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1、 《化工儀表及自動化》期末復(fù)習(xí)題 班級： 姓名： 學(xué)號： 題號 一 二 三 四 總分 得分 試題： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的壓力指示值多為 ，即絕對壓力和大氣壓力之差；當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時，一般用負(fù)壓或真空度表示，即 之差。 2．差壓式液位計在使用中會出現(xiàn) 、 和 三種零點遷移問題。 3．差壓式流量計通常由

2、 、 以及 組成。 4． 溫度計是把溫度的變化通過測溫元件轉(zhuǎn)化為熱電勢的變化來測量溫度的，而 溫度計是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的。 5．用來評價控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)分別是最大偏差（或超調(diào)量）、 、 、 和振蕩周期（或頻率）等。 6．描述簡單對象特性的參數(shù)分別有 、

3、 和 。 7．對于比例積分微分（PID）控制來說，單純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．前饋控制的主要形式有 和 兩種。 9．衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)主要有 、 、 、 、振蕩周期等。 10．對于一個比例積分微分（PID）控制器來說，積分時間越大則積分作用越 ；微分時間越大，則微分作

4、用越 。 11．根據(jù)滯后性質(zhì)的不同，滯后可以分為 和 兩類。 12．測量儀表的量程是指 與 之差。 13．按照使用能源的不同，工業(yè)儀表可以分為 、 兩類。 14．對于比例積分微分（PID）控制來說，單純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．按照測量原理的不同，壓力檢測儀表可以分為 、 、 、

5、 等 。 16．用于輸送流體和提高流體壓頭的機械設(shè)備統(tǒng)稱為流體輸送設(shè)備，其中輸送液體并提高其壓頭的機械稱為 ，而輸送氣體并提高其壓頭的機械稱為 。 17、氣動儀表的信號傳輸，國際上統(tǒng)一使用 的模擬氣壓信號；DDZIII型電動儀表國際上規(guī)定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號制是 。 18．化工自動化的主要內(nèi)容有 、 、自動操縱和開停車系統(tǒng)、 。 19．選擇性控制系統(tǒng)

6、可分為 、 和混合型選擇性控制系統(tǒng)，對于選擇性控制系統(tǒng)要注意防止 現(xiàn)象的發(fā)生。 20、常見的傳熱設(shè)備有 、 、 等。 21．兩種常用的均勻控制方案包括 、 。 22．速度式流量計中，應(yīng)用 原理測量流體流量的儀表為電磁流量計，根據(jù)“卡曼渦街”現(xiàn)象測量流體流量的儀表為 ，而差壓式流量計體積

7、流量大小與其所測得差壓的 （平方/平方根）成比例關(guān)系。 23．比例度對過渡過程的影響規(guī)律是比例度越 ，過渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越大，比例度越 ，余差減小，但過渡過程曲線越振蕩 24、工程上所用的壓力指示值多為 ，即絕對壓力和大氣壓力之差；當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時，一般用 或真空度表示。 25．某換熱器溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1所示，溫度給定值為200℃，該控制系統(tǒng)的最大偏差為 ，余差為

8、 ，衰減比為 。 圖1 26．用鎳鉻-銅鎳熱電偶測溫，設(shè)備的溫度為900℃（對應(yīng)的分度表熱電勢為68783μV），自由端的溫度為30℃（對應(yīng)的分度表熱電勢為1801μV），測得的熱電勢應(yīng)為 。 27．在精餾塔控制系統(tǒng)中，可以改變的變量有進料流量、塔頂冷回流流量、塔底再沸器加熱蒸汽流量，要控制塔頂餾出物的組分應(yīng)選擇 作為操縱變量，要控制塔底餾出物的組分應(yīng)選擇 作為操縱變量。 28．控制器參數(shù)工程整定的常用方法有

9、 、 和經(jīng)驗湊試法。 29．某臺DDZ-III型比例積分控制器，控制器為正作用，比例度為100%，積分時間為2min。穩(wěn)態(tài)時，輸出為5mA。某瞬時，輸入突然增加了0.2mA，此時刻輸出瞬間變化到 ；經(jīng)過5min后，輸出又將變化到 。 30．比值控制系統(tǒng)中，要求不僅可以實現(xiàn)比較精確的流量比值，而且確保兩物料總量基本不變，應(yīng)采用 。 31．離心泵的流量控制方案有以下三種：控制泵的出口閥門開度、

10、 以及 ； 32．離心式壓縮機產(chǎn)生喘振現(xiàn)象的主要原因是壓縮機的吸氣量 （大于、小于或等于）極限排氣量引起的，防喘振控制方案有固定極限流量法和 。 二．簡答 1．試分別寫出QDZ型氣動單元組合儀表和DDZ-II型、DDZ-III型電動單元組合儀表的信號范圍。（6分） 2．列舉一種容積式流量計，三種速度式流量計，一種直接式質(zhì)量流量計。（10分） 3．簡述化工自動化的主要內(nèi)容。（8分） 4．什么是串級控制系統(tǒng)的主控制器和副控制器？請畫出串級控制系統(tǒng)的方塊圖。（

11、10分） 5．簡述離心泵的流量控制方案有哪幾種？（6分） 6．什么是反饋？什么是負(fù)反饋？（6分） 7．用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償？常用的冷端溫度補償方法有那些？ （6分） 8．什么是控制器的參數(shù)整定？工程上常用的控制器參數(shù)整定有幾種方法？（6分） 9．控制閥的流量特性是什么？何為控制閥的理想流量特性？控制閥的理想流量特性有哪幾種？（6分） 10．前饋控制具有什么特點？為什么采用前饋-反饋復(fù)合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)？（6分） 11、什么是精餾塔的溫差控制和雙溫差控制？（6分） 12、試述比例(P)、積分(I)、微分(D)控制規(guī)律的定義及其各自特點？（6分）

12、 13．簡述操縱變量的選擇原則是什么？ （6分） 14．簡述放大系數(shù)、時間常數(shù)的定義。（6分） 15．常用的熱電偶有哪幾種？什么是補償導(dǎo)線？（6分） 16．什么叫控制器的無擾動切換？（2分） 17．簡述單回路控制系統(tǒng)由哪些環(huán)節(jié)組成？試畫出單回路控制系統(tǒng)的典型方塊圖。（6分） 三．計算 1．某臺測溫儀表的測量范圍是200～700℃，校驗該表時得到的最大絕對誤差為+4℃，試確定該儀表的精度等級。（5分） 2．用差壓變送器來測量液位時，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點之間裝有隔離罐，測量方式如圖2所示，若被測介質(zhì)密度為ρ1，隔離液密度為ρ2，問有無遷移？何種遷移？遷移量多少？（10分）

13、h2 h1 H ρ1 p0 ρ2 ρ2 圖2 3．試定性畫出在階躍輸入信號時的比例(P)控制器和比例積分(PI)控制器的響應(yīng)曲線，要求在響應(yīng)曲線上標(biāo)明比例放大系數(shù)Kp和積分時間Ti。（15分） 4．某發(fā)酵過程工藝規(guī)定操作溫度為（40±2）℃?？紤]到發(fā)酵效果，控制過程中溫度偏離給定值最大不能超過6℃?，F(xiàn)設(shè)計一定值控制系統(tǒng)，在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如圖3所示。試確定該系統(tǒng)的最大偏差、衰減比、余差、過渡時間和振蕩周期等過渡過程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)是否能夠滿足工藝要求？（10分） 圖3 5． 用一臺雙法蘭式差壓變送器測量某容器的液位，如圖4所示。已知被測液位的變化范

14、圍是0~3m，被測介質(zhì)密度ρ=900 ，毛細(xì)管內(nèi)工作介質(zhì)密度ρ0=950。變送器的安裝尺寸為h1=1m，h2=4m。求變送器的測量范圍，并判斷零點遷移方向，計算遷移量。當(dāng)法蘭式差壓變送器的安裝位置升高或者降低時，問對遷移量有什么影響？（10分） 圖4 法蘭式差壓變送器測量液位 6．現(xiàn)用一支鎳鉻—鎳硅熱電偶來測量某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30℃，顯示儀表為動圈儀表，此儀表的機械零位為0℃，這時指示值為400℃，若認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430℃，對不對？為什么？正確值為多少？（10分） 已知條件：（1）28.943mV （2）1.801mV

15、（3）30.744mV 7．（15分）如果有一臺壓力表，其測量范圍為0~10MPa，經(jīng)校驗得到下列數(shù)據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/ MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數(shù)/ MPa 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 被校表反行程讀數(shù)/ MPa 0 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01 (1) 分別求出該壓力表正反行程的最大絕對誤差值；（5分） (2) 根據(jù)正反行程的最大絕對誤差值，該壓力表的精度等級應(yīng)為多少；（5分） (3) 求出該壓力表的變差；（3分） (4) 根據(jù)變差的大小，問該壓力表是否還能符合(2)

16、中確定的精度等級。（2分） （我國規(guī)定的儀表等級有0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5等） 8．（10分）一臺精度等級為0.5級，測量范圍為600～1200℃的電子電位差計，問： （1）它的最大允許絕對誤差是多少？（5分） （2）校驗時，如其中的某一點最大絕對誤差是4℃，問此表是否合格？（5分） 9．測量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況）時，在負(fù)壓管上裝有冷凝罐（圖5），已知被測液位H變化范圍為，被測介質(zhì)密度，變送器安裝尺寸為，，大氣壓，問這時用差壓變送器來測量液位時，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)為多少？（8分） h2 h1 H ρ

17、 p0 圖5 10．某合成氨廠合成塔的壓力變化范圍為11~14MPa，較為平穩(wěn)，要求測量誤差不得大于0.4MPa。工藝上要求就地指示，并能高低限報警。試選用一臺壓力表，指出其類型、量程和精度?？晒┻x用的壓力表量程規(guī)格為0～10、0～16、0～25M、0~40、0~60MPa，精度等級為1.0, 1.5, 2.5。（9分） 11．某被測壓力變化范圍為1.0~1.6Mpa，較為平穩(wěn)，要求測量誤差不得大于0.05MPa，就地指示壓力表示值，試選用一臺壓力表，指出其類型、量程和精度?？晒┻x用的壓力表量程規(guī)格為0～1.6、0～2.5、0～4.0MPa，精度等級為1.0, 1.5, 2.5。

18、（10分） 12．某臺測溫儀表的測量范圍是0～1000℃，出廠時經(jīng)校驗，其刻度標(biāo)尺上的各點測量結(jié)果為 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/ ℃ 0 200 400 600 700 800 900 1000 被校表讀數(shù)/ ℃ 0 201 402 604 706 805 903 1001 (1) 求出該測溫儀表的最大絕對誤差值；(2) 確定該測溫儀表的精度等級；(3) 如果工藝上允許的最大絕對誤差為±8℃，問該測溫儀表是否符合要求？（我國規(guī)定的儀表等級有0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5等）（10分） 13．測量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的

19、情況）時，在負(fù)壓管上裝有冷凝罐（見圖6），問這時用差壓變送器來測量液位時，有無遷移？何種遷移？遷移量多少？（10分） h2 h1 H ρ p0 圖6 四．分析 1．某貯槽，其進口流量來自上一工序，不可控，控制目標(biāo)是保證貯槽的液位恒定，為此設(shè)計一簡單液位控制系統(tǒng)，如圖7所示，試問： (1) 畫出簡單控制系統(tǒng)的方塊圖。（6分） (2) 指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量和主要擾動變量。（4分） 出口流量 進口流量 LT LC 圖7 2、乙炔發(fā)生器是利用電石和水來產(chǎn)生乙炔氣的裝置。為了降低電石消耗量，提高乙炔氣的收率，確保安全生產(chǎn)，設(shè)計了圖8所示的

20、溫度控制系統(tǒng)。工藝要求乙炔發(fā)生器的反應(yīng)溫度控制在（80±1）℃。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出圖中的被控對象、被控變量、操縱變量以及可能存在的擾動。（10分） TT TC 乙炔氣 電石 出料 冷水 圖8 3、（10分）圖9為一精餾塔的塔釜液位于塔底產(chǎn)品流量的串級均勻控制系統(tǒng)。 （1）畫出該控制系統(tǒng)的方框圖 （5分） （2）簡述該系統(tǒng)與一般串級控制系統(tǒng)的異同點（5分） LC FC 圖9 4、（15分）某聚合反應(yīng)釜內(nèi)進行放熱反應(yīng)，釜內(nèi)溫度過高會發(fā)生事故，為此采用夾套水冷卻。由于釜溫控制要求較高，故設(shè)置控制系統(tǒng)如圖10所示 (1) 這是什么

21、類型的控制系統(tǒng)？（5分） （2）其主變量和副變量是什么？（5分） (3) 選擇控制閥的氣開、氣關(guān)型式和主、副控制器的正反作用。（5分） 圖10 5、（10分） 圖11所示為甲苯-二甲苯精餾塔控制流程圖。 （1）試簡述圖中各控制系統(tǒng)的作用 （5分） （2）圖11中是按精餾段指標(biāo)進行控制的方案，試簡述按精餾段指標(biāo)進行控制的方案適用于哪些情況？ （5分） 精餾塔 進料F LC LC FC ΔTC D B LR 圖11 6．（12分）圖12為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別設(shè)計簡單控制系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)的控制流程圖

22、；確定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式及控制器的正、反作用。 (1) 選擇流入量為操縱變量；（6分） (2) 選擇流出量為操縱變量。（6分） 圖12 7．（3分）對于某換熱器，當(dāng)進口物料流量的變化為主要干擾時，采用如圖13所示的控制方案，請指出此為何種類型的控制系統(tǒng)？畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖。 圖13 8．（12分）如圖14所示，加熱爐被加熱物料出口溫度T1與爐膛溫度T2的串級控制系統(tǒng)，工藝安全條件是：一旦發(fā)生重大事故，立即切斷燃料油的供應(yīng)。 (1) 畫出該串級控制系統(tǒng)的方塊圖；（4分） (2) 選擇控制閥的氣開、氣關(guān)形式；（2分） (3) 選擇主、副控制器的正反作用。（6分）

23、 加熱爐 被加熱物料進口 T2C T2T 被加熱物料出口 T1T T1C 燃料油 圖14 《化工儀表及自動化》期末復(fù)習(xí)題 標(biāo)準(zhǔn)答案 一．填空 1．表壓，大氣壓力與絕對壓力之差 2．無遷移，負(fù)遷移，正遷移 3．節(jié)流裝置，差壓計，顯示儀表 4．熱電偶，熱電阻 5．衰減比，余差，過渡時間 6．放大系數(shù)，時間常數(shù)，滯后時間 7．積分作用，微分作用 8．單純的前饋控制，前饋-反饋控制 9．最大偏差、衰減比、余差、過渡時間 10．弱，強 11．傳遞滯后，容量滯后 12．測量范圍上限值，測量范圍下限值 13．氣動

24、儀表，電動儀表 14．積分，微分 15．彈性式壓力計、液柱式壓力計、活塞式壓力計、電氣式壓力計 16．泵，風(fēng)機或壓縮機 17．20~100KPa，4~20mA DC 18．自動檢測系統(tǒng)，自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng) 19．開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)，連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)，積分飽和 20．換熱器、加熱爐、鍋爐、再沸器、冷凝器、加熱器中任選三種 21．簡單均勻控制、串級均勻控制 22．電磁感應(yīng)，漩渦流量計（渦街流量計），平方根 23．大，小 24．表壓、負(fù)壓 25．30℃，5℃，5: 1 26．66982μV 27．塔頂冷回流流量，塔底再沸器加熱蒸汽流量 28．臨界

25、比例度法，衰減曲線法 29．5.2mA，5.7mA 30．雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 31．控制泵的轉(zhuǎn)速，控制泵的出口旁路閥門開度 32．小于，可變極限流量法 二．簡答 1．答： QDZ型氣動單元組合儀表的信號范圍為20~100KPa氣壓信號；（2分） DDZ-II電動單元組合儀表的信號范圍為0~10mA DC電流信號；（2分） DDZ-III電動單元組合儀表的信號范圍為4~20mA DC電流信號。（2分） 2．答： 容積式流量計：橢圓齒輪流量計；（2分） 速度式流量計：差壓式流量計；轉(zhuǎn)子流量計；渦輪流量計；電磁流量計；漩渦流量計；（任取三種，每種2分） 質(zhì)量流量計：科

26、氏力流量計（或微動流量計）；（2分） 3．答： 化工自動化的主要內(nèi)容有 (1) 自動檢測系統(tǒng)；（2分） (2) 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)；（2分） (3) 自動操縱及自動開停車系統(tǒng)；（2分） (4) 自動控制系統(tǒng)。（2分） 4．答： 主控制器：按主變量的測量值和給定值而工作，其輸出作為副變量給定值的那個控制器。（2分） 副控制器：其給定值來自主控制器的輸出，并按副變量的測量值與給定值的偏差而工作的那個控制器。（2分） 串級控制系統(tǒng)的方框圖（6分） 主控制器 執(zhí)行器 副對象 主測量變送環(huán)節(jié) + － 擾動2 主對象 副測量變送環(huán)節(jié) 擾動1 + － 副控制

27、器 副變量 主變量 給定值 5．答： 離心泵的流量控制方案有 (1) 控制泵的出口閥門開度；（2分） (2) 控制泵的轉(zhuǎn)速；（2分） (3) 控制泵的出口旁路；（2分） 6. 反饋：控制系統(tǒng)方塊中的任何一個信號，只要沿著箭頭方向前進，通過若干個環(huán)節(jié)后，最終又會回到原來的起點 負(fù)反饋：反饋信號的作用方向與設(shè)定信號相反，即偏差為兩者之差。 7．工業(yè)上常用熱電偶的溫度-熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0℃情況下得到，而當(dāng)采用補償導(dǎo)線將熱電偶的冷端從工業(yè)現(xiàn)場延伸到操作室內(nèi)時，熱電偶的冷端溫度高于0℃，而且不恒定，這樣熱電偶產(chǎn)生的熱電勢必然偏小，且隨冷端溫度變化而變化，測

28、量結(jié)果就會產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用熱電偶測溫時，必須進行熱電偶的冷端溫度補償。 常用的冷端溫度補償方法有以下幾種：(1) 冷端溫度保持0℃的方法；(2) 冷端溫度修正法；(3) 校正儀表零點法；(4) 補償電橋法；(5) 補償熱電偶法。 8．按照已定的控制方案，確定使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。 經(jīng)驗湊試法、臨界比例度法、衰減曲線法 9．控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（或相對位移）之間的關(guān)系，即 在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。 控制閥的理想流量特性主要有直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性和快開特性。

29、 10、前饋控制的特點 （1）基于不變性原理，比反饋控制及時、有效 （2）前饋是開環(huán)控制 （3）前饋控制規(guī)律隨對象特性的不同而不同 （4）一種前饋只能克服一種干擾 為什么采用前饋＋反饋的復(fù)合控制系統(tǒng)可以大大提高控制系統(tǒng)的品質(zhì) （1）從前饋控制角度，由于反饋，減輕了對前饋控制模型的精度要求，并可對未做前饋補償?shù)母蓴_進行校正 （2）從反饋角度，前饋控制事先起了一個粗調(diào)的作用，大大減少了反饋的負(fù)擔(dān) 11．溫差控制：靈敏板溫度與塔頂（或塔底）附近某塊塔板的溫度之差作為被控變量來間接控制塔的產(chǎn)品的成分。 雙溫差控制：分別在精餾段及提餾段上選取溫差信號，然后將兩個溫差

30、信號相減，作為控制器的測量信號（控制系統(tǒng)的被控變量） 12．答： 比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號變化量p與輸入偏差信號e之間成比例關(guān)系，即 比例控制的特點是反應(yīng)快、控制及時 ，但控制結(jié)果存在余差 。 積分控制規(guī)律(I)是指控制器的輸出信號變化量p與輸入偏差信號e的積分成正比，即 積分控制的特點是控制緩慢（1分），但能消除余差 。 微分控制規(guī)律(D)是指控制器的輸出信號變化量p與輸入偏差信號e的變化速度成正比，即 微分控制的特點是有一定的超前控制作用 ，但不能單獨使用 。 13． (1) 操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié) (2) 操縱變量應(yīng)比干擾

31、對被控變量的影響更加靈敏，控制通道放大系數(shù)適當(dāng)大，時間常數(shù)適當(dāng)小 純滯后時間盡量小，干擾通道放大系數(shù)盡量小，時間常數(shù)盡量大 (3) 考慮工藝合理性與經(jīng)濟性。 14．放大系數(shù)：對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出變化量與輸入變化量的比值。 時間常數(shù)：對象受到階躍輸入后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時間。 15．常用的熱電偶有如下幾種：鉑銠30－鉑銠6，鉑銠10—鉑，鎳鉻—鎳硅，鎳鉻—康銅 補償導(dǎo)線：為了保持冷端溫度的恒定，采用一種專用導(dǎo)線將熱電偶的冷端延伸出來，稱為補償導(dǎo)線 16．答： 控制器一般都具有自動與手動兩種功能。在進行自動與手動兩種功能切換時，在切換的瞬間，

32、應(yīng)當(dāng)保持控制器的輸出不變，這樣使執(zhí)行器的位置在切換過程中不致于突變，不會對生產(chǎn)過程引起附加的擾動，這稱為無擾動切換。（2分） 17．答： 單回路控制系統(tǒng)是由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器（或變送器）、一個控制器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。（4分，缺一點減1分） 簡單控制系統(tǒng)的典型方塊圖為 （2分） 三．計算 1．解： 該儀表的相對百分誤差為 （3分） 該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大誤差，這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。（2分） 2．解： 當(dāng)液面高度為H時， 正壓室，（2分） 負(fù)壓室，（2分） （2分） 當(dāng)H=0時，（2分） 所以，需

33、要進行零點遷移，應(yīng)進行負(fù)遷移，遷移量為（2分） 3．解： P作用響應(yīng)曲線（3分） PI作用響應(yīng)曲線（5分） 標(biāo)注Kp（2分） 標(biāo)注Kp（2分）標(biāo)注2Kp（1分） 標(biāo)注TI（2分） 4、由曲線可知：最終穩(wěn)態(tài)值位41℃，設(shè)定值40℃； 最大偏差＝45－40＝5℃ 余差＝41－40＝1℃ 第一波峰值 B=45-41=4℃ 第二波峰值B’＝42－41＝1℃ 衰減比＝B/B’=

34、4:1 過渡時間 23min 振蕩周期 ＝18－5＝13min 5、當(dāng)不考慮遷移量是，變送器的測量范圍根據(jù)液位的最大變化范圍來計算 Δpmax＝Hρg＝3*900*9.81＝26487Pa＝26.487kPa 所以測量范圍可選為０-３０ｋＰａ 如圖所示，當(dāng)液位高度為H時，差壓變送器正、負(fù)壓室所受壓力p1, p2分別為 p1=p0+ Hρg-h1ρ0g p2=p0+(h2-h1)ρ0g 因此，差壓變送器所受的壓差為： Δp＝p1－p2＝Hρg－h(huán)2ρ0g 由上式可知，當(dāng)H=0時，Δp＝－h(huán)2ρ0g<0，為負(fù)遷移，其遷移量為h2ρ0g 遷移量只和h

35、2有關(guān)，所以當(dāng)差壓變送器的安裝高度h1改變時，只要兩個取壓法蘭之間的尺寸h2不變，其遷移量是不變的. 6．解：不對； 因為此時冷端溫度為30℃，而儀表的指示值是在儀表的機械零位在0℃時的值，所以，此時儀表指示值不是換熱器的實際溫度。 正確值的計算： mV mV，所以實際溫度是422℃ 7、解： (1) 該壓力表正反行程的絕對誤差為 正行程絕對誤差/ MPa 0 -0.02 -0.04 -0.06 -0.03 -0.01 反行程絕對誤差/ MPa 0 0.02 0.03 0.06 0.03 0.01 所以，正行程最大絕對誤差為-0.06MPa，反行程

36、最大絕對誤差為0.06MPa， (2) 正行程相對百分誤差為 反行程相對百分誤差為 所以，根據(jù)正反行程的最大絕對誤差值，該壓力表的精度等級為1.0級 。 (3) 該壓力表的變差為 (4) 儀表的變差不能超過儀表的允許誤差，根據(jù)(2)確定的壓力表的精度等級為1.0級，允許誤差為1%，，所以，該壓力表不符合(2)中確定的精度等級。 8．（1）根據(jù) 得，℃ （2）由于某一點最大絕對誤差>3℃，所以不合格。 9．解： 當(dāng)液面高度為H時， 正壓室，（1分） 負(fù)壓室，（1分） （2分） 當(dāng)H=0時，（2分） 所以，需要進行零點遷移，應(yīng)進行負(fù)遷移（1分），

37、遷移量為19.6KPa（1分） 10．解： 平穩(wěn)壓力，所以選擇儀表的上限值為（2分） 所以選擇儀表量程為0~25 MPa（1分） ，被測壓力最小值不低于滿量程的1/3，允許（1分） 根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 （2分） 應(yīng)選擇精度等級為1.5級的儀表。（1分） 因此，選擇的壓力表為電接點彈簧管壓力表（2分），量程0~25MPa，精度1.5級。 11．解： 平穩(wěn)壓力，所以選擇儀表的上限值為（2分） 所以選擇儀表量程為0~2.5 MPa（2分） ，被測壓力最小值不低于滿量程的1/3，允許（1分） 根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 （2分） 應(yīng)選擇

38、精度等級為1.5級的儀表。（2分） 因此，選擇的壓力表為彈簧管壓力表（1分），量程0~2.5MPa，精度1.5級。 12．解： (1) 各點絕對誤差為 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃ 0 200 400 600 700 800 900 1000 絕對誤差/℃ 0 1 2 4 6 5 3 1 所以，最大絕對誤差為6℃。（2分） (2) 儀表相對百分誤差為 （2分） 所以，該測溫儀表的精度等級為1.0級（2分）。 (3) 根據(jù)工藝要求，儀表的允許誤差為 （2分） 所以，應(yīng)選擇0.5級儀表才能滿足工藝要求，所以該測溫儀表不符合要求（2分）。 13．解： 當(dāng)

39、液面高度為H時， 正壓室，（2分） 負(fù)壓室，（2分） （2分） 當(dāng)H=0時，（2分） 所以，需要進行零點遷移，應(yīng)進行負(fù)遷移，遷移量為（2分） 四．分析 1、答： (1) 簡單控制系統(tǒng)的方塊圖（6分） 液位控制器 控制閥 貯槽對象 液位檢測變送環(huán)節(jié) + － 控制信號 出口流量 液位 液位測量值 偏差 進口流量 給定值 (2) 被控對象：液體貯槽（1分） 被控變量：貯槽液位（1分） 操縱變量：貯槽出口流量（1分） 主要擾動變量：貯槽進口流量（1分） 2、乙炔發(fā)生器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。 溫度控制器 控制閥 乙炔發(fā)生器 測

40、量變送 + － 溫度 偏差 擾動 給定值 被控對象：乙炔發(fā)生器； 被控變量：乙炔發(fā)生器內(nèi)溫度 操縱變量：冷水流量 擾動變量：冷水溫度、壓力；電石進料量、成分等。 3、（1）方框圖如下： 液位控制器 控制閥 流量對象 液位測量變送環(huán)節(jié) + － 受控變量 擾動1 流量控制器 液位對象 流量測量變送環(huán)節(jié) 擾動2 + － （2）該系統(tǒng)和一般串級控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上相同。不同之處在于控制目的上，一般串級系統(tǒng)是為了保證主變量的控制效果，而對副變量的控制品質(zhì)沒有過高的要求，而串級均勻控制對主副變量的控制都有要求，其目的是保證這兩個變量的統(tǒng)籌兼顧、相

41、互協(xié)調(diào)。即應(yīng)使這兩個變量都是變化的，并且變化都是比較緩慢并且在允許的范圍之內(nèi)。這樣的要求體現(xiàn)在參數(shù)整定上串級均勻控制的整定原則與一般串級控制的整定原則是不一樣的。 4．答： （1）這是串級控制系統(tǒng) 。 （2）主變量是反應(yīng)釜內(nèi)溫度 ，副變量是夾套內(nèi)溫度 。（5分） （3）為了保證在氣源中斷時保證冷卻水繼續(xù)供應(yīng)，以防止釜溫過高，所以控制閥應(yīng)選擇氣關(guān)式。 （利用方框圖法或邏輯推理法確定主副控制器的正反作用）副控制器T2C的作用方向：冷卻水流量增加，夾套溫度下降，即副對象為“-”方向；控制閥為氣關(guān)式，屬于“-”作用方向；為使控制系統(tǒng)具有負(fù)反饋作用，控制器應(yīng)選擇反作用控制器。當(dāng)主副變量

42、均升高時，要求控制閥動作方向相同，所以主控制器選反作用。 5、解： （1）該系統(tǒng)是溫差控制的方案。 塔頂根據(jù)溫差控制回流量LR，采用溫差控制是因為在甲苯－二甲苯的精餾塔中，塔頂和塔底產(chǎn)品的相對揮發(fā)度差值較小，壓力變化對溫度的影響要比成分變化對溫度的影響大，即此時微小的壓力變化也會影響成分與溫度之間的關(guān)系，由于壓力對各層塔板上溫度的影響的方向和大小基本是一致，此時可以分別在塔頂和靈敏板測取溫度，然后取這兩個溫度的差值作為受控變量，則壓力對溫度變化的影響就基本被消除了。 塔頂回流罐液位控制和塔釜液位控制是為了保證回流罐和塔釜有一定的蓄液量而設(shè)置的。這兩個系統(tǒng)可保證整個塔的物料平衡。 再沸

43、器加熱蒸汽量的定值控制系統(tǒng)，是為了能有恒定的蒸汽量返回到精餾塔，以保證精餾過程中的能量需求。 （2） （1）適用于塔頂產(chǎn)品純度要求比塔底高的情況 （2）氣相進料的情況 （3）塔底、提餾段塔板上的溫度不能很好的反映產(chǎn)品成分變化時。 6．答： (1) 選擇流入量為操縱變量，控制閥安裝在流入管線上， 貯槽液位控制系統(tǒng)的控制流程圖為 （2分） 為了防止液體溢出，在控制閥氣源突然中斷時，控制閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣開形式控制閥，為“+”作為方向。（2分） 操縱變量即流入量增加時，被控變量液位是上升的，故對象為“+”作用方向。由于控制閥與被控對象都是“+”作用方向，

44、為使控制系統(tǒng)具有負(fù)反饋作用，控制器應(yīng)選擇反作用。（2分） (2) 選擇流出量為操縱變量，控制閥安裝在流出管線上， 貯槽液位控制系統(tǒng)的控制流程圖為 （2分） 為了防止液體溢出，在控制閥氣源突然中斷時，控制閥應(yīng)處于全開狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣關(guān)形式控制閥，為“-”作為方向。（2分） 操縱變量即流出量增加時，被控變量液位是下降的，故對象為“-”作用方向。由于控制閥與被控對象都是“-”作用方向，為使控制系統(tǒng)具有負(fù)反饋作用，控制器應(yīng)選擇反作用。（2分） 7．答：這是前饋-反饋控制系統(tǒng)（1分） 前饋-反饋控制系統(tǒng)的方塊圖為 （2分） 8．答： (1) 串級控制系統(tǒng)的方框圖（4分） 給定

45、值 溫度控制器 T1C 控制閥 溫度對象2 溫度T1測量變送環(huán)節(jié) + － 擾動2 溫度對象1 溫度T2測量變送環(huán)節(jié) 擾動1 + － 溫度控制器 T2C T2 T1 (2) 因為工藝安全條件是：一旦發(fā)生重大事故，立即切斷燃料油的供應(yīng)，在氣源中斷時，控制閥應(yīng)切斷燃料油的供應(yīng)，所以控制閥應(yīng)選為氣開閥（2分） (3) 控制閥為氣開閥，執(zhí)行器為“+”方向；燃料量增加，爐膛溫度增加，副對象為“+”方向；所以，為使副回路為負(fù)反饋系統(tǒng)，副控制器應(yīng)選擇反作用（4分）。 如結(jié)論錯誤，回答執(zhí)行器和副對象方向正確，可各得1分。 被加熱物料出口溫度和爐膛溫度增加時，對控制閥動作要求方向一致，都要求關(guān)小控制閥，減小燃料供應(yīng)量，所以，主控制器取反作用（2分）。