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
（３）误差来源（３个）
（４）误差的表示（①、②）
２仪表性能指标
（1）大小确定。
（2）应用（三个方面）2.2变差
2.3灵敏度与灵敏度限（1）指针仪表
a灵敏度
b 灵敏度限
（2）数字仪表
a分辨力
b最高分辨力
2.4线性度
2.5反应时间
§2压力检测及仪表
1压力检测的意义
2压力单位及检测仪表2.1压力的定义及单位2.2压力几种表示
2.3压力表的分类
3弹性式压力表
3.1原理
3.2特点
3.3弹性元件
（1）定义
（2）种类（３种）
４电气式压力计
4.1原理
4.3种类（5种）
5压力仪表的选用与安装
5.1压力仪表的选用
（1）类型选择
（2）量程的选择
（3）精度等级的选择
5.2例题（见讲稿）
§3流量检测及仪表
1概述
1.1流量的基本概念
（1）流量
（2）流量和总量
（3）流量的表示
（4）体积流量（Ｑ）与质量流量（Ｍ）的关系1.2流量与总量的关系
1.3流量测量的方法
（1）差压式流量计
（2）转子流量计
2差压式流量计（节流式流量计）
2.1基本测量原理
2.2组成
2.3节流现象
2.4流量的基本关系式
2.5几种标准的节流装置
3转子流量计
3.1基本原理
3.3工作原理
3.4结论
3.5有关计算公式
4.电远传式转子流量计（LZD）4.1 LZD的组成
4.2流量变送
4.3电动显示部分
5转子流量计的指示值修正5.1液体流量测量时的修正5.2例题（见讲稿）
5.3气体流量测定时的修正
6其它流量计简介
§4物位检测及仪表
1概述
1.1物位检测的对象
1.2物位检测的重要性
1.3物位检测仪表的种类
2差压式液位变送器
2.1工作原理
2.2零点迁移问题
2.3法兰式差压变送器测液位2.4例题（见讲稿）
3其它物位计
3.1电容式物位计
3.2核辐射物位计
§5温度检测及仪表
1.1温度检测的重要性
1.2温度测量仪表的种类
1.3温度测量的基本原理
2热电偶温度计
2.1特点及组成
2.2工作原理
（1）热电效应
（2）热电现象的测温原理
（3）中间导体定律
2.3热电偶的种类
（1）选用热电偶材料时应考虑的因素（2）热电偶的种类
2.4补偿导线的选用
（1）补偿导线的定义
（2）补偿导线的组成
2.5冷端温度补偿
（1）冷端温度保持为0℃
（2）冷端温度的修正（冷端温度t0≠0）a计算修正
▲例题（见讲稿）
b电桥修正（电桥补偿法）
c仪表调零点法
d补偿热电偶法
3热电阻温度计
3.1 热电阻温度计的工作原理及种类
3.2金属热电阻温度计的工作原理
3.3工业上常用的热电阻
（1）金属热电阻的材料要求
（2）目前应用最广泛的两种热电阻
3.4热电阻的结构
3.5热敏电阻
七、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
八、复习思考题
1、试述弹簧管压力表的基本工作原理。
2、霍尔压力传感器是怎样工作的？它为什么能将压力的变化线性地转换成霍尔电势？
3、什么叫应变片？如何用它来测量压力？
4、什么是节流现象？标准的节流体有哪几种？应用最广泛的是哪种？
5、差压式液位变送器的工作原理是什么？当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接？
6、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？
7、为什么要用法兰式差压变送器？它有哪几种结构型式？
8、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几部分组成？各部分有何作用？
9、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？
10、试述热电阻测温原理？常用热电阻的种类？
九、本章课后小结
第四章显示仪表
一、目的要求
1. 使学生掌握显示仪表的分类及动圈式显示仪表的工作原理。
2. 使学生掌握XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表的工作原理。
3. 使学生了解自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。
二、主要讲解内容及时间安排2学时
1.主要讲解内容：
（1）显示仪表的分类；
（2）动圈式显示仪表及其温度补偿；
（3）XCZ－101型动圈式显示仪表和XCZ－102型动圈式显示仪表；
（4）自动电子平衡电桥式显示仪表；
（5）自动电位差计式显示仪表。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1.XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表；
2.自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。
四、讲授难点
1.自动电子平衡电桥；
2.自动电子电位差计。
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
▲显示仪表的定义及分类。
§1动圈式显示仪表
1. 动圈式显示仪表的类型及作用。
2. 动圈式显示仪表的工作原理
3. 动圈式显示仪表的温度补偿
4. XCZ－101型动圈式显示仪表
4.1原理、结构
4.2实际应用中存在的问题
4.3调整措施
5. XCZ－102型动圈式显示仪表
5.1原理、结构
5.2关于三线制和外接可调电阻
（1）实际应用中存在的问题
（2）调整措施
5.3注意事项
§2自动电子平衡电桥式显示仪表（与热电阻配套）
1.手动平衡电桥测温原理
2. 自动平衡电桥测温原理
§3自动电位差计式显示仪表
1.手动电位差计的工作原理
2. 自动电位差计
2.1原理电路图
2.2冷端温度补偿
2.3自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较
七、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
八、复习思考题
1、动圈式仪表的作用原理是什么？
2、为什么要对动圈仪表进行温度补偿？其补偿方法是什么？
3、什么是三线制接法？对此有什么要求？
4、电子电位差计是如何实现对热电偶冷端温度自动补偿的？
九、本章课后小结
第一章自动控制系统基本概念
一、目的要求
1. 使学生掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用及相互影响和联系。
2. 使学生理解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法。
3、熟悉管道及控制流程图上常用符号的意义。
4、了解控制系统的几种分类形式，掌握系统的静态与动态。
5、使学生掌握闭环控制系统在节跃干扰作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程
品质指标的含义。
二、主要讲解内容及时间安排2学时
1.主要讲解内容：
（1）被控对象和控制参数的基本概念，自动控制系统的组成；
（2）工艺管道及控制流程图；
（3）自动控制系统的方块图及自动控制系统的分类；
（4）自动控制系统的过渡过程和品质指标。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1工艺管道及控制流程图；
2自动控制系统方框图；
3自动控制系统的品质指标。
四、讲授难点
自动控制系统的过渡过程和品质指标。
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
§1化工自动化的主要内容
1化工生产过程自动化的主要内容
2基本概念
（1）自动检测系统
（2）自动信号联锁装置
（3）自动操纵系统
（4）自动开停车系统
（5）自动控制系统
§2自动控制系统的组成
1人工控制系统（基础）
2自动控制系统
3组成
§3工艺管道及控制流程图
1控制流程图中常用的图形符号
1.1仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号
1.2测量点
1.3连接线
2仪表位号
§4自动控制系统方块图
1自动控制系统方块图的组成及应用
2关于自动控制系统方块图的几点说明
▲作业
课本P1611题
§5自动控制系统的分类
1按被控变量分
2按控制器控制规律分
3按给定值是否变化分
§6自动控制系统的过渡过程和品质指标
1自动控制系统的动态与静态
1.1动态
1.2静态
2控制系统过渡过程分析
2.1阶跃干扰的特点
2.2自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的基本形式
3自动控制系统的品质指标
4例题（见课件）
▲作业
七、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
八、复习思考题
1、自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？
2、自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？
3、什么是自动控制系统的过渡过程？在节跃干扰的作用下，其过渡过程有哪些基本形式？哪些过渡过程能基本满足控制要求？
4、衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？
5、什么是自动控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有什么区别？
6、什么是控制系统的动态与静态？
7、什么是反馈？什么是正反馈和负反馈？负反馈在自动控制中有什么重要意义？
九、本章课后小结
第五章自动控制仪表
一、目的要求
1. 使学生掌握各种控制规律及其特点。
2. 使学生熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。
二、主要讲解内容及时间安排3学时
1.主要讲解内容：
（1）控制仪表的作用；
（2）控制器基本控制规律及其对系统过渡过程的影响；
（3）双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。
四、讲授难点
双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。
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
§１概述
１自动控制仪表的作用
２控制仪表发展的三个阶段
§２控制器的基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
１双位控制器
1.1作用规律
1.2双位控制器的品质指标
1.3特点
1.4适用场合
2比例控制器
2.1工作原理
2.2数学关系
2.3比例控制器的余差
2.4比例控制器小结
3积分控制器
3.1数学关系
3.2工作原理
3.3积分控制器的优缺点
4比例积分控制器
4.1数学关系
4.2积分控制器小结
5微分控制器
5.1理想微分调节作用
5.2实际微分调节作用（比例作用+近似微分作用）
5.3 K D、T D、T的意义及作用
6比例、积分、微分控制（PID）
6.1数学关系
6.2特点
6.3可调整参数
6.4小结
（1）比例调节
（2）积分调节
（３）微分调节
７补充作业（见讲稿）
七、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
八、复习思考题
1、控制器的控制规律是指什么？常用的控制规律有哪些？试述常用的几种控制规律的
定义及其特点？
2、什么是积分时间？它对系统过渡过程有什么影响？
3、什么是微分时间？它对系统过渡过程有什么影响？
九、本章课后小结
第六章执行器
一、目的要求
1. 使学生掌握控制阀的流量特性的意义。
2. 使学生了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。
3. 使学生理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。
4. 使学生了解电动执行器的基本原理。
二、主要讲解内容及时间安排2学时
1.主要讲解内容：
（1）执行器的定义及分类，气动执行器的结构和分类；
（2）控制阀的流量特性；
（3）控制阀的选择；
（4）电动执行器的种类及其优缺点。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
气动执行器。
四、讲授难点
控制阀的流量特性。
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
１执行器的作用及分类
2气动执行器的组成
2.1执行机构
2.2控制机构
2.3常用的辅助装置
3气动执行器的结构与分类
3.1执行机构
3.2控制机构
3.3分类
4控制阀的流量特性
4.1直线流量特性
4.2等百分比流量特性
4.3抛物线流量特性
4.4快开特性
5控制阀的选择
5.1控制阀结构与特性的选择
5.2气开式与气关式的选择
七、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
八、复习思考题
1、气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？
2、控制阀的流量特性是指什么？何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？
3、什么叫气动执行器的气开与气关式？其选择原则是什么？
九、本章课后小结
第七章简单控制系统
一、目的要求
1. 使学生了解简单控制系统的结构、组成及作用。
2. 使学生掌握简单控制系统中被控变量和操纵变量选择的一般原则。
3. 使学生了解各种基本控制规律的特点及应用场合。
4. 使学生掌握控制器被控参数的工程整定方法。
5. 使学生掌握控制器正、反作用的确定方法。
二、主要讲解内容及时间安排 4 学时
1.主要讲解内容：
（1）简单控制系统的组成；
（2）被控变量的选择；
（3）操纵变量的选择；
（4）控制器控制规律的选择；
（5）控制器被控参数的工程整定。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1被控变量的选择；
2控制器控制规律的选择；
3控制器参数的整定方法。
四、讲授难点
1 控制器控制规律的选择；
2控制器被控参数的工程整定。
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思考题巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
§1简单控制系统的组成
1定义
2组成
§2被控变量的选择
1选择的依据
2选择的原则
§3操纵变量的选择
1操纵变量的作用及选择的依据
2操纵变量选择的原则
§4控制器控制规律的选择
1控制规律的确定
2控制系统各单元正反作用方向的确定
§5控制器被控参数的工程整定
1工程整定方法的分类
2临界比例度法
3衰减曲线法
4经验凑试法
七、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
八、复习思考题
1、被控变量和操纵变量选择的一般原则为何？
2、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。
3、为什么要考虑控制器的正、反作用？如何选择？
4、控制器参数整定的任务为何？工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法？
九、本章课后小结
第八章复杂控制系统
一、目的要求
1. 使学生掌握串级控制系统的结构、工作过程特点及应用场合。
2. 使学生掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择方法。
二、主要讲解内容及时间安排 4 学时
1.主要讲解内容：
（1）串级控制系统的工作过程，串级控制系统的特点；
（2）串级控制系统中副回路的确定原则；
（3）串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
串级控制系统的特点，副回路的确定原则，主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。
四、讲授难点
串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后参阅相关的资料为辅。
六、讲课思路
1复杂控制系统的定义
2串级控制系统的定义及适用场合
3串级控制系统的工作过程
4串级控制系统的特点
5副回路（副变量）的确定原则
6主、副控制器控制规律及正、反作用的选择
7例题（见课件）
8总复习
七、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
八、复习思考题
1、什么叫串级控制系统？画出一般串级控制系统的典型方块图。
2、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？
3、串级控制系统中主、副变量应如何选择？
4、为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统？
5、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用？
6、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律？
7、串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪两种方法？
九、本章课后小结
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）。
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。
化工仪表学习总结
化工仪表学习总结 【篇一：化工仪表及自动化学习计划】 《化工仪表及自动化》学习计划 顾名思义本门课程可分为两个模块即化工仪表的介绍以及其自动化的介绍，所以我的学习计划就围绕着这两个模块来。 首先是化工仪表方面知识的学习，由于书本上涉及的相关仪表非常多，所以必须先对书本上的内容有所熟悉和了解，上课时注意听老师的讲解，对于仪表上一些细节的内容要多加注意，例如压力计的量程以及操作规范，不同压力计所适用的不同的工作环境等等。由于这些仪表会在实验室里看到，故而在后期做实验的时候，遇到这些一标段时候要多加注意，根据实验老师的要求规范操作，并且要记录下一些书本上没有涉及的知识。而且还要想一想如果在化工实际生产环境中遇到这些仪表其操作各方面会有什么不同，进而加深对化工仪表的认识。 其次是自动化，由于我预先看了书本的内容，发现自动化的内容对数学知识有一定的要求，所以应该先对数学方面的内容进行回顾，像积分微分的内容在自动化控制中都会涉及，所以这是很必要的。然后由于自动化控制在生活中的应用非常广泛，所以在实际的学习过程中要经常联系实际生活中的实例进行发散性思考，以便更好的掌握这方面的知识。与化工仪表的一样，也需联系化工生产的实际情况分析自动化的应用过程，才能真正做到学以致用。剩下的则是一些常规的内容，例如在上课前要进行预习，以便在上课时候最大限度的接受新学习的知识，作业要及时认真的完成，不会的问题要及时解决。如上所述就是我关于这门课程的学习计划，相信只要我这么做了一定会学好这门课程的。 【篇二：化工仪表工年终总结】 工作总结 时间匆匆转眼间2013年已经过去，我们迎来了新的一年，新的一年新的开始，也是新的挑战与机遇。回顾过去的一年感慨良多，过去的2013年对公司来说是重要的一年，在这一年中公司规模有了新的提升，二期的工程的顺利完成、正式投入运行生产，三期建设建设的顺利开工.....。同样在过去的2013年，对我来说是忙碌而充实的一年，年终之际，现对去年个人的工作汇报如下：
化工仪表及自动化整理
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
(带答案版)化工仪表及自动化习题
化工仪表及自动化习题（2014） 一.填空题。 1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器（中心环节）和执行器组成。 2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：①非周期衰减过程；②衰减振荡过程；③等幅振动过程；④发散振荡过程几种基本形式。 3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。 5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、抛物线流量特性、对数流量特性、快开特性等几种。 6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有参量模型和非参量模型两大类。 。 7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如，直流电流4~20mA、空气压力 ~都是当前通用的标准信号。 8.弹性式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。例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。 9.热电阻温度计主要是测量 500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。 10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。 11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。 12.为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动控制和自动操纵等方面的内容。 13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。 14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为。 ` 15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表，利用霍尔效应实现位移-电势的线性转换。 16.转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称浮子流量计、面积式流量计，适用于测量管径20mm以下管道的流量。据指示形式与传送信号不同分指示式、电远传式、气远传式转子流量计三种。通过转子流量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态（20℃，）下用水或空气标定。 二、名词解释
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》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。
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
化工仪表及自动化试题
一、填空题 1、当用仪表对被测参数进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来。这段时间称为仪表的（）。如果仪表不能反映被测参数，便要造成误差，这种误差称为（）。 反应时间动态误差 2、杠杆式差压变送器的测量范围不同，主要是由于其测时膜盒的（）不同。直径 3、FC变送器的零点调整的方法是，先调（），再调（）。 细调螺钉，当细调螺钉不起作用时，粗调螺钉 4、在各公司的智能烃送器中存着两种不同的通信协议，一种是（）通信协议，一种是（）通信协议。 HART DE 5、FCX-A/C系列中的智能变送器的量程调整只能在（）上进行。 手持终端 6、模拟通信协议时在两根线上传送（）个信号，现场总线通信传送（）个信号。 1 多 7、法兰变送器的温度性能主要由法兰膜盒上隔离膜片的刚度和法兰膜盒内的填充液性质决定，所以如隔离膜片刚度越（），则膜片的压力—位移性能越（），因而变送的温度性能越（）。 大差不好 8、氧气压力表校验器常用（），用水将油（），达到校验氧气表的目的。油水隔离装置分隔开 9、活塞式压力计是基于（）原理工作的，一般可分为（）、（）两种。静压平衡、单活塞、双活塞 10、当测量稳定压力时，正常操用压力应为量程的（），最高不得超过测量上限的（）。 1/3~2/3 11、压力开关是一种简单的（）。当被测压力达到额定值时，压力开关可以出（）信号。 压力控制装置、警报或控制 12、管道内的流体速度，一般情况下，在（）处的流速最大，在（）处的流速等于零。 管道中心线、管壁 13、在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（），不应有（），上游面和下游面应（），上游入口边缘应（）。 垂直、可见伤痕、平行、锐利、无毛刺和伤痕。 14、转子流量计的流量标尺上的刻度值，对于测量液体的是代表（）的流量值，对于气体的是代表（）的流量值。 20℃水、20℃，1.01325ⅹ105Pa空气 15、转子流量计中流体的流动方向是（）。 垂直 16、涡轮流量计量一种（）式流量计。 速度
化工仪表及自动化作业参考答案
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。从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控 变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。 葵汽 (a) (b) 图1-1闭环自动控制基本结构 开环控制系统是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系统。即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。从信号传递关系上看， 未构成闭合回路。 开环控制系统分为两种，一种按设定值进行控制，如图1-2 (a)所示。这种控制方式的操纵变量(蒸汽流 量)与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随其变化进而改变被控变量。另一种是按扰 动进行控制，即所谓前馈控制系统，如图1-2 (b)所示。这种控制方式是通过对扰动信号的测量，根据其变 化情况产生相应控制作用，进而改变被控变量。
化工仪表自动化(自己总结的)
第一章 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。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、化工自动化的主要内容：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.自动控制系统：对生产中某些关键性参数进行自动控制，使他们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动的控制而回到规定的数值范围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。 4、自动控制系统主要组成：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。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。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。被控变量：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。给定值：被控变量的预定值。操纵变量： 受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。 5.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。 6.图所示为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不变。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 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、温度的变化，环境温度的高低等。 7. 自动控制系统可分为：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 8. 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
化工仪表及自动化答案
第一章自动控制系统基本概念 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。 11.图1-18 所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被 被控对象：反应器被控变量：反应温度操纵变量：冷却水流量：干扰变量A、B的流量、温度。 13.结合11题，说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。 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。 14.图1-18所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控制变量影响的？ 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。 15.按给定值形式不同，自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 18.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？ 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。 20.自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些？影响这「些品质指标的因素是什么？ 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。
复习题化工仪表及其自动化复习题
第一章 P16-4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 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（测量变送装置）、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。 P16-6. 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。（图略） 答：仪表位号PI-307表示为第三工序第07个压力检测回路。其中： P 表示被测变量为压力；I 表示仪表具有指示功能； 表示该压力仪表安装在现场。 仪表位号TRC-303表示为第三工序第03个温度检测回路。其中： T 表示被测变量为温度；RC 表示仪表具有记录、控制功能； 表示该温度仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。 仪表位号FRC-305表示为第三工序第05个流量检测回路。其中： F 表示被测变量为流量；RC 表示仪表具有记录、控制功能； 表示该流量仪表安装在集中仪表盘正面，操作员监视用。 P16-8. 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？ 答：在自动控制系统中： 测量变送装置（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。 P16-21. 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能超过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？（图略） 答：由反应曲线可知： 最大偏差A＝950－900＝50 ℃ 超调量B＝950－908＝42 ℃ 衰减比B＝950－908＝42 ℃ B’＝918－908＝10 ℃ n＝B/B’＝42∶10＝4.2∶1 振荡周期T ＝45－9＝36 min 该系统最大偏差为50 ℃，小于允许偏差80 ℃；余差为908－900＝8 ℃，在工艺操作规定对温度的要求范围之内（±10 ℃）。因此，该系统能满足工艺要求。 第三章 P90-5. 某一标尺为0～1,000 ℃的温度计出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：
化工仪表及自动化论文
控 制 阀 在 水 处 理 中 的 发 展 方 向 系别、班级：盐湖系 班级：化学工程与工艺（3）班 指导老师： 姓名：马晓红（0922305026） 日期：2011年10月12日
控制阀在水处理中的发展方向 （青海大学化工学院盐湖系 09化工（3）班马晓红邮编810016） 摘要：控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪表，通过接受调节控制单元阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识。调节阀应用的好坏，除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外，正确地计算、选型十分重要。 关键字：控制阀，水处理，流量，发展。 1、控制阀在水处理中的发展方向的目的和意义 控制阀广泛应用于制造业领域，实现优化生产和降低成本的目的。长远来看，控制阀市场会保持适度的增长。水处理中一般采用流量控制阀，流量控制阀是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。适用于配水管需控制流量和压力的管路中，保持预定流量不变，将过大流量限制在一个预定值，并将上游高压适当减低，即使主阀上游的压力发生变化，也不会影响主阀下游的流量。在现代化工厂的自动控制中，控制阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成了必要的功率放大作用，控制阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。 2、控制阀在水处理中的发展方向在国内外的现状 从控制阀应用看，发展方向如下： （1）小型执行机构：可降低成本，提高流通能力． （2）套筒导向：采用套筒导向，有利于对中，有利于降低摩擦，有利于降噪，有利于流量特性的互换 （3）平衡式阀芯：为降低执行机构推力或推力矩，采用平衡式阀芯是重要的，它对系统的动态性能也有改善 （4）一体化阀芯和阀座：为克服双座阀密封性差的缺点，采用相同材质的一体化阀芯和阀座组成阀内件，将泄漏量和不平衡力同时减到最小． （5）简单流路：流路简单，流阻减小，不仅可使阀两端压损下降，而且可降低成本。 （6）密封和摩擦：密封性能和摩擦性能是矛盾的两方面，控制阀设计中不仅要解决密封问题，对摩擦和寿命等性能指标也必须重视因此，近年来，填料函和填料结构的研究得到重视，旋转型控制阀得到较广泛应用 （7）降低噪声：采用多种方式降低控制阀噪声，例如，采用降噪套筒和阀芯，采用多级阀芯，采用降噪限流板，采用扩展器等 （8）采用与管道同直径的控制阀和限制流通能力的阀内件:利于降低阀入口压力和出口流体流速，不需安装异径管等附加管件，有利于降低成本，通过更换流通能力大的阀内件，可扩展流通能力，通过选用限制流通能力阀内件可纠正计算口径过大的