化工仪表与自动化试卷与答案

化工仪表及自动化

一、填空题（30分，每空1分）

1、过程控制系统是由______、______、______和______等环节组成。

2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有_______、________、_______、_______等控制系统。

3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通过_____和_____物料平衡关系，用________的方法求取过程的数学模型。

4、控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____________;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量____________;干扰通道的

纯滞后对调节质量_______________________。

5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）______干扰通道的放大

倍数（增益）。

6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_____________,才能使稳定性不变。

7．描述控制系统的品质指标的参数有、和等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择_________或________调节规律调节器,副回路选用_________调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_________补偿。

9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是；电Ⅱ型标准信号范围是；电Ⅲ型标准信号范围是。

10．化工过程中主要的检测仪表性能指标有、、、、线性度和反应时间。

二、综合题（40分，每题10分）

1、画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。

2、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、控制器输入偏差是阶跃信号（见下图），请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线。

（1）P输出，已知：比例度δ=50%

（2）PI输出，已知：比例度δ=100% ，积分时间Ti=1

4、下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)。

①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

②在下图中画出控制流程图；

③选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向；

④画出简单控制系统方框图；

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

介质

燃料

三、计算题（30分，每题15分）

1、计算下图液位差压变送器的量程、测量范围及迁移量。

已知：H=0～10m h=1.2m ρ=35kg/m3g ≈10m/s2

2、某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？基本误差是多少？最大绝对误差是多少？允许误差是多少？

一、

1题、①控制器②执行器③测量变送④被控对象2题、①压力②流量③液位④温度

3题、①物料②能量③机理建模4题、①愈慢②愈低③振荡④变差5题、大于

6题、减小调节器的放大倍数7题、①最大偏差②衰减比③余差8题、①PID②PI③P④开方器

9题、①0.02～0.1Mpa②4～20mA 10题、①精度②变差③分辨力④灵敏度

二、

1、回答要点：

在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，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，保证安全。

2、回答要点：

①因为各种显示仪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，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。

②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

③冰浴法：用冰槽使t0保持零度。

计算法：E AB（t，0）＝E AB（t，t0）＋E AB（t0，0）

仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0

补偿电桥法：用电桥产生E AB（t0，0）与E AB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

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、回答要点：

4、回答要点：

①构成控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。

②控制流程图见下图1。

③执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向。

④简单控制系统方框图见下图2。

⑤该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定。

图1

图2

三、1、ΔP=P+-P-

=Hρg+hρg

=3500H+4200 Pa

差压变送器：量程=35000 (Pa)

测量范围=4200～39200 (Pa)

迁移量=4200 (Pa)

2、①1000Pa②0.5%③±5Pa④0.5%