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    2、化工仪表与自动化复习试卷要点.docx

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    2、化工仪表与自动化复习试卷要点.docx

    化工仪表与自动化课程测试试题一一、填空题(36分)1、过程限制系统是由限制器、执行器、测量变送和被控对象等环节组成。2、过程限制系统中按被控参数的名称来分有压力、流量、液位、温度等限制系统。3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是依据过程的内在机理,通过物料和能量平衡关系,用机理建模的方法求取过程的数学模型。4、限制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响越慢;干扰通道容量滞后愈多,则调整质量越好;干扰通道的纯滞后对调整质量选影胞。5、选择限制方案时,总是力图使调整通道的放大倍数(增益)大于干扰通道的放大倍数(增益)。6 .某调整系统采纳比例积分作用调整器,先用纯比例调整到合适的调整输出,再加入积分作用的后,应减小调整器的放大倍数,才能使稳定性不变。7 .描述限制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8 .串级调整系统,一般状况下主回路选择或调整规律调整器,副回路选用调整规律调整器;假如副回路采纳差压法测流量,应采纳什么装置补偿。9 .仪表自动化标准中,气动仪表标准信号范围是;电11型标准信号范围是电HI型标准信号范围是o二、综合题(54分)1、(10分)画出气关式类型执行器的两种简洁结构示意简图;在限制系统中如何选择执行器类型?举例说明。2、(14分)热电偶为什么要进行冷端温度补偿?有哪些冷端温度补偿方法?原理是什么?3、(10分)限制器输入偏差是阶跃信号(见下图),请依据已知参数,画出P、Pl的输出响应曲线。(I)P输出,已知:比例度6=50%(2)PI输出,已知:比例度8=100%积分时间Ti=I分输入偏蓑I123457(分)P输西2-1-12345t(分)Pl输国3-2-1-IIIIII_12345t(分)4、(20分)下图为加热炉装置,工艺要求利用燃料量来限制炉出口介质温度t(简洁限制系统);指出构成限制系统时的被控变量、限制变量、干扰量是什么?在下图中画出限制流程图;选择执行器的气开、气关类型以及限制器的作用方向;画出简洁限制系统方框图;简洁说明该系统克服干扰的过程(可设温度t上升,分析调整动作过程)。化工仪表与自动化课程测试试题一答案一、(36分)8题、(4分)回答要点:PlDPlP开方器9题、(4分)回答要点:0.020.1MPa420mA、1、(10分)回答要点:在限制系统中,执行器是按平安原则选择类型的,也就是当限制信号中断时,要保证设备和操作人员的平安。如:加热炉温度限制,当燃料量为操纵变量时,其执行器应选择气开类型,当信号中断时,切断燃料,保证平安。2、(14分)回答要点:因为各种显肃出表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零,且常常波动,这必定造成输出削减,所以要进行热电偶的冷端温度补偿。热电偶常用的冷端温度补偿方法有:冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶A冰浴法:用冰槽使to保持零度。A计算法:Eab(30)=Eab(3to)+EAB(to,0)仪表零点调整法:将仪表的机械零点调到to补偿电桥法:用电桥产生EAB(to,0)与EAB(t,to)叠加,即可消退to变更对测量的影响。补偿热电偶:用与测量热电偶同型号的热电偶进行补偿,用于多支热电偶。3、(10分)回答要点:构成限制系统时的被控变量是出口介质温度;操纵变量是燃料量,干扰量是:进料流量和温度、燃料的压力、炉膛温度和压力以及环境温度。执行器应选择气开类型,限制器为反作用方向。简洁限制系统方框图见下图。该系统克服干扰的过程:当干扰作用使温度t上升,测量大于给定,限制器输入偏差增大,其输出限制信号削减,气开阀关小,燃料量削减,塔顶温度下降,维持给定。三、(10分)回答要点:1、E1=Eb(300,50)+Ecd(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142)=10.342(mV)E2=Ecd(300,50)-Ecd(50,25)=(2.323-0.299)-(0.299-0.142)=1.867(mV)化工仪表与自动化课程测试试题二一、填空题(28分)限制系统引入积分作用是为了消退余差,但积分的引入会使系统不稳定,引入微分作用是为了克服容量滞后。某调整系统采纳比例积分作用调整器,先用纯比例调整到合适的调整输出,在加入积分作用的过程中,应减小放大倍数。2 .被调介质流过阀门的相对流量(Q/Qmax)与阀门相对行程(1/1.)之间的关系,称为调整阀的流量特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为志向流量特性;实际运用中,阀前后的压差总是变更的,此时上述关系为工作流量特性。调整阀的流量特性有直线、等百分比、抛物线和快开,流量特性的选择主要是与广义对象相匹配。3 .与单回路限制系统相比,串级调整系统具有以下三个特点:(对于进入副回路的干扰有很强的克服实力);(提高了工作频率);(具有鲁棒性)O4 .限制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响影咆小;干扰通道容量滞后愈多,则调整质量变好;干扰通道的纯滞后对调整质量无影咆。5 .简洁调整系统的基本特征是闭合回路和负反馈。6 .常用的标准节流件有孔板和喷嘴。7 .热电偶的热电特性与热电偶材料、两接点温度有关,与热电偶的几何尺寸无关。二综合题(分)1、(10分)画出气开式类型执行器的两种简洁结构示意简图;限制系统在什么状况下选择气开类型执行器?举例说明。2、(20分)在限制系统应用中,有哪些基本限制规律和组合限制规律?写出各自的表达式?它们各应用在什么场所?3、(12分)下图为电子电位差计结构原理图,请补充完整连接线(包括电源和电流及输入信号的方向),并回答:电子电位差计是依据什么原理工作的?在温度检测中与何种检测元件配套运用?指出调整零点、量程的电阻。4、(10分)写出差压式流量计的基本方程式;说明公式中各个符号所代表的含义。三、计算题(20分)1、(10分)计算下图液位差压变送器的量程、测量范围及迁移量。己知:H=OIOmh=l.2mP=35kgm3g10ms22、(10分)某压力仪表的测量范围是1001100Pa,其精度为0.5级,则这台表的量程是多少?基本误差是多少?最大肯定误差是多少?允许误差是多少?化工仪表与自动化课程测试试题二答案、1、(10分)回答要点:如:加热炉温度限制,当燃料量为操纵变量时,其执行器应选择气开类型,当信号中断时,切断燃料,保证平安。2、(20分)回答要点:在限制系统应用中,基本调整规律有:P、I、D,基本组合调整规律有PI、PDPIDop:Ay=KPePI:Ay=KP(e+yrJeH)Dna”/Tde、PD:4y=Kp(e+7DRPID:W=K+;Je由+7代)JtC41.P:自衡实力强,滞后小的对象且限制质量要求不高PI:对象滞后小,负荷变更幅度大,要求无差PD:一阶滞后较大允许有余差的对象PID:负荷变更大,容量滞后大,被控变量变更缓慢,质量要求高。3、(10分)回答要点:电子电位差计是运用电压平衡原理工作。在温度检测中热电偶配套。下图是其线路图。起到零点调整的电阻是Rg,起到量程调整的电阻是Rmo4、(10分)回答要点:O=02)a流量系数;Q被测流体流量£一一体膨胀校正系数Fo一一节流件的开口面积Pl被测流体的密度节流件前后差压三、1、(10分)P=P+-P-=HPg+hPg=3500H+4200Pa差压变送器:量程二35000(Pa)测量范围=420039200(Pa)迁移量=4200(Pa)2、(10分)100oPa0.5%±5Pa0.5%化工仪表与自动化课程测试试题三一、填空题(28分)1、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。2、在限制系统中,增加比例度,限制作用削遮;增加积分时间;限制作用削减;增加微分时间,限制作用增加。3、按误差出现的规律,可将误差分为系统误差、疏忽误差及偶然误差。4、描述对象特性的三个参数是放大系数、时间常数和滞后时间。5、某温度表的精度为0.5级,其测量下限是50,上限是850。则此表的量程是800;测量范围是50850;允许基本误差是"%;最大肯定误差是4。6、热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有公式计算法、冰浴法、仪表机械号点调整法、电桥补偿法、补偿热电偶五种。7、自动平衡电桥配热电阻测温时,采纳二线制连接,其连接导线的电阻规定为"丝Q。二、综合题(62分)1、(15分)比较电子电位差计与电子平衡电桥在测量原理和结构上有哪些异同点。2、(15分)热电偶测温时,运用补偿导线的目的是什么?它能否进行冷端温度补偿?如不能应如何处理?3、(12分)画出串级限制系统的方框图;分别说出副回路及主回路所起到的作用。4、(20分)工艺要求利用回流量来限制塔顶温度t(简洁限制系统),为保证塔正常操作,回流量不允许中断。 指出构成限制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么?(4分) 在图上画出限制流程图并确定执行器类型;(5分)选择限制器的作用方向;(3分)画出简洁限制系统方框图;(4分)简洁说明该系统克服干扰的过程(可设温度t上升,分析限制动作过程)。(4分)化工仪表与自动化课程测试试题三答案二、1、(15分)原理的相同点:都是利用滑动触点位置的变更来反映被测温度的大小。结构的相同点:放大器、可逆电机、同步电机、传动机构结构的不相同点:检测元件、测量桥路。原理的不相同点:电子电位差计电子平衡电桥仪表平衡时桥路不平衡平衡测温元件连接方式考虑冷端温度补偿热电偶用补偿导线接在对角线上热电阻用三线制接在桥臂中电源直流直流或交流2、(15分)运用补偿导线的目的是将热电偶的冷端从温度较高、波动较大的地方移到温度较低、且相对稳定的地方。假如只运用补偿导线还不能达到冷端温度补偿的目的,必需与其它方法协作起来运用。详细方法如下:热电偶常用的冷端温度补偿方法有:公式计算法、冰浴法、仪表机械零点调整法和电桥补偿法。3、(12分)下图为串级限制系统的方框图;副回路是克服作用于副对象的干扰,使副被控变量基本稳定,削减对主4、(20分)构成限制系统时的被控变量是塔顶温度;操纵变量是塔顶回流量,主要干扰量是:进料的流量和温度,回流的温度和流量,加热蒸汽量等。限制图见下图1,执行器为气关式。限制器为反作用方向。简洁限制系统方框图见下图2o该系统克服干扰的过程:当干扰作用使温度t上升,测量大于给定,限制器输入偏差增大,其输出限制信号增加,气开阀开大,回流量加大,塔顶温度下降,回复给定。化工仪表与自动化课程测试试题四一、填空题(32分)1、表征限制规律的参数是比例度、积分时间、微分时间。2、串级调整系统结构上有两个回路,分别称为主回路和副回路;有两个被调参数,分别称为主参数和副参数;有一个调整参数。3、弹簧管压力表是利用弹簧管产生位移与被测压力相平衡来测量的。4、不受被测介质物理性质影响的流量计是:电磁流量计、旋涡流量计、椭圆齿轮番量计。5、差压式流量计是利用玉遮原理进行测量流量的。6、电容式液位传感器测量液位时,如测量高粘度导电介质则测量精度受虚假液位的影响。7、分度号为S型的热电偶,假如错接了K型热电偶的补偿导线则产生的热电势会增加。假如补偿导线的型号正确但正负接反,则产生的热电势会削减。8、电容式差压变送器的测量部分是先将差压转变成位移,然后再变成电容变更量作为转换部分的输入。二、综合题(58分)1、(10分)匀称限制系统和般限制系统的异同点有哪些?怎样实现匀称限制?2、(8分)从保证限制质量的角度,限制阀设计中应考虑哪几个方面?阀的志向流量特性有哪几种形式?4、(20分)某列管式蒸汽加热器,工艺要求出口物料温度稳定在(90±D°C。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。(1) 确定被控变量,并选择相应的测量元件。(2) 制定合理的限制方案。(3) 如物料温度不允许过高,否则易裂解,试确定限制阀的气开、气关式。(4)蒸汽原料T画出限制流程图与方框图。5、(10分)某化学反应器工艺规定操作温度为400±2。(:,考虑平安因素,调整过程中温度偏离给定值不得超过6。配现设计运行的温度定值调整系统,在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(按被控变量进入新稳态值的±2%为准)和振荡周期。三、计算题:(10分)计算下图各热电偶回路所产生的热电势(10分)。如图为S型热偶测温线路,由于疏忽将其中其次段补偿导线接反,求:输入到显示仪表的总电势为多少?由于其次段补偿导线接反引入的误差是多少?化工仪表与自动化课程测试试题四答案、1、(IO分)回答要点:匀称限制系统和一般限制系统的相同点:结构相同;不同点:目的和特点不同,其目的是为了解决前后工序的供求冲突,使两个变量间能相互兼顾和协调操作,特点是使两个相互联系的变量都在允许的范围内缓慢地变更。匀称限制的实现可以从以下2方面来做:1)调整规律上采纳P或PI,而不采纳D调整,2)参数整定上比例度从小到大整定,且比例度(和积分时间)都较大。2、(8分)回答要点:限制阀的设计应考虑:阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量特性选择。志向流量特性有4种形式:直线特性、等百分比特性、快开特性、抛物线特性。4、(20分)回答要点:被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度,因测量温度较低但精度较高选择钳热电阻为测量元件。干扰为蒸汽压力,限制方案选用副参数为蒸汽压力、主参数为物料出口温度的串级限制。原料T蒸汽TCPC限制阀选用的气开式限制流程图与方框图如图4、(10分)回答要点:由反应曲线可知:最大偏差A=45-40=5°C余差C=41-40=l°C衰减比过渡时间:Ts=23min三、(10分)回答要点:1、El=ES(800,50)-Es(50,0)=(7.345-0.299)-0.299=6.747(mV)E2=Ecb(800,0)-6.747=7.345-6.747=0.598(mV)化工仪表与自动化课程测试试题五一、填空题(36分)1、在阶跃扰动作用下,自动限制系统的过渡过程有发散振荡、等幅振荡、非振荡衰减、衰减振荡等基本形式。2、自动限制系统按按设定值的不同形式可分为定值限制系统、随动限制系统、程序限制系统等限制系统。3、对象的数学模型就是利用数学表达式来描述对象的特性。4、液位变送器测量进行零点迁移时只变更变送器的测量范围,不变更变送器的量程。5、在常用的热电偶温度计中,精度较高的是S型热电偶,线性最好的是K型热电偶,灵敏度较高的是E型热电偶。6 .常用的热电阻材料是金属铜和钳,分度号是CU50、CUlOo,Pt50、PtlOO,线性好的是铜电阻热电阻,它适于测量低温温度。7 .描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数、滞后时间,假如时间常数越大,系统的响应速度越慢,系统的稳定性越好。8 .差压式流量计由节流装置、导压管和显示仪表组成。常用的标准取压方式有角接取压和法兰取压。9 .指出你所知道的几种困难限制系统串级限制系统、匀称限制系统、分程限制系统、选择限制系统、前馈限制系统、比值限制系统等。二、综合题(54分)1、(10分)在限制系统中如何得到执行器的类型?画出执行器类型的简洁结构示意简图。2、(14分)比较差压式流量计与转子式流量计的异同点。3、(10分)限制器输入偏差是阶跃信号(见下图),请依据已知参数,画出P、Pl的输出响应曲线。已知:比例度S=50%I_Ililli-12345t(分)Pl输出已知:比例度6=100%3-积分时间TiT分2_1-IlQlll-I2345t(分)已知:比例度6=100%积分时间Ti=I分已知:比例度=50%4、(20分)如图为釜式反应器,釜内温度通过变更冷却剂流量的方式来限制。指出构成限制系统时的被控变量、限制变量、干扰量是什么?假如冷却剂压力为主要干扰,选择限制方案,在下图中画出限制流程图;选择执行器的气开、气关类型;画出限制系统的方框图;简洁说明该系统克服干扰的过程(可设温度t上升,分析调整动作过程)。电子电位差计三、计算题:(10分)计算下图热电偶温度计所产生的热电势以及温度计所显示的温度(10分)。注:CD-S型热电偶;C'D'-S型热电偶补偿导线;化工仪表与自动化课程测试试题五答案二、1、(10分)回答要点:在限制系统中,执行器类型的获得是靠变更执行机构和调整机构的作用方一直得到的,i般状况下,对于大口径的执行器,执行机构采纳正作用,靠变更调整机构的正反装来得到执行器的气开气关类型,对于小口径的执行器,调整机构选择正装,故只能靠变更执行机构的正反作用来得到执行器的气开气关类型。2、(14分)回答要点:相同点:两者都是利用节流原理来测量流量。不同点:差压式流量计转子式流量计节流件固定安装节流件安装不固定节流件前后差压变更节流件前后差压固定输入输出非线性输入输出线性构成限制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量是冷却剂流量,干扰量是:冷却剂压力和温度、搅拌速度以及环境温度。限制流程图见下图1。执行器应选择气关类型。限制系统方框图见下图2。该系统克服干扰的过程:当干扰作用使温度t上升,测量大于给定,限制器输入偏差增大,其输出限制信号削减,气关阀开大,冷却剂流量增加,釜内温度下降,维持给定。三、(10分)回答要点:E=Ecd(300,25)=(2.323-0.142)=2.181(mV)因为电子电位差计有自动冷端温度补偿装置,所以测量不受环境温度影响,温度计所显示的温度为300oCo

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