衡 C 位移平衡 5 椭圆齿轮流量计适合测量 A 高粘度流体流量 B 低粘度流体流量 C 含有杂质流体流量 1. 某工厂用转子流量计来测量温度为 40 摄氏度,压力为 0.2MPa(表压)的氧气流量,试问转子流量 计读数为 18Hm3/h 时,氧气的实际流量为多少 Hm3/h(已知ρ空 1.293kg/Hm3, ρ氧气 1.429kg/Hm3) 2. 如图,用差压计与孔板配合,测量管道中的流量 Q.已知:Qmin=0,△Pmin=0;Qmax=2500m3/h, △Pmax=1600Pa 试求当 Q=2000 m3/h 时△P 为多大?并写出差压计投入运行及停止使用的操作步骤 1 转子流量计必须——安装 2 标准孔板应在孔板孔径 d——,管道内径 D——,直径比——条件下使用 1 在管道上安装孔板时,如果将方向装反了,会造成(1)差压计倒指示(2)差压计指示变小(3)差 压计指示变大(4)对差压计指示无影响 2 转子流量计中转子上下的压差由——决定 A 流体的流速 B 流体的压力 C 转子的重量 什么是节流现象?标准的节流体有哪几种?应用最广泛的是哪几种? 1 用差压变送器测流量,差压=0.25KPa,仪表的量程 0—200t/h,变送器输出

电流为 4—20mA,求流量 为 80t/h 和 100t/h 对应的△P 值和电流值 2 有一台转子流量计,其转子材料是耐酸不锈钢,密度为 7.9g/cm3,用来测量密度为 0.75g/cm3 的介质, 当仪表读数为 50L/h 时,被测介质的实际流量为多少? 3 一台气体转子流量计用来测氢气流量,已知工作温度为 27 摄氏度,工作压力为 0.3MPa(表压) ,当 3 流量计的读数为 40Nm /h 时,氢气的实际流量为多少?标准状态下氢气的密度为 0.08988kg/m3 物位测量部分 1 当用差压式液位计来测量液位时,若容器是受压的,则需要将差压计的负压与容器的——相连,正压 室与容器的——相连

2 差压变送器是根据——原理工作的 3 称重液罐计量仪是按——原理工作的 4 法兰式差压变送器按其结构形式分为——及——两种 5 在差压变送器中,改变迁移弹簧张力,其实质是改变测量范围的上,下限,相当于——的平移,不改 变——的大小 1 如果用差压变送器测量液位,当液位 H=0 时,差压变送器的正,负压室分别承受 0.03MPa 和 0.05MPa 的压力,这种情况下需要 A 正迁移 B 负迁移 C 无迁移 有一液位测量系统如下图所示.已知容器中液体的密度=0.8g/cm3,h=1m,生产上要求液位 H=0 时,气动 差压变送器输出 P=0.02MPa,当 H=2m 时,P=0.1Mpa,求 1 在图中标出差压变送器的正负压室 2 差压变 送器需正迁移,负迁移?如需迁移,迁移量为多大?3 经迁移后,仪表的测量压差范围为多大?4 仪表 的量程为多大?5 当变送器的输出气压信号 P=0.06MPa 时,被测液位 H 为多大? 温度测量部分 1 铂铑 10—铂,镍铬—镍硅及镍铬—铜镍热电偶的分度号分别为——,——及—— 2 补偿导线的作用是将——延伸到温度较低且比较稳定的地方 3 常用的热电偶冷端温度补偿方法有——,——,——,—— 4 目前我国使用的铂电阻有两种,一种是 R0=10 欧,另一种是 R0=100 欧,分度号分别是——,—— 5 目前我国使用的铜电阻有两种,一种是 R0=50 欧,另一种是 R0=100 欧,分度号分别是——,—— 6 电动温度变送器主要由——,——和——三部分组成 1 分度号为 E,K,S 的三种热电偶,它们在单位温度变化下的热电热势变化值分别为 a,b,c,下列三 种说法正确的是 Aa>b>c Bb>c>a Cc>a>b 2 现场使用镍铬—镍硅热电偶测量高于室温的温度,错用了镍铬—铜镍的补偿导线,若极性连接正确, 仪表的指示值 A 正常 B 偏高 C 偏低 3 使用热电偶侧高温,如果补偿导线的极性接反了,仪表的指示值 A 正常 B 偏高 C 偏低 4 在测量管道中流体温度是,要求测温元件与流体的流向 A 正交 B 顺向 C 逆向 5 如下图所示,Eab 的 mV 值为 A E(300,60) B E(300,40)C E(300,25) 1 用分度号为 K 的镍铬—镍硅热电偶测量温度,在没有采取冷端温度补偿的情况下,显示仪表的指示值 为 500 摄氏度,而这时冷端温度为 60 摄氏度,试问:实际温度应为多少? 2 热电偶为什么要进行冷端温度补偿? 第四章基本要求1 了解动圈式显示仪表的基本结构及原理 2 掌握自动电子电位差计的工作原理, 熟悉电 位差计的测量桥路及各个电阻的作用 3 掌握自动电子平衡电桥的工作原理 1 动圈式仪表实质上是一种测量——的仪表,配热电偶的动圈表统一规定 R 外为——如果不足此值,应 该用——绕制的调整电阻凑足 2 为了克服环境温度变化而引起连接导线电阻的变化对测量的影响, XCZ—102 型动圈表如热电阻的连接 采用——接法 3 电子自动平衡电桥与电子电位差计所测量的电量形式不同,电桥用来测量——而电位差计用来测量— — 4 电位差计的工作原理是以——平衡法为基础 5 在电子电位差计的测量桥路中,与滑线电阻并联的量程电阻阻值越大,相应的量程就—— 1 与热电偶配套的动圈表,若外线路电阻超过规定数值,仪表指示值 A 正常 B 偏低 C 偏高 2 有配镍铬—镍硅的电位差计,以温度刻度,现接入镍铬—铜镍热电偶,仪表指示值A正常B偏低C偏 高 3用不平衡电桥与热电阻配套测温时,若不采用三线制接法,而采用二线制,当连接热电阻的导线电阻

因环境温度升高而增加时,其指示值A不变B偏低C偏高 4自动电子电位差计与热电偶配套使用时, 如果热电偶烧断, 仪表的指针会A不动B移向始端C移向终 端 5自动电子平衡电桥与热电阻配套使用时,如果热电阻烧断,仪表的指针会 A 不动B移向始端C移向 终端 6 用热电偶测量温度时,若没有冷端温度补偿措施,则当冷端温度升高时,会使温度指示值 A 偏低 B 偏 高 C 不变 1 有配镍铬—镍硅热电偶的动圈表一个,机械零点为 20 摄氏度,测温时各接点的温度如下图,求当动 圈表只是 800 摄氏度时的 E(t,0)值.已知:E(800,0)=33.29mV,E(75,0)=3.06mV,E(30,0) =1.2mV,E(20,0)=0.8mV 第五章 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—Ⅲ型控制器的特点和基本组成. (软手动,硬手动,无扰动切换)4,了解可编程 调节器和可编程控制器的功能和特点 1 控制规律是指控制器

的——与——的关系 2 在单独分析控制器时,习惯上采用——值减去——作为偏差 3 控制器的比例度越大,其比例作用越——,积分时间越大,其积分作用越——,微分时间越长,其微 分作用越—— 4 正作用的控制器,当加大给定信号时,控制器的输出信号会—— 5PID 三作用控制规律为—— 1 在比例控制体统中,若要求过程的衰减比为 4:1,但实际过程的衰减比大于 4:1,这时应 A 减小比 例度 B 增加比例度 C 不改变比例度 2 若已知某控制系统的临界比例度为δK,在系统投入实际运行时,要求过渡过程为衰减过渡过程,这 时比例度δK 应 A 大于δK B 等于δK C 小于δK 3 能消除控制系统中的余差的控制规律是 A 比例 B 积分 C 微分 4 控制器的积分时间增大,会使系统消除余差的能力 A 增加 B 减小 C 不改变 5 一台 PID 三作用控制器,δ=100%,Ti=∞,Td=0,它的控制作用为 A PI B PD C P 6 对于具有纯滞后的对象,增加控制器的微分作用将 A 改善控制质量 B 降低控制质量 C 没有作用 7 PI 控制器,当测量值等于给定值时,其输出信号 A 与测量值成比例 B 与偏差成比例 C 可为任意值 1 某台 DDZ—Ⅲ型 PID 控制器,其比例度δ=80%,积分时间=0.4min,微分时间=2.4min,微分放大倍数 =10.假定输出初始值为 6mA,在 t=0 时施加 0.4mA 的阶跃输入信号.试分别写出在该阶跃信号作用下, 其比例,积分,微分的输出表达式,画出三部分的输出响应曲线,并计算出在 t=24s 时该控制器的输出 电流为多少? 2 对一台比例控制器做开环试验.已知 Kp=1.5,若输入偏差信号如图所示.试画出该控制器的输出信号 变化曲线 第六章 基本要求 1,了解气动薄膜控制阀的基本结构,主要类型及使用场合 2,掌握控制阀的理想流量 特性,了解串联管道中阻力比和并联管道中分流比对流量特性的影响 3,理解气动执行器的气开,气关 型式及其选择原则 4,了解电动执行器的基本原理 5,了解电气转换器及电—气阀门定位器的用途及工 作原理 1 气动执行器由——和——两部分组成 2 弹簧薄膜执行机构有正作用和反作用形式,正作用是指当输入的信号压力增大是,推杆向——动作, 反之,为反作用 3 控制阀有正装和反装两种,当阀芯向下移动时,阀芯与阀座间的流通面积减小的为——装

4 气动执行器分为气关与气开两种形式,有信号时阀——,无信号时阀——的为气关式 5 控制阀的流量特性是指流过阀门的——与阀门的——间的关系 6 控制阀的理想流量特性主要有——,——,——,——等几种 7 控制阀所能控制的最大流量与最小流量的比值,成为控制阀的——或—— 8 在讨论串联管道的工作流量特性时,用 S 表示控制阀——时阀上压差与系统——压差之比.随着 S 值 的减小,直线特性趋近于——特性,等百分比特性接近于——特性,实际中 S 不低于—— 9 并联管道的工作流量特性用 X 表示控制阀——流量与总管——流量之比,随着 X 的减小,系统的可调 范围大大—— 10 控制阀的流量系数 C 的定义是:在控制阀特定的行程下,阀两端压差为——流体密度为——时,流 经控制阀的流量数,控制阀制造厂提供的流量系数是指阀——时的流量系数,称为——流量系数 11 电—气转换器是把输入的电流信号(4—20mA 或 0—10mA) ,转换城——气信号,是基于——平衡原 理工作的 12 电—气阀门定位器具有——和——作用 1 对于具有等百分比流量特性的控制阀,随着流量的增加,控制阀的放大系数是 A 增大 B 减小 C 不变 2 对于一个对象,加大操纵变量的流量保证安全,控制阀应选择 A 线性 B 气开 C 气关 3 当控制阀的旁路打开时,会使可调范围 A 增大 B 不变 C 减小 4 在控制阀的管线上,串联管路阻力增大,会使阻力比 S 减小,进而使控制阀的放大系数 A 增大 B 减小 C 不变 第七章 1 简单控制系统是由一个——,一个——,一个——和——构成的单闭环控制系统 2 合理选择被控变量,使控制通道的放大系数适当——,时间常数适当——,滞后时间尽量——.应使 干扰通道的放大系数尽可能——,时间常数尽可能—— 3——是最基本的控制规律,不允许有余差时,应加——作用.对象容量滞后较大,负荷变化较大,控 制质量要求较高的系统,应采用——控制规律 4 控制器参数的工程整定有临界比例度法, ——和——等几种. 临界比例度法是先将控制器的 Ti 放在— —位置,Td 放在——位置,变为纯比例作用,在干扰作用下,从大到小逐渐改变控制器的——直至系 统出现等幅振荡,再按经验公式计算出控制器的各参数 5 控制器的手动与自动的切换,应做到—— 1 经验凑试法整定参数的关键是"看曲线,调参数",如果观察到曲线振荡很频繁,须把比例度 A 减小 B 增大 C 不变 2 过渡曲线偏离给定值后,长时间不回来须把积分时间 A 减小 B 增大 C 不变 3 正确选择控制器的正, 反作用方式的目的是保证系统是一个 A 具有正反馈的闭环系统 B 具有负反馈的 开环系统 C 具有负反馈的闭环系统 4 控制阀的气开型式或气关型式的

选择原则 A 控制质量 B 工艺安全 C 仪表价格1

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)。

(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。

《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

(带答案版)化工仪表及自动化习题

化工仪表及自动化习题(2014) 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(中心环节)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:①非周期衰减过程;②衰减振荡过程;③等幅振动过程;④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、抛物线流量特性、对数流量特性、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参量模型和非参量模型两大类。 。 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、文丘里管等。 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.为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、自动控制和自动操纵等方面的内容。 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、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、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,利用霍尔效应实现位移-电势的线性转换。 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。它又称浮子流量计、面积式流量计,适用于测量管径20mm以下管道的流量。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

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

化工仪表及自动化知识点整理

化工仪表及自动化 试卷分值分布: 一、单选题(2分10=20分)二、填空题(2分×5 =10分)三、简答题(5分5=25分)四、计算题(10分3=30分)五、综合分析题(15分×1=15分) CH1 1.自动控制系统的主要组成环节各组成环节的作用 控制系统的4个基本环节:被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 被控对象: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( 检测仪表(测量变送环节):感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)。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相比较得出偏差,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,将运算结果用特定信号(气压或电流信号)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注入(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。 2. 3.~ 4.自动控制系统的分类 (1)按被调参数分类:流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等; (2)按调节规律分类:比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调节; (3)按被调参数的变化规律分类:定值调节系统(给定值为常数)、随动调节系统(给定值为变数, 要求跟随变化)和程序控制调节系统(按预定时间顺序控制参数) (4)按信号种类分类:气动调节系统,电动调节系统 5.自动控制系统的过渡过程形式 过渡过程:受到干扰作用后系统失稳,在控制系统的作用下,被控变量回复到新的平衡状态 的过程。 ' 阶跃干扰作用下几种典型的过渡过程: 非周期(振荡)衰减过程(允许) 衰减振荡过程(允许) 单调发散(非振荡)过程(不允许) 被控对象 测量变送装置 - z ; 给定值 x 偏差 e 控制器输出 p : 操纵变量 p 被控变量 y f 干扰作用 测量值

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?

化工仪表及自动化作业参考答案

第一章自动控制系统基本概念 1?什么是化工自动化?它有什么重要意义? 答:在化工设备上,配备上一些自动化装置,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。 实现化工自动化,能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全,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? 答:化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。 3. 自动控制系统怎样构成?各组成环节起什么作用? 答:自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置,对于常规仪表来说,它包括检测元件及变送器、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。 在自动控制系统中,检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(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人(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。 什么叫操纵变量? 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。(或:具体实现控制作用的变量叫做操纵变量) 4. 闭环控制系统与开环控制系统有什么不同? 答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。 闭环自动控制是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。如图1-1 ( a)即是一 个闭环自动控制。图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与设定值相比较得到偏差信号,再根据偏差的大小和方向,调整蒸汽阀门的开度,改变蒸汽流量,使热物料出口温度回到设定值上。从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出,操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量,而被控 变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看,构成了一个闭合回路。 葵汽 (a) (b) 图1-1闭环自动控制基本结构 开环控制系统是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系统。即操纵变量通过被控对象去影响被控变量,但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看, 未构成闭合回路。 开环控制系统分为两种,一种按设定值进行控制,如图1-2 (a)所示。这种控制方式的操纵变量(蒸汽流 量)与设定值保持一定的函数关系,当设定值变化时,操纵变量随其变化进而改变被控变量。另一种是按扰 动进行控制,即所谓前馈控制系统,如图1-2 (b)所示。这种控制方式是通过对扰动信号的测量,根据其变 化情况产生相应控制作用,进而改变被控变量。

化工仪表及自动化的学习

实习报告 经过化工仪表及自动化的学习,我感觉自动化这方面博大精深,老师简单介绍了化工生产过程所必须掌握的知识和方法,如测量方法、检测仪表的原理、校正精度等级、控制器结构、调节阀结构和自动控制系统的组成等;重点讲述了化工仪表和自动控制系统的操作等知识。 学习热电偶与热电阻的构成,二者属于温度测量中的接触式测温,尽管其作用相同都是测量物体的温度,但是它们的原理与特点却不尽相同。 热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件,他的主要特点就是测量范围宽,性能比较稳定,同时结构简单,动态响应好,更能够远传4-20mA电信号,便于自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象称为热电效应。。 热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。 热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种,延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同,但是实际中,延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属,一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了,热电偶的正极连接补偿导线的红色线,而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。 而热电阻虽然在工业中应用也比较广泛,但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制,热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多,也可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,但是需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度,铜热电阻为零下40到140摄氏度。热电阻和热电偶一样的区分类型,但是他却不需要补偿导线,而且比热点偶便宜。 仪表是指测定温度、气压、电量、血压、流量等仪器的统称。外形似计时的表,能由刻度直接显示数值。主要分为压力仪表、温度仪表、流量仪表、电工仪器仪表、电子测量仪器、光学仪器、分析仪器、实验仪器等。广泛应用于工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面。老师讲解了电子万用表构成及功能,了解虚拟仪表。

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