化工仪表及自动化课后习题标准答案.docx

1、化工仪表及自动化课后习题标准答案第1章 自动控制系统基本概念 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。（)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、

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。、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。、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、P37表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3,仪表序号为07; C-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； RC-5表示集中仪表盘安

3、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0。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

4、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。0、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。1、该温度控制系统的方块图题解1-1图 反应器温度控制系统方块图其中，被控对象:反应器

5、；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、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。、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

6、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。3、在1题15、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。1、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

7、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,对其他比较缓和的干扰也一定很好地克服。阶跃干扰形式简单,容易实现,便于分析、实验和计算。、等幅振荡过程和发散振荡过程是不稳定过程，生产上不能采用；非周期衰减过程虽是稳定过程，但该过程中被控变量达到新的稳定值的进程过于缓慢,致使被控变量长时间偏 离给定值,所以一般也不采用;衰减振荡过程能够较快地使系统达到稳定状态,并且最终的稳态值必然在两峰值之间，决不会出现太高或太低的现象,更不会远离给定值以致造成 事

8、故。所以、最大偏差A950-00=50(）；超调量B50-984()；由于B=1-91（),所以，衰减比=B:=42:10=4.2;余差C=908-900=;振荡周期45-9=36(mi）；过渡时间ts=47m。因为A5080,C801MP(允许值)该表不符合工艺上的误差要求。 用1.0P、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差2ma1Pa1.%=0.01MPa001MPa(允许值)该表符合工艺上的误差要求。23. 解 空压机缓冲器内压力为稳态压力,其工作压力下限pmi=.1MPa,工作压力上限pmax1.6MPa。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

9、压力表量程系列（附表1），可选X-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mx1.5%=0.55(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.级的压力表。4.解 合成塔控制压力14Pa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Y-150型、测量范围为0Pa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要求,故可选精度等级为1.5级的压力表。25. 解 压力表的校验压力表的校验数据及其数据处理结果被校表读数/MPa0.0 . 0.8 1.2 1.6最大误差标准表上行程读数/MPa0.0

10、085 0.79 1. 1.595标准表下行程读数/Pa0.000 0.45 0.8 1.25 1.595升降变差MPa00000.020 002 0.05 0.00.02标准表上、下行程读数平均值/M000 395 00 12125 1.595绝对误差/MPa0.00 .005 0.000 -0.013 0.00.03仪表的最大引用误差（从绝对误差和升降变差中选取绝对值最大者做为m,求仪表的最大引用误差）所以,这台仪表1.级的精度等级合格。空气贮罐的压力属稳态压力,且m=1MP163MPa;最大误差ma1.65%0024Ma.05MPa。所以这台仪表能用于该空气贮罐的压力测量。29流体在有节

11、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。.流体流经节流装置时所产生的压差与流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。3因为转子流量计在流量变化时,转子两端的压降是恒定的;

12、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.解 由题知：p0=.11325MPa,p1=0.65+0.101325=.75132(MPa)；T293K,1=273+40313(K）;0=1.93k/m；1=1.97gN，Q050Ls。则3. 解由题知t90kgm3,f=08131kgm，=00/m3,Q0=10 L/min测苯的流量的修正系数为rQ/KQ=0/.91.1(Lmin)所以,苯的流量测量范围为01.1L/min。当转子材料改为铝时,r=750kg/m3，此时测水的流量的修正系数为Q0Q/Kr=10/25(L/in)所以,此时测水的流量的测量范围为05L/mn

13、测苯的流量的修正系数为Qrf=Qr0/KfQ=587=57（Lmin)所以，此时测苯的流量的测量范围为05.L/mi。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。4. 解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流动时切割磁力线而产生感应电动势的电磁感应原理,流体的流速越大,感应电动势也越大,感应电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。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

14、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。4.(1)直读式物位仪表：利用连通器的原理工作。(）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。（）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。(）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。4.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，试考虑一种利用差压原理来连续测量液体密度的方案。0、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