...wd......wd......wd...《化工自動化及儀表》補充習題與答案某物料加熱后與添加料混合，工藝要求混合時物料溫度穩定，工藝采用改變換熱器蒸汽流量Qs來穩定罐內溫度。影響的因素有：閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度θi，環境溫度θc等。畫出溫度控制系統的方塊圖；指出該控制系統的被控變量、操縱變量、被控對象及擾動；假設蒸汽閥前壓力Ps突然變大時，簡述該系統的控制過程。解：1〕略2〕罐內溫度蒸汽流量Qs；混合罐；閥前蒸汽壓力Ps，冷物料流量Qi和溫度θi，環境溫度θc3〕Ps↑→Qs↑→2.圖a為流量控制系統，主要抑制閥前壓力P1波動來穩定流量Q1。圖b是儲槽液位控制系統，主要抑制Q2流量變化的擾動，保持液位穩定。指出兩圖中的各控制系統的被控變量、操縱變量、被控過程及主要擾動；假設采用圖a系統來控制液位，試對比與圖b系統的不同點。圖a圖b解：1)圖a：Q1；Q1；管道；P1圖b：h；Q1；儲液槽；Q1、Q22)前饋a：開環控制，控制及時b：閉環控制，控制不及時某換熱器的溫度控制系統〔設定值是30℃〕在階躍擾動作用下的過渡過程曲線如以以以下列圖。試分別求出衰減比、最大偏差、余差、回復時間。解：1〕n===42〕|emax|=|B+C|=B-r=75-30=453〕e〔∞〕=r-y〔∞〕=30-35=-54〕估測：32min4.某換熱器被控變量是出口溫度θ，操縱變量是蒸汽流量Q。在蒸汽流量作階躍變化時，出口溫度響應曲線如以以以下列圖。該過程通常可以近似作為一階滯后環節來處理。試估算該控制通道的特性參數K、T、τ。∞∞△解：1〕放大系數K===0.3△2〕時間常數T=2.5min〔40+3*0.632的θ所對應的時間〕3〕純滯后τ=1min5.如果用K熱電偶測量溫度，其儀表指示值是600℃，而冷端溫度是65℃，則實際溫度是665℃，對不對假設不對，正確值應為多少，為什么解答：不對。因為E(θ)=E(θ,θ0)+E(θ0,0)所以600=535+65正確溫度應為535℃6.何謂變送器零點調整、零點遷移和量程調整，試舉一例說明之。7.熱電偶配接溫度變送器測溫時，為什么除了要確定測量溫度的范圍外，還需確定分度號假設電動Ⅱ型溫度變送器量程為0～150℃，當介質為90℃時，該變送器的輸出為多少mA假設采用電動Ⅲ型溫度變送器，量程和介質溫度同上，則變送器的輸出又為多少mA〔設ΔI∝Δθ〕解：1〕每一個分度號與一個熱電偶一一對應。2〕×(10-0)+0=6mA(電動Ⅱ型0~10mA)3)×〔20-4〕+4=13.6mA(電動Ⅲ型4~20mA)8.某一標尺為0～500℃的溫度計出廠前經過校驗，其刻度標尺各點的測量結果值為：被校表讀數〔℃〕0100200300400500標準表讀數〔℃〕0103198303406495求出儀表最大絕對誤差值；確定儀表的允許誤差及精度等級；儀表經過一段時間使用后，重新校驗時，儀表最大絕對誤差為±8℃，問該儀表是否還符合出廠時的精度等級解：1〕△max=406-400=6℃2〕δmax===±1.2%因此精度等級為1.5δmax===±1.6%>±1.5%∴不符合出廠時的精度等級10.現欲測往復泵出口壓力〔約1.2MPa〕，工藝要求±0.05Mpa，就地指示。可供選擇的彈簧管壓力表的精度為：1.0,1.5,2.5,4.0級，量程為0～1.6,0～2.5,0～4.0Mpa。試選擇壓力表的精度和量程。解：往復泵出口壓力波動較大選量程為0~2.5Mpa。同時1.2>2.5×δmax∴精度選1.5級11.熱電偶與電子電位差計配套測溫應注意什么問題熱電阻與電子自動平衡電橋配套測溫應注意什么問題答：1〕=1\*GB3①參比端溫度補償=2\*GB3②補償導線正負不能反接=3\*GB3③分度號與電子電位差計分度號一致=4\*GB3④熱電偶參比端要與補償電阻感受一樣溫度2〕=1\*GB3①采用三線制接法，消除環境溫度造成導線電阻變化對測量的影響=2\*GB3②兩者分度號一致12.熱電偶與數字式顯示儀表測溫線路如以以以下列圖。這種接法是否正確為什么答：不對。普通銅導線換成補償導線。14.用差壓變送器與孔板配套測量過熱蒸汽流量，儀表按P’=3MPa〔表壓〕，θ’=400℃的工作狀態標定。現過熱蒸汽的工作狀態發生了變化。假設P=3.2MPa，θ=380℃，則當儀表示值為6000kg/h時，實際流量為多少〔設ρ∝P/T，P：絕對壓力，T：絕對溫度〕解：qm=Cqm×qv’=1.0472×6000=6284.51kg/h15.常用的流量計有哪幾種各有何主要特點16.常用的壓力、液位檢測元件有哪些17.用差壓變送器測量如以以以下列圖敞口儲槽液位。被測介質密度ρ=900kg/m3，液位高度量程為0～1m，靜液柱高度Ho=0.8m。應該采用正遷移還是負遷移遷移量是多少確定變送器量程及應調整的量程范圍。當儲槽液位h是0.5m時，變送器〔氣動〕的輸出為多少18.什么是控制閥理想流量特性控制閥理想流量特性有哪幾種答：控制閥的前后壓差保持不變時得到的流量特性。線性流量特性，對數流量特性，快開流量特性。19.為什么氣動執行器在工業現場用得最多電氣閥門定位器又有何作用答：安全防爆。電氣轉換，閥門定位〔改善閥的靜態特性，動態特性，流量特性，用于分程控制，用于閥門的反向動作〕。20.說明P、PI、PD、PID控制規律的特點以及這幾種控制規律在控制系統中的作用。答：比例控制，比例積分控制，比例微分控制，比例積分微分控制。21.說明比例度、積分時間、微分時間的改變對過渡過程有何影響。答：比例度越大越穩定，越小越震蕩；積分時間越大越穩定，越小越震蕩，微分時間過大過小都會劇烈震蕩。某比例調節器輸入信號為4～20mA,輸出信號為1～5V,當比例度δ為60%時，輸入變化6mA所引起的輸出變化量是多少解：23.某控制系統采用PI控制規律，假設整定參數過渡過程的曲線如以以以下列圖。試判定應假設何改變參數δ或Ti，并簡述理由。δ↑或Ti↑δ↓或Ti↓δ↓或Ti↓24.某夾套反響器溫度控制系統如以以以下列圖，反響大量放熱。要求控制溫度為50℃，在供氣中斷時保證冷卻。選擇適宜的檢測元件及變送器；選擇調節閥的氣開、氣關特性并說明理由；確定調節器正、反作用并說明理由。答：1〕銅電阻，熱電阻溫度變送器2〕氣關3〕正作用T↑→e↑→u↑→q↑→Q↑正作用25.數字式控制器硬件和軟件各有哪幾個主要局部組成什么叫組態26.可編程序控制器〔PLC〕有何主要特點假設何選用PLC27.簡述DCS、FCS系統特點。28.為保證精餾塔提餾段重組分產品質量，擬采用以再沸器熱蒸汽流量為副變量、提餾段靈敏板溫度為主變量的串級控制方案，工藝要求在供氣中斷時切斷熱源，試：確定調節閥氣開、氣關特性；確定調節器的正反作用；畫出控制系統方塊圖；簡單說明流量副回路的主要作用。答：1〕氣開2〕主：反；副：反3〕4〕抑制蒸汽流量波動生產聚乙烯醇時，要求聚醋酸乙烯與氫氧化鈉以一定比例混合。現采用單閉環控制系統，主動量〔Q1〕是聚醋酸乙烯，從動量〔Q2〕是氫氧化鈉。正常生產時， Q1=7M3/h,Q2=0.25M3/h,且Q1m=10M3/h,Q2m=0.3M3/h。假設用孔板配差壓變送器測量流量，試確定用開方器和不用開方器時，儀表設置的比值系數K各為多少當用開方器時，電動=3\*ROMANIII型調節器FC設定值約為多少解：用開方器不用開方器30.以以以下列圖為某加熱爐控制系統，原料油出口溫度為被控變量。這是什么控制系統它對什么擾動的抑制能力最強為什么假設要進一步提高控制