化工仪表维修工基础知识5

化工仪表维修工基础知识5
1．如何敷设导压管？管子的坡度以多大为好？
答案：测量导管应沿水平敷设，但需根据不同的介质及测量要求有一定的坡度，各部位对坡度的要求也不要样，有的为1：10，有的为1：12，有的为1：20。

按国家标准，规定为1：10-1：100，其倾斜方向应保证能排除气体或冷凝液。

如果不能满足上述要求时，则需分段敷设管路，并在管路的集气处安装排气装置，集液处安装排液装置。

如果被测介质易冷凝或冻结，则需加装伴热管并加保温。

2．试述红外线分析仪基本原理。

答案：各种物质的分子本身都固有一个特定的振动和转动频率，只有在红外光谱频率与分子本身的特定频率相一致时，这种分子才能吸收红外光谱辐射能。

所以各种气体并不是对红外光谱范围内所有波长的辐射能都具有吸收能力。

而且有选择性的。

即不同的分子混合物只能吸收某一波长范围式某n个波长范围的红外辐射能。

这是利用红外线进行成分分析的基础，当红外先波长与波测气体的吸收光谱相一致时，辐射能波长测量气体吸收，转换成其它形式能量。

利用这种转换关系，就可以确定物质吸收红外辐射能多少，从而可以确定物质的含量。

3．试简述自校正控制系统与传统的PID控制系统的本质区别？
答案：传统的控制系统其调节器参数整定是在一定的对象数学模型下进行的。

当对象特性变化后，调节函数不会自动调整，因而会影响控制质量。

自校正控制系统是在原有控制回路的基础上增加一个外回路，它能随时在线辨别对象的数学模型。

根据变化了的对象数学模型来调整调节器参数，使之始终处于最佳值，因此属于自适应控制系统。

4．试述均匀调节系统调节器参数的整定方法．
答案：均匀调节目的是允许液面在一定范围内上下波动的情况下，使流量变化比较均匀平稳，以求不至于突然发生大的波动．因此，该调节系统调节器的整定不必也不可能是定值。

对于串级均匀结构形式整定过程，首先把副调节器的比例度放在一适当数值上，然后由小到大变化，使副回路调节过程出现缓慢的非周期性衰减过程．再把主调节器的比例度放在一个适当的数值上，逐步由小到大改变比例度，以求得缓慢的非周期衰减过程．在此调节系统的整定过程中主、副调节器都不必加积分。

最后，视曲线情况，也可以适当加入一点积分。

要指出的是，均匀调节系统从形式上看符合串级调节系统结构，具有主、副调节器，但在参数整定时却不能按一般的串级调节系统的方法去整定。

5．锅炉汽包液位三冲量调节系统是怎样克服假液位的?
答案：当锅炉负荷量(即产气量)突然增大时，由于汽包内压力下降，汽包内沸腾加剧，产生大量气泡将液位抬起，经过一段时间后液位下降，这个短暂的过程液位不按物料平衡关系下降反而上升的现象叫假液位现象。

三冲量调节系统采用蒸汽前馈，当蒸汽流量增大时，锅炉汽包产生假液位上升时，蒸汽前馈与假液位产生的动作作用方向相反，抵消假液位产生的减给水指令并做适当的加水调节，从而避免假液位产生的调节动作，实现超前补偿。

6．“PID调节输出发生变化就意味着被调参数发生了变化”这句话对吗？被调参数最终的结果是什么？
答案：“PID调节输出发生变化就意味着被调参数发生了变化”这句话是对的；被调参数发生了变化是一个动态过程，这一过程的长短取决于PID参数的整定，过程结束后被调参数最终结果是不变的，因为系统的设定值没有改变。

7．在同一能源介质供气管路上就近设计一套流量调节系统和一套压力调节系统，请问投入运行后会出现什么现象？
答案：同一供气管路流量和压力是一对关联参数，如果流量和压力分别用一个简单的调节系统进行调节，则两个系统投入运行后的一致性不可能同步，因此调节压力的系统为了稳定压力而影响系统的流量，调节流量的系统为了稳定流量而影响压力，从而相互影响，两个系统都不稳定。

8．集散控制系统的通信网络一般有哪几种结构形式？简单描述几种国产和国外DCS控制系统。

答案：通信网络有4种：星形、环形、总线型、组合网络结构。

国产DCS系统有浙大中控JX-300系统，采用冗余设计。

还有和利时MACV控制系统。

国外有施耐德MODICON系统，和西门子S7-300系统。

9．变频器的工作原理和？按照主电路工作方式分类和按照控制方式分类有几种？
答案：变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

按照主电路工作方式分为电压型和电流型。

按照控制方式有三种，v/f控制方式，转差频率控制方式，矢量控制方式。

10．现场用孔板和差变测量蒸汽流量，工艺反应仪表示值偏低，列出可能的五条主要原因。

答案：⑴孔板方向装反……这时流速缩颈与孔板距离比正确安装为远，致使孔板后取压孔测压值增高，造成压差下降，需重新装正。

⑵正压阀、正压侧的排污阀漏或堵
⑶三阀组中的平衡阀未关严或阀虽旋紧仍有内漏，需关严或更换。

⑷变送器静压误差大
⑸变送器零点偏低
11．气动调节阀的辅助装置有哪些（要求写出5种以上）？各起什么作用？
答案：阀门定位器——包括电气阀门定位器和气动阀门定位器，用于改善调节阀工作特性，实现正确定位。

阀位开关——显示调节阀上下限的行程工作位置
气动保位阀——起源故障时，保持阀门当时位置
三通、四通电磁阀——实现气路的自动切换
手轮机构——系统故障时，可切换进行手动操作
空气过滤减压器——作为气源净化、调压之用
储气罐——气源故障时，由它取代，使阀能继续工作一段时间
12．锅炉液位控制为什么需要三冲量调节？
答案：①负荷变化时产生虚假水位。

当使用蒸汽量突然增加时，必然导致汽包气相压力瞬时下降，引起水的急剧变化，沸腾加剧，液位测量值升高，液位调节器动作使阀关小，急剧汽化是暂时的，而上述气量增加，给水量减小的错误调节，却造成液位严重下降，甚至发生干锅爆炸事故。

②负荷变化时，单冲量液位调节作用缓慢，从负荷变化到液位真正下降，要有一个过程，滞后较大，加之液位对象时间常数较小，故偏差必然相当显著；③冷水系统出现干扰时，液位调节作用缓慢，不及时，为了克服上述矛盾，不仅要依据液位，而且要参考蒸汽流量和给水流量的变化，这就构成了三冲量的调节系统。

13．调节阀的入口和出口装反，是否影响使用？
答案：一般蝶阀的结构是对称的，不分入口和出口，所以不存在装反的问题。

其他结构的调节阀，入口和出口装反了，则回影响阀的流量特性，引起流通能力的改变，有时还容易使盘根处泄漏。

对于单座阀，装反会使不平衡力改变方向，甚至影响阀的稳定性。

在高压调节阀中，流向选择不当，还会影响使用寿命。

14．简述PLC梯形图的设计原则是什么？
答案：1)梯形图的每一逻辑行都是从左边母线开始，以输出线圈结束。

2)所有输入/输出继电器、内部继电器、TIM/CNT等触点的使用次数是无限的，且动合、动断形式均可。

3)所有输出继电器都可以用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的；但输入继电器不能作为内部辅助继电器。

4)输出线圈不能与左边母线直接相连，如果有这种需要，可通过一个没有使用过的内部辅助继电器的动断触点来联结。

5)同一个线圈不能重复使用。

6)两个或两个以上线圈可以并行联结，但不能串联。

7)程序的运行是以第一个地址到END指令，按从左到右、从上到下的顺序执行，在编程时要考虑程序的先后顺序。

15．PLC的输入模块有几种，各种输入方式的作用是什么？
答案：根据现场输入信号的不同，可将输入模块分为开关量输入模块和模拟量输入模块。

开关量输入模块的作用是把各种开关信号变成CPU所需的TTL标准信号。

按输入端电源类型，又可将其为直流输入模块和交流输入模块。

输入信号经分压、限流、滤波后再通过光电耦合转换成TTL(5V)标准信号。

模拟量输入模块的作用是把现场连续变化的模拟量信号如温度、流量、电流、电压等转换成CPU能够处理的若干位数字信号。

模拟量输入电路一般由运放变换、模数转换(A/D)、光电隔离等组成。

16．为什么电磁流量计不能应用在脱盐水的流量测量？
答案：电磁流量计是基于电磁感应定律工作的流量测量仪表，它适用用于测量具有一定电导率的液体的体积流量，而脱盐水的电导率低于电磁流量计对电导率的最低限，因此不能选用电磁流量计来测量脱盐水的流量；
17．为什么不能用PH为7的纯水作标准液来校验PH计，而采用缓冲溶液作标准溶液？
答案：一方面由于纯水的溶解能力强，很容易被杂质污染，在调校表的过程中PH值不可能稳定在7；另一方面，纯水导电能力极差，使测量部分的阻抗增高，仪器的输入阻抗难满足这个要求，因此不能用纯水作标准溶液。

而缓冲溶液具有调节控制溶液酸度的能力，在缓冲溶液中混进少量的酸、碱或被水稀释时溶液的PH值变化极小，在调校表的过程中PH值较稳定；此外，它的导电能力强，使测量部分的阻抗低。

因此，调校PH计时，采用它作为标准溶液。

18．热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿？
答案：热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度—热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。

在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在0℃不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电偶电势即决定于热端温度，也决定于冷端温度。

所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差。

为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。

19．锅炉汽包水位控制重要性
答案：将锅炉的汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉运行的主要指标，也是锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷的必要条件。

如果汽包水位过低，则汽包内的水量较少，当蒸汽负荷很大时，水的气化速度和水量变化速度都很快，如不及时控制，可能会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；相反，当水位过高则会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带液现象，使过热器管壁解垢而损坏，同时还会使过热蒸汽温度下降损坏汽轮机叶片，影响运行的安全性与经济性。

总之，汽包水位过高或过低所产生的后果极为严重，必须严格加以控制。

20．串级控制系统的适用范围
答案：1)适用于容量滞后较大的过程
当被控过程容量滞后较大时,可以选择一个容量滞后较小的辅助变量组成副回路,使控制通道被控过程的等效时间常数减小,以提高系统的工作频率,从而提高控制质量。

因此，对于很多以温度或质量指标为被控参数的过程，其容量滞后往往较大，而生产上对这些参数的控制质量要求又比较高，此时宜采用串级控制系统。

2)适用于纯滞后较大的过程
当被控过程纯滞后时间较长、单回路控制系统不能满足工艺要求，可以考虑用串级控制系统来改善控制质量。

通常的做法是，在离调节阀较近、纯滞后时间较小的地方选择一个辅助参数作为副参数，构成一个纯滞后较小的副回路，由它实现对主要干扰的控制。

3)适用于干扰变化剧烈、幅度大的过程
对于串级控制系统的副回路对于进入其中的干扰具有较强的克服能力，因而在系统设计时，只要将变化剧烈、幅度大的干扰包括在副回路之中，就可以大大减小干扰对主参数的影响。

4)适用于参数相互关联的过程
在有些生产过程中，对两个相互关联的参数需要同一种介质进行控制，在这种情
况下，若采用单回路控制系统，则需要装两套装置，即在同一管道上装两个调节阀。

这样既不经济又无法工作。

对于这样的过程，可以根据相互关联的主次，组成串级控制，以满足工艺要求。

5)适用于非线性过程
在实际的工业生产中，被控过程的特性大多呈现不同程度的非线性。

当负荷或操作条件变化而导致工作点移动时，过程特性也发生变化。

此时，若采用单回路控制系统，虽然可以通过改变调节器的整定参数来保证系统的衰减率不变，但是，负荷或操作条件的变化是随时发生的，靠改变调节器的整定参数来适应负荷或操作条件变化是不可取的。

如果采用串级控制系统，由于它能根据负荷或操作条件的变化，自动调整副调节器的给定值，使系统运行在新的工作点，最终使主被控参数保持相对稳定，从而满足工艺要求。

21．简述校准和检定的主要区别有那些？
答案：校准和检定的区别可归纳为如下五点：即：
①校准不具法制性，是企业自愿溯源行为；检定具有法制性，属计量管理范畴的执法行为。

②校准主要确定测量器具的示值误差；检定是对测量器具的计量特性及技术要求的全面评定。

③校准的依据是校准规范、校准方法，可作统一规定也可自行制定；检定的依据是检定规程。

④校准不判断测量器具合格与否，但当需要时，可确定测量器具的某一性能是否符合预期的要求；检定要对所检的测量器具作出合格与否的结论。

⑤校准结果通常是发校准证书或校准报告；检定结果合格的发检定证书，不合格的发不合格通知书。

22．请说明校准与检定有什么不同？
答案：校准和检定是两个不同的概念，但两者之间有密切的联系。

校准一般是用比被校计量器具精度高的计量器具(称为标准器具)与被校计量器具进行比较，以确定被校计量器具的示值误差，有时也包括部分计量性能，但往往进行校准的计量器具只需确定示值误差。

如果校准是检定工作中示值误差的检定内容，那校准可以说是检定工作的一部分，但校准不能视为检定，况且校准对条件的要求亦不如检定那么严格，校准工作可在生产现场进行，而检定则须在检定室内进行。

23．请详细叙述差压变送器的校准全部过程。

答案：(1)准备及接管连接：
①关闭三阀组正、负压阀，打开平衡阀。

②取下正压侧排气堵头，并在堵头位置接上校表接嘴。

③打开下方排气/排液阀，鼓气吹扫残物、残液后关死排气、排液阀。

④接上压力信号源及数字压力计。

⑤卸开二次表的输入端子(只卸一端)，串上标准电流表。

(2)校准：
①基本误差及回程误差的校准；
将差压测量值分别置于规定测量值的0、25%、50%、75%、100%各点。

记录下基本误差。

实际输出值与公称输出值之差对输出值的范围(16mA)的百分率
既为基本误差。

②回程误差的校准；
使测量值略超出测量最高值(如105%)，然后依次将测量值分别置于100%、75%、50%、25%、0各点。

记录下输出对应于各点的实际值。

计算回程误差。

变送器各点正、反行程输出实测值之差即为回程误差。

③静压误差校准。

现场校准一般不校静压误差，只确定是否存在静压误差。

24．在仪表控制系统中，防喘振控制的原理是什么？常采用的控制方案有哪些？答案：一般情况下，压缩机的喘振是负荷的减少，使被输送气体的流量小于该工况下特性曲线喘振点(驼峰点)的流量所致。

因此，只有在必要时采用部分回流的方法或采取放散方法，使之既符合工艺低负荷生产的要求，又满足流量大于最小极限值(喘振点流量)的需要，着就是防喘振控制原理。

当然采用部分气体循环返回和放散的做法，从能量损耗的角度看是不经济的，但这也是出于无奈。

防喘振控制方案主要有两种。

(1)固定极限流量防喘振控制——把压缩机最大转速下喘振点的流量作为极限值，使压缩机运行时的流量始终大于该极限。

(2)可变极限流量防喘振控制——在喘振边界线右侧做一条安全操作线，使防喘振调节器沿着安全线工作。

换句话说，就是使压缩机在不同转速下运行时，其流量均不小于该转速下的喘振点流量。

25．PLC对接地系统的要求是什么？连接模拟信号地时应注意什么？
答案：PLC控制系统对接地的一般要求是：
(1)系统接地必须良好，接地电阻应小于4Ω；
(2)接地线必须有足够大的线径，应使用截面积为2.5mm2以上的黄/绿线与系统保护接地线连接；
(3)系统中的其他控制装置的接地必须同样规范，并独立接地；
(4)系统中的各类屏蔽电缆的屏蔽层、金属软管、走线槽(管)、分线盒等必须接地良好。

模拟信号地是指系统中各类模拟量的0V端，模拟量通常采用“差动输出/输入”，各信号间的0V各自独立，因此，模拟信号地一般不允许进行相互间的连接，也不允许与系统的PE线进行连接。

26．STEP7的在线调试包括那些内容？STEP7的在线调试有何特点？
答案：STEP7的在线调试主要包括信号(包括输入、输出、定时器与内部标志寄存器等)状态的检查与程序执行过程的动态显示两方面的内容。

STEP7的PLC程序梯形图动态显示与其他公司生产的PLC在功能、使用方法等方面无本质区别，但在信号状态的检查与程序试运行方面可以使用“变量表检查”法进行信号状态的检查；可以采用“单步执行”与“断点设定”两项功能，改变PLC用户程序的正常执行(循环执行)过程，以便于程序的检查与调试。

27．简述热电偶测温时减少辐射散热和减少导热误差应采取的措施。

答案：减少辐射散热误差采取的措施：
(1)在管壁外敷设绝热层，如石棉、玻璃纤维等，以尽量减少管壁与被测介质或
测量端的误差。

(2)尽量减少保护管外径以及保护管、热电极的黑度系数。

(3)在热电偶和管壁间加装防辐射罩，以减小热电偶与管壁之间的直接辐射。

减少导热误差采取的措施：
(1)增加热电偶的插入深度，以减小露在管壁外面的长度。

(2)减少保护管的直径和壁厚。

(3)采用导热系数小的保护管材料，以减少导热误差，但这样会增加热惯性，使动态误差增大，因此应综合考虑。

(4)在管道和热电偶的支座外面包上绝热材料，以减少热电偶保护管两端的温度差。

(5)还可通过对温度传感器进行传热分析，来优化设计或建立模型进行补偿修正。

28．选择执行机构和调节阀的依据是什么？
答案：(1)根据工艺条件，选择合适的调节阀结构形式和材质。

(2)根据工艺对象的特点，选择合适的流量特性。

(3)根据工艺操作参数，选择合理的阀门尺寸。

(4)根据阀杆受力的大小，选择足够推力的执行机构。

(5)根据工艺过程的要求，选择合适的辅助装置。

29．试述什么是模糊控制？什么是模糊算法？
答案：在自控系统中，由于被控对象的复杂性，在控制过程中往往会出现很多无法精确度量的模糊量，虽然有自适应控制等方法，但由于对象的非线性、时变、不确定性，无法建立精确的数学模型，再加上环境的干扰等，使这些系统的控制效果并不理想。

而这些复杂的系统若由有经验的人进行模糊的推理、判断和调节，却能控制得较好。

于是就提出了如何使自控系统能模拟人的操作方式，模糊控制就产生了。

一个有经验的控制工作者，可以把熟练的操作人员的操作方法，用一组语言定性的表达出来，这就是模糊算法，按此算法对生产过程进行控制就是模糊控制。

30．简述积分饱和对控制系统的影响。

答案：选择控制系统中，在正常情况下仅由一个调节器(称甲调节器)其控制作用，另一调节器(称乙调节器)处于开环状态。

切换后由乙调节器控制调节阀时，甲处于开环状态。

对于开环状态下的调节器，它的偏差始终存在，由于积分的作用，其输出将不断的上升或下降，甚至超出统一信号的范围，这种现象称为积分饱和。

由于积分饱和中死区的存在，使调节器不能及时工作，延误了不安全因素的及时清除，危及安全生产。

这与设置选择性调节的目的是不相符的，因此要采取防积分饱和的措施。

31．可编程控制器由哪几部分组成，各部分的特点是什么？
答案：可编程控制器一般由中央处理器CPU、存储器、输入/输出模块、电源及编程器等部分组成。

各部分的特点分别是：
中央处理器CPU：中央处理器是可编程控制器的核心部件。

其模版配有多种接口，主要用于与编程器通信，也能和外部设备或其他PLC通信。

存储器：包括系统存储器和用户存储器。

系统存储器存储系统管理和监控程序及
对用户程序作编译工作。

用户存储器内存分程序区和数据区。

程序区存放用户编写的控制程序；数据区用来存放输入、输出数据、中间变量，提供计时器、计数器、寄存器及系统程序所使用和管理的系统状态和算法信息。

输入/输出模块：是PLC的中央处理器与外部现场进行通讯的界面。

编程器：人-机通讯专用工具。

通过编程器可以编制、调试、运行应用程序，可以测试、诊断PLC的运行状态，也可以在控制过程中修改控制参数。

32．简述现场总线的含义和特点。

答案：现场总线是应用于生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。

现场总线是将专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都有了数字计算和数字通信能力，或者成为有数字通信能力的智能仪表。

特点：
(1)实现了彻底的分散控制。

现场设备具有通讯能力，现场的测量变送仪表可以与调节阀等执行机构直接传送信号，因而控制系统功能能够在现场直接完成，实现了彻底的分散控制。

(2)简化了系统结构。

采用用数字信号替代模拟信号，可实现一对电线上传输多个信号，简化了系统结构。

(3)实现了系统的开放性。

用户可以按自己的考虑和需要，不限定厂家、机型，把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统，实现了自动化领域的开放互联系统。

(4)现场总线系统的互可操作性和互用性。

互可操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传递和沟通，而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。

(5)采用数字传输方式，提高传输精度。

现场总线通信方式可以进行双向通信，可以传输多种数据。

一根现场总线配线可以连接多台现场仪表。

(6)现场总线节省硬件数量与投资，节省安装费用。

现场总线系统中分散在现场的智能设备能直接执行多种传感、控制、报警和计算功能，减少了变送器的数量，不需单独的调节器、计算单元。

还可以用工控PC 机做操作站，既节省了投资和占地面积，又减少了设计和安装的工作量。

据有关典型试验工程的测算资料表明，可节约安装费用60%以上。

33．有人认为，调节阀的气开、气关就是正作用与反作用，这种理解对吗？为什么？
答案：这种理解不对。

调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。

调节阀一般采用气动薄膜(有弹簧)执行机构，其作用方式有正、反两种。

信号压力增大时，推杆下移的叫正作用执行机构；信号压力增大时，推杆上移的叫反作用执行机构。

阀体部件分为正、反装两种。

阀杆下移时，阀芯与阀座间流通截面积减少的称为正装式，反之称为反装式。

调节阀的作用方式分为气开和气关两种，有信号压力时调节阀关，无信号压力时调节阀开的为气关式，反之为气开式。

气开、气关是由执行机构的正、反作用和。