化工仪表及自动化-第3章2
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)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， 代替操作人员的部份直接劳动， 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，防止事故发生或者扩大，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、 指示或者记录的部份 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自动控制及自动开停车系统 自动控制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者 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， 也不能判断控制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者接近与所希翼的状态。
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。
化工仪表及自动化第3章-习题
其量程会（ ） A变大 B变小 C不变 D与流量有关 涡街流量计是（ ） A容积式 B电磁式 C质量式 D速度式
差压法测液位，当压差为零时液位是1m，则（ ）
A无迁移 B有正迁移 C有负迁移 D不确定 E、S、K三种热电偶在单位温度变化下热电势的变 化量分别为a、b、c，则（ ） A a>b>c B b>c>a C a>c>b D c>b>a
热电偶测温中，补偿导线不配套则仪表指示（ ）
A偏大 B偏小 C正常 D偏大或偏小 测管道温度时测温元件最好的安装方式时（ ） A逆流 B正交 C顺流 D都可以
判断题
节流装置安装时，不存在安装方向问题。
液位差计只可能出现负迁移，不可能出现正迁移。
热电阻温度计中的连接导线称为补偿导线。 测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限
在应用热电偶测温时，将冷端温度保持（ ）oC，
或者是进行一定的修正，称为热电偶的冷端温度补 偿，应用热电阻温度计时（ ）（需要或不需要） 冷端温度补偿。
两种不同金属的两端焊接构成回路，当两端的温度
不同时会产生电流的现象称为 （ ）现象。
简答题
• 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？
化工仪表及自动化第三章检测仪表与传感器习题选择题?测温范围4001000的仪表精度等级05最大允许绝对误差是a3b2c7d5?孔板入口边缘磨损变钝流量计的指示值会a变大b变小c不变d与流量有关?转子流量计测流量时若只将转子由不锈钢变为铝则其量程会a变大b变小c不变d与流量有关?涡街流量计是a容积式b电磁式c质量式d速度式?差压法测液位当压差为零时液位是1m则a无迁移b有正迁移c有负迁移d不确定?esk三种热电偶在单位温度变化下热电势的变化量分别为abc则aabcbbcacacbdcba?热电偶测温中补偿导线不配套则仪表指示a偏大b偏小c正常d偏大或偏小?测管道温度时测温元件最好的安装方式时a逆流b正交c顺流d都可以判断题?节流装置安装时不存在安装方向问题
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。
(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。
化工仪表第3章2流量检测
③在引压导管的管路
中，应有排气装置。
如果差压Байду номын сангаас必须装在 节流装置之上时，必
图3-21 测量液体流量时的连接图
须加装贮气罐。
1—节流装置；2—引压导管；3—放空阀；4—平衡 阀；5—差压变送器；6—贮气罐；7—切断阀
二 差压式流量计
（2）测量气体流量时，上述的这 些基本原则仍然适用。但引压管连 接方式有些不同。
注意 不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造，更 要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压 式流量计有足够的实际测量精度。
二 差压式流量计
误差产生的原因
被测流体工作状态的变动。例如：温度、压力、湿度 以及相应的流体重度、粘度、雷诺数等参数数值发生变化， 则会造成较大的误差。为了消除这种误差，必须按新工艺重 新设计计算，或加以必要的修正。
化工仪表及自动化
第三章 检测仪表与传感器
第三节 流量检测及仪表
内容提要
差压式流量计
节流现象与流量基本方程式 标准节流装置 差压式流量计的测量误差
转子流量计
工作原理 电远传式转子流量计
内容提要
质量流量计
直接式质量流量计 补偿式质量流量计
其他流量计
靶式流量计 椭圆齿轮流量计 涡轮流量计 电磁流量计
根据流体流动连续 性方程，流束中心 流速增加，而静压 力逐渐减小。
图3-17 孔板装置及压力、流速分布图
截 面 II ： 流 速 静压为p’2 。
v2
，
由于运动惯性，流体
最小收缩面积处于截
面压为II处p’2，最小v2。最大，静
截面III：流速v3， 静压为p’3。
08第三章-习题q
3.有两种密度分别为ρ 1、ρ 2的液体，在容器中，它们的界面 经常变化，试考虑能否用差压变送器来连续测量其界面？测量
界面时应注意什么问题？
4.若用两支铂铑10-铂热电偶串联来测量炉温，连接方式分别如 图所示。已知炉内温度均匀，最高温度为1000℃，假设补偿导 线C、D与热电偶A、B本身在100℃以下具有相同的热点特性。
根据这个数值可以确定仪表的测量范围。在这种情况下，如果炉旁边接线盒内的温度 变化，会对测量产生较大影响，造成较大的测量误差。 （c）此时两支热电偶的两端都用补偿导线引至远离炉子处，冷端温度为30℃，故总 的电热式势为=2E(1000,0)―2E(30,0)=2×9.858―2×0.173=18.824mV 由此可知，在同样都是用两支热电偶串联来测量炉温时，由于接线不同，产生的热电 势也不同，在选择测量仪表时，应考虑这种情况。 （2）在(a)情况时,由于2E(t,0)=15mV，则E(t,0)=7.5mV。由此查表可得实际温度 t=184℃ 在(b）情况时，由于2E(t,0)=15+E(30,0)+2E(100,0)=15+0.173+0.645=15.818mV则 查表可得实际温度t=851℃。 在(c）情况时，由于2E(t,0)=15+2E(30,0)=15+2×0.173=15.346mV则 E(t ,0)=7.673mV 查表可得实际温度t=830℃。 从上面分析可看出，虽然采用了补偿导线，但并不能完全克服冷端温度变化对测量的 影响。补偿导线只是将冷端由温度变化较剧烈的地方移至温度变化较小的地方。若这 时冷端的温度仍不为0℃，那么还必须考虑如何进行冷端温度的补偿问题。
(1)如果热电偶热端为600℃,冷端为30℃,仪表的机械零点为0℃,没有 加以冷端温度补偿。问该仪表的指示值将高于还是低于600℃? (低于 600℃)。
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
化工仪表及自动化课后习题答案
第1章自动控制系统根本概念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，代替操作人员的局部直接劳动，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。
实现化工生产过程自动化的意义：〔1〕加快生产速度，降低生产本钱，提高产品产量和质量。
〔2〕减轻劳动强度，改善劳动条件。
〔3〕能够保证生产平安，防止事故发生或扩大，到达延长设备使用寿命，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异创造条件。
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、闭环控制有反响环节，通过反响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. 开环控制没有反响环节，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、p76、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拟得出偏差，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。
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 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。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：