過程裝備限制技術(shù)及應用習題及參考答索

第一章限制系統(tǒng)的根本概念

1.什么叫消費過程自動化？消費過程自動化主要包含了哪些內(nèi)容？

答：利用自動扮裝置來管理消費過程的方法稱為消費過程自動化。主要包含：

①自動檢測系統(tǒng)②信號聯(lián)鎖系統(tǒng)③自動操縱系統(tǒng)④自動限制系統(tǒng)。

2.自動限制系統(tǒng)主要由哪幾個環(huán)節(jié)組成？自動限制系統(tǒng)常用的術(shù)語有哪些？

答：一個自動限制系統(tǒng)主要有兩大局部組成：一局部是起限制作用的全套自動

限制裝置，包括測量儀表，變送器，限制儀表以及執(zhí)行器等；另一局部是自動

限制裝置限制下的消費設(shè)備，即被控對象。

自動限制系統(tǒng)常用的術(shù)語有：

被控變量y一一被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)，即需要限制的工藝

參數(shù)，如鍋爐汽包的水位，反響溫度；

給定值（或設(shè)定值）ys——對應于消費過程中被控變量的期望值；

測量值ym——由檢測原件得到的被控變量的實際值；

操縱變量（或限制變量）m——受控于調(diào)整閥，用以克制干擾影響，詳細實現(xiàn)

限制作用的變量稱為操縱變量，是調(diào)整閥的輸出信號；

干擾f--引起被控變量偏離給定值的，除操縱變量以外的各種因素；

偏向信號（e）——被控變量的實際值及給定值之差，即6=丫,『丫,

限制信號u——限制器將偏向按肯定規(guī)律計算得到的量。

3.什么是自動限制系統(tǒng)的方框圖？它及工藝流程圖有什么不同？

答：自動限制系統(tǒng)的方框圖上是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭的線段）、綜

合點、分支點構(gòu)成的表示限制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個分塊代表系

統(tǒng)中的一個組成局部，方塊內(nèi)填入表示其自身特性的數(shù)學表達式；方塊間用帶

有箭頭的線段表示互相間的關(guān)系及信號的流向。采納方塊圖可直觀地顯示出系

統(tǒng)中各組成局部以及它們之間的互相影響和信號的聯(lián)絡(luò)，以便對系統(tǒng)特性進展

分析和探討。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過程

選用的化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等的排列及連接，借以表達在一個化

工消費中物料和能量的變更過程，即原料一成品全過程中物料和能量發(fā)生的變

更及其流向。

4.在自動限制系統(tǒng)中，什么是干擾作用？什么是限制作用？兩者有什么關(guān)系？

答：干擾作用是由干擾因素施加于被控對象并引起被控變量偏離給定值的作

用；限制作用是由限制器或執(zhí)行器作用于被控對象，通過變更操縱變量克制干

擾作用，使被控變量保持在給定值，兩者的一樣之處在于都是施加于被控對象

的作用，不同之處在于干擾作用是使被控變量偏離給定值，而限制作用是使被

控變量接近給定值。

5.什么是閉環(huán)限制？什么是開環(huán)限制？定值限制系統(tǒng)為什么必需是一個閉環(huán)負

反響系統(tǒng)？

答：閉環(huán)限制是指限制器及被控對象之間既有順向限制又有反向聯(lián)絡(luò)的自動限

制，即操縱變量通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動限制裝

置去影響操縱變量，從信號傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個閉合回路。開環(huán)限制是

指限制器及被控對象之間只有順向限制而沒有反向聯(lián)絡(luò)的自動限制系統(tǒng)。即操

縱變量通過被控對象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動限制裝置去影

響操縱變量，從信號傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。定值限制系統(tǒng)要求給定

值恒定不變，限制系統(tǒng)的輸出即被控變量應穩(wěn)定在及給定值相對應的工藝指標

上，或在工藝指標的上下肯定范圍內(nèi)變更，因此需要閉環(huán)限制。另外負反響其

反響信號的作用方向及設(shè)定信號相反，是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的根本條件，因此定值

限制系統(tǒng)必需是一個閉環(huán)負反響系統(tǒng)。

6.在圖1-11的換熱器出口溫度限制系統(tǒng)中，工藝要求熱物料出口溫度保持為某

一設(shè)定值。

①試畫出該限制系統(tǒng)的方框圖；

②方框圖中各環(huán)節(jié)的輸入信號和輸出信號是什么？整個系統(tǒng)的輸入信號和輸出

信號又是什么？

③系統(tǒng)在遇到干擾作用（如冷物料流量突然增大）時，該系統(tǒng)如何實現(xiàn)自動限

制的？

蒸汽

答：如圖所示為該限制系統(tǒng)的方框圖。

該限制系統(tǒng)及各環(huán)節(jié)的輸入、輸出信號如圖所示。整個系統(tǒng)的輸入信號為：給

定值ys,干擾作用f,輸出為熱物料出口溫度T,

當冷物料流量增大，則出口溫度y減小，TT檢測后所得ym減小，偏向信號

e=ym-ys<0,輸入調(diào)整器后產(chǎn)生限制信號u,使執(zhí)行器或調(diào)整閥加大閥門開度，

使溫度T上升，從而實現(xiàn)限制。

7.圖1-12為貯糟液位限制系統(tǒng)，工藝要求液位保持為某一數(shù)值，

(1)試畫出該系統(tǒng)的方框圖；

(2)指出系統(tǒng)中被控對象，被控變量，操縱變量，干擾作用各是什么？

(1)如圖所示為該限制系統(tǒng)的方框圖;

hs貯槽h

________AQ_^液位限制，執(zhí)行器L>_->

液位測量變送裝置k

（2）該系統(tǒng)中被控變量I片）七言士，為貯槽液位；操縱變量為出水流

量；干擾作用為：進水流量，大氣溫度等。

8.什么是自動限制系統(tǒng)的過度過程？在階躍干擾作用下有哪幾種根本形式？其

中哪些能滿足自動限制的要求，哪些不能，為什么？

答：對于任何一個限制系統(tǒng)，擾動作用是不行避開的，系統(tǒng)受到擾動作用后，

其平衡狀態(tài)被破壞，被控變量就要發(fā)生波動，在自動限制作用下經(jīng)過一段時

間，使被控變量回復到新的穩(wěn)定狀態(tài)，即系統(tǒng)從一個平衡狀態(tài)進入另一個平衡

狀態(tài)之間的過程稱為系統(tǒng)的過度過程。在階躍干擾作用下，其過度過程曲線

有：

①發(fā)散振蕩過程②等幅振蕩過程③衰減振蕩過程④非振蕩的單調(diào)過程。其中衰

減振蕩和非振蕩的單調(diào)過程屬于穩(wěn)定的過渡過程，能滿足自動限制的要求，其

它的不能。

9.試畫出衰減比分別為n<l,n=l,n>l,nf8時的過度過程曲線？

答：如圖所不：

10.表示衰減振蕩過程的限制指標有哪些？

答：表示衰減振蕩過程的限制指標有：

①最大偏向A——指過渡過程中被控變量偏離設(shè)定值的最大值，即被控變量第

一個波的峰值及給定值的差。

②衰減比n——過渡過程曲線上同方向的相鄰兩個波峰之比。

③回復時間（過渡時間）ts一一指被控變量從過渡狀態(tài)回復到新的平衡狀態(tài)的時

間間隔，即整個過渡過程所經(jīng)驗的時間。

④差e（8）一—指過渡過程終了時被控變量新的穩(wěn)態(tài)值及設(shè)定值之差。

⑤振蕩周期T一一過渡過程的第一個波峰及相鄰的第二個同向波峰之間的時間

間隔，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。

第二章過程裝備限制根底

1.什么是被控對象的特性？表征被控對象特性的參數(shù)有哪些？它們的物理意義

是什么？

答：所謂被控對象的特性，是指當被控對象的輸入變量發(fā)生變更時，其輸出變

量隨時間的變更規(guī)律（包括變更的大小，速度），描繪被控對象特性的參數(shù)有

放大系數(shù)K,時間常數(shù)T和滯后時間To

K一一被控對象重新到達平衡狀態(tài)時的輸出變更量及輸入變更量之比。由于放

大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的關(guān)系，所以放大系

數(shù)是描繪對象靜態(tài)特性的參數(shù)。

T——時間常數(shù)是指當對象受到階躍輸入作用后，被控變量假如保持初始速度變

更，到達新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間。或當對象受到階躍輸入作用后，被控變量到

達新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時間。時間常數(shù)T是反映被控變量變更快慢的參

數(shù)，因此是對象的動態(tài)參數(shù)。

T——滯后時間是純滯后L時間和容量滯后口的總和。

輸入變量的變更落后于輸入變量變更的時間稱為純滯后時間，純滯后的產(chǎn)生一

般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。容量滯后一般是因為物

料或能量的傳遞需要通過肯定的阻力而引起的。滯后時間T也是反映對象動態(tài)

特性的重要參數(shù)。

2.為什么說放大系數(shù)是對象的靜態(tài)特性，而時間常數(shù)和滯后時間是動態(tài)特性？

答：放大系數(shù)K表達了被控對象在干擾作用下重新到達平衡狀態(tài)的性能，是不

隨時間變更的參數(shù)，所以K是被控對象的靜態(tài)特性參數(shù)。時間常數(shù)反映了被控

對象受到輸入作用后，輸入變量到達新穩(wěn)態(tài)值的快慢，它確定了整個動態(tài)過程

的長短，所以是動態(tài)特性參數(shù)。滯后時間也是描繪對象滯后現(xiàn)象的動態(tài)參數(shù)。

3.什么是被控對象的限制通道？什么是干擾通道？

答：對一個被控對象來說，輸入量是擾動量和操縱變量，而輸出是被控變量。

由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)絡(luò)稱為通道。操縱變量至被控變量的信

號聯(lián)絡(luò)稱為限制通道；擾動量至被控變量的信號聯(lián)絡(luò)稱為擾動通道。

4.在限制系統(tǒng)中，對象的放大系數(shù)，時間常數(shù)，滯后時間對限制有什么影響？

答：對于不同的通道，對象的特性參數(shù)（K,T,T）對限制作用的影響是不同

的。對于限制通道：

放大系數(shù)K大，操縱變量的變更對被控變量的影響就大，即限制作用對擾動的

補償實力強，余差也小；放大系數(shù)K小，限制作用的影響不顯著，被控變量的

變更緩慢。但K太大，會使限制作用對被控變量的影響過強，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性

下降。

在一樣的限制作用下，時間常數(shù)T大，則被控變量的變更比擬緩慢，此時

對象比擬平穩(wěn)，簡潔進展限制，但過渡過程時間較大；若時間常數(shù)T小，則被

控變量變更速度快，不易限制。時間常數(shù)太大或太小，在限制上都將存在肯定

困難，因此，需根據(jù)實際狀況適中考慮。

滯后時間T的存在，使得限制作用總是落后于被控變量的變更，造成被

控變量的最大偏向增大，限制質(zhì)量下降。因此，應盡量減小滯后時間TO

對于擾動通道：

放大系數(shù)K大對限制不利，因為當擾動頻繁出現(xiàn)且幅度較大時，被控變量

的波動就會很大，使得最大偏向增大；而放大系數(shù)k小，即使擾動較大，對被

控變量仍舊不會產(chǎn)生多大影響。

時間常數(shù)T大，擾動作用比擬平緩，被控變量變更較平穩(wěn)，對象較易限

制。

純滯后的存在，相當于將擾動推延工。時間才進入系統(tǒng)，并不影響限制系

統(tǒng)的品質(zhì)；而容量滯后的存在，則將使階躍擾動的影響趨于緩和，被控變量的

變更相應也緩和些，因此，對系統(tǒng)是有利的。

5.試從圖2-58某對象的反響曲線中，表示出該對象的放大系數(shù)，時間常數(shù)和滯

后時間。A

解：如圖所示：

八

W(oo)-W(0)_H(oo)-H(0)M

K-----------=-----------b

X(co)-x(0)Aq%vw

T如圖所示，以起始速率變更至新穩(wěn)態(tài)值所對應I日J,

八%

T=Zj-t0,r0=0H

H（OO）-------n---------4----

。如圖所示，不存在容量滯后，:

6.什么是調(diào)整器的限制規(guī)律？調(diào)整器有哪幾種根枷通律?

4乙

答：調(diào)整器的限制規(guī)律是指調(diào)整器的輸出信號隨輸入信號變更的規(guī)律或是指限

制器的輸出信號P及輸入偏向信號e之間的關(guān)系。

常用的根本調(diào)整規(guī)律有：位式，比例，積分，微分等，以及它們的組合限制規(guī)

律如PLPD,PIDo

7.什么是雙位限制，比例限制，積分限制，微分限制，它們各有什么特點？

答：①位式限制器的輸出只有幾個特定的數(shù)值，或它的執(zhí)行機構(gòu)只有幾個特定

的位置。最常見的是雙位限制。，它們輸出只有兩個數(shù)值（最大或最小），其

執(zhí)行機構(gòu)只有兩個特定的位置（開或關(guān)）。

位式限制器構(gòu)造簡潔，本錢較低，易于實現(xiàn)，應用較普遍。但它的限制作用不

是連續(xù)變更的，由它所構(gòu)成的位式限制系統(tǒng)其被控變量的變更將是一個等幅振

蕩過程，不能使被控變量穩(wěn)定在某一數(shù)值上。

②積分限制（P）是指調(diào)整器的輸出信號變更量及輸入信號變更量e（t）成比例關(guān)

系：，-比例放大系數(shù)，比例限制的伏點是反響快，限制剛好，其缺點是當系

統(tǒng)的負荷變更時，限制結(jié)果有余差存在，即比例限制不能消退余差，因此只在

對被控變量要求不高的場合，才單獨運用比例限制。

③積分限制（D：調(diào)整器輸出信號的變更量及輸入偏向的積分成正比，即：式

中-積分速度，-積分時間。積分規(guī)律的特點是限制緩慢，但能消退余差。由于

輸出變更量總要滯后于偏向的變更，因此不能剛好有效地克制擾動的影響，加

劇了被控變量的波動，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來，故不單獨運用積分限制規(guī)律。

④微分限制（D）-指調(diào)整器輸出信號的變更量及輸入偏向的變更速度成正比。

即。-微分時間。

微分限制規(guī)律的特點是有肯定的超前限制作用，能抑制系統(tǒng)振蕩，增加穩(wěn)定

性；由于其輸出只及偏向的變更速度有關(guān)，而及偏向的存在無關(guān)，因此，不能

克制確定不變的偏向。故也不單獨運用。

8.什么是余差？為什么單純的比例限制不能消退余差積分限制消退余差。

答：余差是指過渡過程終了時，被控變量新的穩(wěn)態(tài)值及測定值之差。

比例調(diào)整器的輸出變更量及輸入偏向具有一一對應的比例差系，要使調(diào)整器有

輸出，就必需要有偏向存在，因此，比例調(diào)整限制不能消退余差。積分限制其

輸出信號的大小不僅及輸入偏向信號的大小有關(guān)，還取決于偏向存在時間長

短。只要有偏向，調(diào)整器的輸出就不斷變更，偏向存在的時間越長，輸出信號

的變更量就越大，只有存在偏向身先等于的狀況下，積分調(diào)整器的輸出信號才

能相對穩(wěn)定，因此積分限制作用是力圖消涂余差。

9.為什么積分限制規(guī)律一般不單獨運用？

答：積分限制其輸出變更總是滯后于偏向，不能剛好有效地克制擾動的影響，

加劇了被控變量的波動，使系統(tǒng)難以穩(wěn)定下來，因此工業(yè)過程限制中，通常不

單獨運用積分限制規(guī)律。

10.比例、積分、微分、限制分別用什么量表示其限制作用的強弱？并分別說

明它們對限制質(zhì)量的影響。

答：①比例一一比例度是反映比例限制器的比例限制作用強弱的參數(shù)。比例度

越大，表示比例限制作用越弱。削減比例度，系統(tǒng)的余差越小，最大偏向也越

短，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度降低；其過渡過程漸漸以衰減振蕩走向臨界振蕩直至發(fā)散

振蕩。

②積分限制一一積分時間Ti表示積分限制作用強弱的參數(shù)，積分時間越小，表

示積分限制作用越強。積分時間Ti的削減，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能

變差，但能加快消退余差的速度，進步系統(tǒng)的靜態(tài)準確度，最大偏向減小。

③微分限制一一微分時間TD是表示微分限制作用強弱的一個參數(shù)。如微分時間

TD越大，表示微分限制作用越強。增加微分時間TD，能克制對象的滯后，改善

系統(tǒng)的限制質(zhì)量，進步系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但微分作用不能太大，否則有可能引起

系統(tǒng)的高頻振蕩。

11.試畫出在階躍作用下，比例、比例積分、比例積分微分調(diào)整器的輸出特征

曲線。

答：比例積分微分調(diào)整器的特點是：①在比例調(diào)整的根底上進展微分調(diào)整可進

步系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進展積分調(diào)整可消退余差，所以這種調(diào)整器既能快速進展調(diào)

整，又能消退余差，具有良好的調(diào)整性能。②調(diào)整作用可通過調(diào)整適當?shù)膮?/p>

數(shù)，比例度，積分時間Ti和微分時間TD面變更。

13.在比例積分微分調(diào)整器中可以調(diào)整的參數(shù)有哪幾個?試說明調(diào)下整其中一個

參數(shù)時，對調(diào)整器的限制作用有什么影響？

答:在PID調(diào)整器中，比例度、積分時間、微分時間三個參數(shù)可以調(diào)整，從而可獲

得較高的限制質(zhì)量。如比例度增大，則比例限制作用削減弱，當時，PID調(diào)整

器成為積分微分調(diào)整器，當Ti積分時間時，PID調(diào)整器成為比例微分限制器，

當TD時，PID調(diào)整器成為PI即比例積分限制。

14.調(diào)整器參數(shù)整定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？

答：當一個限制系統(tǒng)設(shè)計安裝完成后，系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)及其被控對象各通道的特

征不能變更了，而唯一能變更的就是調(diào)整器的參數(shù)，即調(diào)整器的比例度、積分

時間Ti、微分時間TD。通過變更這三個參數(shù)的大小，就可以變更整個系統(tǒng)的性

能，獲得較好的過渡過程和限制質(zhì)量。調(diào)整器參數(shù)整定的目的就是根據(jù)己定的

限制系統(tǒng)求取限制系質(zhì)量最好的調(diào)整器參數(shù)，工程上常用的整定方法有：

①閱歷試湊法一一根據(jù)被控變量的性質(zhì)在己知適宜的參數(shù)（閱歷參數(shù)）范圍內(nèi)

選擇一組適當?shù)闹底鰹檎{(diào)整器的參數(shù)值，然后干脆在運行的系統(tǒng)中，人為地

加上階躍干擾，通過視察記錄儀表上的過渡曲線，并以比例度、積分時間、

微分時間對過渡曲線的影響為指導，根據(jù)某種依次反復試湊比例度、積分時

間、微分時間的大小，直到獲得滿足的過渡過程曲線為止。

②臨界比例度法一一首先求取比例作用下的閉環(huán)系統(tǒng)為等幅振蕩過程時的比例

度和振蕩周期TK，然后根據(jù)閱歷公式計算出相應的調(diào)整器參數(shù)

③衰減曲線法一一以在純比例下獲得4：1衰減振蕩曲線為參數(shù)整定和根據(jù)，

方法同臨界比例度法，獲得4：1衰減曲線的Ts、，然后求解相應的值。

15.調(diào)整器限制規(guī)律選擇的根據(jù)是什么？

答：關(guān)于限制規(guī)律選取可歸納為以下幾點：

①簡潔限制系統(tǒng)適用于限制負荷變更較小的被控變量，假如負荷變更較大，無

論選擇哪種調(diào)整規(guī)律，簡潔限制系統(tǒng)都很難得到滿足的限制質(zhì)量，此時，應

設(shè)計選取用困難的限制系統(tǒng)。

②在一般的限制系統(tǒng)中，比例限制是必不行少的，當廣義對限制通道時間常數(shù)

較少，負荷變更較小，而工藝要求不高時，可選擇單純的比例規(guī)律，如貯罐

液位，不太重要的壓力等參數(shù)限制。

③當廣義對象限制通道時間常數(shù)較，負荷變更較小，而工藝要求無余差時，可

選用比例積分調(diào)整規(guī)律，如管道壓力，流量等參數(shù)的限制。

④當廣義對象限制通道時間常數(shù)較大或容量滯后較大時，應引入微分作用，如

工藝充許消退余差，可選用比例微分調(diào)整規(guī)律；如工藝要求無余差時，則選

用PID調(diào)整規(guī)律，如溫度，成分，PH等參數(shù)限制。

⑤假如被控對象傳遞參數(shù)可用近似，則可根據(jù)對象的可控比t/T選擇哪個調(diào)整

器的調(diào)整規(guī)律。當t/T時，選用P或PI；當時，選PD或PID；當時，采納

簡潔限制系統(tǒng)往往不能滿足限制要求，這時應選用困難限制系統(tǒng)。

16.設(shè)計限制系統(tǒng)時，必需確定和考慮哪些方面的問題？

答：設(shè)計一個限制系統(tǒng)，首先應對被控對象做全面的理解。除被控對象的動靜

態(tài)特征外，對于工藝過程，設(shè)備等也需要比擬深化的理解；

在此根底上，確定正確的限制方案，包括合理地選擇被控變量及操縱變量，選

擇適宜的檢測變送元件及檢測位置，選用恰當?shù)膱?zhí)行行器，調(diào)整器以及調(diào)整器

限制規(guī)律待，最終將調(diào)整器的參數(shù)整定到最佳值。

17.什么是串級限制系統(tǒng)？它有什么特點？什么狀況下采納串級限制？

答：串級限制系統(tǒng)是由其構(gòu)造上的特征面得出的。它是由主、副兩個限制器串

接工作的，主限制器的輸出作為副限制器的給定值，副限制器的輸出操縱限制

閥，以實現(xiàn)對主變量的定值限制。

它的特點有：①能快速克制進入副回路的干擾。②能改善被控對象的特征，進

步了系統(tǒng)克制干擾的實力。③主回路對副對象具有“魯棒性”，進步了系統(tǒng)的

限制精度。串級限制系統(tǒng)主要就用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用

強面頻繁，負荷變更大，對限制質(zhì)量要求較高的場合。

18.串級限制系統(tǒng)中心副回路和主回路各起什么作用？為什么？

答：在系統(tǒng)構(gòu)造上，串級限制系統(tǒng)是由兩個串聯(lián)工作的限制器構(gòu)成的雙閉環(huán)限

制系統(tǒng)。一個閉環(huán)系統(tǒng)在里面，稱為副環(huán)或副回路，在限制系統(tǒng)中起“粗調(diào)”

的作用；一個閉環(huán)在外面，稱為主環(huán)或主回路，用來完成“細調(diào)”的任務，以

保證被控變量滿足工藝要求。由于串級限制系統(tǒng)由兩套檢測變送器、兩個調(diào)整

閥、兩個被控對象和一個調(diào)整閥組成，其中兩個調(diào)整閥器串聯(lián)起來工作，前一

個調(diào)整器的輸出作為后一個調(diào)整器的給定值，后一個調(diào)整器的輸出才送給調(diào)整

閥。因此一個是粗調(diào)，一個是細調(diào)。

19.圖2-59是聚合釜溫度及流量的串級限制系統(tǒng)。

①說明該系統(tǒng)的主、副對象，主、副變量，主、副調(diào)整器各是什么？

②試述該系統(tǒng)是如何客觀實現(xiàn)其限制作用？

解：①該系統(tǒng)的主對象：聚合釜副對象：冷卻水進口管路

主變量：聚合釜溫度副變量：冷卻水流量

主調(diào)整器：溫度調(diào)整器副調(diào)整器：流量調(diào)整器

②該限制系統(tǒng)的方框圖：

女I…;：冷卻水流量若減小，首先由流量檢測變?yōu)?/p>

冷卻水M明守溫度調(diào)整器吊流量調(diào)整器

7^-----------------------------------------

使溫度穩(wěn)定在工橄要求范圍內(nèi)。

20.什么是前饋限制系統(tǒng)？應用在什么場苗檢測變送2（流量）

答：前饋限制又稱擾動補償一旦嶼^^的干擾（包括外界干擾和設(shè)定

--------------檢測變送］（溫度）---------------------------------

值變更），并按其信號產(chǎn)出_______」.I更操縱變量,使被控變量維持

在設(shè)定值上。前饋限制主要用于下列場合：

①干擾幅值大面頻繁，對被控變量影響猛烈，單純反響達不到要求時；②主要

干擾是可測不行控的變量；③對象的限制通道滯后大，反響限制不即時，限制

質(zhì)量差時，可采納前饋一反響限制系統(tǒng)，以進步限制質(zhì)量。

21.什么是比值限制系統(tǒng)？它有哪幾種類型？

答：實現(xiàn)兩個或兩個以上的參數(shù)符號肯定比例關(guān)系的限制系統(tǒng)，稱為比值限制

系統(tǒng)，它主要有定比值限制系統(tǒng)和變比值限制系統(tǒng)。其中定比值系統(tǒng)有三類：

開環(huán)比值限制系統(tǒng)，單閉環(huán)比值限制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值限制系統(tǒng)。

22.選擇性限制系統(tǒng)的特點是什么？應用在什么場合？

答：選擇性限制系統(tǒng)的特點是運用選擇器，可以在兩個或多個調(diào)整器的輸出

端，或在幾個變送器輸出端對信號進展選擇，以適應不同的工況，主要應用在

對不穩(wěn)定工況的限制，可以保證消費工藝過程的平安操作，盡量削減開，停車

中的不穩(wěn)定工況。

23.勻稱限制的目的和特點是什么？

答：勻稱限制系統(tǒng)的目的是為理解決前后工序的供求沖突，使兩個變量之間可

以互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。勻稱限制系統(tǒng)的特點是其限制結(jié)果不像其他限制系統(tǒng)

那樣，不是為了使被控變量保持不變可，而是使兩個互相聯(lián)絡(luò)的變量都在允許

的范圍內(nèi)緩慢地變更。

第三章過程檢測技術(shù)

1.寫出測量方程式，以及測量三要素，并舉例說明。

答：測量方程式：為被測量，X為測量值，U為測量單位。測量過程三要素為：

測量單位，測量方法，測量儀器及設(shè)備。舉例：如液柱式溫度計測量溫度。

2.簡述干脆測量法及間接測量法的定義，指出它們的異同及運用場合？

答：干脆測量法一指被測量及單位能干脆比擬得出比值，或者儀表能干脆顯示

出被測參數(shù)值的測量方法；間接測量法一通過測量及被測量有肯定函數(shù)關(guān)系的

其他物理量，然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系計算出被測量的數(shù)值，稱為間接測量法。一樣

之處在于都是對工業(yè)消費中一些物理量的測量，都包含測量三要素。不同之處

在于干脆測量測量過程簡潔便利，應用廣泛；間接測量過程較困難，只有在誤

差較大或缺乏干脆測量儀表時才采納。

3.測量儀表的主要性能指標有哪些？傳感器的主要特性有哪些？

答：測量儀表的主要性能指標有技術(shù)，經(jīng)濟及運用三方面的指標，其中技術(shù)方

面的有：誤差，精度等級，靈敏度，變差，量程，響應時間，漂移等；經(jīng)濟方

面的有：運用壽命，功耗，價格等；運用方面的有：操作修理是否便利，運行

是否牢靠平安，以及抗干擾及防護能的強弱，重量體積的大小，自動化程度的

凹凸等。傳感器的主要特性有：準確性，穩(wěn)定性，靈敏性。

4.舉例說明系統(tǒng)誤差，隨機誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方法。

答：系統(tǒng)誤差是由于測量工具本身的不準確或安裝調(diào)整得不正確，測試人員的

辨別實力或固有的讀數(shù)習慣，測量方法的理論根據(jù)有缺陷或采納了近似公式等

緣由產(chǎn)生的測量值及真值的偏向。系統(tǒng)誤差的肯定值和符號或者保持不變，或

者在條件變更時按某一規(guī)律變更。如儀表零位未調(diào)整好會引起恒值系統(tǒng)誤差。

隨即誤差是由于測量過程中大量彼此獨立的微小因素對被測值的綜合影響而產(chǎn)

生的測量值及真值的偏向，其肯定值和符號以不行意料的方式變更。如氣溫的

變更。粗大誤差一是由于測量操作者的馬虎，不正確地操作，試驗條件的突變

或試驗狀況未到達料想的要求而匆忙試驗等緣由造成的明顯地歪曲測量結(jié)果的

誤差。減小誤差的方法：①系統(tǒng)誤差：應盡量削減或消退系統(tǒng)誤差的來源。首

先檢查儀表本身的性能是否符號要求；其次細致檢查儀器是否處于正常工作條

件，如環(huán)境條件及安裝位置等是否符合技術(shù)要求，零位是否正確；此外還應檢

查測量系統(tǒng)和測量方法本身是否正確。②隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等

都會產(chǎn)生隨機誤差，因此首先從構(gòu)造，原理上盡量避開采納存在摩擦的可動局

部；采納減小噪聲的裝置，并采納抗干擾實力強的測量儀器。③對于粗大誤差

應端正科學探討看法，并細致分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。

5.試述肯定誤差，相對誤差及引用誤差的定義，舉例說明各自的用處。

答：肯定誤差一儀表指示值及被測變量的真值之間的代數(shù)差，即醺=x-A,可

表示儀表根本誤差限：八二土。。

相對誤差一測量的肯定誤差及被測變量的約定真值（實際值）之比，即用

^=±-xl00%=±6%,可表示儀表的根本誤差限及肯定誤差相比擬，相對誤差

X

更能說明測量結(jié)果的準確程度，如溫度升測量顯示值為57℃,時間溫度為

60℃,則:

3

A=57-60=36=——x100%=-5.0%,

'60

若實際為30℃,測量顯示值為27C,則：

A=-3℃,J=xl00%=-10.0%,明顯此時的相對誤差比前者大。

30

引用誤差一肯定誤差及儀表的量程之比，用引用誤差表示的儀表根本誤差限

為：q=±9x100%=土"％,

S

如溫度計的量程為100℃,則其引用誤差q=-2-xlOO%=_3%,

100

根據(jù)允許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級。

6.檢定一只量程為5A的電流表，結(jié)果如下：

輸入量/A12345

示量/A1.101.983.014.085.02

（1）試求儀表各示值的肯定誤差，實際相對誤差，示值相對誤差和引用誤

差。

（2）確定儀表的精度等級。

解：1-1.102-1.983-3.014.-4.085-5.02

肯定誤差：Ax=x-4；相對誤差：3

A)

示值相對誤差：8=4,引用誤差：q=—

xS

所以數(shù)值計算列表如下:

412345

X1.101.983.014.085.02

J\X=X-0.1-0.020.010.080.02

Ax

oc=—0.1-0.010.00330.020.004

4

^,=—0.091-0.01010.00330.01960.004

X

Ax

q=-0.020.0040.0020.040.004

S

儀表的精度等級「名恤=2%，故該儀表的精度等級為2。

7.對某物理量經(jīng)過20次測量，得到如下數(shù)據(jù)：

324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23

324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14

分別用3b準則和肖維耐準則推斷有無粗差，并求該測量的計算平均值工，標

準差。和極限誤差△,寫出測量結(jié)果表達式。

1"|20

解：n=20,平均值元=-2%='—=324.11,

〃目20,=|

剩余誤差：匕=工廠亍，即:

-0.03-0.08-0.09°0.03-0.0400.030.080.12

0.07-0.08-010.01-0.030.050.01-0.050.10.03

后斗—標限誤

標準差b=f

(1)3b準則：3(7=0.192,%=0.12<3cr因此該組數(shù)中無壞值。

(2)肖維耐準則：依表3-1可知n=20時，％=且=2.24

(T

.-.^o-=0.14336,匕”=0.12<3,故該組數(shù)中無壞值。

極限誤差Amax=012,測量結(jié)果：/=元=324.11

8.用一溫度計測量某介質(zhì)溫度，40%的讀數(shù)誤差小于0.5,用線性插值法估計該

溫度升的標準差，并計算誤差小于0.75的概率。

(1)^(z)=/?{|Ax|<Z(T—Je222

解:]=odz=edz—1

z=0.52z=0.53

由此推得0.7時，z=0.5205

0.69850.7019

由已知條件知。(z)=0.4,查概率積分表得:

/?co---------

e2dz=0.7時z=o.52O5,

J—00

/.zcr=0.5=0.5205xcr,得：<T?0.96?1

(2)zcr=0.75,得：z=0.781

查表得：z=0.78時，

0(z)=2xO.7823—1=0.5646

即誤差小于0.75,概率為0.5646

9.現(xiàn)有精度等級為1.5A級，2.0B級和2.5C級的三塊儀表，測量范圍分別為

0100℃,-50550℃和-100500℃,現(xiàn)需測量500c左右的溫度，要求測

量的相對誤差不超過2.5%,選用哪塊表適宜？

解：根據(jù)測量范圍，選擇B,C兩塊表，A表解除。

B表：q=2%=0.02=

故B表適宜。

C表：q=2.5%=0.025=^-

故C表不適宜。

綜上所述選用B表即2.0級，量程的儀表。

10.檢定一臺測量范圍為的位移測量儀表，結(jié)果如下：

(1)試畫出上下行程的輸入輸出特性曲線；

(2)求該儀表的線性度(以上行曲線為例)；

(3)確定該表的回差(遲滯誤差)

解：已知數(shù)據(jù):

位移/mm00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5

6.0

上行程示值/mm：00.340.691.061.411.772.042.452.813.203.674.07

4.37

下行程示值/mm：00.400.771.141.521.902.272.653.023.383.724.06

4.37

(1)如圖所示,上下行程曲線

__羽__,n皿dx—_2_._0_4__-_0_._7_1__9_9_x_3_

(2)LH】-0.01995x100%?-2%

6

(3)“牛=也泮=3.8%

max

11.概述膨脹式溫度計的工作原理及主要特點:

答：膨脹式溫度計是利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)來測溫的。

主要特點：玻璃液體：構(gòu)造簡潔，運用便利，測量精度高，價格低廉；測量上

限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠傳。雙金屬；構(gòu)造緊湊，堅固，牢

靠；測量精度較低，量程和運用范圍有限。

12熱點偶有那些特點？用一般導線和補償導線作熱電偶的延長線，效果有何不

同？試證明補償導線的補償作用。

答：熱電偶的特點有：測量精度教高，性能穩(wěn)定；構(gòu)造簡

潔，易于制造，產(chǎn)品互換性好；將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信

號，便于信號遠傳和象現(xiàn)多點切換測；測量范圍廣，可達

-200-2000℃,形式多樣，適用于各種測量條件。選用補

償導線要求其在肯定溫度范圍內(nèi)及所連接的熱電偶具有一

樣的熱電特性，型號相配，極性連接正確。補償導線的作

用證明:

如圖所示:回路中電勢為:

E=Eab(t,tl)+Ecd(tl,tO)

由補償導線的性質(zhì)得：Ecd(tl,tO)=Eab(tl,tO)

.,.E=Eab(t,tl)+Eab(tl,tO)=Eab(t,tO)

補：用一般導線做熱電偶得延長線要求引入兩端得溫度一樣熱電勢不同，故一

般接熱電偶的冷端，因此冷端溫度依舊是現(xiàn)場溫度。而用補償導線卻可以將冷

端溫度現(xiàn)場溫度分開，利于測量。

13用兩只分度號為K的熱電偶測量A區(qū)及B區(qū)的溫差，連接方法如圖3-79所

示。若

0

(1)tA=22OC,tB=20C°

(2)tA=200C°,=5()0C°

試分別求兩種狀況下的示值誤差,并說明為何及實際溫差不同.

解:查熱電偶分度號表：

K型熱電偶：20℃200℃220℃500

E:0.798mv8.137mv8.937mv20.640mv

(1)AE=8.938-0.798=8.140mv

反查K熱電偶分度號表：201℃----8.177mv

內(nèi)析求得：△t=200.075C

(2)AE=20.640-8.137=12.503℃

反查K分度號表:307——12.498℃;308——12.539℃

內(nèi)析求得：At=307.12℃

分析緣由:低溫度下熱電勢及溫度線性關(guān)系較好，高溫時誤差較大。

14.用分度號為S的熱電偶及動圈儀表構(gòu)成的測溫系統(tǒng),冷端補償器的平衡點溫

度在20℃.圖3-80中，t=1300℃,tl=80℃,t2=25℃,t0=30℃；動圈儀表的機

械零位為0℃,試求：

(1)儀表的示值溫度是多少；

(2)如何處理可使示值及實際溫度相符；

(3)把補償導線改為銅線時,示值變?yōu)槎嗌伲?/p>

解:如圖所示：

由E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)

即E(1300,30)=E(1300,0)-E(30,0)

=13.155-0.173=12.982mv

查表，12.982mv時對應的溫度為t=1286℃,

即儀表顯示的溫度為1286ro

(2)由于補償電橋是在20℃時平衡的，因此須將儀表的機械零位預先調(diào)到20

處，即可使示值及實際溫度相符。/()=〃=80co

(3)若將補償導線改為銅線，則，

則E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv

查表12.653mv時對應的溫度為t=1258.5℃,

即示值變?yōu)?258.5℃o

15.用分度號為Cu50的熱電阻測得某介質(zhì)的溫度為84c,但經(jīng)檢定，該電阻

R0=50.4C,電阻溫度系數(shù)a=4.28X10-3/℃.試求介質(zhì)的實際溫度。

解：?.?在-50C?150C的范圍內(nèi)，銅電阻及溫度是線性關(guān)系：

查得他t=84℃時R=67.97。

即67.97=50.4x[1+4.28xlO-3(/-0)]

f=8L5C°

16.用U型管壓力計(封液為水銀)測溫度管道中水的壓力。壓力計在管道下

面1.5M(至肘管端口)處，壓力計同大氣一側(cè)肘管內(nèi)水銀面距口80mm,兩管

水銀面高度h=140mm,求水的表壓力(Pa)

解：如圖所示：1一1截面壓力相等，即：

表壓

17.四個應變片RLR2(在上面)，R3,R4(在下面)如圖3—81所示貼于梯

形片簧，片簧以懸臂形式固定。

.[一(1)畫出應變片接成直流氣橋形式的電路圖；

(2)當片簧受力P的作用時，貼片處產(chǎn)生350口

e的應變，供橋電壓10V,N=%=%=&=△,

應變片靈敏系數(shù)為2,求電橋輸出。

參考：化工測量及儀表范玉文主編P31

圖3-81

輸出電壓:R1

輸出信號

_（端△&△&

u--R&?

“（K+&）2KR2R4&

18.液體式壓力計有哪些主要類型？試分析其誤差

答：液柱式壓力計主要有：U型管壓力計，單管壓力計和微壓力計。

以U型管壓力計：誤差產(chǎn)生主要有以下幾方面：a讀數(shù)誤差，消退視察。b溫

度變更產(chǎn)生液體P變更，產(chǎn)生測量誤差，故須修正。c安裝誤差：當U型管

安裝不直時會產(chǎn)生安裝誤差。d毛細現(xiàn)象，修正

19.試述彈簧管壓力計彈簧管構(gòu)造特點及測壓原理。

答：彈簧管壓力計由彈簧管壓力感應元件和放大指示機構(gòu)兩局部組成，前者是

彎成圓弧狀的空心管子，一端固定（作為壓力輸入端）；另一端自由，作為位

移輸出端，接放大指示機構(gòu)。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。

測壓原理：在彈性范圍內(nèi)，彈簧管自由端的位移及被測壓力之間近似線性關(guān)

系，即通過測量自由端的位移，可干脆測得相應的被測壓力大小。

20.已知被測壓力在范圍0.7~lMPa內(nèi)波動，要求測量的肯定誤差不得超過

0.02MPa,試選定彈簧管壓力的量程和精度等級。可供選用的壓力計量程系列

為：0?0.6MPa;0~2.5MPa.

故選用0?1.6MPa

精度等級：%=些x100%=1.25

故選用精度等級為1熱勺量程為6MPa的儀表。

21.轉(zhuǎn)子流量計顯示流量的形式有幾種，是如何分度的。

答：轉(zhuǎn)子流量計顯示流量的形式有3種，一種是玻璃轉(zhuǎn)子流量計，其錐型管是

電玻璃制成，并在管壁標有流量刻度，干脆根據(jù)轉(zhuǎn)子的高度進展讀數(shù)；另一類

為電運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量計，即將轉(zhuǎn)子的位移信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺涣硪环N為氣動運轉(zhuǎn)

式轉(zhuǎn)子流量，將轉(zhuǎn)子的位移信號變?yōu)閴毫π盘枺M展遠間隔傳送。

22.標準節(jié)流裝置有哪幾局部組成，對各局部有哪些要求？

答：標準節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三局部組成。標準節(jié)

流裝置的設(shè)計、加工、安裝和運用都有規(guī)定的技術(shù)要求，規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見

GB/T2624

23.試比擬節(jié)流裝置及轉(zhuǎn)子流量計在工作原理及運用特點上的異同點。

答：

工作原理運用特點

節(jié)流利用節(jié)流元件前后的差壓及流速之間的關(guān)運用已標準化、系列化，

裝置系，獲得被測流量的大小運用范圍：管徑為50?

1000mm,測量范圍

1.5"100000m3/h,但運用

產(chǎn)生的壓力損失大，精度

±1-2%

轉(zhuǎn)子基于力平衡原理，利用錐形管內(nèi)的轉(zhuǎn)子把流運用已系列化，測量時若

流量體的流速轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的位移，進而獲得被測介質(zhì)變更，應修正，可測

計流量的大小。小流量，構(gòu)造簡潔，修理

便利，壓力損失小。缺

一樣點：都是測流速然后得流量。點：機械傳逆信號，儀表

性能和準確度難以進步，

轉(zhuǎn)子易卡死，測量管徑范

圍4~150mm,測量范圍：

0.00r3000m3/h,精度土

「2.5%

24.從渦輪番量計得根本原理分析其構(gòu)造特點，輸出信號方法和運用要求。

答：渦輪番量計得根本原理：流體對置于管內(nèi)渦輪得作用力，使渦輪轉(zhuǎn)動，其

轉(zhuǎn)動速度在肯定流速范圍內(nèi)及管內(nèi)流體得流速成正比。其構(gòu)造主要由：渦輪、

導流器、磁電轉(zhuǎn)換裝置，外殼以及信號放大電路等局部組成。

輸出信號方法：將葉輪轉(zhuǎn)動時得轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈動電信號輸出，經(jīng)進一步放大整

形后獲得分撥信號，對其進展脈沖計數(shù)和單位換算可得到積累流量；通過頻率

一一電流轉(zhuǎn)換單元可得到瞬時流量。運用要求：①僅適用干凈得被測介質(zhì)，通

常在渦輪前要安裝過濾裝置；②流量計前后需由肯定的直管段長度，③流量計

的轉(zhuǎn)換系數(shù)9一般在常溫下用水標定的，當介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變更時需重

新標定或進展補償。

25.已知：流體為過熱蒸汽，工作壓力P=14MPa,工作溫度t=550℃；管道

D20=221mm,材料X20CrMoV21無縫管，節(jié)流裝置為角接標準噴嘴，材料為

lCrl8Ni9Ti,d20=148.74mm；差壓0p=100.42KPa,求：

(1)在假定Op下的蒸汽流量；

(2)計算測量時的壓力損失。

解：計算參考《過程限制檢測技術(shù)及儀表》杜維主編…p81。

查附數(shù)據(jù)表可得管道材質(zhì)和孔板材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)為：

則工作狀態(tài)下管道內(nèi)徑為

電表2—5查得管道內(nèi)壁粗糙度k=0.7則：乏=也=0.03125

D22.4

在工作壓力下P==1.4xl()7Rz,%=550d

過熱蒸汽p、=15kg/從=0.5Pa.s

等端指數(shù)工_]

甘川,AP,100.42xlO3八…

其中=1----=1---------=0.993

T[1.4xl07

因為￡=0.99

26.已知：流體為水，工作壓力p=14.71MPa,工作溫度t=215℃；管道D20=

233mm,材料20號無縫鋼管；截流裝置為法蘭標準孔板，材料為lCrl8Ni9Ti。

d20=117.34mm,差壓Ap=156.91KPa.

求：(1)在給定的Ap下的流量qm

(2)測量時的壓力損失。

解：=12.78x1O^/C0%=17.20x10-6/c。

C=0.5959+0.0312/321-0.1840/78+0.00295，+^^/?4(l-^4)'-0^60^3

JT

液體￡=1,4=^屋=10874.83/W”

27.當工作壓力偏離額定壓力時，如何由差壓顯示的水位值求出真實的水位。

答：當工作壓力偏離額定壓力時，可通過差壓計的正、負遷移，求出遷移量，

即利用正負遷移變更變送器的零點，同時變更量程的上下限，即可求出真實的

水位。

28.差壓式液位計如何測量液位？當差壓變送器高于或低于最低液位時，應如

何處理？

答：差壓式液位計是采納壓差計測量氣、液兩相的壓差，壓差大小通過氣動或

電動差壓變送器傳送，并轉(zhuǎn)化位電信號，最終顯示處液位的大小及其變更。當

差壓變送器高于或低于最低液位時，可對差壓變送器進展零點遷移，由正遷移

和負遷移(低于最低液位時，采納正遷移，高于最低液位時，采納負遷移。)

第四章過程限制裝置

1.單杠桿式氣動差壓變送器式由哪些局部組成的？各局部由何作用？試說明其

工作原理。

答：單杠桿式氣動差壓變送器電氣動轉(zhuǎn)換局部和測量局部組成，測量局部的作

用是將被測量的壓力信號轉(zhuǎn)換成力的形式；氣動轉(zhuǎn)換局部的作用，是將被測差

壓Api轉(zhuǎn)換成為作用于主杠桿耳端僻鳥河岸:四物:作原理為：①正負壓容

的輸入壓力經(jīng)敏感元件轉(zhuǎn)換成輸入力Fi。即。②Fi

作用于主杠桿的下端，對支點產(chǎn)生一個順時針方向的輸入力絢林iM,使主杠桿發(fā)

生順時針方向的偏轉(zhuǎn)。③變送器輸出信號P0,引入反響水紋管中，并產(chǎn)生反響

力矩Ff作用于主杠桿上，使主杠桿對支點產(chǎn)生一個逆時針方向的力矩Mf。④

當時，主杠桿就處于平衡狀態(tài)，噴嘴擋板間的間隔不再變更，若Mf

WMi時，則杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生偏角a,位移檢測片產(chǎn)生微小位移s,其變更量再通

過放大器10轉(zhuǎn)換并方大為20?lOOKPa的輸出壓力，即變送器的輸出信號及被

測差壓Api成正比。

2.什么時氣阻？什么是氣容？它們在氣路中各起什么作用？

答：在氣路中安裝的節(jié)流元件稱為氣阻，作用是阻礙氣體的流淌，起著降壓

（產(chǎn)生壓力降）和限流（調(diào)整氣體流量）的作用。氣容是在氣路中能儲存或釋

放處氣體的氣容，在氣路中起著緩沖，防止振蕩的作用。

3.噴嘴擋板機構(gòu)由哪些氣動元件組成？它們的作用是什么？

答：噴嘴-擋板機構(gòu)是由噴嘴和擋板構(gòu)成的變氣阻，一個恒氣阻和一個氣容串聯(lián)

而成的節(jié)流通室，作用是將輸入的微小位移信號（即擋板相對于噴嘴的間隔）

轉(zhuǎn)換成相應的氣壓信號輸出。

4.DD8—HI型電動差壓變送器是按什么原理工作的？它是由哪幾局部組成

的？試簡述其工作過程。

答：DD8—HI型電動差壓變送器是按力矩平衡原理工作的，由測量局部（杠桿

系統(tǒng)）；電磁反響裝置；矢量機構(gòu)；低額位移檢測放大器。其工作過程如下：

被測差壓信號pl,p2分別送入敏感元件兩側(cè)的正負壓室，敏感元件將其轉(zhuǎn)換成

作用于主杠桿下端的輸入力Fi,使主杠桿以軸封膜片為支點偏轉(zhuǎn)，并以力F1

沿程度方向推動矢量機構(gòu)，矢量機構(gòu)將推力分解成F2和F3。F2使矢量機構(gòu)的

推板向上偏轉(zhuǎn)，并通過連接簧片帶動副杠桿L4以支點M逆時針偏轉(zhuǎn)，使固定在

副杠桿上的差動變壓器B的銜鐵靠近差動變壓器，兩點之間的間隔變更量再通

過低頻位移檢測放大器轉(zhuǎn)換并方大為4?20mA直流電流，作為便送器的輸出信

號；同時該電流又流過電磁反響裝置的反響動圈，產(chǎn)生電磁反響力Ff,使副杠

桿順時偏轉(zhuǎn)。，當輸入力及反響力對杠桿系統(tǒng)說產(chǎn)生的力矩Mi,Mf到達平衡

時，變送器便到達一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。此時低頻位移檢測放大器的輸出電流I。

便反映了說測電壓Api的大小。

5.DD8—III型溫度變送器為什么要采納線性化措施？熱電偶溫度變送器時怎

樣實現(xiàn)線性化的。

答：熱電偶溫度變送器要求的輸出電壓信號及相應的變送器輸入的溫度信號成

線性關(guān)系，而熱電偶是非線性關(guān)系的，溫度變送器放大回路是線性的，若將熱

電偶的熱電勢干脆接到變送器的放大回路，則溫度及變送器的輸出電壓Use

之間的關(guān)系是非線性的。因此需要采納線性化措施，措施是:采納反響電路非線

性，使放大回路具有線性，根據(jù)輸入輸出關(guān)系，當放大系數(shù)k很大時，要使熱

電偶輸入的溫度變送器保持線性，就要使反響電路的特性曲線及熱電偶的特性

曲線一樣，從而實現(xiàn)線性化。

6.試分析電動差壓變送器如何實現(xiàn)量程遷移（零點遷移）的。

答：電動差壓變送器的輸入及輸出間的關(guān)系：/0=她也口△片

T2Tf^f

式中Ad,H,12,13,13是固定不變的，故輸出電流及輸入差壓之間的比例關(guān)

系通過調(diào)整tgO和kf來變更，即變更變送器的量程，0f,lot,量程變

小，j,kf,的變更是通過變更反響線圈的匝速w實現(xiàn)的，wt,kft,量程

to

7.試分析四線制變送器及兩線制變送器及電源的連接方式并畫出示意圖。

答：電動變送器輸出信號及電源的連接方式有兩種：四線制和兩線制，四線制

中，供電電源通過兩根導線接入，另兩根導線及負載電阻R2相連，輸出0?

10mADC信號。這種連線方式中，同變送器連接的導線共有4根，成為四線

制，如圖（a）所示。如圖b中所示，同變送器連接的導線只有兩根，同時傳送

變送器所需的電源電壓和4?20mADC輸出電流，稱為兩線制。

Q-220VA

||010/M

U

現(xiàn)場變送器7一―\現(xiàn)場變送器

\CI7___________________________________________________

8.本質(zhì)平安防爆型系統(tǒng)是由哪些要素構(gòu)成的？需要實行哪些措施才能保證整個

系統(tǒng)到達防爆要求？

答：本質(zhì)平安防爆型系統(tǒng)是由安裝載危急場所中的本質(zhì)平安電路及安裝載非危

急場所中的非本質(zhì)平安電路和防爆平安柵組成。

實行措施以到達防爆要求的方法有：

①本質(zhì)平安防爆儀表采納低的工作電壓和小的工作電流。

②用防爆平安柵將危急場所和非危急場所的電路隔開。

③在現(xiàn)場儀表導限制室儀表之間的連接導線不得形成過大的分布電感和電容。

9.試分析氣動調(diào)整儀表及電動調(diào)整儀表各自具有什么特點。

答：氣動調(diào)整儀表線路簡潔，直觀，簡潔被運用者駕馭，運用壓縮空氣作為氣

源，是自然防爆儀表，信號范圍為20?lOOKPa,電動調(diào)整儀表采納統(tǒng)一標準的

電信號，4?20mADC傳輸信號，并采納線路集成電路，使牢靠性進步，修理工

作量削減，構(gòu)造合理，功能多樣，整套儀表可構(gòu)成平安火花型防爆系統(tǒng)，而且

可及計算機連用。

10.簡述膜片式PI調(diào)整器的工作原理。

答：膜片式PI調(diào)整器是根據(jù)力矩平衡原理工作的，由比擬局部，比例局部，積

分局部，放大局部，開關(guān)局部等組成。其中比擬局部由測量氣室，給定氣容，

和比擬局部芯桿所聯(lián)絡(luò)起來的膜片組，比例局部使輸出△端=0,以。積分局部

用積分氣容和跟蹤氣室串聯(lián)在積分正反響回路里，/以山，開關(guān)局

部用以限制調(diào)整器輸出的通斷。輸入回路作用是將輸入信號及給定信號進展比

擬，取出偏向信號，并進展電平挪動。

11.PID調(diào)整器是由哪些根本局部組成的？試分析各局部所完成的功能。

答：PID調(diào)整器的根本組成有輸入電路，運算電路和輸出電路組成。輸入電路

是檢測偏向信號，信號經(jīng)濾波電路后輸出導PID運算電路。（輸入電路包括偏

向檢測電路，內(nèi)給定穩(wěn)壓電源電路，內(nèi)外給定切換開關(guān)，正反作用開關(guān)及濾波

電路等）。

PID運算電路：根據(jù)整定好的參數(shù)用以對偏向信號進展比例，微分和積分的運

算，是調(diào)整器實現(xiàn)PID限制規(guī)律的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

輸出電路：將運算電路的輸出信號做最終一次放大，或者作為運算電路之回路

中放大器的組后一級，供應調(diào)整器的輸出信號。

12.何為基型調(diào)整器？它具有哪些主要特點？

答：基型調(diào)整器是一種具有PID運算功能，并能對被調(diào)參數(shù)，給定值及閥門位

置進展顯示的調(diào)整器。

特點：①采納了高增益、高阻抗線性集成電路組件，進步萬儀表的精度，穩(wěn)定

性和牢靠性，降低了能耗。

②有軟、硬兩種手動操作方式，軟手動及自動之間由于有保持狀態(tài)而使調(diào)整器

輸出可以長期保持，因此在互相切換時具有雙向無平衡無抗擾特性，進步了操

作性能。

③采納集成電路便于各種功能的擴展。

④采納標準信號制，承受1—5VDC測量信號，輸出4?20mADC信號，由于空

氣受點不是從零點開場的，故簡潔識別斷電、斷線等故障

⑤能及計算機聯(lián)用。

13.試說明基型調(diào)整器產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象的緣由。

答：?.?在基型調(diào)整器的PI電路中，接有運算放大器，對于志向的比例積分電

路，只要輸入信號Usc2存在，積分作用就不會終止，直到輸出電壓被限制在運

算放大器的最大或最小允許輸出為止，即產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，一般稱輸出電壓

未被限制為正常工作狀態(tài)，輸出電壓被限制后稱為飽和工作狀態(tài)。

14.試分析DTZ-2100型氣刻度指示調(diào)整器的工作原理。它試由哪些局部組成

的？各局部的主要功能試什么？

答：DT8-2100型氣刻度指示調(diào)整器的工作原理是：輸入信號經(jīng)測量指示回路

進展連續(xù)指示，并輸入輸入回路及經(jīng)給定指示電路指示的給定值進展比擬得出

偏向信號，偏向信號經(jīng)比例微分，比例積分回路運算后，送入輸出回路將1一

5VDC電壓信號轉(zhuǎn)換成4?20mADC信號，作為調(diào)整器的輸出信號。

組成：由指示單元和限制單元兩局部組成，其中指示單元由測量指示電路和給

定指示，分別實現(xiàn)對測量信號和給定信號進展連鎖指示。限制單元由輸入電路

——作用是將輸入信號及給定信號進展比擬，取出偏向信號，并進展電平移

位；比例微分回路一一功能為：???回路的輸出值大小不僅及輸入信號的大小、

極性有關(guān)，而且及輸入信號變更的速度有關(guān)，因此對輸入信號進展PD運算，對

于容量大、慣性大，具有滯后的調(diào)整對象有益。比例積分回路一一作用是為調(diào)

整器引入積分功能，從而使調(diào)整器的輸出值及偏向?qū)r間的積分成正比例。輸

出回路一一作用使將PI回路輸出的1—5VDC電壓信號轉(zhuǎn)換成以電流負端為基

準的4?20mADC信號，作為調(diào)整器的輸出信號。手動操作回路一一在限制回路

中實現(xiàn)手動操作。

15.DDZ-III型調(diào)整器的輸入電路為什么要進展電平挪動？

答：DDZ—HI型調(diào)整器