化工仪表及自动化作业参考标准答案
化工仪表及自动化答案
化工仪表及自动化答案(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章 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。
控变量的干扰是什么？Z被控对象：反应器 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。
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。
《化工仪表及自动化》练习题及参考答案
《化工仪表及自动化》练习题及参考答案一、填空题1.阀门直线理想流量特性的方程为（）2.某微分控制器控制规律为t D e p 39-=∆，已知阶跃干扰值为3，其微分时间为（）3. 如图所示过渡过程，其超调量为（）4.差压式流量计的流量方程为（）5. 如图所示过渡过程，其衰减比为（）6.某一阶对象其方程为ady/dt +by=cx ，其放大系数为（）7.转子式流量计的流量方程为（）8.热电偶温度计工作时，热端温度为t ，冷端温度为t0，该热电偶回路的热电势为（）9.某一阶对象其方程为ady/dt +by=cx ，其时间常数为（）10.热电阻温度计测温热电阻变化值与温度变化值的关系方程式为（）二、简答及论述题1.试写出下图梯形图相对应的助记符号语言.2.用单法兰电动差压变送器来测量敞口罐中硫酸的密度，利用溢流来保持罐内液位H 恒为1m 。
如下图。
已知差压变送器的输出信号为0～10mA ，硫酸的最小和最大密度分别为1.32g/cm3和1.82g/cm3。
（1）计算差压变送器的测量范围；（2）如加迁移装置，请计算迁移量；（3）如不加迁移装置，可在负压侧加装水恒压器（图中虚线），以抵消正压室附加压力的影响，计算出水恒压器所需高度h 。
3.如图：用差压变送器测量密闭容器的液位，已知，ρ1=850kg/m3ρ2=1000kg/m3 h1=0.5m h2=2m h3=1.4m 求液位变送器的测量范围，判断迁移方向，计算迁移值。
4.试写出下图梯形图相对应的助记符号语言.参考答案一、填空题1.Q/Qmax=1/R+(1-1/R)l/L2. 1.53. 304. ΔP5. 3:1或者5:16. a/c7. ΔP8. E=e(t)-e(to)9. a/b 10. ΔR t =αR 0Δt二、简答及论述题1.(1)LD 00000OR 00003LD NOT 00001OR NOT 00004AND LDAND 00002OUT 01000(2)LD 00000LD 00002OR 00005LD 00003OR NOT 00006AND LDOR LDAND 00001OUT 010002. 1）若不考虑零点迁移,那么就要以ρmax 来计算差压变送器的测量范围。
化工仪表及自动化试卷及答案
化工仪表及自动化一、填空题(30分，每空1分）1、过程控制系统是由______、______、______和______等环节组成.2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有_______、________、_______、_______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内在机理,通过_____和_____物料平衡关系，用________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____________；干扰通道容量滞后愈多,则调节质量____________；干扰通道的纯滞后对调节质量_______________________。
5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数(增益）______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_____________,才能使稳定性不变.7．描述控制系统的品质指标的参数有、和等。
8．串级调节系统，一般情况下主回路选择_________或________调节规律调节器,副回路选用_________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_________补偿。
9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是；电Ⅱ型标准信号范围是；电Ⅲ型标准信号范围是。
10．化工过程中主要的检测仪表性能指标有、、、、线性度和反应时间。
二、综合题(40分，每题10分）1、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。
2、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？3、控制器输入偏差是阶跃信号(见下图)，请根据已知参数，画出P、PI的输出响应曲线.（1）P输出,已知：比例度δ=50％（2)PI输出，已知：比例度δ=100％,积分时间Ti=14、下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t（简单控制系统）。
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。
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.自动控制系统主要由哪些环节构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要有俩大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器。
另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
测量元件及变送器作用是用来感受被控变量的变化并将它转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电流、电压信号等）。
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发送给执行器,执行器作用是接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。
2.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答：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。
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。
而闭环控制系统可以随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。
3.什么是负反馈？负反馈在控制系统中有什么重要意义？答: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；意义：当被空变量受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能是反馈信号升高，经过比较到控制器的偏差信号将降低，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，从而使被空变量下降到给定值，这样就达到了控制的目的。
4.什么是控制系统的静态与动态？为什么说研究系统的动态比研究静态更为重要？答:在自动化领域内，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为控制系统的静态。
化工仪表及自动化作业参考答案
化工仪表及自动化作业参考答案第一题化工仪表主要用于以下几个方面：1.测量和控制：化工仪表可以用于测量流体的压力、温度、流量、液位等参数，通过对这些参数的监控和控制，实现对化工过程的自动化控制。
2.安全监测：化工仪表可以用于监测和报警化工过程中的危险情况，例如压力过高、温度过高、液位过低等，及时采取措施保证生产安全。
3.数据记录和分析：化工仪表可以将测量的数据记录下来，通过数据分析和处理，可以对化工过程进行优化和改进，提高生产效率和产品质量。
第二题自动化是指利用计算机技术和控制系统对工厂、机器和过程进行自动化管理和控制的一种技术手段。
化工自动化系统主要包括以下几个方面：1.过程控制系统：通过传感器对化工过程进行实时监测和控制，可以实现对流程参数、物料配比、温度、压力等的自动调节。
2.仪表设备控制系统：用于对化工仪表设备进行监测和控制，例如流量计、温度计、压力计等。
3.数据采集和处理系统：用于采集和存储化工过程中的各种数据，并进行分析和处理，为生产过程的优化提供依据。
4.报警和安全系统：用于监测化工过程中的异常情况，并及时发出报警信号，保障生产安全。
5.人机界面系统：通过计算机、触摸屏等设备，实现人机交互，操作和监控化工自动化系统。
第三题化工仪表及自动化技术的应用主要有以下几个方面：1.石油化工：在石油化工生产过程中，化工仪表及自动化技术能够实现对油品质量、流程参数等的实时监测和自动控制，提高生产效率和降低生产成本。
2.化学工程：在化学工程的生产过程中，化工仪表及自动化技术可以对化学反应、物料配比、温度、压力等进行精确监控和控制，确保产品质量和工艺稳定性。
3.生物工程：化工仪表及自动化技术在生物工程领域的应用越来越广泛，可以实现对生物反应过程的监测和控制，提高生物制药、生物燃料等的产量和质量。
4.环境保护：化工仪表及自动化技术可以用于监测和控制废水、废气处理过程中的各种参数，确保符合环境保护要求。
第四题化工仪表及自动化技术的发展趋势主要有以下几个方面：1.智能化：化工仪表及自动化技术将越来越智能化，具备更高的自动化程度和智能化管理能力，能够自主判断和决策，提高生产效率和产品质量。
(带答案版)化工仪表和自动化习题
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 0.02~0.1MPa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 0.02MPa 的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为 0.1MPa 。
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。
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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
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。
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。
(a)按设定值进行控制的开环系统 (ｂ)按扰动进行控制的开环系统
图1-2开环控制系统基本结构
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。
5.什么是反馈？什么是正反馈和负反馈?
答：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。
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;反之为正反馈。
6.根据设定值的形式，闭环控制系统可以分为哪几类?
在闭环控制系统中，按照设定值的不同形式又可分为：（１)定值控制系统；(２)随动控制系统;(3)程序控制系统。
7.什么是控制系统的静态与动态？
答:在自动化领域内,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为控制系统的静态。
在这种状态下,自动控制系统的输人（设定值和干扰）及输出(被控变量)都保持不变，系统内各组成环节都不改变其原来的状态，它们输人、输出信号的变化率为零。
而此时生产仍在进行,物料和能量仍然有进有出。
因此,静态反映的是相对平衡状态。
系统的动态是被控变量随时间而变化的不平衡状态。
当一个原来处于相对平衡状态的系统，受到扰动作用的影响，其平衡状态受到破坏，被控变量偏离设定值，此时，控制器就会改变原来的状态,产生相应的控制作用,改变操纵变量克服扰动的影响,力图恢复平衡状态。
从扰动发生,经过控制，直到系统重新建立平衡，在这段时间中整个系统都处于变动状态中。
9.控制系统运行的基本要求是什么？
答:自动控制系统的基本要求是系统运行必须是稳定的,并应保证满足一定的精度要求或某些规定的性能指标，但最基本的要求是稳定的，也就是说系统投人运行后，被控变量不致失控而发散。
10.在阶跃扰动作用下，自动控制系统的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?
答:过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。
在阶跃扰动作用下,其过渡过程曲线有以下几种形式。
①发散振荡过程;②非振荡发散过程；③等幅振荡过程；④衰减振荡过程;⑤非振荡衰减过程。
在上述五种过渡过程形式中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程，能基本满足控制要求。
但由于非振荡衰减过程中被控变量达到新的稳态值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离设定值，所以一般不采用。
只有当生产工艺不允许被控变量振荡时才考虑采用这种形式的过渡过程。
１1．衰减振荡过程的品质指标有哪些？
答：衰减振荡过程的品质指标主要有:最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期(或频率)等。
12、什么是传递函数?
答:对于如图1－６所示的线性系统,在初始条件为零时，它的输出与输入的拉普拉斯式之比,即系统在复数ｓ域的输出与输人之比，称为系统的传递函数,记为)
()()(s X s Y s G 。
图1-6 系统的输人输出关系
第二节 例 题 分 析
1.在石油化工生产过程中，常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量,使裂解气体的温度下降到规定的数值上。
图1-9是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。
被冷却的物料是乙烯裂解气,其温度要求控制在(１5±１.5)℃。
如果温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响；如果温度太低,乙烯裂解。