1、1化工自动化及仪表补充习题与答案1. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度 o 稳定，工艺采用改变换热器蒸汽流量 Qs 来稳定罐内温度 o 。影响 o 的因素有：阀前蒸汽压力 Ps，冷物料流量 Qi 和温度 i ，环境温度 c 等。1）画出温度控制系统的方块图；2）指出该控制系统的被控变量、操纵变量、被控对象及扰动；3）若蒸汽阀前压力 Ps 突然变大时，简述该系统的控制过程。解： 换 热 器 混 合 罐TCT冷 物 料 添 加 剂出 料 i Qi Qs Ps c 热 物 料1）略2）罐内温度 o ； 蒸汽流量 Qs；混合罐；阀前蒸汽压力 Ps，冷物料流量 Qi 和温度 i ，环境温
2、度 c3）PsQs o e Qs2. 图 a 为流量控制系统，主要克服阀前压力 P1 波动来稳定流量 Q1 。图 b 是储槽液位控制系统，主要克服 Q2 流量变化的扰动，保持液位稳定。1）指出两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控过程及主要扰动；2）若采用图 a 系统来控制液位，试比较与图 b 系统的不同点。FTFCQ1 Q2 LThP1 Q1 Q2 LT hP1 LC图 a 图 b解：1)图 a：Q1 ；Q1；管道；P1图 b：h；Q1；储液槽； Q1、Q22)前馈 a：开环控制，控制及时b：闭环控制，控制不及时3某换热器的温度控制系统（设定值是 30）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如
3、图所示。试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。2305475 7 2025t/minT/105 15解：1）n= = =4B34-2）|e max|=|B+C|=B-r=75-30=453）e（）=r-y（）=30-35=-54）估测：32min4. 已知某换热器被控变量是出口温度 ，操纵变量是蒸汽流量 Q 。在蒸汽流量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如图所示。该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数 K、 T、。 Q(kg/h)1010 t(min)t(min)01234443 ( )解：1）放大系数 K= = =0.3qc()- -2）时间常数 T=2.5m
4、in（40+3*0.632 的 所对应的时间）3）纯滞后 =1min5. 如果用 K 热电偶测量温度，其仪表指示值是 600，而冷端温度是 65，则实际温度是665，对不对？若不对，正确值应为多少，为什么？解答：不对。因为 E()=E(,0)+E(0,0)所以 600=535+65正确温度应为 5356. 何谓变送器零点调整、零点迁移和量程调整，试举一例说明之。7. 热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还需确定分度号？若电动型温度变送器量程为 0150，当介质为 90时，该变送器的输出为多少 mA？若采用电动型温度变送器，量程和介质温度同上，则变送器的输出又为多少 m
5、A？（设 I）解：1）每一个分度号与一个热电偶一一对应。32） (10-0)+0=6mA(电动型 010mA)0-1593) （20-4）+4=13.6mA(电动型 420mA)8. 某一标尺为 0500的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为：被校表读数（） 0 100 200 300 400 500标准表读数（） 0 103 198 303 406 4951）求出仪表最大绝对误差值；2）确定仪表的允许误差及精度等级；3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为8，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？解：1） max=406-400=62） max= = =1.2%
6、10)-(标 尺 下 限标 尺 上 限 X%10-5)46(因此精度等级为 1.53） max= = =1.6%1.5%)-(0标 尺 下 限标 尺 上 限 -8不符合出厂时的精度等级10. 现欲测往复泵出口压力（约 1.2MPa），工艺要求0.05 Mpa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0, 1.5, 2.5, 4.0 级，量程为 01.6, 02.5, 04.0 Mpa 。试选择压力表的精度和量程。解：往复泵出口压力波动较大 mpa8.1=23.选量程为 02.5Mpa。同时 1.22.5 max %0-5.2精度选 1.5 级11. 热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么
7、问题？热电阻与电子自动平衡电桥配套测温应注意什么问题？答：1） 参比端温度补偿 补偿导线正负不能反接分度号与电子电位差计分度号一致热电偶参比端要与补偿电阻感受相同温度2） 采用三线制接法，消除环境温度造成导线电阻变化对测量的影响两者分度号一致12. 热电偶与数字式显示仪表测温线路如图所示。这种接法是否正确？为什么？ 1 2现场 控制室数显仪表普通铜导线答：不对。普通铜导线换成补偿导线。14. 用差压变送器与孔板配套测量过热蒸汽流量，仪表按 P=3MPa（表压），=400的工作状态标定。现过热蒸汽的工作状态发生了变化。若 P=3.2MPa，=380 ，则当仪表4示值为 6000kg/h 时，实际
8、流量为多少？（设 P/T，P：绝对压力，T：绝对温度）解： 0472.1=)5.273+40/()135+0(832=T/PCcc=qmqm=Cqmqv=1.04726000=6284.51kg/h15. 常用的流量计有哪几种？各有何主要特点？16. 常用的压力、液位检测元件有哪些？17. 用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位。已知被测介质密度 =900kg/m 3，液位高度量程为 01m，静液柱高度 Ho=0.8m。1）应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少？2）确定变送器量程及应调整的量程范围。3）当储槽液位 h 是 0.5m 时，变送器（气动）的输出为多少？ h通 大 气H0+-18.
9、什么是控制阀理想流量特性？控制阀理想流量特性有哪几种？ 答：控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性。线性流量特性，对数流量特性，快开流量特性。19. 为什么气动执行器在工业现场用得最多？电气阀门定位器又有何作用？答：安全防爆。电气转换，阀门定位（改善阀的静态特性，动态特性，流量特性，用于分程控制，用于阀门的反向动作）。20. 说明 P、PI、PD、PID 控制规律的特点以及这几种控制规律在控制系统中的作用。答：比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制。21. 说明比例度、积分时间、微分时间的改变对过渡过程有何影响。答：比例度越大越稳定，越小越震荡；积分时间越大越稳定，越小越震荡
10、，微分时间过大过小都会剧烈震荡。22. 某比例调节器输入信号为 420mA, 输出信号为 15V, 当比例度 为 60%时，输入变化 6 mA 所引起的输出变化量是多少？解： minaxz-ue=42015%v.23. 某控制系统采用 PI 控制规律，若整定参数过渡过程的曲线如下图。试判定应如何改变参数 或 Ti，并简述理由。5ty y y t t或 Ti 或 Ti 或 Ti24. 已知某夹套反应器温度控制系统如图所示，反应大量放热。要求控制温度为 50，在供气中断时保证冷却。 1）选择合适的检测元件及变送器；2）选择调节阀的气开、气关特性并说明理由；3）确定调节器正、反作用并说明理由。TTC
11、冷 却 水答：1）铜电阻，热电阻温度变送器2）气关 3）正作用 TeuqQ 正作用25. 数字式控制器硬件和软件各有哪几个主要部分组成？什么叫组态？26. 可编程序控制器（PLC）有何主要特点？如何选用 PLC？27. 简述 DCS、FCS 系统特点。28. 为保证精馏塔提馏段重组分产品质量，拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变量、提馏段灵敏板温度为主变量的串级控制方案，工艺要求在供气中断时切断热源，试：1）确定调节阀气开、气关特性；2）确定调节器的正反作用；3）画出控制系统方块图；4）简单说明流量副回路的主要作用。 T TC提 馏 段再 沸 器 FTFC蒸 汽B答：1）气开2）主：反；副：反63）
12、4）克服蒸汽流量波动29. 生产聚乙烯醇时，要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合。现采用单闭环控制系统，主动量（Q1）是聚醋酸乙烯，从动量（Q2）是氢氧化钠。正常生产时， Q1=7M3/h, Q2=0.25M3/h, 且 Q1m=10M3/h, Q2m=0.3M3/h 。若用孔板配差压变送器测量流量，试确定用开方器和不用开方器时，仪表设置的比值系数 K 各为多少？当用开方器时，电动 III 型调节器 FC 设定值约为多少？解：用开方器 19.=0/725.Q/=Kmax21不用开方器 42.1=.)3()(2mA3.7+-.054+-ax2yr30. 下图为某加热炉控制系统，原料油出口温度为被控变量。1）这是什么控制系统？它对什么扰动的克服能力最强？为什么？2）若要进一步提高控制质量，可对系统如何改进？画出控制流程图并简述理由。 TTCFTFY原 料 油 加 热 炉 燃 料+答：1）前馈加反馈控制系统；原料油流量2）串级控制系统，出料加温检、温控31. 均匀控制系统与简单控制系统有何区别？答：结构相同，控制目的不同，主要体现在控制规律选择和参数整定上。32. 分程控制系统一般是如何实施的？应用在什么场合？答：一个控制器的输出同时送往多个执行器，各执行器的工作范围不同。
