化工测量及仪表第4章
热工测量及仪表_第4章_显示仪表
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xcz--102
刘玉长
1 5
（2）工作原理
根据电磁感应原理，当有mV信号加在动 圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过 动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作 用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指 向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力 使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张 丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出 温度的大小。
R调：
热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数， 调整R调使R外=15Ω
刘玉长
R热敏 与 R并：
R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。 因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈 的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况 下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低， 此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减
第四章 显示仪表
第一节 概述 第二节 模拟式显示仪表 第三节 数字式显示仪表 第四节 常用显示仪表简介 第五节 仪表防爆知识
刘玉长
第一节 概述
显示仪表：
凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或 累积的仪表。
一、定义
显示仪表是指接收检测元件(包括敏感元件、传 感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换， 以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
化工仪表及自动化总复习题目及答案
10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1.化工自动化的主要内容：化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。
4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。
5.操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
6.干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。
7.设定值：被控变量的设定值。
8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。
9.闭环系统：指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
10.开环系统：指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。
11.控制系统的过渡过程：一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。
12.反馈：把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。
13.负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。
14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。
三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。
化工仪表及自动化答案--9---物位检测及仪表
三、电容式物位传感器
1.测量原理★ 2.液位的测量★ 3.料位的测量
1.测量原理
【引】电容式物位传感器是利用圆筒形电容器的电容值随物位 变化而变化的原理而工作的。
1.测量原理：在电容器的极板之间充以不同的介质时，由于 介电系数的不同，电容量的大小也会不同。测出电容量的 变化即可检测物位的高低。 H→△C
⇒ 此时，仪表的输出I0不能正确反映出液位的数值H。
⇒ 需要对差压变送器进行零点迁移，使得：
H = 0时，差压变送器输出I0 = 4mA； H = Hmax时，差压变送器输出I0 = 20mA。 即使液位的零值和满量程能与变送器输出的上下限相对应。
2.零点迁移问题
（3）差压变送器零点迁移的方法：可调节变送器上的迁移 弹簧，使得当液位H=0时，尽管差压变送器的输入信号Δ p≠0，但变送器的输出为最小值（对DDZ Ⅲ型，即 I0=4mA）。 H=0时， 尽管Δp≠0，但仍使I0=4mA
习题
Ex50.思考：
若 H = 2 m， 被 测 液 体 的 密 度 ρ min = 1.0 × 10 3 kg / m 3 , ρ max = 1 .5 × 1 0 3 kg / m 3。 求 差 压 变 送 器 的 差 压 变 化 范 围 。 （ g取 9.8N/kg）
解 ： ∆p min =Hgρ min = 2 × 9.8 × 1.0 × 103 N/m 2 = 19600 Pa ∆p max =Hgρ max = 2 × 9.8 ×1.5 ×103 N/m 2 = 29400 Pa
⇒ 范 围 ：19600 P a ~ 29400 P a。
（6）声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、 声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化即可测 出物位。
4第四章 自动控制仪表
双位控制的特点是：控制器只有最大与最小两个输出值， 调节机构只有开与关两个极限位置。
因此，对象中物料量或能量总是处于严重不平衡状态。 也就是说，被控变量总是剧烈振荡，得不到比较平稳的控 制过程。
怎么办？
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如何克服在双位控制系统中产生持续的等幅振荡过程？？
为了避免这种情况，应该使控制阀的开度(即控制器 的输出值)与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置， 这样就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从 而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。
图4-4 具有中间区的双位控制过程
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具有中间区的双位控制过程
当液位y低于下限值 yL时，电磁阀是开的，流体流入贮槽。 由于进入的流体大于流出的流体，故液位上升。 当升至上限值yH时，阀门关闭，流体停止流入。由于此时 槽内流体仍在流出，故液位下降，直到液位值下降到下限 值yL 时，电磁阀再重新开启，液位又开始上升。 图 中上面的曲线是调节机构（或阀位）的输出变化与时 间的关系；
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Note:
特别注意
控制器总是按照人们事先规定好的某种规律来动作的， 这些规律都是长期生产实践的总结。 控制器可以具有不同的工作原理和各种各样的结构型 式，但是它们的动作规律不外乎几种类型。 在工业自动控制系统中最基本的控制规律有：双位控 制、比例控制、积分控制和微分控制四种，
下面几节将分别叙述这几种基本控制规律及其对过渡 过程的影响。
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第一节 概论
自动控制仪表（控制器）在自动控制系统中的作用
控制器是自动控制系统中的核心组成部分。
它的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较， 产生一定的偏差，控制器根据该偏差进行一定的 数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往 执行器，以实现对被控变量的自动控制。
化工测量仪表
量范围广，构造简
单，使用方便，不
受大小和形状的限
制，外有保护套管，
用起来方便。
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【热电偶】
第一节 温度仪表分类
3、热电偶的类形
8种标准化热电偶： S ：铂铑10-铂 –20～1300℃ B ：铂铑30-铂铑6 300～1600 ℃ K ：镍铬-镍硅 -50～1000 ℃ J ：铁-康铜 -40～750 ℃ R ：铂铑13-铂 -0～1600 ℃ E ：镍铬-康铜 -40 ～1000 ℃ T ：铜-康铜 -40 ～350 ℃
压阻式压力传感器 1—基座；2—单晶硅片； 3—导环；4—螺母；5— 密封垫圈；6—等效电阻
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第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计 电容式压力变送器
工作原理 先将压力的变化转换为电容量的变化，然后通过转换、 放大部分转换成标准电流信号输出。
1—中心感应膜片 (可 动电极)； 2—固定电 极； 3—测量侧； 4— 隔离膜片
化工检测仪表
化工仪表自动化培训
腾龙化学（漳浦）有限公司
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一、 化工测量与仪表
检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多很多： • 根据能源分：气动、电动、液动、核能等 • 根据组合：基地式、单元式、综合控制 • 根据安装：现场、盘装、架装 • 根据是否可引入计算机：智能、非智能 • 根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表
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第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计
组成
一般由压力传感器图、2-测5 电量气电式路压和力计信组号成处方理框图装置所组成。常用 的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
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第二节 压力测量仪表 3、电气式压力计 应变片式压力传感器
化工测量及常用仪表
4 化工测量技术及常用仪表4.1 概述流体压强、流量及温度是化工生产和科学实验中的重要信息，是必须测量的基本参数。
用来测量这些参数的仪表统称为化工测量仪表。
化工测量仪表的种类很多，本章主要介绍实验室常用测量仪表的工作原理，选用及安装使用的一些基本知识。
读者可查阅相关专业书籍和手册作进一步的深入了解。
化工测量仪表一般由检测(包括变送)、传送、显示等三个基本部分组成，检测部分通常与被测介质直接接触，并依据不同的原理和方式将被测的压强、流量或温度信号转变为易于传送的物理量，如机械力、电信号等；传送部分一般只起信号能量的传递作用；显示部分则将传送来的物理量信号转换为可读信号，常见的显示形式有：指示、记录、声光报警等。
根据不同的需要，检测、传送、显示这三个基本部分可集成在一台仪表内，比如弹簧管式压强表；也可分散为几台仪表，比如仪表室对现场设备操作时，检测部分在现场，显示部分在仪表室，而传送部分则在二者之间。
使用者在选用测量仪表时必须考虑所选仪表的测量范围与精度。
特别是检测、传送、显示三个基本部分分散为几台仪表的场合，相互间必须统筹和兼顾，否则将引入较大的测量误差。
这在本书“误差分析”的相关章节中已有论述。
4.2 流体压强的测量方法在化工生产和实验中，经常遇到流体静压强的测量问题。
常见的流体静压强测量方法有三种：1. 液柱式测压法，将被测压强转变为液柱高度差；2. 弹性式测压法，将被测压强转变为弹性元件形变的位移；3. 电气式测压法，将被测压强转变为某种电量（比如电容或电压）的变化。
一般而言，由上述方法测得的压强均为“表压值”，即以物理大气压为基准的压强值。
表压值加物理大气压值等于绝对压强值。
4.2.1 液柱式压强计液柱式压强计是基于流体静力学原理设计的。
结构比较简单、精度较高。
既可用于测量流体的压强，又可用于测量流体管道两点间的压强差。
它一般由玻璃管制成。
由于指示液与玻璃管会发生毛细现象，所以在自制液柱式压强计时应选用内径不小于5mm (最好大于8mm)的玻璃管，以减小毛细现象引起的误差。
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
化工仪表及自动化第4章流量
图3-21 测量液体流量 时的取压点位置
图3-22 测量液体流量时的连接图 1—节流装置；2—引压导管；3—放空阀；4—平衡 阀；5—差压变送器；6—贮气罐；7—切断阀
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第四章 流量检测及仪表
化学工业出版社
① 测量液体的流量时，应该使两根导压管内都充满同样 的液体而无气泡，以使两根导压管内的液体密度相等。 a) 取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角α 为0°～45°。 b) 引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应 下倾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使气泡易于排出。 c) 在引压导管的管路中，应有排气的装置。
qv h
2
f
p
h
2V ( t f ) g
f A
流量与转子高度h成线性关系 式中的其它参数为常数
qm h
2V ( t f ) g f A
式中：φ为仪表常数；h为转子浮起的高度。
转子流量计的锥形管一般采用透明材料制成，在锥形管上刻有流量读数，用户只要根据
举例 如左图，标准孔板对尺寸和公差、粗糙 度等都有详细规定。 其中d／D应在0.2～0.8之间；最小 孔径应不小于 12.5mm ；直孔部分的厚 度 h ＝（ 0.005 ～ 0.02 ） D ；总厚度 H ＜ 0.05D ；锥面的斜角 α ＝ 30°～ 45°等 等，需要时可参阅设计手册。
图3-19 孔板断面 示意图
若流体流量突然由小变大时，作用在转子上的向上的力就加大，转子上升，环隙 增大，即流通面积增大。随着环隙的增大，使流体流速变慢，流体作用在转子上 的向上力也就变小。这样，转子在一个新的高度上重新平衡。这样，转子在锥形 管中平衡位置的高低h与被测介质的流量大小相对应。
化工仪表及自动化课后答案
第一章自动控制系统基本概念1．什么是化工自动化？它有什么重要意义？答：在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，称为化工自动化。
化工自动化的重要意义是：加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量；降低劳动强度，改善劳动成本，改变劳动方式；确保生产安全。
6．图1-16 为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
答：PI-307：表示测量点在蒸汽加热器的一台压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07。
仪表安装在现场。
TRC-303：表示测量点在蒸汽加热器出料管线上的一台温度记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为03。
仪表安装在集中仪表盘面上。
FRC-305：表示测量点在蒸汽加热器进料管线上的一台流量记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为05。
仪表安装在集中仪表盘面上。
8．自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用?答：在自动控制系统中，测量变送装置用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等）；控制器将测量变送装置送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（如气压信号或电流信号）发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
9．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量?答：被控对象——自动控制系统中，需要实现控制的设备、机械或生产过程等。
被控变量——被控对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的工艺参数（物理量）。
设定值——工艺规定被控变量所要保持的数值。
操纵变量——受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持一定数值的物料量或能量。
化工仪表及自动化课后答案第版厉玉鸣版本
P161. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。
（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。
PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
化工仪表及自动化课后参考答案
第一章1.什么是化工自动化？它有什么重要意义？答:在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2.化工自动化主要包括哪些内容？答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
3.自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(如气压信号或电压、电流信号等)。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号(如气压信号或电流信号)发送给执行器,执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流人(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
什么叫操纵变量？受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
（或：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量）4.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。
闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制。
图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。
化工仪表及自动化--第四章 显示仪表
电气测控工程系
化工仪表及自动化
第四章 显示仪表
内容提要
概述
自动化学院 电气测控工程系
模拟式显示仪表
自动电子电位差计 自动电子平衡电桥
数字式显示仪表(自学)
数字式显示仪表的特点及分类 数字式显示仪表的基本组成
新型显示仪表(自学)
无笔、无纸记录仪 虚拟显示仪表
图4-2 电子电位差计原理图
4
第一节 模拟式显示仪表
3.自动电子电位差计的测量桥路
自动化学院 电气测控工程系
图4-3 电位差计测量桥路原理图
图4-2 电子电位差计原理图
（1）冷端温度补偿问题
举例
用镍铬-镍硅热电偶测量温度，其热端温度不变， 而冷端温度从０℃升高到 25℃，这时热电势将降 低１mV，仪表指针会指示偏低。
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第一节 模拟式显示仪表
（2）量程匹配问题
自动化学院 电气测控工程系
①R2铜电阻 装在仪表后接线板上以 使其和热电偶冷端处于同一温度。 ②下支路限流电阻 R3 它与 R2 配合， 保证了下支路回路的工作电流为 2mA。
③上支路限流电阻R4 把上支路的工 作电流限定在4mA。
④滑线电阻 RP 仪表的示值误差、 记录误差、变差、灵敏度以及仪 图4-4 XW系列电位差计测量桥路原理图 表运行的平滑性等都和滑线电阻 的优劣有关。 R2—冷端补偿铜电阻；RM—量程 电阻；RB—工艺电阻；RP—滑线 ⑤量程电阻RM 决定仪表量程大小的 电阻；R4—终端电阻（限流电 电阻。 阻）；R3—限流电阻；RG—始端 电阻；E—稳压电源1V；I1—上 ⑥始端（下限）电阻RG 大小取决于 支路电流4mA；I2—下支路电流 测量下限的高低。 7 2mA
《化工(测量)仪表与自动化》(复习题)
44. 一台测量液体用的转子流量计,测量范围为 0～25 m3／h,用来测量某介质的流量,已知被测介质的密度为0.8g／cm3,转子的密度为7.9g／cm3,试问:当流量计指示在 20 m3／h时,被测介质的实际流量应是多少?
28. 选择用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于（ ）A 取压点位置和容器横截面 B 取压点位置和介质密度 C 介质密度和横截面
29. 浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件？（ ）A 介质粘度高、压力低、温度高 B 介质粘度高、压力低、温度低C 介质粘度低、压力高、温度低 D 介质粘度高、压力高、温度低
32. 利用差压法测液位，如图所示。差压变送器的正压室引压管线内通入与容器中相同的液体，液体密度为ρ；负压室引压管线通入气相，密度忽略。请列出差压与液位L间的关系，并指出应该实施的迁移量。
第四章 流量测量及变送
33. 简述电磁流量计工作原理及其特点。
34. 简述椭圆齿轮流量计工作原理及其特点。
39. 在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：( )a.差压计倒指示 b. 对差压计指示无影响 c.差压计指示变大 d. 差压计指示变小
40. 罗茨流量计，很适合对（ ）的测量。 A 低粘度流体 B 高雷诺数流体 C 含砂脏流体 D 高粘度流体
《自动控制仪表与装置》综合习题
说明：选择题除了正确选择答案外还应给出选该答案的理由
绪论、第一章 概述
1. 如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？
化工仪表及自动化答案(第五版终极版)
答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。
答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或者机器叫被控对象。
生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。
工艺上希翼保持的被控变量即给定值。
具体实现控制作用的变量叫做控制变量。
答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量， y 受到干扰的影响而升高时，惟独负反馈才干使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。
Tsp - 干扰 T控制器执行器反应器x e p qZ温度测量变送被控对象：反应器被控变量：反应温度控制变量：冷却水流量：干扰变量 A、B 的流量、温度。
当被控变量反应温度上升后，反馈信号升高，经过比较使控制器的偏差信号 e 降低。
此时，控制器将发出信号而使控制阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到 S.P。
所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统。
当反应器的温度超过给定值时，温度控制器将比较的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。
这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响。
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。
非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程。
答：自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或者频率。
影响因素有被控对象的额性质，自动化装置的选择和调整。
描述对象特性的参数有放大系数K、时间常数 T、滞后时间г物理意义： K：反应的是对象处于稳定状态下的输出变化量和输入变化量之间的关系。
T：系统在受到阶跃输入作用后输出达到稳定值的 63.2%所需时间系统受到输入作用后，输出保持初始速度变化，达到稳定值所需时间。
化工仪表安全管理制度
化工仪表安全管理制度第一章总则第一条为了加强化工仪表安全管理，防止事故发生，保障生产安全和人员生命财产安全，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于化工生产企业仪表设备的安全管理，包括但不限于压力仪表、温度仪表、流量仪表、液位仪表等。
第三条仪表安全管理应遵循“预防为主、综合治理、责任到人、保障安全”的原则，明确各级管理人员和操作人员在仪表安全管理中的职责和义务。
第四条本管理制度的内容包括基本要求、安全责任、安全检查、应急准备、事故报告和处理等。
第五条本管理制度由企业安全管理部门牵头联合相关部门制定，并不定期评估更新。
第二章基本要求第六条企业应建立健全仪表设备台账，对仪表设备进行分类、编号和记录，明确安装位置、使用范围和检修周期等。
第七条企业应设置专门的仪表管理人员，负责制定维护计划、定期检查、维修和更换仪表设备等工作。
第八条企业应加强仪表设备的维护保养工作，定期对仪表设备进行检查、校准和清洁，并做好记录。
第九条企业应建立健全仪表设备故障应急处理方案，确保在仪表设备出现故障时能第一时间进行处置。
第十条企业应定期开展仪表设备安全培训，提高员工对仪表设备安全管理的认识和技能。
第三章安全责任第十一条企业顶岗管理人员对仪表设备的安全负有最终责任，应落实仪表设备的安全管理工作，确保生产安全。
第十二条仪表管理人员应严格执行本管理制度，做好仪表设备的日常管理和维护工作，及时发现并排除安全隐患。
第十三条操作人员在使用仪表设备时应按照操作规程操作，不得私自调整或修改仪表参数。
第十四条操作人员在发现仪表设备异常时应及时报告，停止使用并进行维修，保障人员和设备安全。
第十五条仪表设备维修人员应具备相应的资质和技能，严格按照维修标准进行维修，确保维修质量。
第四章安全检查第十六条企业应定期开展仪表设备的安全检查，包括外观检查、电气检查、测量仪器校准等内容。
第十七条企业应建立仪表设备检查记录，对检查结果进行记录和分析，及时发现问题并采取措施解决。
化工仪表及自动化总复习及答案(吉珠专用)
化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值与测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差（e=x—z）14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
化工仪表及自动化课后习题答案第四
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
1/9对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
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测量原理
浮筒式液位计利用浸没在液体中的浮筒测量液位的变化，浮筒在测量中 所受浮力随液位浸没高度而变化，因此称为变浮力法。 测量原理如图所示，将一个截面相同、重力 为W 的圆筒形金属浮筒悬挂在弹簧上，浮筒的 重力被弹簧的弹性力所平衡。当浮筒的一部分 被液体浸没时，由于受到液体的浮力作用而使 浮筒向上移动，当浮力 F 与弹性力达到平衡时 ，浮筒停止移动，此时满足如下关系
忽略绳索的重力影响，W和G可认为是常数，因此浮子 停留在任何高度的液面上时，F的值也应为常数，故称此方 法为恒浮力法。这种方法实质上是通过浮子把液位的变化 转换为机械位移的变化。
4.1.1 浮子式直长度l1和l3不等时绳重 以及滑轮的摩擦力会使平衡条件受到影响，因而引起读数的 误差。绳重引起的误差是有规律的，能够在刻度分度时予以 修正。摩擦力引起的误差最大，且与运动方向有关，无法修 正，惟有加大浮子的定位能力来减小其影响。浮子的定位能 力是指浸没浮子高度的变化量Δ H所引起的浮力变化量Δ F， 而Δ F=ρgAΔ H，则得表达式为
c( x x) W A( H H x) g
又因为 cx W AHg
所以有 cx A(H x) g
Ag x H c Ag
浮筒产生的位移Δx与液位变化ΔH成比例。 如果在浮筒的连杆上安装一个位移-电气转换装置 ，便可输出相应的电 信号，实现液位的信号的远传和标准化处理。
第4章 物位测量
化学工业出版社
物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。 如液体介质液面的高低称为液位；液体 —液体或液体 —固 体的分界面称为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度 称为料位。液位、界位及料位的测量统称为物位测量。 测量液位、界位或料位的仪表称为物位计。根据测量对 象的不同，可分为液位计、界位计及料位计。为了满足生产
p pB pA Hg
如果图中的容器为敞口容器，则pA为 大气压，则上式可写为
p pB Hg
式中 pB —— B点的表压力。
4.2.1 静压法液位测量的原理
测量原理
由前式可知，液体任何一点的压力等于其表面压力加上液 体密度与重力加速度及液柱高度的乘积。液体的静压力是液位 高度和液体密度的函数，当液体的密度为常数时，A、B两点的 压力或压差仅与液位高度有关。因此可以通过测量p或Δp来实 现液位高度的测量。 同时还可以看出，根据上述原理还 可以直接求得容器内所储存液体的质量。 因为p或Δp 代表了单位面积上一段高度 为 H 的液柱所具有的质量。所以测得 p 或Δp再乘以容器的截面积，即可得到容 器中全部液体的质量。
4.1.2 浮筒式液位计
变浮力液位计实例——轴封膜片式浮筒液位计
轴封膜片式浮筒液位计是 的结构如图所示，它也是由 测量和转换两部分组成。测 量部分包括浮筒、主杠杆； 转换部分包括主杠杆、矢量 机构、副杠杆、反馈机构、 差动变压器及放大器等，其 作用是将测量部分产生的力 矩转换为相应的电信号。 当液位升高时，作用于浮筒上的浮力随之增大，此力作为输入力F1作用 在主杠杆的一端，使主杠杆以轴封膜片为支点产生顺时针方向的转动。转 换部分结构原理与电动差压变送器的转换部分相同，此处不再详述。
过程中各种不同条件或要求的物位测量，物位计的种类有很
多，测量方法也各不相同，本章将对常用的物位测量方法及 典型的物位计进行介绍。
4.1 浮力式液位计
4.1.1 浮子式液位计
4.1.2 浮筒式液位计
4.1.1 浮子式液位计
测量原理
浮子式液位计是应用浮力原理测量液 位的。它是利用漂浮于液面上的浮子升 降位移反映液位的变化，浮子在测量中 所受浮力为恒定值，故称为恒浮力法 如图所示，将浮子由绳索经滑轮与 容器外的平衡重物相连，利用浮子所受 重力和浮力之差与平衡重物的重力相平 衡，使浮子漂浮在液面上。则平衡关系 为
F gAH H H
式中A为浮子的截面积，ρ 为液体密度，g为重力加速 度。可见增加浮子的截面积能显著地增大定位能力，这是 减小摩擦阻力误差的最有效的途径。
4.1.1 浮子式液位计
应用实例
实例一 : 浮球式液位计
浮球 1是由金属 ( 一般为不锈钢 ) 制成的空心 球。它通过连杆2与转动轴3相连，转动轴3的另 一端与容器外侧的杠杆 5 相连，并在杠杆 5 上加 上平衡重物 4 ，组成以转动轴 3 为支点的杠杆力 矩平衡系统。一般要求浮球的一半浸没于液体 之中时，系统满足力矩平衡。 当液位升高时，浮球被浸没的体积增加，所受的浮力增加，破坏了原 有的力矩平衡状态，平衡重物使得杠杆5作顺时针方向转动，浮球位置抬高， 直到浮球的一半浸没在液体中时，重新恢复杠杆的力矩平衡为止，浮球停 留在新的平衡位置上。如果在转动轴的外侧安装一个指针，便可以由输出 的角位移知道液位的高低。
4.1.1 浮子式液位计
应用实例
实例二:磁翻转式液位计
在与容器连通的非导磁 ( 一般
为不锈钢)管内，带有磁铁的浮子 随管内液位的升降，利用磁性的 吸引，使得带有磁铁的红白两面 分明的翻板或翻球产生翻转。有
液体的位置红色朝外，无液体的
位置白色朝外，根据红色指示的 高度可以读得液位的具体数值，
4.1.2 浮筒式液位计
4.2 静压式液位计
4.2.1 静压法液位测量的原理 4.2.2 压力式液位计 4.2.3 差压式液位计
4.2.1 静压法液位测量的原理
测量原理
静压式液位的测量方法是通过测得液柱高度产生的静压 实现液位测量的。其原理如图所示，pA为密闭容器中A点的 静压(气相压力)，pB为B点的静压，H为液柱高度，ρ为液体 密度。根据流体静力学的原理可知，A、B两点的压力差为
W F G
式中 W —— 浮子所受重力； F —— 浮子所受浮力； G —— 平衡重物的重力。 一般使浮子浸没一半时，满足上述平衡关系。
4.1.1 浮子式液位计
测量原理
当液位上升时，浮子被浸没的体积 增加，因此浮子所受的浮力F增加，则 W－F<G，使原有的平衡关系破坏，则 平衡重物会使浮子向上移动。直到重 新满足上式为止，浮子将停留在新的 液位高度上；反之亦然。
cx W AHg
式中c——弹簧刚度； x——弹簧压缩位移； A——浮筒的截面积 H——浮筒被液体浸没的高度 ρ——被测液体密度；g——重力加速度。
4.1.2 浮筒式液位计
测量原理
当液位变化时，由于浮筒所受的浮力发生变化，浮筒的位置也要发生变 化。例如液位升高Δ H，则浮筒要向上移动Δ x，此时的平衡关系为