《化工儀表及自動化-課后-答案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工儀表及自動化-課后-答案.doc（44頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1. 化工自動化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產(chǎn)過程自動化的簡稱。在化工設(shè)備上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行，這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動化。 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動化的意義：（1）加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。（2）減輕勞動強(qiáng)度，改善勞動條件。（3）能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的。（4）能改變勞動方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。2、化工自動化主要包括哪些內(nèi)容？一般要包括自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和

2、自動控制等方面的內(nèi)容。1-3 自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解 自動控制系統(tǒng)主要由檢測變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié)組成。4、自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？自動控制系統(tǒng)主要由測量元件與變送器、自動控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié)組成。1-5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。題1-5圖 加熱器控制流程圖解 PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；FRC-305表示集中儀表盤安

3、裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意義。PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；FRC-305表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。 1-7 在自動控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？解 測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號（如氣壓信號或電壓

4、、電流信號等）送往控制器；控制器接受測量變送器送來的信號，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動地根據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變量的大小。7.方塊圖是用來表示控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間作用關(guān)系的一種圖形，由于各個環(huán)節(jié)在圖中都用一個方塊表示，故稱之為方塊圖。1-8試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？解：被控對象（對象）自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。被控變量被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱

5、來稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或期望值）人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)節(jié)變量）對被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。操縱介質(zhì)(操縱劑)用來實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。8.測量元件與變送器：用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號（如氣壓信號、電壓、電流信號等）；控制器：將測量元件與變送器送來的測量信號與工藝上需要保持的給定值信號進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號送住執(zhí)行器。執(zhí)行器：能自動地根據(jù)控制器

6、送來的信號值相應(yīng)地改變流入（或流出）被控對象的物料量或能量，從而克服擾動影響，實(shí)現(xiàn)控制要求。Ex9.被控對象：在自動控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器叫做。被控變量：被控對象內(nèi)要求保持給定值的工藝參數(shù)。給定值：被控變量的預(yù)定值。操縱變量：受控制閥操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持給定值的物料量或能量。11、圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？ 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)該溫度控制系統(tǒng)的方塊

7、圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量。可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。1-11 題l-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。題1-11圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)解 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖題解1-11圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中

8、，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量。可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時，其測量值與給定值比較，獲得偏差信號，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號去驅(qū)動控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控制系統(tǒng)是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12 題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時該控制系統(tǒng)的工作情況，此時系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾作用對被控變量影響的？解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)

9、的溫度超過給定值（即升高）時，溫度測量元件測出溫度值與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過控制運(yùn)算后，輸出控制信號使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來，這樣克服干擾作用對被控變量影響。1-13 按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可以分為以下三類：定值控制系統(tǒng)給定值恒定的控制系統(tǒng)。隨動控制系統(tǒng)（自動跟蹤系統(tǒng)）給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)給定值按一定時間程序變化的系統(tǒng)。 15. 定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。16. 在自動化領(lǐng)域中，把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，把被控變量隨時間而變化的

10、不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動態(tài)。干擾是客觀存在的，是不可避免的。一個自動控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時，時時刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝生產(chǎn)狀態(tài)。這就需要通過自動化裝置不斷施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，使被控變量保持在工藝所要求的技術(shù)指標(biāo)上。一個正常工作的自動控制系統(tǒng)，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動態(tài)過程中。了解系統(tǒng)動態(tài)更為重要。17. 階躍作用：在某一瞬間t0，干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個幅度。采用階躍干擾的原因：階躍干擾比較突然，比較危險，對被控變量的影響也最大。如果一個控制系統(tǒng)能夠有效克服階躍干擾，對其他比較緩和的干擾也一定很好地克服。階躍干擾形式簡單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分

11、析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。19. 等幅振蕩過程和發(fā)散振蕩過程是不穩(wěn)定過程，生產(chǎn)上不能采用；非周期衰減過程雖是穩(wěn)定過程，但該過程中被控變量達(dá)到新的穩(wěn)定值的進(jìn)程過于緩慢，致使被控變量長時間偏離給定值，所以一般也不采用；衰減振蕩過程能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且最終的穩(wěn)態(tài)值必然在兩峰值之間，決不會出現(xiàn)太高或太低的現(xiàn)象，更不會遠(yuǎn)離給定值以致造成事故。所以1-19 某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩

12、周期和過渡時間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）=9）的時間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=50（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時間ts=47min。因?yàn)锳=5080，C=810，所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。1-20 題l-20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對象、被控變量、操縱變量和可能

13、存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80提高到81，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差（提示：該系統(tǒng)為隨動控制系統(tǒng)，新的給定值為81）。題1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制解 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解1-20圖 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量。可能存在的干擾主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5（）；由于B

14、=81.5-80.7=0.8（），B=80.9-80.7=0.2（），所以，衰減比n=B:B=0.8:0.2=4；余差C=80.7-81= -0.3（）。21、某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(90010)?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時間（被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900（1%）=9）的時間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線解 最大偏差A(yù)=950-900=5

15、0（）；超調(diào)量B=950-908=42（）；由于B=918-908=10（），所以，衰減比n=B:B=42:10=4.2；余差C=908-900=8；振蕩周期T=45-9=36(min)；過渡時間ts=47min。因?yàn)锳=5080，C=81.0%，所以該壓力表不符合1.0級精度。3-6 如果有一臺壓力表，其測量范圍為010MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810 被校表正行程讀數(shù)/MPa0L 983.965.947.979.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01(1)求出該壓力表的變差；(2)問該壓力表是否符合10級精度？解 （1）校驗(yàn)

16、數(shù)據(jù)處理：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa0246810被校表正行程讀數(shù)/MPa01 983.965.947.979.99被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01壓力表的變差/%00.40.71.20.60.2被校表正、行程讀數(shù)平均值/MPa02.003.9956.008.0010.00儀表絕對誤差/ MPa00.00-0.0050.000.000.00由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差：1.2%；（2）儀表誤差：；但是，由于儀表變差為1.2%1.0%，所以該壓力表不符合1.0級精度。7.壓力指垂直均勻地作用于單位面積上的力。 關(guān)系： p表壓=p絕對壓力p大氣壓力p真空度= p大

17、氣壓力 p絕對壓力3-7什么叫壓力？表壓力、絕對壓力、負(fù)壓力(真空度)之間有何關(guān)系？解 （1）工程上的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即P=F/S（壓強(qiáng)）。（2）絕對壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力=絕對壓力-大氣壓力； 負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力-絕對壓力8.通常，由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表本身就處于大氣壓力之下，因此工程上常采用表壓和真空度來表示壓力的大小，一般儀表所指的壓力也是表壓或真空度。9.測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理不同，主要分為四大類：液柱式壓力計(jì)：它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來進(jìn)行測量的；彈性式壓力計(jì)：它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的位移來進(jìn)行測量的；電氣式壓力計(jì)：它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力

18、轉(zhuǎn)換成電量來進(jìn)行測量的；活塞式壓力計(jì)：它是根據(jù)液壓原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。10.主要的彈性元件有： 彈簧管：可分為單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可測量高達(dá)1000MPa的壓力； 膜片：可分為平薄膜、波紋膜、膜盒等，它的測壓范圍較彈簧管式的為低，通?？膳c其他轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)結(jié)合起來，組成相應(yīng)的變送器； 波紋管：這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。3-10作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？解 彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、波紋管式彈性元件。11.測壓原理：將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈簧管自由端的位移來進(jìn)行測量的。 主要組成：彈

19、簧管、放大機(jī)構(gòu)、指針、面板及壓力接頭。 測壓過程：當(dāng)被測壓力通入彈簧管后，由于彈簧管在壓力作用下產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)放大后就可以由指針在面板上指示出相應(yīng)的壓力值。3-11彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測壓過程。解：（1）彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測壓力p的大小。 （2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管（測量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤。 （3）彈簧管壓力計(jì)測壓過程為：用彈簧管壓力計(jì)測量壓力時，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個很小的位移量放大從而帶

20、動指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力值。12.13.將霍爾元件與彈簧管配合，可組成霍爾片式彈簧管壓力傳感器。當(dāng)被測壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在磁場中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例，利用這一電勢就可實(shí)現(xiàn)壓力的測量。14.應(yīng)變片式壓力傳感器：測壓元件是電阻應(yīng)變片。利用金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)制成的。壓阻式壓力傳感器：測壓元件是單晶硅片。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的。3-14 電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？解 見教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為

21、電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。其特點(diǎn)：輸出信號與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的測量。15.工作原理：將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測壓膜片作為電容器的可動極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時，由于測壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、過載能力大、測量精度可達(dá)0.2級、可以測量壓力和差壓。3-15 某壓力表的測量范圍為01MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為

22、0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？解 壓力表允許的最大絕對誤差為Dmax=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。3-16為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選?。窟x一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？解 （1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本誤差Dm由其

23、精度等級和量程決定，在整個儀表測量范圍內(nèi)其大小是一定的，選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會加大測量誤差。3-17 如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺測量范圍為01.6MPa，精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為01.0MPa，精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解 用01.6MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差D1max=1.6MPa1.0%=0.016MPa0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測

24、量的基本誤差D2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-18 某臺空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5，試選擇一臺合適的壓力計(jì)(類型、測量范圍、精度等級)，并說明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，測量

25、的最大誤差為Dmax1.15%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-19 某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺就地指示的壓力表(給出型號、測量范圍、精度等級)。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。20、某壓力表的測量范圍為01MPa，精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若

26、用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？解：壓力表允許的最大絕對誤差為Dmax=1.0MPa1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為D=0.5-0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。3-20 現(xiàn)有一臺測量范圍為01.6MPa，精度為1.5級的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后，其結(jié)果為：被校表讀數(shù)/MPa00 04 08 12 16標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0000 0385 0790 1210 1595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0000 0405

27、 0810 1215 1595試問這臺表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測量（該貯罐工作壓力為0.81.0MPa，測量的絕對誤差不允許大于0.05MPa）？解 壓力表的校驗(yàn)表3-1 壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.0 0.4 0.8 1.2 1.6最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.000 0.385 0.790 1.210 1.595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0.000 0.405 0.810 1.215 1.595升降變差/MPa0.000 0.020 0.020 0.005 0.0000.020標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa0.000 0.395 0.800 1

28、.2125 1.595絕對誤差D/MPa0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005-0.013儀表的最大引用誤差（從絕對誤差和升降變差中選取絕對值最大者做為Dm，求儀表的最大引用誤差）所以，這臺儀表1.5級的精度等級合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且pmax=1.0MPa1.61/3MPa；最大誤差Dmax=1.61.5%=0.024MPa0.01MPa(允許值)該表不符合工藝上的誤差要求。 用01.0MPa、精度為l.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差D2max=1.0MPa1.0%=0.01MPa0.01MPa(允許值)該表符合工藝上的誤差要求。3-22常用的熱電偶有哪幾種

29、？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線如下：（3）用廉價的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場變化的影響并與測量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個接點(diǎn)溫度相等。23、某臺空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.11.6MPa，工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5，試選擇一臺合適的壓力計(jì)(類型、測量范圍、精度等級)，并說明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力

30、下限pmin=1.1MPa，工作壓力上限pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，有根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測量范圍為02.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為Dmax1.15%=0.055(MPa)則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。24、某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa，試選用一臺就地指示的壓力表(給出型號、測量范圍、精度等級)。解 合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p，則根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可

31、選YX-150型、測量范圍為025MPa的電接點(diǎn)壓力表。根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。3-24什么叫節(jié)流現(xiàn)象？ 流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3-28 為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流體流量時，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差Dp為一常數(shù)，即=const.（恒量）29.流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處

32、，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為。 流體經(jīng)節(jié)流裝置時，由于流速發(fā)生變化，使流體的動能發(fā)生變化。根據(jù)能量守恒定律，動能的變化必然引起靜壓能的變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時必然會產(chǎn)生靜壓差。30.流體流經(jīng)節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的壓差與流量之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，通過測量壓差的大小，即可得知流量的大小。 由于流量基本方程式是在一定的條件下推導(dǎo)出的，這些條件包括節(jié)流裝置的形式、尺寸、取壓方式以及流體的工藝條件（密度、溫度、壓力、雷諾數(shù)等），當(dāng)以上這些條件改變時都會影響流量的測量。3-32 用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已

33、知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則33.因?yàn)檗D(zhuǎn)子流量計(jì)在流量變化時，轉(zhuǎn)子兩端的壓降是恒定的；而差壓式流量計(jì)在流量變化時，節(jié)流裝置兩端的壓差也是隨之改變的。3-33 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831kgL苯的流量，問測量范圍為多少？若這時轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750

34、kgm3的鋁制成，問這時用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qr=Q0/KQ=10/0.911.1(L/min)所以，苯的流量測量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時，rr=2750kgm3，此時測水的流量的修正系數(shù)為Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時測水的流量的測量范圍為05L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時測苯的流量的測量范圍為05.75L/

35、min。3-36 渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動時使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。 （2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。37、用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來測氣壓為0.65MPa、溫度為40的CO2氣體的流量時，若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CO2的真實(shí)流量（已知CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的密度為1.977kgm3）。解 由題知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0.10132

36、5=0.751325(MPa)；T0=293K，T1=273+40=313（K）；r0=1.293kg/Nm3；r1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。則 3-37 電磁流量計(jì)的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？ 解 電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動時切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動勢也越大，感應(yīng)電動勢與流量成正比。電磁流量計(jì)只能用來測量導(dǎo)電液體的流量。38、用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831kgL苯的流量，問測量范圍為多少？若這時轉(zhuǎn)子材料改

37、為由密度為2750kgm3的鋁制成，問這時用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？解 由題知rt=7920kgm3，rf=0.831kgL=831kgm3，rW=1000m3，Q0=10 L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qr=Q0/KQ=10/0.911.1(L/min)所以，苯的流量測量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時，rr=2750kgm3，此時測水的流量的修正系數(shù)為Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/min)所以，此時測水的流量的測量范圍為05L/min測苯的流量的修正系數(shù)為Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時測苯的流量的測量范

38、圍為05.75L/min。39.橢圓齒輪流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)，它有兩個相互嚙合的橢圓齒輪，當(dāng)流體流過時，帶動齒輪旋轉(zhuǎn)。齒輪每轉(zhuǎn)1周排出定量流體，只要測了橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速，便可知被測流體的流量。41.電磁流量計(jì)的原理：是基于電磁感應(yīng)定律工作的。它是將流體的流速轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電勢的大小來進(jìn)行測量的。42.漩渦流量計(jì)的原理：是利用流體自然振蕩的原理制成的一種漩渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過垂直于流體流向的漩渦發(fā)生體時，若該物體幾何尺寸適當(dāng)，則在阻擋體后面，沿兩條平行直線上會產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的漩渦列。漩渦產(chǎn)生的頻率和流體的流速成正比。通過測出漩渦產(chǎn)生的頻率可知流體的流量。46.（1）直讀式

39、物位儀表：利用連通器的原理工作。（2）差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。（3）浮力式物位儀表：利用浮子的高度隨液位變化而改變，或液體對浸沉于液體中的浮子（或沉筒）的浮力隨液位高度而變化的原理來工作的。（4）電磁式物位儀表：把物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過測出電量的變化測出物位。（5）核輻射式物位儀表：利用核輻射透過物體時，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理來工作。目前射線應(yīng)用最多。（6）聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化即可測出物位。（7）光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作。3-46 什

40、么是液位測量時的零點(diǎn)遷移問題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？解 （1）當(dāng)被測容器的液位H=0時，差壓液位計(jì)所感受的壓差Dp0的現(xiàn)象，稱為液位測量時的零點(diǎn)遷移，47.差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。 當(dāng)測量有壓容器的液位時，即容器是受壓的，則需將差壓變送器的負(fù)壓室與容器的氣相相連接，以平衡氣相壓力p變化時對液位測量的影響。48. 生產(chǎn)中欲連續(xù)測量液體的密度，根據(jù)已學(xué)的測量壓力及液位的原理，試考慮一種利用差壓原理來連續(xù)測量液體密度的方案。3-48 測量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況)時，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐(見題3-19圖)，問這時用差壓

41、變送器來測量液位時，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？題3-19圖 高溫液體的液位測量解：差壓液位計(jì)正壓室壓力p1=rgh1+ rgH+p0負(fù)壓室壓力p2=rgh2+ p0正、負(fù)壓室的壓差Dp=p1-p2= rgH-(h2-h1) rg H=0時，Dp= -(h2-h1) rg。這種液位測量時，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時，Dp=0，該差壓變送器測液位時需要零點(diǎn)遷移，遷移量為(h2-h1) rg50、什么是液位測量時的零點(diǎn)遷移問題?怎樣進(jìn)行遷移?其實(shí)質(zhì)是什么?（參考）答（1）當(dāng)被測容器的液位H=0時，差壓液位計(jì)所感受的壓差Dp0的現(xiàn)象，稱為液位測量時的零點(diǎn)遷移在使用差壓變送器測量液位時，一般壓差 與液位高度H之間的關(guān)系為： = 。這就是一般的“無遷移”的情況。當(dāng)Ho時，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。實(shí)際應(yīng)用中，有時為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液設(shè)被測