(带答案版)化工仪表及自动化习题

(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

2.显示仪表：将生产过程中各种参数进行指示，累积，记录的仪表。

3.卡曼涡街：把一个漩涡发生体（非流线型对称物体）垂直插在管道中，当流体绕过漩涡发生体时会在其左右两侧后方交替产生旋转方向相反的漩涡，称为卡曼涡街。

4.工艺管道及控制流程图：在控制方案确定后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便成了工艺管道及控制流程图（PID图）。

5.过渡过程：在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变化的过程。

6.节流效应：流体在管道中流动时,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节流现象。

7.测量过程：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。一般利用专门的技术工具（即测量仪表），将被测参数经过一次或多次的信号能量形式的转换，最后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出来。

8.热电势：热电偶是由两种不同材料的导体 A 和 B 焊接而成，当组合成闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同，则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这个电动势叫热电势。

9.控制对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

10.被控变量：生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控变量。

11.操纵变量：在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。

12.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，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。

13.滞后时间：在容量滞后与纯滞后同时存在时，常常把两者合起来统称滞后时间。

14.系统的动态特性：被控变量向给定值变化过程的特性。

15.仪表的准确度：测量值与被测量真值的接近程度。

16.精密度：仪表检测微小参数变化的能力。

17.精确度：仪表的精确度简称精度，是用来表示仪表测量结果的可靠程度。反映误差大小的术语,精度越高,误差越小。

18.灵敏度：仪表在稳定状态下输出的变化量与最小输入的变化量之比值，S=△α/Δx，△α指针的线位移或角位移，Δx为引起△α所需的被测参数变化量。

19.灵敏限：指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。

20.指示变差：在外界条件不变的情况下，用同一仪器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差。

21.允许相对误差：某一台仪器在规定正常情况下，允许的相对百分误差的最大值。δ允=±仪表允许的最大绝对误差/（上限-下限）×100%。

22.控制规律：控制器的输出信号与输入信号之间的关系。

三、简答题

1.图1-1所示为某化工厂超细碳酸钙生产中碳化部分简化的工艺管道及控制流程图，试指出图中所示符号的含义。

答：①仪表位号FICQ-101表示第一工序第01个流量控制回路（带累积指示），累积指示仪及控制器安装在仪表室仪表盘正面上。

②仪表位号TI-101表示第一工序第01个温度显示仪表。仪表安装在现场。

③仪表位号PI-101表示第一工序第01个压力显示仪表。仪表安装在现场。

④仪表位号TI-102表示第一工序第02个温度显示仪表。仪表安装在现场。

⑤仪表位号PI-102表示第一工序第02个压力显示仪表。仪表安装在现场。

⑥仪表位号LIC-101表示第一工序第01个具有指示功能的物位控制器。安装在集中仪表盘上。

⑦仪表位号HIC -101表示第一工序第01个

2.何谓控制系统的过渡过程？根据过渡过程自动控制系统的工作品质用什么指标来衡量？影响控制系统过渡过程品质的因素有哪些？

答：把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。五种重要品质指标：①最大偏差或超调量。②衰减比。③余差。④过渡时间。⑤震荡周期或频率。影响因素：对象的特性、测量仪表特性、执行器特性。

3.什么是漩涡流量计？简述其工作原理。

答：❶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。❷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。

4.请简述控制器在自动控制系统中的作用。

答：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。

5.热电阻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？

答：❶热电阻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。❷由热电阻，显示仪表及连接导线组成。❸作用：①热电阻：感温元件，由于温度变化导致电阻变化。②显示仪表：

6.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？

答：❶热电偶温度计是根据热电效应这一原理来测量温度的。它由两种不同材料的导体A、B焊接形成闭合回路。由于A、B两种金属的自由电子密度不相同，于是在两接触点处形成了两个方向相反的热电势，温度不同，产生的热电势不同。根据冷热两端不同的热电势可得出闭合回路总热电势，然后查表即可得知对应温度。❷组成：热电偶、导线，测量仪表。❸作用：①热电偶：测量热端热电势②导线：形成闭合回路③测量仪表：将总热电势转换成温度显示出来。

7.霍尔效应及霍尔片式压力计工作原理。答：霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即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，从而实现压力的测量。

8.热电效应。

答：热电偶是由两种不同材料的导体 A 和 B 焊接而成，当组合成闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同，则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。