化工仪表自动化最全答案第5版文档格式.docx

1、试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？ 反应器温度控制系统该温度控制系统的方块图 反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；反应器内的温度；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。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

2、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。21、某化学反应器工艺规定操作温度为（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题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的 1%（即900 （ 1%）= 9）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？题1-

3、19图 温度控制系统过渡过程曲线解 最大偏差A=950 900=50（）；超调量B=950 908=42（）；由于B =918 908=10（），所以，衰减比n=B:B =42:10=4.2；余差C=908 900=8；振荡周期T=45 9=36（min）；过渡时间ts=47min。因为A=5080，C=81.0%，所以该压力表不符合1.0级精度。Ex7.压力指垂直均匀地作用于单位面积上的力。 关系： p表压=p绝对压力p大气压力p真空度= p大气压力 p绝对压力8.通常，由于各种工艺设备和检测仪表本身就处于大气压力之下，因此工程上常采用表压和真空度来表示压力的大小，一般仪表所指的压力也是表压

4、或真空度。9.测压仪表按其转换原理不同，主要分为四大类：液柱式压力计：它是将被测压力转换成液柱高度来进行测量的；弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的位移来进行测量的；电气式压力计：它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：它是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。10.主要的弹性元件有： 弹簧管：可分为单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压范围较宽，最高可测量高达1000MPa的压力； 膜片：可分为平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围较弹簧管式的为低，通常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器； 波纹管：这种弹性元件易变形，常用

5、于微压与低压的测量。11.测压原理：将被测压力转换成弹簧管自由端的位移来进行测量的。 主要组成：弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接头。 测压过程：当被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管在压力作用下产生变形，使其自由端产生位移，经放大后就可以由指针在面板上指示出相应的压力值。13.将霍尔元件与弹簧管配合，可组成霍尔片式弹簧管压力传感器。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现压力的测量。14.应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用金属导体的电阻应变效应制成的。压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。利用半

6、导体的压阻效应制成的。15.工作原理：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块极板之间的距离，造成电容量发生变化。 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。20、某压力表的测量范围为01MPa，精度等级为1.0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？压力表允许的最大绝对误差为 max=1.0MPa 1.

7、0%=0.01MPa在校验点0.5MPa处，绝对误差为 =0.5 0.508= 0.008（MPa）该校验点的测量误差为故该校验点不符合1.0级精度。21、为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有何问题？解 ：（1）为了保证敏感元件能在其安全的范围内可靠地工作，也考虑到被测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。 （2）由于仪表的基本误差 m由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范围内其大小是一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。22、如

8、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01.6MPa，精度为l.0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01.0MPa，精度为1.0级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。解 用01.6MPa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差 1max=1.6MPa 1.0%=0.016MPa0.01MPa（允许值）该表不符合工艺上的误差要求。 用01.0MPa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差 2max=1.0MPa 1.0%=0.01MPa该表符合工艺上的误差要求。23、某台空压机的缓冲器，其工作压力

9、范围为1.11.6MPa，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的 5，试选择一台合适的压力计（类型、测量范围、精度等级），并说明其理由。解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限pmin=1.1MPa，工作压力上限pmax=1.6MPa。设所选压力表量程为p，则根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有根据压力表量程系列（附表1），可选YX-150型、测量范围为02.5MPa的电接点压力表。根据测量误差要求，测量的最大误差为 max 1.1 5%=0.055（MPa）则所选压力表的最大引用误差应满足要求，故可选精度等级为1.5级的压力表。24、某合成氨厂合成

10、塔压力控制指标为14MPa，要求误差不超过0.4MPa，试选用一台就地指示的压力表（给出型号、测量范围、精度等级）。解 合成塔控制压力14MPa为高压，设所选压力表的量程为p，则根据压力表量程系列（附表1），可选YX-150型、测量范围为025MPa的电接点压力表。根据测量误差要求，所选压力表的最大允许误差应满足29.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。 流体经节流装置时，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的变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差。30.流体流经节流装置时所产生的压差与流

11、量之间有一定的对应关系，通过测量压差的大小，即可得知流量的大小。 由于流量基本方程式是在一定的条件下推导出的，这些条件包括节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件（密度、温度、压力、雷诺数等），当以上这些条件改变时都会影响流量的测量。33.因为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，节流装置两端的压差也是随之改变的。37、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1.977kgm3）。解 由题知：p0=0.101325MPa，p1=0.65+0

12、.101325=0.751325（MPa）；T0=293K，T1=273+40=313（K）； 0=1.293kg/Nm3； 1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。则38、用水刻度的转子流量计，测量范围为010L/min，转子用密度为7920kgm3的不锈钢制成，若用来测量密度为0.831kgL苯的流量，问测量范围为多少？若这时转子材料改为由密度为2750kgm3的铝制成，问这时用来测量水的流量及苯的流量，其测量范围各为多少？解 由题知 t=7920kgm3， f=0.831kgL=831kgm3， W=1000m3，Q0=10 L/min测苯的流量的修正系数为Qr=Q0/KQ=10/

13、0.9 11.1（L/min）所以，苯的流量测量范围为011.1L/min。当转子材料改为铝时， r=2750kgm3，此时测水的流量的修正系数为Qr0=Q0/KrQ=10/2=5（L/min）所以，此时测水的流量的测量范围为05L/minQrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此时测苯的流量的测量范围为05.75L/min。39.椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，它有两个相互啮合的椭圆齿轮，当流体流过时，带动齿轮旋转。齿轮每转1周排出定量流体，只要测了椭圆齿轮的转速，便可知被测流体的流量。41.电磁流量计的原理：是基于电磁感应定律工作的。它是将流体的流速转换为感应电势

14、的大小来进行测量的。42.漩涡流量计的原理：是利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的漩涡发生体时，若该物体几何尺寸适当，则在阻挡体后面，沿两条平行直线上会产生整齐排列、转向相反的漩涡列。漩涡产生的频率和流体的流速成正比。通过测出漩涡产生的频率可知流体的流量。46.（1）直读式物位仪表：利用连通器的原理工作。（2）差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。（3）浮力式物位仪表：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：把物位的变化转换为一

15、些电量的变化，通过测出电量的变化测出物位。（5）核辐射式物位仪表：利用核辐射透过物体时，其强度随物质层的厚度而变化的原理来工作。目前射线应用最多。（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。（7）光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。47.差压式液位计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。 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。48.生产中欲连续测量液体的密度，根据已学的测量压力及液位的原理，试考虑

16、一种利用差压原理来连续测量液体密度的方案。50、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?（参考）答（1）当被测容器的液位H=0时，差压液位计所感受的压差 p0的现象，称为液位测量时的零点迁移在使用差压变送器测量液位时，一般压差 与液位高度H之间的关系为： = 。这就是一般的“无迁移”的情况。当Ho时，作用在正、负压室的压力是相等的。实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液设被测介质密度为 ，隔离液密度为 ：（通常 ），此时正、负压室的压力分别为：正负压室间的压

17、差为：当H=0时， ，此为“有迁移”情况。若采用的是DDZ型差压变送器，其输出范围为420mA的电流信号。“无迁移”时，H0， 0，变送器输出 4mA； 。“有迁移”时，H0， 为了使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得当H0时， 。可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差 的作用，此为“零点迁移”方法。这里迁移弹簧的作用，其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。51.在液位测量中，当被测液位H=0时，如果差压变送器的输入信号p0，则为“正迁移”；反之如果被测液位H=0时，差压变送器的输入信号p0，则为“负迁移”。52、测量高温液体（指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况）时，经常在负压管上装有冷凝罐（见题3-48图），问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移？如要迁移，迁移量应如何考虑？差压液位计正压室压力p1= gh1+ gH+p0负压室压力p2= gh2+ p0正、负压室的压差 p=p1 p2= gH （h2 h1） g H=0时， p= （h2 h1） g。这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使H=0时， p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为（h2