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1、 《化工儀表及自動化》期末復習題 班級： 姓名： 學號： 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；當被測壓力低于大氣壓力時，一般用負壓或真空度表示，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

2、計通常由 、 以及 組成。 4． 溫度計是把溫度的變化通過測溫元件轉化為熱電勢的變化來測量溫度的，而 溫度計是利用金屬導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指標分別是最大偏差（或超調量）、 、 、 和振蕩周期（或頻率）等。 6．描述簡單對象特性的參數分別有 、

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指標主要有 、 、 、 、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

4、間越大，則微分作用越 。 11．根據滯后性質的不同，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備統(tǒng)稱為流體輸送設備，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)一標準信號制是 。 18．化工自動化的主要內容有 、 、自動操縱和開停車系統(tǒng)、 。 19

6、．選擇性控制系統(tǒng)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，應用 原理測量流體流量的儀表為電磁流量計，根據“卡曼渦街”現(xiàn)象測量流體流量的儀表為 ，而

7、差壓式流量計體積流量大小與其所測得差壓的 （平方/平方根）成比例關系。 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，設備的溫度為900℃（對應的分度表熱電勢為68783μV），自由端的溫度為30℃（對應的分度表熱電勢為1801μV），測得的熱電勢應為 。 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選擇 作為操縱變量，要控制塔底餾出物的組分應選擇 作為操縱變量。 28．控制器參數工程整定的常用方法有

9、 、 和經驗湊試法。 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，一種直接式質量流量計。（10分） 3．簡述化工自動化的主要內容。（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

11、系統(tǒng)的方塊圖。（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整定？工程上常用的控制器參數整定有幾種方法？（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-反饋復合系統(tǒng)將能較大地改善系統(tǒng)的控制品質？（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

12、自特點？（6分） 13．簡述操縱變量的選擇原則是什么？ （6分） 14．簡述放大系數、時間常數的定義。（6分） 15．常用的熱電偶有哪幾種？什么是補償導線？（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

13、？（10分） 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)控制器的響應曲線，要求在響應曲線上標明比例放大系數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）℃。考慮到發(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，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

14、被測液位的變化范圍是0~3m，被測介質密度ρ=900 ，毛細管內工作介質密度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℃，若認為換熱器內的溫度為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，經校驗得到下列數據 標準表讀數/ MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數/ MPa 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 被校表反行程讀數/ 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) 根據正反行程的最大絕對誤差值，該壓力表的精度等級應為多少；（5分） (3) 求出該壓力表的變差；（3分） (4) 根據變差的大小，問該壓力表是

16、否還能符合(2)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，遷移量應為多少？（8分） h2 h

17、1 H ρ 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。可供選用的壓力表量程規(guī)格為0～1.6、0～2.5、0～4.0MPa，精度等級為1.0, 1

18、.5, 2.5。（10分） 12．某臺測溫儀表的測量范圍是0～1000℃，出廠時經校驗，其刻度標尺上的各點測量結果為 標準表讀數/ ℃ 0 200 400 600 700 800 900 1000 被校表讀數/ ℃ 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

19、在常溫下要冷凝的情況）時，在負壓管上裝有冷凝罐（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，控制目標是保證貯槽的液位恒定，為此設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，

20、設計了圖8所示的溫度控制系統(tǒng)。工藝要求乙炔發(fā)生器的反應溫度控制在（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）某聚合反應釜內進行放熱反應，釜內溫度過高會發(fā)生事故，為此采用夾套水冷卻。由于釜溫控制要求較高，故設置控制系統(tǒng)如圖10所示

21、(1) 這是什么類型的控制系統(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中是按精餾段指標進行控制的方案，試簡述按精餾段指標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，貯槽內液體嚴格禁止溢出，試在下述兩種情況下，分別設計簡單控制系統(tǒng)，畫出

22、系統(tǒng)的控制流程圖；確定執(zhí)行器的氣開、氣關形式及控制器的正、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。 (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、氣關形式；（2分） (3) 選擇主、副控制器的正反作用。（6分） 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