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。

11．图1-17 所示是一反应器温度控制系统示意图。A. B 两

种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流

量来控制反应器内的温度保持不变。试画出该温度控制系统

的方块图，并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操

纵变量及可能影响被控变量变化的干动是什么?

解：反应器的温度控制系统的方块图如下图所示。

干扰

T

反应器控制器执行器

测量、变送

TCP 反应器温度控制系统中被控对象为反应器；被控变量为反应器内温度；操作变量为冷却水流量。

可能影响被控变量变化的干扰是：A、B 物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压

力及搅拌器的转速等。

21．某化学反应器工艺规定操作温度为(900士10)

℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值

最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，

在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-18

所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏

差、超调量、衰减比、过和振荡周期，并回答该

控制系统能否满足题中所给的工艺要求？

解：由反应器过渡过程曲线可知：

最大偏差A=950 一900 = 50℃

超调量B= 950 一908 = 42℃

衰减比n

第一个波峰值与新稳定值之差B=950 一908 = 42℃

第二个波峰值与新稳定值之差B' =918 一908 = 10℃

n =B / B' =42:10=4.2:1

振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故振荡周期T =45 一9 = 36 min

因为最大偏差A==50℃< 80℃，且新稳定值908℃符合题中要求的(900 ±10)℃，故该控

制系统能满足题中所给的工艺要求。

第二章过程特性及其数学模型

作业题（P32-33）

9．为什么说放大系数K 是对象的静态特性？而时间常数T 和滞后时间τ是对象的动态特性？

答：放大系数K在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，即

由于放大系数K 反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系，所以放大系数是描述对象静态特性的参数。

时间常数T 是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态值所需要的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需要的时间。时间常数是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是描述对象动态特性的一个重要参数。

滞后时间τ是纯滞后时间0 τ和容量滞后r

τ的总和。输出变量的变化落后于输人变量变

化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引

起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。所以滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。

14．为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬间（假定为t0=0）突然将燃料气量从2.5t/h 增加到3. 0t/h.重油出口温度记录仪得到的阶跃反应曲线如图2-25 所示。假定该对象为一阶

对象，试写出描述该重油预热炉特性的微分方程式（分别以温度变化量与燃料量变化量为输人量与输出量)，并写出燃料量变化量为0.5t/h 时温度变化量的函数表达式。

解：该对象为具有纯滞后的一阶对象，由图2-25 可得出

放大系数

150 120

60

3.0 2.5

K ?

==

?

（℃2h/t）

由一阶对象的输出响应(1 )

t

T KA e θ

Δ

?

Δ= ? （14-1）

[其中θΔ为温度的增量，A为输入幅值，T 为时间常数，t Δ为与θΔ相对应的时间增量。]

145 120 25 θ Δ= ? = （℃），

3.0 2.5 0.5 A =?= （t/h），

82 6 t Δ= ? = （min）将以上数据代入式（14-1），有

6

25 60 0.5(1 ) T e

?

=× ?

可得 3.35 T ≈（min）

由于有纯滞后时间 2 τ= （min）

故描述该重油预热炉特性的微分方程式为

(2)

3.35 ( 2) 60 ( )

dy t

yt xt

dt

+

++= （14-2）

式中，y为输出量（温度变化值），x为输入量（燃料量变化值）。

当燃料量变化量为0.5t/h，由14-1），得输出温度变化量的函数表达式

22

3.35 3.35

(1 ) 60 0.5(1 ) 30(1 )

tt t

T KA e e e

τ

θ

???

???

Δ= ? = × ? = ? （2 t ≥）（14-3）

第三章检测仪表与传感器

作业题（P90-92）

1．什么叫测量过程？

答：测量过程实质上是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。一般利用专门的技术工具（即测量仪表），将被测参数经过一次或多次的信号能量形式的转换，最后获得一种

便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来。

3．何为仪表的相对百分误差和允许的相对百分误差?

答：工业上经常将绝对误差折合成仪表测量范围的百分数表示，称为相对百分误差δ，即

（仪表的测量范围上限值与下限值之差，称为该仪表的量程。）

根据仪表的使用要求，规定一个在正常情况下允许的最大误差，这个允许的最大误差就

叫允许误差。允许误差一般用相对百分误差来表示，即某一台仪表的允许误差是指在规定的正常情况下允许的相对百分误差的最大值，即

4．何为仪表的精度等级？

答：仪表的精确度简称精度，是用来表示仪表测量结果的可靠程度。仪表的精确度等级是将仪表的允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号去掉后的数值，以一定的符号表示在仪表的标尺板上。目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 等。精度等级1.0，表示该仪表允许相对百分误差误差为±1.0%。6．有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得出下列数据：

(1)、求出该压力表的变差；

(2)、问该压力表是否符合1.0 级精度？

解：(1) 该仪表正、反行程各点标准表读数的差值为：

0-0=0（MPa），2.02-1.98=0.04（MPa），4.03-3.96=0.07（MPa），

6.06-5.94=0.12（MPa），8.03-

7.97=0.06（MPa），10.01-9.99=0.02（MPa）。

故其正、反行程最大差值（即最大绝对差值）f

Δ=0.12（MPa），所以该压力表的变差为：

f

δ= % 100

0 10

3

?

Δ f

= % 100

0 10

12 . 0

3

?

=1.2%。

(2) 由于该压力表的变差已超过1.0 级仪表的允许误差，故不符合1.0 级精度。

9．测压仪表有哪几类?各基于什么原理?

答：测压仪表按其转换原理的不同，主要有四大类：液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计、活塞式压力计。

液柱式压力计是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的；弹性式

被校表读数/ MPa 0 2 4 6 8 10

标准表正行程读数/ MPa 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99

标准表反行程读数/ MPa 0 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01 压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的；电气式压力计是通过机械和电

气元件将被测压力转换成电量来进行测量的；活塞式压力计是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡祛码的质量来进行测量的。

11．弹簧管压力计的测压原理是什么?试述弹簧管压力计的主要组成及测压过程。

答：弹簧管压力计是利用弹簧管在被测压力作用下产生变形，使自由端产生位移，经放大机构使指针偏转，从而指示出相应的压力值。

弹簧管压力计主要由弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头组成。

弹簧管压力计测压过程：当通入被测压力p 后，由于椭圆形截面在压力p 的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生向外挺直的扩张变形。由于变形，使弹簧管的自由端产生位移。输入压力p 越大，产生的变形也越大。由于输人压力与弹簧管自由端的位

移成正比，所以只要测得B 点的位移量，就能反映压力p 的大小。由于弹簧管自由端的位

移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。具体的放大过程是，

弹簧管自由端B 的位移通过拉杆使扇形齿轮作逆时针偏转，于是指针通过同轴的中心齿轮的带动而作顺时针偏转，在面板的刻度标尺上显示出被测压力p 的数值。游丝用来克服因

扇

形齿轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。改变调整螺钉的位置（即改变机械传动的放大系数），可以实现压力表量程的调整。

16．电容式压力传感器的工作原理是什么？有何特点?

答：电容式压力传感器的工作原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移改变了两极板之间的距离，造成电容量发生变化。

电容式压力传感器特点：结构紧凑、灵敏度高、过载能力大、测量精度可达0.2 级、可

以测量压力和差压。

21．某压力表的测量范围为0~1MPa，精度等级为1 级，试问此压力表允许的最大绝对误差

是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5MPa 时，标准压力计上读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否符合1 级精度，为什么?

解：最大绝对误差Δmax =（1-0）31% = 0.01（MPa）

在校验点为0.5MPa 处，校验得到的绝对误差为

Δ= 0.508-0.5 = 0.008（MPa）＜0.01（MPa）

故在该校验点符合1 级精度。

23．如果某反应器最大压力为0.8MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。现用一台测量范围为0~1.6MPa，精度为1 级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一

台测量范围为0~1.0MPa ，精度为1级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。解：采用测量范围为0~1.6MPa，精度为1 级的压力表，其允许最大绝对误差

Δmax=（1.6-0）31%= 0.016（MPa）＞0.01（MPa）

超出了工艺上允许的最大绝对误差，故不能符合工艺上的误差要求。

若采用测量范围为0~1.0MPa，精度为 1 级的压力表，其允许最大绝对误差

Δmax=（1.0-0）31%= 0.01（MPa）= 0.01（MPa）

等于工艺上允许的最大绝对误差，故能符合工艺上的误差要求。

27．压力计安装要注意什么间题?

答：（1）压力计应安装在易观察和检修的地方；（2）安装地点应力求避免振动和高温影响；

（3）针对被测介质的不同性质，要采取相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施；（4）压力

计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏；（5）当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量

误差应按p gH ρΔ=±进行修正（式中ρ为导压管中介质的密度，g为重力加速度，H 为高度差）；（6）为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁

或无人通过之处，以防发生意外。

30．什么叫节流现象?流体经节流装置时为什么会产生静压差?

答：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。

流体流经节流装置时，由于流速发生变化，使流体的动能发生变化，根据能量守恒定律，

动能的变化必然引起静压能变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差。

34．为什么说转子流量计是定压降式流量计，而差压式流量计是变压降式流量计?

答：转子流量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的；而差压式流量计在流量变化时，节流装置两端的压降也是随之改变的。

38．用转子流量计来测气压为0.65Mpa，温度为40℃的CO2 气体的流量时，若已知流量计

读数为50L/s，求CO2 的真实流量（已知CO2 在标准状态时的密度为1. 977kg/m3

）。

解：根据气体流量的修正公式，可计算得到CO2 的真实流量为

00 1

10

101

1.293 0.65 293.15

50 99.1

1.977 0.10133 313.15

T p

QQ

pT

ρ

ρ

=333= 333= （L/s）

[注：按题中0.65Mpa 为绝压进行计算]

00 1

10

101

1.293 0.75133 293.15

50 106.5

1.977 0.10133 313.15

T p

QQ

pT

ρ

ρ

=333= 333= （L/s）

[注：按题中0.65Mpa 为表压进行计算]

39．用水刻度的流量计，测量范围为0~10L/min，转子用密度为7920kg/m3

的不锈钢制成。

若这时转子材料改为由密度为2750kg/m3

的铝制成，问这时用来测量苯的流量，其测量范围

为多少？苯的密度为0.831kg/L 苯的流量。

解：转子流量计测量水时，其流量公式为：水Q =φh

A

gv t

水

水

ρ

ρρ ) ( 2 ?

。若将转子材料更换

后，并用来测量苯，其流量公式为：苯Q =φh

A

gv t

苯

苯

ρ

ρρ ) ( 2 '

?

，

所以有：

水

苯

Q

Q

=

苯水

水苯

ρρ ρ

ρρ ρ

) (

) (

'

?

?

t

t

=

)831 1000 (7920

831)1000 - 2750 (

?

=0.578 ，

苯Q =0.5783水Q =0.578310=5.78 L/min。故测量苯的量程为0-5.78 L/min。

41．椭圆齿轮流量计的特点是什么？在使用中要注意什么问题？

答：椭圆齿轮流量计的特点是：测量精度高、对流体黏度变化不敏感，特别适用于测量高黏度的流体流量，但要求被测介质干净，不含固体颗粒，一般不宜在高温或低温下使用。

使用椭圆齿轮流量计时，要特别注意被测介质的温度不能大于流量计的使用温度。因为

温度过高时，齿轮发生膨胀，有卡死的可能。此外，也应注意被测介质中不应含有固体颗粒和夹杂机械物，以免引起齿轮磨损或损坏。48．按工作原理不同，物位测量仪表有哪些主要类型？它们的工作原理各是什么？

答：按其工作原理主要有下列几种类型。

（1）直读式物位仪表这类仪表主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。它们是利用连通器的原理工作的。

（2）差压式物位仪表这类仪表又可分为压力式物位仪表和差压式物位仪表。它们是利用液柱或物位堆积对某定点产生压力的原理而工作的。

（3）浮力式物位仪表这类仪表又可分为浮子带钢丝绳或钢带的、浮球带杠杆的和沉筒式的几种。它们是利用浮子的高度随液位变化而改变或液体对浸沉于液体中的浮子(或沉筒)的浮力随液位高度而变化的原理来工作的。

（4）电磁式物位仪表这类仪表可分为电阻式(即电极式)、电容式和电感式等几种。它们是把物位的变化转换为一些电量的变化，通过测出这些电量的变化来测知物位的。另外，还有利用压磁效应工作的物位仪表。

（5）核辐射式物位仪表这类仪表是利用核辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度而变化的原理而工作的，目前应用较多的是γ射线。

（6）声波式物位仪表这类仪表可以根据它的工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式几种。它们的原理是：由于物位的变化引起声阻扰的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化就可以测知物位。

（7）光学式物位仪表这类仪表是利用物位对光波的遮断和反射原理而工作的。它利用的光源可以是普通白炽灯光，也可以是激光。

49．差压式液位计的工作原理是什么？当测量有压容器的液位时，差压计的负压室为什么一定要与容器的气相相连接？

答：差压式液位变送器是利用容器内的液位改变时，

由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作的。

如右图所示，将差压变送器的一端接液相，另一

端接气相。设容器上部空间为干燥气体，其压力为p，

则

1

2

p pgH

pp

ρ=+

=

由此可得

12 p pp gH ρ Δ= ? =

式中，H 为液位高度；ρ为介质密度；g重力加速度；

1 p 、

2 p 分别为差压变送器正、负压室的压力。

当被测介质的密度是已知的，则差压变送器测得的差压与液位高度成正比。这样就把测

量液位高度转换为测量差压的问题了。

当测量有压容器的液位时，即容器是受压的，则需将差压变送器的负压室与容器的气相

相连接，以平衡气相压力p变化时对液位测量的影响。

52．什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？

答：在使用差压变送器测量液位时，一般压差p Δ与液位高度H 之间的关系为：p gH ρΔ= 。

这就是一般的“无迁移”的情况。当0 H = 时，作用在正、负压室的压力是相等的。实际应

用中，由于安装有隔离罐、凝液罐，或由于差压变送器安装位置的影响等，使得在液位测量中，当被测液位0 H = 时，差压变送器正、负压室的压力并不相等，即0 p Δ≠，这就是液

位测量时的零点迁移问题。

为了进行零点迁移，可调节仪表上的迁移弹簧，以使当液位0 H = 时，尽管差压变送器的输入信号p Δ不等于0，但变送器的输出为最小值，抵消固定压差的作用，此为“零点迁移”方法。

零点迁移实质就是变送器零点的大范围调整，改变测量范围的上、下限，相当于测量范

围的平移，而不改变量程的大小。

59．试述温度测量仪表的种类有哪些？各使用在什么场合？

答：按照测量方式的不同，温度测量仪表可以分为接触式与非接触式两类。

接触式测温时，测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。接触式温度计

结构简单、可靠，测量精度较高，但由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，测温元件容易破坏被测对象的温度场，且有可能与被测介质产生化学反应，

同时带来测温过程的滞后现象。不适于测量热容量小、极高温和处于运动中的对象温度，不适于直接对腐蚀性介质测量。

非接触式测温时，测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或测温元

件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不会破坏被测对象的温度场。非接触式测温响应快，对被测对象扰动小，可用于测量运动的被测对象和有强电磁干扰、强腐蚀的场合。但缺点是容易受到外界因素的扰动，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。

60．热电偶的热电特性与哪些因素有关?

答：热电偶的热电特性与两接点处的温度、热电极的材料有关。

62．用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？答：采用补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是0℃。而工业上常用的各种热电偶的温度一热电势关系曲线是在冷端温度保持为0℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于0℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。

冷端温度补偿的方法有以下几种：（1）冷端温度保持为0℃的方法；（2）冷端温度修正方法；（3）校正仪表零点法；（4）补偿电桥法；（5）补偿热电偶法。

64．用K热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端（室温）为25℃，求设备的温度？如果改用E 热电偶来测温，在相同的条件下，E 热电偶测得的热电势为多少？解：当热电势为20mV 时，此时冷端温度为25℃，即

0 (, ) 20 Ett mV =

查表可得

0 ( ,0) (25,0) 1 Et E mV = =

因为

00 ( ,0) ( , ) ( ,0) ( , 25) (25,0) 20 1 21 Et Ett Et Et E mV =+ = + =+=

由此电势，查表可得509 tC =°，即设备温度为509℃。

若改用E 热电偶来测温时，此时冷端温度仍为25℃，查表可得

0 ( ,0) (25,0) 1.50 Et E mV = =

设备温度为509℃，查表可得

( ,0) (509,0) 37.7 Et E mV = =

因为

00 ( , ) ( ,0) ( ,0) ( ,0) (25,0) 37.7 1.5 36.2 Ett Et Et Et E mV =? =? =?=

即E 热电偶测得的热电势为36.2mV 66．测温系统如图3-79所示。请说出这是工业上用的哪种温度

计？已知热电偶为K，但错用与E配套的显示仪表，当仪表指

示为160℃时，请计算实际温度tx 为多少度?（室温为25℃）

解：这是工业上用的热电偶温度计。

查分度号为E 的热电偶分度表，可得160℃时的电势为

10501μV，这电势实际上是由K热电偶产生的，即

( , 25) 10501 x

Et V μ =

查分度号为K的热电偶分度表，可得

(25,0) 1000 EV μ =

由此可得

( ,0) ( , 25) (25,0) 10501 1000 11501 xx

Et Et E V μ = +=+=

由此电势查分度号为K的热电偶分度表，可得tx =283℃

即实际温度tx 为283℃。

69．用分度号Pt100 铂电阻测温，在计算时错用Cu100 的分度表，查得的温度为140℃，问

实际温度为多少？

解：由分度号Cu100 查得140℃的电阻值为

159.96 R = Ω

再由分度号Pt100 查得与159.96 R =Ω对应的温度为

157.1 tC =°

即实际温度为157.1℃。

70．试述DDZ-Ⅲ型温度变送器的用途。

答：DDZ-Ⅲ型温度变送器的用途在于它与各种类型的热电偶、热电阻配套使用，将温度转换成4~20mA和1~5V的统一标准信号，又可与具有毫伏输出的各种变送器配合，使其转换成4~20mA 和1~5V的统一输出信号。然后，它和显示单元、控制单元配合，实现对温度及

其他各种参数进行显示、控制。

74．试简述TT302 智能式温度变送器的主要特点及基本组成。

答：TT302 温度变送器是一种符合FF通信协议的现场总线智能仪表，它可以与各种热电偶或热电阻配合使用测量温度，具有量程宽、精度高、环境温度和振动影响小、抗干扰能力强、质量轻以及安装维护方便等优点。

TT302温度变送器主要有硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括输入板、主电路板

和液晶显示器；软件部分包括系统程序和功能模块两部分。

75．试述测温元件的安装和布线的要求？

答：测温元件的安装要求：（1）在测量管道温度时，要求安装时测温元件应迎着被测介质流

向插人，至少须与被测介质正交（成90°），切勿与被测介质形成顺流，保证测温元件与流

体充分接触，以减少测量误差；（2）测温元件的感温点应处于管道中流速最大处；（3）测温

元件应有足够的插人深度，以减小测量误差；（4）若工艺管道过小（直径小于80rnm ），安

装测温元件处应接装扩大管；（5）热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以避免雨水或其他

液体、脏物进人接线盒中影响测量；（6）为了防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管

道或设备处；（7）测温元件安装在负压管道中时，必须保证其密封性，以防外界冷空气进人，

使读数降低。

测温元件的布线要求：（1）按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，注意热电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接，不要接错；（2）热电阻的线路电阻一定要符合所配二次仪表的要求；（3）为了保护连接导线与补偿导线不受外来的机械损伤，应把连接导线或补偿

导线穿人钢管内或走槽板；（4）导线应尽量避免有接头，应有良好的绝缘，禁止与交流输电

线合用一根穿线管、以免引起感应；（5）导线应尽量避开交流动力电线；（6）补偿导线不应

有中间接头，否则应加装接线盒，另外，最好与其他导线分开敷设。

77．现代传感器技术发展的显著特征是什么？

答：现代传感器技术发展的显著特征：研究新材料，开发利用新功能，使传感器多功能化、微型化、集成化、数字化、智能化。

第四章显示仪表

作业题（P111）

2．自动电子电位差计是如何基于补偿测量法工作的？线路电阻（即外阻）的变化，对电子电位差计的测量有无影响？为什么？

答：如右图所示是自动电子电位差计的简单原理

图。当热电势Et 与已知的直流压降相比较时，

若Et=UCB，其比较之后的差值（即不平衡信号）

经放大器放大后，输出足以驱动可逆电机的功

率，使可逆电机又通过一套传动系统去带动滑动

触点 C 的移动，直到Et=UCB时为止。这时放大

器输人端的输人讯号为零，可逆电机不再转动，

测量线路就达到了平衡，这样UCB就可以代表被

测量的Et 值。

由此可知，电子电位差计是利用已知的电压UCB

去补偿未知的热电势Et的，故是基于补偿测量

法工作的。由于当Et=UCB时，热电偶回路是没

有电流流过的，因此线路电阻值的变化，对电子

电位差计的测量不会造成影响。

3．与热电偶配套的自动电子电位差计是如何进

行冷端温度补偿的？

答：如右图所示是电位差计的测量电桥，电阻

R2 用铜丝绕制，让R2 与热电偶冷端处于同一温

度。因为铜电阻的阻值随着温度升高而增加，则

R2 上的电位差也增加。而热电偶的热电势却随

冷端温度的升高而降低，如配置得当，就可以达

到温度补偿的目的。

4．对于配有镍铬-镍硅热电偶，且标尺始端为0℃的电子电位差计，当热电偶的热端为0℃，冷端为25℃时，问这时应指示多少度？输人信号为多少？若热端为0℃，冷端也为0℃时，这时应指示多少度？输人信号为多少？

答：因为电子电位差计的冷端温度补偿是按冷端为25℃设计饿，所以当热电偶的热端温度为0℃，冷端温度为25℃时，指示的应是热端温度0℃，这时放大器的输人信号为0。

若热端和冷端均为0℃时，送到放大器的输人信号为1mV，这时应指示在25℃。8．在实际工业中用热电偶温度计或热电阻温度计时，为使测温准确，从测温元件到显示仪表都应该注意些什么问题？

答：在实际工业中用热电偶温度计或热电阻温度计时，为使测温准确，从测温元件到显示仪表都应该注意：安装问题；量程匹配问题；冷端温度补偿问题或补偿导线问题；布线问题。10．数字式显示仪表主要由哪几部分组成？各部分有何作用？

答：数字式显示仪表主要由信号变换、前置放大、非线性校正或开方运算、模/数（A/D）转换、标度变换、数字显示、电压/电流（V/I）转换及各种控制电路等部分组成。信号变换电路是将生产过程中的工艺变量经过检测变送后的信号，转换成相应的电压或

电流值；前置放大电路是将输入的微小信号放大至伏级电压信号；非线性校正电路是为了校正检测元件的非线性特性；开方运算电路是为了将差压信号转换成相应的流量值；A/D转换是将模拟量转换成断续变化的数字量；标度变换电路是进行比例尺的变更，使数显仪表的显示值和被测原始参数统一起来；数字显示部分是被测数据以数字形式显示出来；V/I转换电路是将电压信号转换成直流电流标准信号；控制电路可以根据控制规律进行运算，输出控制信号。

第五章自动控制仪表

作业题（P139）

1．什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？

答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号p与输人偏差信号e之间的关系，即

() ( ) p fe fz x = =?

式中，z为测量值信号；x为给定值信号；f 为某种函数关系。

控制器的基本控制规律有位式控制、比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）以及它们的组合控制规律，如PI、PD、PID等。

5．一台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0~1000℃，当指示值变化100℃，控制器比例度为80%，求相应的控制器输出将变化多少？

解：根据比例度δ的定义

δ=

输出变化相对值

输入变化相对值% 100 3= max min

max min

e

x x

p

p p

Δ

?

Δ

?

% 100 3，

当输入变化e Δ=100℃时，其输出变化p Δ为

p Δ = max min

max min

1

x x

p p

Δ

?

?

3

δ

1

=

4 20

1

0 1000

100

?

? ×

8 . 0

1

=2mA。

8．什么是积分时间TI？试述积分时间对控制过程的影响。

答：积分时间TI是用来表示积分控制作用强弱的一个参数。积分时间越小，表示积分控制作用越强，数值上1

I

I

T

K

= ，式中KI是积分速度（积分比例系数）。

积分时间对控制过程的影响：积分时间TI的减小，会使系统的稳定性下降，动态性能

变差，但能加快消除余差的速度，提高系统的静态准确度。

9．某台DDZ-Ⅲ型比例积分控制器，比例度为100%，积分时间为2 分。稳态时，输出为 5 mA。

某瞬间，输入突然增加了0.2mA，试问经过5rnin 后，输出将由5rnA变化到多少？

解：对该台DDZ-Ⅲ型比例积分控制器，其控制规律符合下式

1

() p

I

p Ke edt

T

=+ ∫

比例放大系数1

P K

δ

= =1，

当变化值e Δ=0.2mA时，5min 后输出为

111

[( ) ( ) ] ( ) ( ) ppp

III

p Ke e e edt Ke edt K e edt

TTT

=+Δ++Δ=+ +Δ+Δ∫∫∫

= 5+1×[0.2+

2

1

30.2×(5-0)]

= 5.7mA

即输出将由5rnA变化到5.7 mA。17．数字式控制器的主要特点是什么？

答：数字式控制器的主要特点有实现了模拟仪表与计算机一体化；具有丰富的运算控制功能；

使用灵活方便，通用性强；具有通讯功能，便于系统扩展；可靠性高，维护方便。

18．简述数字式控制器的基本构成以及各部分的主要功能。

答：数字式控制器由硬件电路与软件两大部分构成。

数字式控制器的硬件电路包括主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机接口电路

以及通讯接口电路等。主机电路是数字式控制器的核心，用于实现仪表数据运算处理及各组成部分之间的管理；过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道，分别用于连接模拟量输入信号和开关量输入信号；过程输出通道包括模拟量输出通道和开关量输出通道，分别用于连接模拟量输出信号和开关量输出信号；人机接口电路用于人机联系；通讯接口电路用于信号的发送和接收。

数字式控制器的软件包括系统软件和用户软件。系统软件由监控程序和功能模块组成，

分别管理控制器各部分的工作和提供各种功能；用户软件是用户根据控制系统要求，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来（组态工作），使控制器完

成预定的控制与运算功能。

19．试述可编程序控制器（PLC）的功能与特点。

答：可编程调节器（PLC）的功能很丰富，除能完成传统的模拟控制器的比例、积分、微分的运算外，还能进行加、减、乘、除、开方等运算，并可进行高、低值选择和逻辑运算等。所以可以比较方便地构成各种复杂控制系统。现代大型的PLC 都配有PID子程序或PID模块，可实现单回路控制与各种复杂控制，也可组成多级控制系统，实现工厂自动化网络。

可编程调节器（PLC）特点是：编程容易、使用方便、灵活、控制精度高、维护方便、具有自我诊断的功能。当与电子计算机联用时，该调节器能直接接受上位机来的设定值信号，

可作为分散型数字控制系统中装置级的控制器使用。

第六章执行器

作业题（P151-152）

1．气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？

答：气动执行器主要由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。

执行机构是执行器的推动装置，它根据控制信号（由控制器来）压力的大小产生相应的

推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置；控制机构是指控制阀，它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。

2．试问控制阀的结构有哪些主要类型？各使用在什么场合？

答：控制阀的结构主要类型、特点及使用场合简单列表说明如下：

类型特点主要使用场合

直通单座控制阀

结构简单、泄漏量小、易于保证关闭、不

平衡力大

小口径、低压差

直通双座控制阀不平衡力小、泄漏量较大最为常用

角形控制阀

流路简单，阻力较小

现场管道要求直角联接，高压差、介质

粘度大、含有少量悬浮物和颗粒状固体

三通控制阀

有三个出入口与工艺管道联接，可组成分

流与合流两种型式

配比控制或旁路控制

隔膜控制阀

结构简单、流阻小、流通能力大、耐腐蚀

性强

强酸、强碱、强腐蚀性、高粘度、含悬

浮颗粒状的介质

蝶阀

结构简单、重量轻，价格便宜、流阻极小、

泄漏量大

大口径、大流量、低压差，含少量纤维

或悬浮顺粒状介质

球阀阀芯与阀体都呈球形体流体的粘度高，污秽、双位控制

凸轮挠曲阀密闭性好、重量轻、体积小，安装方便介质粘度高、含悬浮物颗粒

笼式阀

可调范围大、振动小、不平衡力小、结构

简单、套筒互换性好、汽蚀小、嗓音小

压差大，要求噪音小的场合。对高温、

高粘度及含固体颗粒的介质不适用

4．试分别说明什么叫控制阀的流量特性和理想流量特性？常用的控制阀理想流量特性有哪些？

答：控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（或相对位移）之间的关系，即

max

()

Ql

f

QL

=

式中相对流量

max

Q

Q

是控制阀某一开度时的流量Q与全开时的流量max Q 之比；相对开度l

L

是

控制阀某一开度时的阀杆行程l与阀杆全行程L之比。

阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性。常用的控制阀理想流量特性有直

线、等百分比（对数）、抛物线及快开等几种。

11．什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？

答：随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式；随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐关闭的称为气关式。[也可以这样回答，有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式；有压力信号时阀开、无信号压力时阀关的为气开式。]

气开、气关式的选择原则是：主要由工艺生产上安全条件决定的，即信号压力中断时，

应保证设备和操作人员的安全。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；

阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选择气关式。15．试述电—气阀门定位器的基本原理与工作过程。

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与联系; 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与静态特性的意义; 5、掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下,过渡过程的形式与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、自动保护与自动控制等方面的内容。 2、自动控制系统的基本组成: 被控对象与自动化装置(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。 闭环自动控制系统:操纵变量可以改变被控变量,被控变量又对操纵变量产生影响。

化工仪表及自动化知识点(供参考)

1、方框图四要素：控制器、执行器、检测变送器、被控对象。 2、自动控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 3、控制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、实验建模。 5、操纵变量：具体实现控制作用的变量。 6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。 7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。 8、被控对象：承载被控变量的物理对象。 9、比例度：是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，即100%/min max min max ?--=）（p p p x x e δ。 10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。 允许相对误差100%-?±=测量范围下限值 测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 11、变差：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。 12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。 13、灵敏限：是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 14、表压＝绝对压力－大气压力； 真空度＝大气压力－绝对压力。 15、压力计的选用及安装： （1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。 （2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的安装。 16、差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小（恒节流面积，变压降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小（恒压降，变节流面积）。

(完整word版)合肥学院化工仪表及自动化期末复习题(必考)

合肥学院化工仪表及自动化复习题（14——15年度） 1.如图所示为一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定。试问控制阀应该选择气开式还是气关式？为啥？ 答：一般情况下，应选气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。 2.当DDZ —Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA 下降到8mA ，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 解： 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少，∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 3、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？该系统的控制通道是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图蒸汽加热器温度控制 解：蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 mA e 4)420(%)25%50(=-?-= mA p 4812=-=%100%10044%100%1001=?=?=?=p e K p δ

被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。 可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。 控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。 该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差A =81.5-81=0.5（℃）； 由于B =81.5-80.7=0.8（℃），B '=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰减比n =B :B '=0.8:0.2=4； 余差C =80.7-81= -0.3（℃）。 4、下图为一自动式贮槽水位控系 统。试指出系统中被控对象、 被控变量、 操纵变量是什么？试画出该系统的方块图。试分析当出水量突然增大时，该 系统如何实现水位控制？ 解：①该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。②贮槽水位控制方块图如图所示。 ③当贮槽的出水量突然增大，出水量大于进水量，使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与进水量之差随之减小，水位下降变缓，直到进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。 5、如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对进水 贮槽 杠杆 针形阀浮球 贮槽水位控制系统 出水

化工仪表及自动化考试试题汇总及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一 一、填空题（36分） 1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_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在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__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___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差 ____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（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_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_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_开放器___补偿。 9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号围是0~10mA。 二、综合题（54分）

1、（10分）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。 答： 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、（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？ 答：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。

《化工仪表及自动化》云南民族大学期末复习试题及答案

《化工仪表及自动化》期末复习题 班级：姓名：学号： 试题： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度表示，即之差。 2．差压式液位计在使用中会出现、和三种零点迁移问题。 3．差压式流量计通常由、以及组成。 4．温度计是把温度的变化通过测温元件转化为热电势的变化来测量温度的，而温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。 5．用来评价控制系统性能优劣的衰减振荡过程的品质指标分别是最大偏差（或超调量）、、、和振荡周期（或频率）等。 6．描述简单对象特性的参数分别有、和。7．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 8．前馈控制的主要形式有和两种。 9．衰减振荡过程的品质指标主要有、、、、振荡周期等。 10．对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越大则积分作用越；微分时间越大，则微分作用越。 11．根据滞后性质的不同，滞后可以分为和两类。 12．测量仪表的量程是指与之差。

13．按照使用能源的不同，工业仪表可以分为、两类。 14．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 15．按照测量原理的不同，压力检测仪表可以分为、、、等。 16．用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 17、气动仪表的信号传输，国际上统一使用的模拟气压信号；DDZIII型电动仪表国际上规定的统一标准信号制是。 18．化工自动化的主要内容有、、自动操纵和开停车系统、。 19．选择性控制系统可分为、和混合型选择性控制系统，对于选择性控制系统要注意防止现象的发生。 20、常见的传热设备有、、等。 21．两种常用的均匀控制方案包括、。 22．速度式流量计中，应用原理测量流体流量的仪表为电磁流量计，根据“卡曼涡街”现象测量流体流量的仪表为，而差压式流量计体积流量大小与其所测得差压的（平方/平方根）成比例关系。 23．比例度对过渡过程的影响规律是比例度越，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大，比例度越，余差减小，但过渡过程曲线越振荡 24、工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用或真空度表示。 25．某换热器温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1所示，温度给定值为200℃，该控制系统的最大偏差为，余差为，衰减比为。

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1. 化工仪表按功能不同，检测仪表（包括各种参数的测量和变送）；显示仪表（包括模拟量显示和数字量显示）；控制仪表（包括气动、电动控制仪表及数字式控制器）；执行器（包括气动、电动、液动等执行器） 2. 自动化系统。自动检测系统；自动信号和联锁保护系统； 自动操纵及自动开停车系统；自动控制系统 3?传感器：对被测变量作出响应，把它转换成可用输出信号 变送器传感器配以适当的信号调理电路把检测到的信号进一步转换成统一标准的电或气信号的装置 4. 自动控制系统的组成：测量变送仪表、控制器、执行机构、被控对象 5. 自动控制系统的方块图： 6. 自动控制系统过渡过程的品质指标 （1）最大偏差A:第一个波峰值（2）超调量B:第一个峰值A与新稳定值C之差，即B=A-C （3）衰减比：前后两个峰值的比（4）过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所建立的时间（5）振荡周期：过渡过程同向两波峰（或波谷） 之间的间隔时间叫振荡周期 7. 自动控制系统的反馈原理（1）反馈：把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回 到输入端的做法叫反馈（2 ）负反馈：反馈信号使原来的信号减弱 为了使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的，所以要采用负反馈 8. 自动控制系统的分类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统第二章过程特性及其数学模型 1控制通道：控制作用至被控变量的信号联系。干扰通道：干扰作用至被控变量的信号联系 2. 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，如物料平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、设备的特性方程、化学 反应定律、电路基本定律等，从而获取对象（或过程）的数学模型。 3. 实验建模系统辨识：应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数 方法：（1）阶跃反应曲线法（2）矩形脉冲法 第三章检测仪表与传感器 1. 绝对误差？：指仪表指示值X i和被测变量的真值x t之间的差值，一般都指绝对误差中的最大彳直？max 仪表允许的最大绝对误差值 标尺上限值标尺下限值 4. 弹性式压力计中的弹性元件 （1）弹簧管式弹性元件（2）薄膜式弹性元件（3）波纹管式弹性元件 弹性式压力计量程及准确度等级的选取与计算，应遵守相关规定以保证弹性式 2.相对百分误差 m ax 标尺上限值标尺下限值 100 % 允 3.允许误差 100 %

化工仪表及自动化课后答案

1. 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-30 7、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。 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器； 控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去 执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 7.方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？ 解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。 被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 8.测量元件与变送器：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、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保 持的给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送住执行器。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）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 Ex9.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~。被控变量：被控对象

化工仪表及自动化课后习题答案

第1章自动控制系统基本概念 P16 1. 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、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。 3、闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统. 开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 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。 5、p7 6、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。 7、方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 8、测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去。执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 9、被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 10、控制作用是对在受到外界干扰影响偏离正常状态后，回复到规定范围内。干扰作用是引起被控变量偏离给定值，除操控变量以外的各种因素。 11、该温度控制系统的方块图 题解1-11图反应器温度控制系统方块图 其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。 若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 12、反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），则叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。负反馈可以减小非线性失真。因为引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入波形叠加，因此净输入信号成为正半周小，负半周大的波形，此波形放大后，使其输出端正、负半周波形之间的差异减小，从而减小了放大电路输出波形的非线性失真。 13、在11题 15、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 16、在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态。∵干扰是客观存在的，是不可避免的。一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常的工艺生产状态。这就需要通过自动化装置不断施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺所要求的技术指标上。一个正常工作的自动控制系统，总受到频繁的干扰作用，总处在频繁的动态过程中。∴了解系统动态更为重要。 17、阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器_、_执行器_、—测量变送_和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有—压力__、—流量—、—温度_、—液位—等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是?；电动型标准信号范围是_ 4~20mA 。 5、常用的标准节流件有孔板和______ 。 6、？?检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、？?按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8、常用的热电阻材料是___ 铜、铂_____，分度号是_Cu50 Cu100_、Pt50 Pt100 _线性 好的是—铜_热电阻，它适于测量__低—温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为—定值控制系统_、_随动控制系统_________、__ 程序 控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有—分程控制、串级控制和比值控制__。 12、液位控制一般采用—比例调节规律，温度控制一般采用比例积分微分调 节规律。 1、DCS控制系统是_______________________ ■勺简称。 2、DCS控制系统基本是由____________ , _____________ 及 ______________ 成。 1、某压力仪表的测量范围是100?1100Pa,其精度为级，贝U这台表的量程是多少最大 绝对误差是多少 答：① 1000Pa ②土5Pa 2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900 ±0)C。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最

化工仪表及自动化知识点整理

化工仪表及自动化 试卷分值分布： 一、单选题（2分10=20分）二、填空题（2分×5 =10分）三、简答题（5分5=25分）四、计算题（10分3=30分）五、综合分析题（15分×1=15分） CH1 1.自动控制系统的主要组成环节各组成环节的作用 控制系统的4个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器 被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象（ 检测仪表(测量变送环节)：感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号(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相比较得出偏差，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，将运算结果用特定信号(气压或电流信号)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注入(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。 2. 3.~ 4.自动控制系统的分类 (1)按被调参数分类：流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等； (2)按调节规律分类：比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调节； (3)按被调参数的变化规律分类：定值调节系统(给定值为常数)、随动调节系统(给定值为变数， 要求跟随变化)和程序控制调节系统(按预定时间顺序控制参数) (4)按信号种类分类：气动调节系统，电动调节系统 5.自动控制系统的过渡过程形式 过渡过程：受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态 的过程。 ' 阶跃干扰作用下几种典型的过渡过程： 非周期(振荡)衰减过程(允许) 衰减振荡过程(允许) 单调发散(非振荡)过程(不允许) 被控对象 测量变送装置 － z ; 给定值 x 偏差 e 控制器输出 p ： 操纵变量 p 被控变量 y f 干扰作用 测量值

化工仪表及自动化期末总复习题库 - 答案

一是非题 （）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题

化工仪表及自动化教案

绪论 一、目的要求 1. 使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。 2. 使学生掌握本课程的正确学习方法。 3. 使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。 二、主要讲解内容及时间安排 2 学时 1. 主要讲解内容 （1）所用教材及主要参考书； （2）课程内容介绍； （3）本课程的学习方法及学习要求。 2. 时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。 四、教学法 以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。 五、参考书 （1）杜效荣主编. 化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994 （2）厉玉鸣主编. 化工仪表及自动化（例题习题集）. 北京：化学工业出版社， 1999 （3）汪基寿主编. 化工自动化及仪表. 北京：中央广播电视大学出版社， 1993 （4）曹克民主编. 自动控制概论. 西安：西安建筑科技大学出版社，1995 第三章检测仪表及传感器 一、目的要求 1. 使学生了解仪表的性能指标。 2. 使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。 3. 使学生初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。 4. 了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。 5. 了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。 6. 掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的

冷端温度补偿的作用及方法。 二、主要讲解内容及时间安排15 学时 1. 主要讲解内容： （1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标； （2）压力检测及仪表； （3）流量检测及仪表； （4）物位检测及仪表； （5）温度检测及仪表。 2.时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 1 仪表等级的确定及鉴定和选择； 2 转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同； 3 差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 四、讲授难点 1 各种压力仪表的工作原理； 2 转子流量计的指示值修正； 3 差压式液位变送器的零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 五、教学法以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点 为辅。 六、讲课思路 ▲本章的基本概念： 1 检测仪表 2 传感器 3 变送器 §1 工业检测仪表性能指标 1 有关测量误差的基本概念 （1）测量 （2）测量误差

化工仪表及自动化课后习题答案第四版

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。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。 时间常数T:对象受到干扰作用后，被控变量到达新的稳定值所需的时间。时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，被控变量变化的越慢，到达新的稳定值所需的时间越长。滞后时间: 在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速地变化，这样造成了滞后所需的时间。滞后的存在不利于控制，系统受到干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是就不能及时产生控制作用，整个系统的控制质量就会受到严重的影响，所以应当尽量把滞后时间减到最小。 4、对象的纯滞后和容量滞后各是什么原因造成的对控制过程有什么影响。传递滞后一般由于介质的输送需要一段时间而引起的，或是测量点选择不当，测量元件安装不合适造成的。容量滞后由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。滞后的存在不利于控制，系统受到干扰作用后，由于存在滞后，被控变量不能立即反映出来，于是就不能及时产生控制作用，整个系统的控制质量就会受到严重的影响。 第三章，检测仪表 1、测量过程将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 2、何谓测量误差，测量误差的表示方法主要有哪两种，各是什么意义。由仪表读得的被测值与被测真值之间总是存在一定的差距，这一差距就是测量误差。绝对误差：仪表指示值和被测量读得真值之间的差值。 相对误差：某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值之比。

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1MPa；电动型标准信号范围 是4~20mA。 5、常用的标准节流件有孔板和喷嘴。 6、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线 性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__ 程序控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有＿＿分程控制＿、串级控制＿和＿比值控制＿＿。 12、液位控制一般采用＿比例＿＿调节规律，温度控制一般采用＿比例积分微分调节规律。 1、D CS控制系统是______________________的简称。 2、D CS控制系统基本是由____________,____________以及____________组成。 1、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？最 大绝对误差是多少？ 答：①1000Pa ②±5Pa

2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900±10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏 离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图A所示。试求最大偏差、衰减比和振荡周期等过渡过程品质指标，并说明该控制系统是否满足题中的工艺要求。 图A 过渡过程曲线 解：由过渡过程曲线可知 最大偏差A=950-900=50℃ 衰减比第一个波峰值B=950-908=42℃ 第二个波峰值B'=918-908=10℃ 衰减比n=42:10=4.2 振荡周期T=45-9=36min 余差C=908-900＝8℃ 过渡时间为47min。 由于最大偏差为50℃，不超过80℃，故满足题中关于最大偏差的工艺要求。 2.锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水位进行严格的控制。图B是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求： (1)画出该控制系统方块图； (2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？

化工仪表及自动化第四版答案(终极版)

工仪表及自动化（自制课后答案终极版） 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？ 答：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方法，称为化工自动化。 它的重要意义如下 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、改善劳动条件。 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，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答：①自动检测系统，利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分②自动信号和联锁保护系统，对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是生产过程中的一种安全装置 ③自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。 ④自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况，也不能判断操纵变量的校正作用是否适合实际需要。也就是最本质的区别是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。闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况，有针对性的根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近与所希望的状态。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。 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：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。 工艺上希望保持的被控变量即给定值。 具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ 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，只有负反馈才能使反馈信号升高，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。

化工仪表及自动化的学习

实习报告 经过化工仪表及自动化的学习，我感觉自动化这方面博大精深，老师简单介绍了化工生产过程所必须掌握的知识和方法，如测量方法、检测仪表的原理、校正精度等级、控制器结构、调节阀结构和自动控制系统的组成等；重点讲述了化工仪表和自动控制系统的操作等知识。 学习热电偶与热电阻的构成，二者属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是它们的原理与特点却不尽相同。 热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件，他的主要特点就是测量范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生热电势，这种现象称为热电效应。。 热电偶的结构有两种，普通型和铠装型。普通性热电偶一般由热电极，绝缘管，保护套管和接线盒等部分组成，而铠装型热电偶则是将热电偶丝，绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后，经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。 热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线我们称为补偿导线。不同的热电偶需要不同的补偿导线，其主要作用就是与热电偶连接，使热电偶的参比端远离电源，从而使参比端温度稳定。补偿导线又分为补偿型和延长型两种，延长导线的化学成分与被补偿的热电偶相同，但是实际中，延长型的导线也并不是用和热电偶相同材质的金属，一般采用和热电偶具有相同电子密度的导线代替。补偿导线的与热电偶的连线一般都是很明了，热电偶的正极连接补偿导线的红色线，而负极则连接剩下的颜色。一般的补偿导线的材质大部分都采用铜镍合金。 而热电阻虽然在工业中应用也比较广泛，但是由于他的测温范围使他的应用受到了一定的限制，热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多，也可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好，但是需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。铂热电阻的测温的范围一般为零下200-800摄氏度，铜热电阻为零下40到140摄氏度。热电阻和热电偶一样的区分类型，但是他却不需要补偿导线，而且比热点偶便宜。 仪表是指测定温度、气压、电量、血压、流量等仪器的统称。外形似计时的表，能由刻度直接显示数值。主要分为压力仪表、温度仪表、流量仪表、电工仪器仪表、电子测量仪器、光学仪器、分析仪器、实验仪器等。广泛应用于工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面。老师讲解了电子万用表构成及功能，了解虚拟仪表。