化工仪表单元测验试题及答案

nullnull化工仪表单元测验 试题 中考模拟试题doc幼小衔接 数学试题 下载云南高中历年会考数学试题下载N4真题下载党史题库下载 一 一、填空题（每小题2分共20分） 1.化工自动化的主要内容有：自动检测系统 ；（2） 自动控制系统 ；（3） 自动操纵系统 ；（4） 自动联保系统 。 2.负反馈是指将系统的输入信号直接或经过一些环节后又返回输入端并且使原信号减弱的作法 。 3.转子流量计与压差式流量计的区别在于：压差式为恒流通截面变压差 ，转子式 为恒压差变流通截面 。 4.组成热电偶的闭合回路产生热电势，必要条件有：（1） 两种不同金属 ； （2） 两端温度不同 。 5.被控对象的输入变量为操纵变量、扰动量 ，输出变量为被控变量 。 6.过渡过程的基本形式有（1） 衰减振荡过程 （2） 非振荡衰减过程 （3）等幅振荡过程 （4） 发散振荡过程 。 7.控制系统的动态是指该系统各参数随时间变化 。null8.检测仪表的性能指标主要有四个： （1） 测量误差 （2） 精度（3） 灵敏度 （4） 指示变差 。 9．与动圈仪表XCZ-101配套的测温元件是热电偶 ，XCZ-102配套的测温元件是热电阻 。 10．在气动压力变送器的喷嘴档板机构的作用是将位移信号转换成压差信号 而功率放大器的作用是对背压进行放大 。 二﹑简答题（每小题5分共15分） 1．被控对象的时间常数指的是什么？它有何物理意义？对控制系统有何影响？ 时间常数T是指当对象受阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需的时间。时间常数T等于对象的容量系数与阻力系数的乘积，即：。时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是对象的一个重要的动态参数。时间常数T大被控变量的变化比较缓慢，但过渡时间变长；若时间常数T小则被控变量的变化速度快，不易控制，所以T应适中考虑。null2. 什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？ 当被测液位为零时，将差压变送器输出零点所对应的输入差压由零迁移到某一不为零的数值，称为液位测量时的零点迁移。测量始点由零变为某一正值叫正迁移，若变为某一负值则叫负迁移；可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差的作用，此为零点迁移方法。零点迁移的实质是将测量范围平移，不改变量程的大小。 3. 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？补偿的方法有哪几种？ 采用补偿导线后，把热电偶的冷端从较高和较不稳定的地方，延伸到温度较低和较稳定的操作室内，但冷端温度还不是0℃。而工业上常用的各种热电偶的温度-热电势关系曲线是在冷端温度保持为0℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于0℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。null因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。 冷端温度补偿的方法有：（1）冷端温度保持为0℃的方法；（2）冷端温度修正法；（3）校正仪表零点法；（4）补偿电桥法；（5）补偿热电偶法。 三、计算题（每小题10分，共50分） 1．用分度号Cu100铜电阻测温，但错用了Pt100的分度表，查得温度为147℃，问实际温度为多少？已知铜电阻和铂电阻温度关系式分别为： null解：当温度为147℃，Pt100电阻值为即铜电阻值为156.8Ω，解得t=134℃,故实际温度为134℃2．某台空压机的缓冲罐，其工作压力范围为1.1~1.6 MPa，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量误差不得大于罐内压力的±5%，试选择一个合适的压力表（类型、量程、精度等级等），并说明理由。null解：缓冲罐的压力为稳定压力，仪表的上限值为 查表选Y150型弹簧管压力表，量程为：0~2.5MPa 因 符合要求 根据误差要求 选仪表的精度1.5级。 所以：选用Y150型弹簧管压力表， 量程为：0~2.5MPa，精度1.5级。null3．某T型管路中，两支管分别装有孔板流量计和转子流量计（转子密度为7500 kg/m³），当密度为900 kg/m³流体以最大流量50L/min从主管中流入时，测得孔板流量计的流量值为18L/min。问： （1）此时转子流量计的读数是多少？ （2）若改用密度为2625 kg/m³的同尺寸转子则其量程变为多少？（20℃水的密度为1000 kg/m³）解：（1）已知：转子流量计的读数 ：null（2） 其量程变为0~15L/min。 4．如图，用一台双法兰式差压变送器测量某贮槽的液位。已知被测液位0–3m,被测介质密度 ，毛细管内介质密度 。变送器的安装尺寸为： ，求变送器的测量范围，判断零点迁移方向，计算迁移量。当法兰变送器的位置升高或降低，问对测量有何影响？null解：当不考虑迁移量时，变送器的测量范围应根据液位的最大变化量来计算。所以，测量范围可选举0~30KPa。 如图所示，当液位高度为H时，差压变送器正、负室所受的压力分别为：因此，差压变送器所受的压差为： 由上式可知，当H=0时 其迁移量为 所以，应进行负迁移不变，其迁移量是不变的。当差压变送器的安装高度改变时，只要两个取压法兰间的尺寸null5. 某化学反应器工艺操作规定温度为（800±10℃）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。 （1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入±2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。 （2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。温度控制系统过渡过程曲线null解：由反应曲线可知； 最大偏差A=845-800=45ºC； 余差C=805-800=5ºC；衰减比 过渡时间 由题要求，被控变量进入新稳态值的±2%就可认为过渡过程已结束，那么限制范围应是 ºC 由图可看出，过渡时间。因A=45 ºC<50ºC,n=4;1在范围内，所以满足工艺要求。null四、应用题（15分） 如下图为一蒸汽加热器温度控制系统。 （1）指出该系统中被控变量、操纵变量、被控对象各是什么？ （2）该系统可能的干扰有哪能？ （3）该系统的控制通道指的是什么？ （4）试画出该系统的方块图。 （5）试分析当冷物料的流量突然 增加时，系统的控制过程及信号的变化 情况。null解：（1）该系统的被控对象是蒸汽加热器，被控变量是被加热物料的出口温度，操纵变量是加热蒸汽的流量。 （2）该系统可能的干扰有加热蒸汽压力，冷物料的流量及温度，加热器内的传热状况。 （3）该系统的控制通道指的是由加热蒸汽的流量变化到加热物料的温度变化通道。 （4）方块图如下：null（5）当冷物料的流量突然增大时，会使物料的出口温度T下降，这时由于温度控制器TC是反作用的，故当测量值Z下降时，控制器的输出信号P上升，即控制阀膜头上的压力上升，由于阀是气开式的，故阀的开度增加，通过阀的蒸汽流量也相应增加，于是会使物料的出口温度上升，起到因物料的流量增加而使温度下降相反的作用，故为负反馈作用，所以该系统由于控制作用的结果，能自动克服干扰对被控变量的影响，使被控变量维持在恒定的数值上。 null化工仪表单元测验试题2 一、填空题（每小题2分共20分） 执行器按使用能源分为 气动执行器 、 电动执行器 、 液动执行器 控制器的控制规律是指 控制器接受偏差输入后其输出随时间变化的特性 。 电气转换器的的工作原理是依据 力矩平衡原理 。 选择气动控制阀的气开、气关形式的原则是 安全原则 。 积分时间是指 PI控制器的输出达比例输出的两倍时所经历的时间 ，积分时间越大则 积分作用越弱 。 微分时间是指 在线性输入的作用下，达到同样的输出值，理想PD控制作用较P作用超前的一段时间 ，微分时间越小则 微分作用越弱 。 双位控制的特点是 结构简单、成本较低、易于实现，但运动部件易磨损 。 控制阀的理想流量特性有四个（1） 直线流量特性 （2）对数流量特性 （3） 抛物线流量特性 （4） 快开流量特性 。 9．阀门定位器的主要作用是使阀门位置按控制器送来的信号准确定位 。 10．电动控制器的基本组成部分为（1）比较机构 （2）放大器 （3） 反馈部分 。 null二﹑简答题（每小题6分共24分） 1．电子平衡电桥与电子电位差计测量桥路有什么区别？ 答：（1）所配用的测温元件不同：电子平衡电桥—热电阻，电子电位差计—热电偶；（2）两者的作用原理不同：电子平衡电桥—平衡电桥（输出=0），电子电位差计—不平衡电桥（输出≠0）；（3）测温元件的联结方式不同：电子平衡电桥—三线制接法，电子电位差计—两线制接法；（4）测量的电量形式不同：电子平衡电桥—电阻，电子电位差计—热电势；（5）电子电位差计要考虑温度补偿问题，而电子平衡电桥可不考虑。 2. 气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？ 答：气动执行器由执行机构和控制机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。null3. 何谓比例度？它的大小对系统过渡过程或控制质量有什么影响？ 答：比例度是反映比例控制器的比例控制规律作用强弱的一个参数。在数值上比例度等与输入偏差变化相对值与相应的输出变化相对值纸币的百分数，用式子表示为： 比例度也可理解为使控制器的输出变化满刻度时，相应所需的输入偏差变化量占仪表测量范围的百分数。 比例度越大，表示比例控制作用越弱。减小比例度，会使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减小余差，使系统的静态准确度提高。null4. 目前在化工生产过程中的自动控制系统，常用的控制规律有哪些？试加以比较。null三、计算题（40分） 1．（15分）null2．（10分）一台具有比例积分控制规律的DDZ-II型控制器，其比例度为80%，积分时间为1分钟。稳态时，输出为6mA。某瞬间，输入偏差突然增加了0.3mA，问其比例输出为多少？经过3min后，其输出将为多少？ 解：由于δ=80%，故比例放大倍数。 输入变化了0.3mA，输出在比例作用下将变化0.3mA ，假定控制器为正作用式的，输出将在6mA的基础上增加0.375mA，故为6.375mA。 由于积分时间为1min，故在积分作用下，每经过1min，输出将增加0.375mA。经过了3min后，在积分作用下，输出将增加的数值为 。所以，经过3min后，在比例作用与积分作用共同作用的结果，使其输出共增加了0.375+1.125=1.5mA。由于稳态时为6mA，故经过3min后，输出将变为7.5mA（如果是反作用式控制器，输出将变为4.5mA）。null3. （15分）下图为一气动单元组合仪表在幅值为4kp的阶跃干扰作用下的动态曲线 （1）指出该控制器的控制规律及所在的控制系统。 （2）求其作用参数。 （3）写出其特性方程。4824800.5t(min)P(kappa)null解：（1）PID控制规律；温度控制系统。 （2）KpA=8 A=5 →TI=3min（3）null四、应用题（16分） 锅炉汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低蒸汽质量；水位过低，则会有烧干锅炉甚至引起爆炸的危险。因此，必须对汽包水位进行严格控制。如图，为一类简单锅炉汽包水位控制系统，要求： 指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量及干扰各是什么？ 画出该控制系统的方块图； 当蒸汽负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的； 4.指出控制阀气开、气关形式，判断其流量特性。null解：（1）被控对象：锅炉汽包；被控变量：汽包水位；操纵变量：冷水流量； 可能存在的干扰：出口蒸汽流量变化。 （2）方块图如下null（3）当蒸汽负荷突然增加时，液位检测器的测量值降低，与给定值表较得一偏差值，通过液位控制器进行运算后，输出一控制信号给控制阀，使其开度变大，冷水流量增大，使汽包液位上升接近给定值。 （4）当气源压力中断时，若控制阀处于关闭状态，则会有烧干锅炉甚至引起爆炸的危险，故控制阀处于开启状态较安全，选气关阀为宜。又根据锅炉汽包的特性曲线可知，应采用对数流量特性。null化工仪表单元测验试题3 一、填空题（每小题2分共20分） 1.控制器参数工程整定常用方法有： 经验法、 临界比例度法 、 衰减曲线法 。 2. 均匀控制系统的主要特点有（列出2条） 不是定值控制 、不急于克服干扰/不超出允许范围。 3.操纵变量的选择原则主要是（列出3条）工艺上允许控制的参数、对被控变量影响比较灵敏的变量、考虑工艺的合理性和生产的经济性。 4.串级控制系统具有 克服干扰快 、 调节品质高 的特点。 5. 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统称为比值控制系统。通常为流量比值控制。 6.分程控制系统就是一台控制器的输出信号被送往 多个 控制阀，每个控制阀都只在控制器的 工作。 7.自动选择控制系统类型有 开关型 、 连续选择型 、 混合型。 8.离心式压缩机产生“喘振”的主要原因是 负荷降低排气量小于极限值 。 9.前馈控制是按照 干扰大小 进行控制。 10.多冲量控制系统的“冲量”含义为 参数 。null二﹑判断题（正确“√”，错误“×”。每小题2分共20分） 实际微分控制只是一个近似的微分控制。 （ √ ） 积分控制是按偏差变化速度进行控制的。 （× ） 比例控制是按偏差的大小进行控制的。 （ √ ） 串级控制系统中主回路为定值控制副回路为随动控制。 （ √） 比值控制系统中主从物料必须是定比值关系。 （ × ） 控制器参数的工程整定就是选择合适的控制规律。 （ ×） 多冲量控制系统多用于锅炉气汽包的液位控制。 （ √ ） 取代控制系统是一种“硬保护”系统。 （ × ） 往复泵的出口管路不允许安装控制阀。 （ √ ） 分程控制系统中控制阀的R变小。 （ ×）null三﹑简答题（每小题6分共18分） 1．什么是控制器积分饱和现象？其产生的原因、危害及防止措施有哪些？ 当一个具有积分作用的控制器处于开环工作状态时，如果偏差输入信号一直存在，由于积分作用的存在，控制器的输出不断增加或不断减小，一直达到输出的极限值为止，这种现象称为“积分饱和”。 产生积分饱和的三个条件：一是控制器具有积分作用；二是控制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器；三是控制器的输入偏差信号长期存在。 积分饱和的后果：当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已超出执行器的有效输入信号范围，它在某个时刻重新被选择器选中，取代另一个控制器对系统进行控制时，由于它的输出已到达饱和区，不在执行器的有效输入范围之内，所以它并不能立即发挥作用，使得控制作用不及时。 防止积分饱和的方法：(1)限幅法 这种方法是通过一些专门的技术措施对积分反馈信号加以限制，从而使控制器输出信号被限制在工作信号范围之内。(2)积分切除法 这种方法是当控制器处于开环工作状态时，将控制器的积分作用切除掉，这样就不会使控制器输出一直增大到最大值或一直减小到最小值，不会产生积分饱和。 null2. 何谓简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。 简单控制系统是指由一个被控对象、一个测量元件及变送器、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。简单控制系统的典型方块图为：3. 自动控制系统中检测元件的选用、安装、维护要注意什么？ 检测元件要正确选用、合理安装、及时维护，以便经常保证检测元件有足够的测量精度、较小的时间常数，尽可能小的纯滞后和信号的传递滞后。null四、指出下列控制方案所存在的问题并提出改进意见（每小题6分，共18分） 1．离心泵控制方案 离心泵控制流量时，控制阀不应安装在吸入管线上，而应当安装在出口管线上。 改进后的离心泵流量控制方案图：nullFC2. ．离心式压缩机控制方案 流量测量元件安装在压缩机的入口管线旁路之前，改变旁路流量并不一定能保证压缩机的有效输入量大于喘振的极限值。由于该方案既不能防喘振，又不能稳定压缩机的排出流量，所以是不合理的。null3．往复泵控制方案 控制往复泵的流量，是不允许采用出口节流方法的，这是由往复泵的特性所决定的。对于一台往复泵，其流量的大小是由转速确定的。在一定转速下，往复泵活塞每往返一次，总得有一定体积的流体排出。如果在泵的出口管道上安装控制阀，增加出口阻力只会使压头H大幅度的增加，既达不到控制流量的目的，又极易导致泵体损坏。null五、应用题（20分） 某加热炉系统如图所示，工艺要求介质出口物料的温度稳定、无余差。已知燃料入口的压力波动频繁，是该系统的主要干扰。（1） 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一个温度控制系统，画出控制系统原理图及方块图；（2）确定控制阀的气开、气关型式；（3）选择合适的控制规律；（4）确定控制器正、反作用。null（1）由于主要干扰为燃料压力不稳定，为了及时克服这一干扰，可以选择燃料流量为副变量，出口物料温度为主变量，构成温度流量串级控制系统，其原理图与方块图如图a、图b。 图a 原理图null（2）从安全角度考虑，控制阀应选气开式 （3）由于对被控变量的控制要求较高，无余差，而且温度对象的滞后一般较大。故主控制器TC应选择比例、积分、微分三作用（PID）控制规律。副控制器FC一般选用比例控制规律就行了。这是因为副回路是个随动控制系统，对副变量（燃料流量）本身没有什么严格要求。 副回路中，由于流量对象是“＋”作用（阀开大，流量增加）的，控制阀也是“+”作用(气开式)的，故副控制器FC应是反作用的，这样才能起到负反馈的控制作用。 由于主变量温度升高时，需要关小蒸汽阀；副变量流量增大时，也需要关小蒸汽阀，它们对控制阀的动作要求是一致的。故主控制器TC应该选择反作用的。