仪表自动化习题答案


    第1章 动控制系统基概念
    13 动控制系统环节组成?
    解 动控制系统检测变送器控制器执行器控象等四环节组成
    15 题15图某列式蒸汽加热器控制流程图试分说明图中PI307TRC303FRC305代表意义

    题15图 加热器控制流程图
    解 PI307表示安装压力指示仪表工段号3仪表序号07
    TRC303表示集中仪表盘安装具指示记录功温度控制仪表工段号3仪表序号03
    FRC305表示集中仪表盘安装具指示记录功流量控制仪表工段号3仪表序号05
    17 动控制系统中测量变送装置控制器执行器起什作
    解 测量变送装置功测量控变量转化种特定统输出信号(气压信号电压电流信号等)送控制器
    控制器接受测量变送器送信号工艺需保持控变量设定值相较出偏差某种运算规律算出结果然结果特定信号(气压电流)发送出
    执行器控制阀动根控制器送信号值改变阀门开启度改变操变量
    18.试分说明什控象控变量定值操变量操介质
    解:控象(象)——动控制系统中工艺参数需控制生产程生产设备机器
    控变量——控象求保持设定值工艺参数控系统通常该变量名称称呼温度控制系统压力制系统等
    定值(设定值期值)——希控制系统实现目标控变量期值恒定程序变化
    操变量(调节变量)——控变量具较强直接影响便调节(操)变量实现控制作变量
    操介质(操剂)——实现控制作物料
    111 题l11图示反应器温度控制系统示意图AB两种物料进入反应器进行反应通改变进入夹套冷水流量控制反应器温度变试画出该温度控制系统方块图指出该系统中控象控变量操变量影响控变量干扰什说明该温度控制系统具负反馈闭环系统

    题111图 反应器温度控制系统
    解 该温度控制系统方块图

    题解111图 反应器温度控制系统方块图
    中控象:反应器控变量:反应器温度操变量:冷水流量
    影响控变量干扰素AB两种物料温度进料量冷水压力温度环境温度高低等
    反应器控温度干扰作升高时测量值定值较获偏差信号温度控制器运算处理输出控制信号驱动控制阀开度增冷水流量增样反应器温度降该温度控制系统具负反馈闭环控制系统
    112 题111图示温度控制系统中果进料温度升高反应器温度超定值试说明时该控制系统工作情况时系统通控制作克服干扰作控变量影响
    解:反应器温度超定值(升高)时温度测量元件测出温度值定值较温度控制器TC较偏差控制运算输出控制信号冷水阀门开度增增冷水流量反应器温度降样克服干扰作控变量影响
    113 定值形式动控制系统分类
    解:定值形式动控制系统分三类:
    ·定值控制系统——定值恒定控制系统
    ·动控制系统(动踪系统)——定值机变化系统
    ·程序控制系统——定值定时间程序变化系统
    119 某化学反应器工艺规定操作温度(900±10)℃考虑安全素控制程中温度偏离定值超80℃现设计温度定值控制系统阶跃干扰作渡程曲线题119图示试求该系统渡程品质指标:偏差超调量衰减余差振荡周期渡时间(控温度进入新稳态值±1(900´(±1)±9℃)时间)回答该控制系统否满足题中工艺求

    题119图 温度控制系统渡程曲线
    解 偏差A95090050(℃)
    超调量B95090842(℃)
    B¢91890810(℃)衰减nBB¢421042
    余差C9089008℃
    振荡周期T45936(min)
    渡时间ts47min
    A50℃<80℃C8℃<10℃该控制系统满足题中工艺求
    120 题l20(a) 图蒸汽加热器温度控制原理图试画出该系统方块图指出控象控变量操变量存干扰什现生产需求出口物料温度80℃提高81℃仪表定值阶跃变化控变量变化曲线题120(b) 图示试求该系统渡程品质指标:偏差衰减余差(提示:该系统动控制系统新定值81℃)

    题120图 蒸汽加热器温度控制
    解 蒸汽加热器温度控制系统方块图图示

    题解120图 蒸汽加热器温度控制系统方块图
    中:控象蒸汽加热器控变量出口物料温度操变量蒸汽流量
    存干扰:进口物料流量温度变化加热蒸汽压力温度变化环境温度变化等
    该系统渡程品质指标:
    偏差A8158105(℃)
    B81580708(℃)B¢80980702(℃)衰减nBB¢08024
    余差C8078103(℃)
    第2章 控象数学模型
    21什象特性什研究象特性
    解 象特性象输出输入关系
    研究象特性数学方法描述象输入量输出量间关系采
    动化装置组成动控制系统时首先必须深入解象特性解规律根工艺控制质量求设计合理控制系统选择合适控变量操变量选合适测量元件控制器控制系统投入运行时根象特性选择合适控制器参数(称控制器参数工程整定)系统正常运行控象特性动控制系统控制质量影响必须深入研究
    22 象数学模型静态数学模型动态数学模型什区
    解 象特性数学描述(方程曲线表格等)称象数学模型
    稳态数学模型描述象稳态时输入量输出量间关系动态数学模型描述象输入量改变输出量变化情况稳态动态事物特性两侧面样说动态数学模型稳态数学模型基础发展稳态数学模型象达衡状态时动态数学模型特例
    28 反映象特性参数什物理意义
    解:放系数K时间常数T滞时间t
    放系数K数值等象(重新)处稳定状态时输出变化量(引起输出变化)输入变化量


    象放系数K越表示象输入量定变化时输出量影响越控变量量变化越灵敏K实质象灵敏度
    时间常数T指象受阶跃输入作控变量达新稳态值632需时间象受阶跃输入作控变量果保持初始变化速度变化达新稳态值时间
    时间常数越控变量变化越慢达新稳态值需时间越
    象受输入作控变量立迅速变化现象称滞现象输出变量变化落输入变量变化现象称滞现象滞现象滞时间t表示
    象滞时间t象控变量输入变化响应滞控制时
    211 已知象特性具纯滞阶特性时间常数5min放系数10纯滞时间2min试写出描述该象特性阶微分方程式
    解 该象特性阶微分方程

    212 题212图示RC电路中已知R=5kWC=2000mF试画出ei突然0阶跃变化5V时eo变化曲线计算出t=Tt=2Tt=3T时eo值

    题212图 RC电路
    解 RC电路微分方程

    ei5V时微分方程解
    eo5(1etT) 5(1et10) (V)
    (该系统时间常数TRC5´103´2000´10610s)
    tT时 eo5(1eTT) 5(1e1)316V
    t2T时eo5(1e2TT) 5(1e2)432V
    t3T时eo5(1e3TT) 5(1e3)475V

    题解212图 RC电路阶跃响应曲线
    213 已知简单水槽截面积05m2水槽中液体正位移泵抽出流出流量恒定果稳定情况输入流量突然原基础增加01m3h试画出水槽液位Dh变化曲线
    解 积分象
    (m)

    题解213图 水槽液位Dh变化曲线
    214 测定某重油预热炉象特性某瞬间(假定t00)突然燃料气流量25th增加30th重油出口温度记录仪阶跃反应曲线题214图示假定该象阶象试写出描述该重油预热炉特性微分方程式(分温度变化量燃料量变化量输出量输入量)解出燃料量变化量单位阶跃变化量时温度变化量函数表达式

    题214图 重油预热炉

    (输入)燃料变化量

    题图知该系统属阶系统输出量(温度)变化量y(t)相输入(燃料)变化量x(t)关系(方程)

    x(t)A506(kgmin)const时方程解
    y(t)KA(1etT)℃
    题图知y(¥)KA15012030℃
    K30A30(506)36(℃(kgmin))
    首先考虑延迟y(t)变化t02min开始t18min时实际变化时间t6min题图知
    y(t)y(6)30(1e6T)14512025(℃)
    解出 T335(min)

    y(t)30(1et335)℃
    考虑滞时间 t2min

    微分方程

    燃料变化量x(t)A1时温度变化量函数表达式
    题图知y(¥)KAK15012030℃(℃(kgmin)
    yt(t)y(tt)30(1e(t2)335)℃
    第3章 检测仪表传感器
    31 什测量程
    解 测量程测参数相应测量单位进行较程
    35 某标尺0~1000℃温度仪表出厂前校验刻度标尺点测量结果分:
    标准表读数℃
    0
    200
    400
    600
    700
    800
    900
    1000
    校表读数℃
    0
    201
    402
    604
    706
    805
    903
    1001
    (1)求出该温度仪表绝误差值
    (2)确定该温度仪表精度等级
    (3)果工艺允许绝误差±8C问该温度仪表否符合求
    解 (1) 校验数处理:
    标准表读数℃
    0
    200
    400
    600
    700
    800
    900
    1000
    校表读数℃
    0
    201
    402
    604
    706
    805
    903
    1001
    绝误差℃
    0
    +1
    +2
    +4
    +6
    +5
    +3
    +1
    数处理表知绝误差:+6℃
    (2)仪表误差:
    仪表精度等级应定10级
    (3)仪表基误差:Dm1000´(±10)±10℃ 该温度仪表符合工艺误差求
    36 果台压力表测量围0~10MPa校验出列数:
    标准表读数MPa
    0
    2
    4
    6
    8
    10
    校表正行程读数MPa
    0
    198
    396
    594
    797
    999
    校表反行程读数MPa
    0
    202
    403
    606
    803
    1001
    (1)求出该压力表变差
    (2)问该压力表否符合1.0级精度
    解 (1)校验数处理:
    标准表读数MPa
    0
    2
    4
    6
    8
    10
    校表正行程读数MPa
    0
    198
    396
    594
    797
    999
    校表反行程读数MPa
    0
    202
    403
    606
    803
    1001
    压力表变差
    0
    04
    07
    12
    06
    02
    校表正行程读数均值
    MPa
    0
    200
    3995
    600
    800
    1000
    仪表绝误差 MPa
    0
    000
    0005
    000
    000
    000
    数处理表知该压力表变差:12
    (2)仪表误差:
    仪表变差12>10该压力表符合10级精度
    37.什压力表压力绝压力负压力(真空度)间关系
    解 (1)工程压力物理压强PFS(压强)
    (2)绝压力指物体受实际压力
    表压力绝压力气压力
    负压力(真空度)气压力绝压力
    310.作感受压力弹性元件种
    解 弹簧式弹性元件薄膜式弹性元件(分膜片式膜盒式两种)波纹式弹性元件
    311.弹簧压力计测压原理什试述弹簧压力计组成测压程
    解:(1)弹簧压力计测压原理弹簧受压力产生变形端产生相应位移测出弹簧端位移反映测压力p
    (2)弹簧式压力计组成:弹簧(测量元件)放机构游丝指针表盘
    (3)弹簧压力计测压程:弹簧压力计测量压力时压力弹簧产生位移量放机构位移量放带动指针表盘指示出前压力值
    314 电容式压力传感器工作原理什特点
    解 见教材P54~P55差动电容传感器中间弹性膜片两边压力等时膜片变形膜片两边电容器电容量变化(等)利变压器电桥电容量变化转换电桥输出电压变化反映膜片两边压力差异(压差)
    特点:输出信号压差成正应围广表压差压流量液位等测量
    315 某压力表测量围0~1MPa精度等级10级试问压力表允许绝误差少标准压力计校验该压力表校验点05MPa时标准压力计读数0508MPa试问校压力表点否符合1级精度什
    解 压力表允许绝误差
    Dmax10MPa´10001MPa
    校验点05MPa处绝误差
    D0505080008(MPa)
    该校验点测量误差

    该校验点符合10级精度
    316.什测量仪表测量围根测量选取选台量程仪表测量参数值问题
    解 (1)保证敏感元件安全围工作考虑测象发生异常超压情况仪表量程选择必须留足够余必须考虑实际时测量误差仪表量程宜选
    (2)仪表基误差Dm精度等级量程决定整仪表测量围定选台量程仪表测量参数值样会加测量误差
    317 果某反应器压力08MPa允许绝误差001MPa现台测量围0~16MPa精度l0级压力表进行测量问否符合工艺误差求采台测量围0~10MPa精度10级压力表问符合误差求试说明理
    解 0~16MPa精度l0级压力表进行测量基误差
    Dmax16MPa´100016MPa>001MPa(允许值)
    该表符合工艺误差求
    0~10MPa精度l0级压力表进行测量基误差
    Dmax10MPa´10001MPa>001MPa(允许值)
    该表符合工艺误差求
    318 某台空压机缓器工作压力围11~16MPa工艺求观察罐压力求测量结果误差罐压力±5%试选择台合适压力计(类型测量围精度等级)说明理
    解 空压机缓器压力稳态压力工作压力限pmin11MPa工作压力限pmax16MPa设选压力表量程p根工作压力选压力表量程关系


    根压力表量程系列(附表1)选YX150型测量围0~25MPa电接点压力表
    根测量误差求测量误差
    Dmax£11´50055(MPa)
    选压力表引误差应满足

    求选精度等级20级(15级)压力表
    319 某合成氨厂合成塔压力控制指标14MPa求误差超04MPa试选台指示压力表(出型号测量围精度等级)
    解 合成塔控制压力14MPa高压设选压力表量程p

    根压力表量程系列(附表1)选YX150型测量围0~25MPa电接点压力表
    根测量误差求选压力表允许误差应满足

    求选精度等级15级压力表
    320 现台测量围0~16MPa精度15级普通弹簧压力表校验结果:
    校表读数MPa
    0.0 0.4 0.8 1.2 1.6
    标准表行程读数MPa
    0.000 0.385 0.790 1.210 1.595
    标准表行程读数MPa
    0.000 0.405 0.810 1.215 1.595
    试问台表合格否否某空气贮罐压力测量(该贮罐工作压力08~10MPa测量绝误差允许005MPa)
    解 压力表校验
    表31 压力表校验数数处理结果
    校表读数MPa
    00 04 08 12   16
    误差
    标准表行程读数MPa
    0000 0385 0790 1210  1595

    标准表行程读数MPa
    0000 0405 0810 1215   1595

    升降变差MPa
    0000 0020 0020 0005  0000
    0020
    标准表行程读数均值MPa
    0000 0395 0800 12125  1595

    绝误差DMPa
    0000 0005 0000 0013  0005
    0013

    仪表引误差(绝误差升降变差中选取绝值者做Dm求仪表引误差)

    台仪表15级精度等级合格
    空气贮罐压力属稳态压力Pmax10MPa<16´23MPaPmin08MPa>16´13MPa误差Dmax16´150024MPa<005MPa台仪表该空气贮罐压力测量
    324.什节流现象 流体节流装置时什会产生静压差
    解:流体节流装置道中流动时节流装置前壁流体静压力产生差异现象称节流现象
    流体节流装置时节流装置前流体截面该变造成流体流速改变产生节流装置前压力差
    328 什说转子流量计定压式流量计
    解:转子流量计测量流体流量时转子前流体压力压差Dp常数
    const(恒量)
    332 转子流量计测气压065MPa温度40℃CO2气体流量时已知流量计读数50Ls求CO2真实流量(已知CO2标准状态时密度1977kg/m3)
    解 题知:p00101325MPap1065+01013250751325(MPa)T0293K
    T1273+40313(K)r01293kgNm3r11977kgNm3Q050Ls

    333 水刻度转子流量计测量围0~10Lmin转子密度7920kg/m3锈钢制成测量密度0831kg/L苯流量问测量围少时转子材料改密度2750kg/m3铝制成问时测量水流量苯流量测量围少
    解 题知rt7920kg/m3rf0831kg/L831kg/m3rW1000/m3Q010 Lmin
    测苯流量修正系数

    QrQ0KQ1009»111(Lmin)
    苯流量测量围0~111Lmin
    转子材料改铝时rr2750kg/m3时测水流量修正系数

    Qr0Q0KrQ1025(Lmin)
    时测水流量测量围0~5Lmin
    测苯流量修正系数

    QrfQr0KfQ5087575(Lmin)
    时测苯流量测量围0~575Lmin
    336 涡轮流量计工作原理特点什
    解:(1)涡轮流量计工作原理:流体道中流动时叶轮旋转转速流体流速成线性关系磁电感应转换器叶轮转速转换成相应电脉信号反映流体流速流速道截面积流体流量
    (2)涡轮流量计特点:安装方便测量精度高耐高压反应快便远传受干扰容易磨损等特点
    337 电磁流量计工作原理什测介质什求
    解 电磁流量计工作原理基道中导电流体磁场中流动时切割磁力线产生感应电动势电磁感应原理流体流速越感应电动势越感应电动势流量成正电磁流量计测量导电液体流量
    346 什液位测量时零点迁移问题样进行迁移实质什
    解 (1)测容器液位H0时差压液位计感受压差Dp≠0现象称液位测量时零点迁移
    348 测量高温液体(指蒸汽常温冷凝情况)时常负压装冷凝罐(见题319图)问时差压变送器测量液位时迁移迁移迁移量应考虑

    题319图 高温液体液位测量
    解:差压液位计正压室压力
    p1rgh1+ rgH+p0
    负压室压力
    p2rgh2+ p0
    正负压室压差
    Dpp1p2 rgH(h2h1) rg
    H0时Dp (h2h1) rg
    种液位测量时具负迁移现象H0时Dp0该差压变送器测液位时需零点迁移迁移量(h2h1) rg
    354 什热电偶热电特性 热电偶热电势两部分组成
    解:(1)两种导体(金属合金)AB组成闭合回路(称热电偶)两接触点温度(TT0)回路中定电流表明回路中电势产生该现象称热电动势效应塞贝克(Seebeck)效应回路中电势称热动势EAB(TT0)EAB(tt0)
    (2)热电偶热电势接触电势温差电势两部分组成
    322.常热电偶种配补偿导线什什补偿导线说明补偿导线时注意点
    解:(1)常热电偶种:

    (2)配补偿导线:

    (3)廉价补偿导线代热电偶冷端远离热端受温度场变化影响测量电路相连接补偿导线时注意:定温度围补偿导线配热电偶具相相热电特性保持延伸电极热电偶两接点温度相等
    356 热电偶测温时什进行冷端温度补偿冷端温度补偿方法种
    解:(1)热电偶热电势T0(t0)恒定测温度T(t)单值函数热电偶标准分度表T0=0℃参考温度条件测试制定保持T0=0℃直接应分度表分度曲线T0≠0℃应进行冷端补偿处理
    (2)冷端温度补偿方法:延长导线法0℃恒温法冷端温度修正法冷端温度动补偿法等
    357试述热电偶温度计热电阻温度计包括元件仪表输入输出信号什
    解:热电偶温度计热电偶(感温元件)显示仪表连接导线组成输入信号温度输出信号热电势
    热电阻温度计热电阻(感温元件)显示仪表连接导线组成输入信号温度输出信号电阻
    358 K型热电偶测某设备温度测热电势20mV冷端(室温)25C求设备温度果改E型热电偶测温相条件E热电偶测热电势少
    解 K型热电偶测温时设设备温度tE(t25)20mV查K型热电偶分度表E(250)1000mV根中间温度定律
    E(t0) E(t25)+ E(250)20+1021000 mV
    反查K型热电偶分度表t5084℃
    改E型热电偶测次设备温度样根中间温度定律测热电势
    EK(508425) EK(50840) EK(250)37678614965361821mV»3618mV
    359 现支镍铬铜镍热电偶测某换热器温度冷端温度30℃显示仪表机械零位0℃时时指示值400℃认换热器温度430℃什正确值少度
    解 认换热器温度430℃
    设换热器温度t实测热电势E(t30)根显示仪表指示值400℃E(t30) E(4000)中间温度定律查镍铬铜镍(E型)热电偶分度表
    E(t0) E(t30)+ E(300) E(4000)+ E(300)28943+180130744mV
    反查镍铬铜镍热电偶分度表器温度t4225℃
    360.试述热电阻测温原理常测温热电阻种热电阻分度号种相应R0少
    解:(1)热电阻测温原理:电阻-温度效应数金属导体电阻值温度变化现象
    (2)常测温热电阻:铂热电阻铜热电阻
    (3)铂热电阻分度号:
    ¨ Pt100(R0100W)
    ¨ Pt50(R050W)
    ¨ Pt1000(R01000W)等
    铜热电阻分度号:
    ¨ Cu100(R0100W)
    ¨ Cu50(R050W)等
    362 分度号Ptl00铂电阻测温计算时错Cul00分度表查温度140℃问实际温度少
    解 查Cul00分度表140℃应电阻15996W该电阻值实际Ptl00铂电阻测温时电阻值反查Ptl00分度表实际温度157℃
    363 分度号Cu50百度电阻W(100)R100R0142铜热电阻测某反应器温度测温度50℃时该热电阻阻值R50少 测某环境温度时热电阻阻值92W该环境温度少
    解 分度号Cu50百度电阻W(100)142铜热电阻R050WR10050´14271W该铜热电阻测温灵敏度k
    (W℃)
    测温度50℃时电阻值R5050W+021W℃´50℃605W
    测某环境温度时热电阻阻值Rt92W应环境温度
    t(9250)021200℃
    第4章 显示仪表
    410 标尺始端0℃电子电位差计热电偶热端0℃冷端25℃时问时应指示少度输入信号少热端0℃冷端0℃时时应指示少度输入信号少
    解 热电偶热端0℃冷端25℃时应指示0℃
    输入信号E(025) E(250)
    热端0℃冷端0℃时时应指示0℃输入信号E(00)0
    412 题412图示热电偶测温系统热电偶型号K请回答:
    (1)工业种温度计
    (2)显示仪表应采种仪表该仪表输入信号少应指示少温度

    题412图 热电偶测温系统图
    解 (1)工业热电偶温度计
    (2)显示仪表应采XCZ101型动圈式显示仪表电子电位差计显示仪表仪表输入信号K型热电偶热电势E(60025)
    E(60025) E(6000) E(250)24902 100023902(mV)
    指示温度应600℃(显示仪表具冷端温度动补偿直接显示测温度)
    413 测温系统题413图示请说出工业种温度计已知热电偶K错E配套显示仪表仪表指示160℃时请计算实际温度tx少度(室温25℃)

    题413图 测温系统图
    解 工业热电偶温度计
    E型热电偶配套显示仪表指示160℃室温25℃时显示仪表输入信号应E型热电偶热端160℃冷端25℃时热电势EE(16025)显示仪表外实际配K型热电偶输入热电势EE(16025)实际应K型热电偶热端tx℃冷端25℃时热电势EK(tx25)EK(tx25) EE(16025)
    EE(16025) EE(1600) EE(250)
    查E型热电偶分度表EE(1600) 10501mVEE(250)14965mV
    EE(16025)105011496590045mV
    EK(tx0) EK(tx25)+ EK(250)
    90045+1000(查K型热电偶分度表)
    100045(mV)
    反查K型热电偶分度表tx2464℃
    414 试述电子动衡电桥工作原理热电阻短路断路电源停电时指针应指什方什
    解 电子动衡电桥原理电路图示

    题解414图 电子衡电桥测温原理图
    测温度测量限时Rt值Rt0滑动触点应RP左端时电桥衡条件
    R3(Rt0+RP)R2R4 (1)
    测温度升高热电阻阻值增加DRt滑动触点应右移动电桥衡时电桥衡条件
    R3(Rt0+DRt+RPr1)R2(R4+ r1) (2)
    式(1)减式(2)
    DRt R3 r1R3 R2r1

    (3)
    式出:滑动触点B位置反映热电阻阻值变化反映测温度变化触点位移热电阻增量呈线性关系
    热电阻短路时Rt0电桥衡指针应左滑动直始端热电阻断路时Rt¥电桥衡指针应右滑动直终终端电源停电时指针指位置电桥输出0(电桥衡)
    第5章 动控制仪表
    51 什控制器控制规律控制器基控制规律
    解 控制器控制规律指控制器输出信号p输入信号e间关系

    控制器基控制规律:位式控制(中双位控制较常)例控制(P)积分控制(I)微分控制(D)
    54 例控制器例度台DDZ—Ⅱ型液位例控制器液位测量围0~12m指示值04m增06m例控制器输出相应5mA增7mA试求控制器例度放系数
    解 例控制器例度指控制器输入变化相值相应输出变化相值百分数式子表示:

    式中 e ——输入变化量
    p ——相应输出变化量
    ——输入变化量仪表量程
    ——输出变化量控制器输出工作围
    根题条件该控制器例度

    单元组合仪表放系数
    KP1d1833120
    55 台DDZ—Ⅲ型温度例控制器测量全量程0~1000℃指示值变化100℃控制器例度80%求相应控制器输出变化少

    控制器输出变化量 p16802(mA)
    59 台具例积分控制规律DDZ—Ⅱ型控制器例度d200%稳态时输出5mA某瞬间输入突然变化05mA30s输出5mA变6mA试问该控制器积分时间TI少
    解 控制器放倍数
    KP1d120005
    控制器输入变化量A05mA控制器输出变化量Dp651(mA)历时间t30s



    510 某台DDZ—Ⅲ型例积分控制器例度d100%积分时间TI2min稳态时输出5mA某瞬间输入突然增加02mA试问5min输出5mA变化少
    解 控制器放倍数
    KP1d11001
    控制器积分时间TI2min稳态输出p05mA控制器输入变化量A02mA历时间t5min输出变化量

    历时间5min控制器输出
    pp0+Dp5+0757(mA)
    512 试写出例积分微分(PID)三作控制规律数学表达式
    解 PID控制器控制规律数学表达式

    中e—输入变化量p—相应输出变化量KP—放倍数TI—称积分时间TD—微分时间
    513 试分析例积分微分控制规律特点
    解 例控制规律特点反应快控制时存余差(差控制)
    积分控制规律特点控制动作缓慢控制时余差(差控制)
    微分控制规律特点控制响应快超前控制称输出反映偏差假偏差固定数值微分作没输出控制结果消偏差单独种控制器常例例积分组合构成例微分例积分微分控制器
    第 6章 执行器
    61 气动执行器两部分组成 起什作
    解 气动执行器执行机构控制机构(阀)两部分组成执行机构执行器推动装置根输入控制信号产生相应推力F直线位移l推动控制机构动作控制信号转换阀杆位移装置控制机构执行器控制部分直接操介质接触控制流体流量阀杆位移转换流阀流量装置
    64 试分说明什控制阀流量特性理想流量特性 常控制阀理想流量特性
    解 控制阀流量特性指操介质流阀门相流量阀门相开度(相位移)间关系:

    式中相流量QQmax控制阀某开度时流量Q全开时流量Qmax相开度lL控制阀某开度行程l全开行程L
    考虑控制阀前压差变化时流量特性称理想流量特性:
    ¨直线流量特性
    ¨等百分(数)流量特性
    ¨抛物线流量特性
    ¨快开流量特性
    等四种
    67 什控制阀调围 串联道中调围什会变化
    解 控制阀调围(调)控制流量Qmax流量Qmin值

    串联道中分压分流作调围会变
    68 已知阀流量Qmax=50m3h调围R=30
    (1)计算流量Qmin说明Qmin否阀泄漏量
    (2)阀流量特性直线流量特性问理想情况阀相行程lL0208时流量值Q
    (3)阀流量特性等百分流量特性问理想情况阀相行程0208时流量值Q
    解 (1)Qmin阀泄漏量泄漏量控制流量
    (2)直线流量特性
    ¨lL 02时
    ¨lL 08时
    (3)直线流量特性
    ¨lL 02时
    ¨lL 08时
    69阀理想流量特性分直线流量特性等百分流量特性试求出理想情况相行程分lL=0208时两种阀相放系数(阀调R30)
    解 阀理想流量特性直线流量特性时lL值关相行程分lL=0208时直线流量特性阀均
    K相11R11300967
    阀理想流量特性等百分流量特性时
    ¨lL=02时
    ¨lL=08时
    610 已知阀流量Qmax=100m3h调围R=30试分计算理想情况阀相行程lL01020809时流量值Q较理想流量特性控制阀开度开度时流量变化情况
    (1) 直线流量特性
    (2) 等百分流量特性
    解 (1) 根直线流量特性相流量相行程间关系:

    分公式中代入数Qmax=100m3hR=30lL01020809等数计算出相行程01020809时流量值:
    Q01=13m3h Q02=2267 m3h Q08=8067 m3h Q09=9033 m3h
    (2) 根等百分流量特性相流量相行程间关系:

    分代入述数:
    Q01=468m3h Q02=658m3h Q08=5065m3h Q09=7117m3h
    述数算直线流量特性控制阀相行程10%变化20%时流量变化相值:

    相行程80%变化90%时流量变化相值:

    见直线流量特性控制阀开度时行程变化10%流量原基础增加744%控制作强容易系统产生振荡开度时(80%处)行程样变化10%流量原基础增加12%控制作弱控制够时力直线流量特性控制阀缺陷
    等百分流量特性控制阀相行程10%变20%时流量变化相值:

    相行程80%变90%时流量变化相值:

    等百分特性控制阀开度开度时行程样变化10%流量原基础变化相百分数相等取名等百分流量特性具种特性控制阀样行程变化值开度时流量变化控制较稳缓开度时流量变化控制灵敏效优点
    611 什串联道中阻力s s值变化什会理想流量特性发生畸变
    解 串联道中阻力s

    s值变化时道阻力损失变化控制阀前压差变化进影响流量变化理想流量特性发生畸变s 1时道阻力损失零系统总压差全降阀工作特性理想特性致着s值减直线特性渐渐趋快开特性等百分特性渐渐接直线特性实际中般希s值低03常选s03~05s>06时理想流量特性相差
    612 什联道中分流x 试说明x值控制阀流量特性影响
    解 联道中分流x

    x值变化时控制阀流量变化控制阀控制流量总流量产生差异理想流量特性会发生畸变x1时控制阀流量总流量工作特性理想特性致着x值减旁路阀逐渐开然控制阀流量特性变化调围降低
    613 已知某控制阀串联道中系统总压差100kPa阻力s05阀全开时流水流量60m3h阀理想调围R30假设流动状态非阻塞流问该阀额定()流量系数Kmax实际调围Rr少
    解 控制阀全开时阀压差 Dp1Dp´s100´0550 kPa

    实际调围Rr
    614 某台控制阀额定流量系数Kmax=100阀前压差200kPa时两种流体密度分12g/cm308g/cm3流动状态均非阻塞流时问通流量少

    r12g/cm3时
    r08g/cm3时
    615 台调围R=30控制阀已知流量系数Kmax=100流体密度1gcm3阀全关全开时串联道影响阀两端压差l00kPa降60kPa果考虑阀泄漏量影响试计算系统阻力(分压)s说明串联道调围影响(假设控流体非阻塞液体)
    解 阻力s等控制阀全开时阀压差系统总压差考虑阀泄漏量影响时阀全关时阀两端压差视系统总压差系统总压差l00kPa阀全开时两端压差60kPa阻力:

    该阀Cmax=100R=30理想状况阀两端压差维持l00kPa流体密度1gcm3流量Qmax=l00m3h流量Qmin=Qmax/R=10030=333m3h
    非阻塞流液体

    串联道时压差l00kPa降60kPa时通阀流量l00m3h

    时调围

    见串联道时会控制阀流量特性发生畸变调围会降低果s值低会调围降低影响控制阀特性发挥应控制作
    然节观点s值说明耗阀压降量损失利面
    616 某台控制阀流量系数Kmax=200阀前压差12MPa流体密度081gcm3流动状态非阻塞流时问通流量少果压差变02MPa时通流量少
    解 公式



    压差变02MPa时通流量:

    述结果表明提高控制阀两端压差时尺寸控制阀会通流量增加换句话说工艺求流量已确定情况增加阀两端压差减选择控制阀尺寸(口径)节省投资控制方案选择时时需加考虑例离心泵流量控制控制阀般安装出口线安装吸入线离心泵吸入高度(压头)限压差较会影响控制阀正常工作时离心泵吸入压头损失控制阀致会影响离心泵正常工作
    618 什气动执行器气开式气关式选择原什
    解 气动执行器(控制阀)气开式压力控制信号时阀开压力控制信号时阀处全关气关式压力控制信号时阀关压力控制信号时阀处全开气动执行器气开式气关式选择原考虑工艺生产安全信号中断时应保证设备工作员安全

    第7章 简单控制系统
    72 题72图反应器温度控制系统示意图试画出系统方块图说明方块含义指出具体代表什假定该反应器温度控制系统中反应器需维持定温度利反应进行温度允许高否爆炸危险试确定执行器气开气关型式控制器正反作

    题72图 反应器温度控制系统
    解 该反应器温度控制系统方块图图示

    题解72图 反应器温度控制系统方块图
    中:控象反应器控变量反应器温度操变量蒸汽流量控制器温度控制器TC
    根工艺求执行器应气开型式蒸汽流量增加时反应器温度升高控象正作控制器应反作
    713 试确定题713图示两系统中执行器正反作控制器正反作
    (1)题713(a) 图加热器出口物料温度控制系统求物料温度高否容易分解
    (2)题713(b) 图冷器出口物料温度控制系统求物料温度太低否容易结晶

    题713图 温度控制系统
    解 (1)根工艺求题713(a) 图示加热器出口物料温度控制系统执行器应气开阀加热剂流量增加时加热器温度升高控象正作控制器应反作
    (2)根工艺求题713(b) 图示冷器出口物料温度控制系统执行器应气开阀冷剂流量增加时冷器温度降低控象反作控制器应正作
    714 题714图贮槽液位控制系统安全起见贮槽液体严格禁止溢出试述两种情况分确定执行器气开气关型式控制器正反作
    (1)选择流入量Qi操变量
    (2)选择流出量Qo操变量

    题714图 液位控制
    解 (1)选择流入量Qi操变量时满足贮槽液体严格禁止溢出工艺求执行器应气开阀控象正作控制器应反作
    (2)选择流入量Qo操变量时满足贮槽液体严格禁止溢出工艺求执行器应气关阀时控象反作控制器应反作
    715 题715图示锅炉汽包液位控制系统示意图求锅炉烧干试画出该系统方块图判断控制阀气开气关型式确定控制器正反作简述加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时该控制系统克服扰动

    题715图 锅炉气包液位控制系统
    解 该控制系统方块图图示

    题解715图 锅炉气包液位控制系统方块图
    中:控象锅炉汽包控变量锅炉汽包液位操变量冷水流量控制器温度控制器LC
    控制阀应气关型式控象正作控制器应正作
    加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时汽包液位降控制器LC输出信号减气关阀开度增(关)冷水流量增克服汽包液位降低
    716 题716图示精馏塔温度控制系统示意图通控制进入沸器蒸汽量实现控变量稳定试画出该控制系统方块图确定控制阀气开气关型式控制器正反作简述外界扰动精馏塔温度升高时该系统控制程(处假定精馏塔温度太高)

    题716图 精馏塔温度控制系统
    解 精馏塔温度控制系统方块图图示

    题解716 图精馏塔温度控制系统方块图
    控制阀应气开型式控象正作控制器应反作
    外界扰动精馏塔温度升高时控制器TC输出减控制阀开度变蒸汽流量降低精馏塔温度降
    718 某控制系统采DDZⅢ型控制器界例度法整定参数已测dk=30%Tk=3min试确定PI作PID作时控制器参数
    解 PI作时控制器例度d66积分时间TI255min
    PID作时控制器例度d51积分时间TI15min微分时间TD0375min
    719 某控制系统41衰减曲线法整定控制器参数已测ds=50%Ts=5min试确定PI作PID作时控制器参数
    解 PI作时控制器例度d60积分时间TI25min
    PID作时控制器例度d40积分时间TI15min微分时间TD05 min


    第8章 复杂控制系统
    85 题85图示聚合釜温度控制系统试问:
    (1)什类型控制系统试画出方块图
    (2)果聚合釜温度允许高否易发生事试确定控制阀气开气关型式
    (3)确定副控制器正反作
    (4)简述冷水压力变化时控制程
    (5)果冷水温度常波动述系统应改进
    (6)果选择夹套水温作副变量构成串级控制系统试画出方块图确定副控制器正反作

    题85图 聚合釜温度控制系统
    解 (1)温度流量串级控制系统方块图:

    题解85图1 温度流量串级控制系统方块图
    中:象聚合釜变量聚合釜温度控制器温度控制器TC副象冷水道副变量冷水流量副控制器流量控制器FC操变量冷水流量
    (2)果聚合釜温度允许高控制阀应气关型式(反作)
    (3)副变量操变量(冷水流量)身副象正作副控制器FC正作
    变量(聚合釜温度)增加时变量减求控制阀关副变量(冷水流量)增加时副变量减求控制阀关控制器TC应正作
    (4)冷水压力变化(压力增)时控制阀开度变时流量增聚合釜温度会降低首先流量增副控制器FC输出信号增(正作)气关阀门开度减减冷水流量次聚合釜温度降低控制器TC输出减(正作)FC定值减FC输出增进步关控制阀减冷水流量样效控制冷水压力增导致流量增造成聚合釜温度降低影响
    (5)果冷水温度常波动应选择冷水温度作副变量构成温度温度串级控制系统

    题解85图2 聚合釜温度冷水温度串级控制系统
    (6)果选择夹套水温作副变量构成串级控制系统原理图图示方块图前示中副象聚合釜夹套副变量夹套水温副控制器温度控制器T2C副控制器T2C反作控制器T1C反作

    题解85图3 聚合釜温度夹套水温度串级控制系统 题89图 串级均匀控制系统
    89 题89图串级均匀控制系统示意图试画出该系统方块图分析方案普通串级控制系统异点果控制阀选择气开式试确定LCFC控制器正反作
    解 控制系统方块图(略)该串级控制系统副变量操变量身
    控制阀选择气开式时LC应正作FC应反作
    812 试简述题812图示单闭环值控制系统Q1Q2分波动时控制系统控制程

    题812图 单闭环值控制系统
    解 流量Q1变化时变送器送控制器F1C(计算装置)FlC预先设置值输出成例变化成例改变副流量控制器F2C定值时副流量闭环系统动控制系统Q2Q1变化新工况流量值K保持变流量没变化副流量身干扰发生变化时副流量闭环系统相定值控制系统通控制克服干扰工艺求流量值保持变
    816 题816图示控制系统中控变量精馏塔塔底温度控制手段改变进入塔底沸器热剂流量该系统采2℃气态丙烯作热剂沸器释热呈液态进入冷凝液贮罐试分析:
    (1)该系统什类型控制系统试画出方块图
    (2)贮罐中液位低试确定调节阀气开气关型式控制器正反作型式
    (3)简述系统控制程

    题816图 精馏塔控制系统
    解 该控制系统温度流量串级控制液位简单控制构成选择性控制系统(串级选择性控制系统)系统方块图图示

    题解816图 串级选择性控制系统方块图
    根工艺求贮罐中液位低调节阀应气开式
    液位控制器LC应正作温度控制器反作流量控制器正作
    正常工况温度流量串级控制系统气态丙烯流量(压力)波动通副回路时克服塔釜温度升高TC输出减少FC输出增加控制阀关减少丙烯流量温度降起负分馈作
    异常工况贮罐液位低LC输出降低LC选中时实际液位单回路控制系统传级控制系统FC切断处开环状态
    第9章 典型设备控制方案
    92 控制复泵出口流量采题92图示方案行什

    题92图 复泵流量控制
    解 种控制方案行
    复泵出口道允许安装控制阀复泵活塞返次总定体积流体排出出口线节流时压头H会幅度增加定转速着流量减少压头急剧增加企图改变出口道阻力改变出口流量达控制流量目极易导致泵体损坏
    93 试述题93图示离心式压缩机两种方案特点控制目什

    题93图 离心式压缩机控制方案
    解 第种控制方案控制旁路回流量目控制出口流量恒定第二种控制方案控制旁路流量控制进口流量目控制入口流量恒定(足够吸入流量)防喘振
    96某换热器载热体工艺中介质流量允许控制加热物料出口温度恒定采载热体旁路控制方案图1l—30(a)(b)示试问该两种方案否合理什

    题96图 换热器控制方案
    解 合理图11—30(a)中控制阀旁路联图(b)中控制阀换热器
    联种联连接方式阀特性变坏调围降低换热器流路简单旁路更阻力压差必须选择口径控制阀投资增加
    97 图11—29(a)(b)表示蒸汽加热器.(c)(d)表示氨冷器属侧相变换热器试传热速率方程式分析述方案通什方法改变传热量维持物料出口温度恒定

    题97图 出口物料温度控制
    解 题97图中(a)(d)通改变冷热两流体传热温差达控制物料出口温度

    题97图中(b)(c)通改变传热面积方法达控制物料出口温度目
    98某蒸汽加热器工艺求出口物料温度稳定(90±1)℃已知干扰进口物料流量波动

    题96图 蒸汽加热器
    (1) 确定控变量选择相应测量元件
    (2) 制定合理控制方案获较控制质量
    (3) 物料温度允许低否易结晶试确定控制阀气开气关型式
    (4) 画出控制系统原理图方块图
    (5) 确定温度控制器正反作
    解 (1) 控变量出口物料温度测量元件应热电阻体选Ptl00Cu50
    Cul00
    (2) 应设计前馈—反馈控制系统
    (3) 控制阀应气关型
    (4) 控制系统原理图图示

    题解96图1 前馈反馈控制系统原理图
    控制系统方块图图示

    题解96图2 前馈反馈控制系统方块图
    图中TC反馈控制器FC前馈控制器(前馈补偿装置)
    (5) TC应正作
    99 题99图示列式换热器工艺求出口物料温度稳定余差超调量已知干扰载热体(蒸汽)压力稳定试确定控制方案画出该动控制系统原理图方块图确定选控制器控制规律正反作
    果干扰入口介质流量稳定设计控制方案?

    题99图 列式换热器
    解 根工艺求设计图示前馈反馈控制系统

    题解99图1 列式换热器前馈反馈控制系统
    方块图图示

    题解99图2 列式换热器前馈反馈控制系统方块图
    中控象列式换热器控变量出口物料温度操变量蒸汽流量干扰蒸汽压力稳定前馈控制器压力控制器PC反馈控制器温度控制器TC
    果工艺求换热器温度宜高控制阀应确定气开型控制器TC应反作PC应反作
    果工艺求换热器温度宜底控制阀应确定气关型控制器TC应正作PC应正作
    温度控制器TC般例积分控制规律压力控制器PC般例控制规律
    设计温度压力串级控制系统
    果干扰入口介质流量稳定设计图示温度流量前馈反馈控制系统

    题解99图3 列式换热器温度流量前馈反馈控制系统
    设计成温度流量串级控制系统
    920某加热炉系统题920图示工艺求介质出口物料温度稳定余差已知燃料入口压力波动频繁该控制系统干扰试根述求设计温度控制系统画出控制系统原理图方块图确定调节阀作形式选择合适控制规律控制器正反作

    题920图 加热炉温度控制
    解 根工艺求设计图示温度压力串级控制系统

    题解920图1 加热炉温度压力串级控制系统
    控制系统方块图图示

    题解920图2 加热炉温度流量串级控制系统方块图
    中象加热炉变量出料温度控制器温度控制器TC副象加热燃料道副变量燃料压力副控制器压力控制器PC
    果工艺求加热器温度宜高控制阀应确定气开型控制器TC应反作副控制器PC应反作控制器TC般例积分控制规律副控制器PC般例控制规律

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    贡献于2022-09-24

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