《过程装备控制与技术》复习
1 考核范围
前四章，以仪表与系统为考核重点。
2 题型
1、填空题（20分）
基本上都是来自于书上的原话，填写空出来的字眼，要求看前多看书，只要对书本熟悉就能填出来。
2、选择题（20分）
选题遍布整个考核范围，提供50个选择题供大家复习学习。
3、简答题（30分）
以基本概念与基本原理为主，提供20个供大家复习学习。
4、综合分析题（30分）
考核对控制系统的综合分析和解决问题的能力，单回路系统与复杂系统各一个。
3 选择题复习资料
1、一台PID三作用式控制器，如果将比例度调到100%，积分时间调到最大（∞），微分时间调到零，则此时调节器的作用为：（ C ）
A PI
B PD
C P
D PID
2、过渡过程常出现如下几种形式：
①非振荡衰减过程②衰减振荡过程③等幅振荡过程④发散振荡过程⑤非振荡发散过程
其中，属于稳定过程的有（ D ）。
A ①③
B ②④
C ③⑤
D ①②
3、雷达跟踪系统属于（ B ）。
A 定值控制系统
B 随动控制系统
C 程序控制系统
D 前馈控制系统
4、下列控制系统中，（ C ）是开环控制。
A 定值控制系统
B 随动控制系统
C 前馈控制系统
D 程序控制系统
5、下列参数（ d ）不属于过程特性参数。
A 放大系数K
B 时间常数T
C 滞后时间τ
D 积分时间T i
6、下述名词中，（ c ）不是过渡过程的品质指标。
A 最大偏差
B 余差
C 偏差
D 过渡时间
7、当阀前后的压差较大，并允许有较大泄漏量时，选择下面哪种阀较为合适。（ b ）
A 直通单座调节阀
B 直通双座调节阀
C 隔膜调节阀
D 三通调节阀
8、在自动控制系统中，（ B ）变量一般是生产过程中需要控制的变量。
A 操纵变量
B 被控变量
C 干扰变量
D 中间变量
9、如果被控过程的变化小，仪表指针移动量很大，则该仪表的（ C ）
A 精确度高
B 精确度低
C 灵敏度高
D 灵敏度低
10、某二阶系统采用了PID控制方法，若比例度低于了临界比例度，系统将出现（ C ）
A 衰减振荡
B 等幅振荡
C 发散振荡
D 不振荡
11、微分作用具有“超前调节”的特点，所以它可以用来克服（ A ）
A 纯滞后
B 调节通道的时间常数过大
C 干扰通道的时间常数过大
D 调节通道的放大倍数过小
12、自动控制系统在运行过程中，由于种种原因使对象特性改变了，并由此导致过渡过程曲线变差了，为了获得较好的过渡曲线，通常采用的解决方法是（ A ）
A 重新整定调节器的参数
B 更换调节器
C 重新设计控制系统
D 要求工艺做调整
13、检测仪表的品质指标为（ A ）
A 变差
B 余差
C 最大偏差
D 过渡过程时间
14、在阶跃扰动作用下，被控变量随时间变化情况中（ B ）是我们最希望得到的，（ C ）是绝对不允许出现的。
A 等幅振荡
B 衰减振荡
C 发散振荡
D 不振荡的非周期性过程
15、用差压变送器测量液位的方法是基于（ B ）原理
A 浮力压力
B 静压
C 电容原理
D 动压原理
16、聚合釜的温度控制具有较大的滞后性，为了保证控制效果良好，一般选用（ C ）控制规律。
A 比例
B 比例+积分
C 比例+积分+微分
D 比例+微分
17、在纯比作用下控制系统的控制器参数已整定好，加入积分作用后，为保证系统原有的稳定度，此时应将比例度（ A ）。
A 增大
B 减小
C 不变
D 先增大后减小
18、成分、温度控制系统的调节规律，一般选用（ C ）。
A PI
B PD
C PI
D D P
19、当被测介质含有固体悬浮物时，且为电介质时，宜选用（ A ）流量计。
A 电磁
B 涡轮
C 涡街
D 节流装置
20、控制系统中控制器的正反作用方向的确定是依据：（ B ）
A 实现闭环回路的正反馈
B 实现闭环回路的负反馈
C 系统的放大倍数恰到好处
D 生产的安全性
21、测量值与真实值之差称为（B ）
A 相对误差
B 绝对误差
C 系统误差
D 最大偏差
22、现有一块1.0级的压力表，需重新校验，算得最大相对百分误差为1.2%，则该仪表精度等级应定为（ D ）
A 1.0级
B 2.0级
C 2.5级
D 1.5级
23、某容器内压力为10Mpa，应选用量程为（ B ）压力表。
A 0~10Mpa
B 0~16Mpa
C 0~40Mpa
D 0~8Mpa
24、对于干扰频繁且滞后比较大的对象采用串级控制方案与采用简单控制方案，其中（ A ）控制效果会更好。
A 串级控制方案
B 简单控制方案
C 两种方案
D 无法进行比较
25、某一仪表它的最大相对百分误差为0.578%，则该仪表应标等级为（ B ）的仪表。
A 0.5
B 1.0
C 0.4
D 0.6
26、一个DDZ-II型的温度控制器，其测量范围为0~1000℃，控制器的比例度δ为50%，当指示值变化100℃时，控制器的输出相应变化值为（D）
A 1mA
B 2mA
C 4mA
D 8mA
27、用DDZ-II型温度变送器测量某反应器的温度，已知显示仪表的量程为0~250℃，当温度为200℃时，变送器的输出为（ C ）
A 80KPa
B 8mV
C 6A
D 8mA
28、某反应塔正常工况下其塔顶温度希望维持在800℃左右，应选用（ B ）测其温度。
A 热电阻
B 热电偶
C 辐射式温度计
D 膨胀式温度计
29、具有（ d ）调节规律的控制器能消除控制系统中的余差。
A 微分
B 比例
C 双位
D 积分
30、用热电偶测量炉温，当参考端温度为0℃时，显示仪表的读数为1000℃，若参考端温度突然变为30℃，则显示仪表的读数（ B ）1000℃。
A 高于
B 低于C等于D无法确定
31、调节阀气开气关方式的选择是从（ A ）角度出发考虑的。
A 操作人员和设备的安全
B 工艺的合理性
C 构成负反馈的控制系统
D 操作人员的习惯
32、下述的节流装置中，其中（B ）为非标准的节流装置。
A 孔板
B 双重孔板
C 喷嘴
D 文丘里管
33、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的（ A ）最大差值。
A 被控变量指示值和给定值的B被控变量指示值和测量值的
C 新的稳态值和给定值的
D 操纵变量指示值和测量值的
34、当控制器送入调节阀的信号最大时，阀全开，则该阀为（ A ）
A 气开阀
B 气关阀
C 直线阀
D 快开阀
35、如图所示的控制系统为（B ）。
A 单闭环控制系统
B 单闭环比值控制系统
C 开环比值系统
D 均匀控制系统
36、如图所示的精馏塔控制系统，其采用了（ D ）的控制方案。
A 串级控制
B 分程+反馈控制
C 选择性+反馈控制
D 前馈+反馈控制
FT
TT TC
F FF C 原料
蒸汽
精馏塔控制系统
37、如图所示的储油罐氮封压力控制系统，其采用了（ C ）的控制方案。
A 串级控制
B 选择性控制
C 分程控制
D 均匀控制
（a）
储罐氮封控制系统
38、图示温度控制系统，当物料温度过高时易结焦或分解，操纵变量为过热蒸汽，系统设计时调节阀的类型和调节器的作用形式应选为（ A ）。
A 气开调节阀，反作用调节器
B 气关调节阀，正作用调节器
C 气开调节阀，正作用调节器
D 气关调节阀，反作用调节器
39、如图所示为丙烯冷却器的控制方案示意图，图中采用了（B ）的控制方案。
A 串级控制
B 选择性控制
C 分程控制
D 均匀控制
LT
TT
TC
液态丙烯
电磁三通阀
裂解气
气态丙烯
40、一个间歇式反应器的温度控制系统，其控制方案如图所示，图中采用了（ C ）的控制方案。
A 串级控制
B 选择性控制
C 分程控制
D 均匀控制
41、对于如图所示的锅炉液位的双冲量控制系统，有如下说法：①这是
一个前馈与反馈相结合的控制系统②这是一个串级控制系统③加入前馈控制的目的是克服由于蒸汽负荷突然变化而造成的虚假液位④双冲量是指蒸汽流量和给水流量⑤阀门的作用形式为气关阀
这些说法中，（ D ）是正确的。
A ①②③
B ②③④
C ①④⑤
D .①③⑤
LT
LC PT
+
蒸汽
给水
42、如图所示的蒸汽加热器温度控制系统，被控对象为（B ）。
A 流体出口温度
B 蒸汽加热器
C 冷凝水出口温度
D 流体
43、定值控制是一种能对（ A ）进行补偿的控制系统。
A 测量与给定之间的偏差
B 被调量的变化
C 干扰量的变化
D 设定值的变化
44、流量、压力控制系统控制器的控制规律一般选为（ A ）。
A PI
B PD
C PI
D D P
45、数字式控制器中的A/D 转换模块起（ A ）作用。
A 模拟量转换成数字量
B 数字量转换成模拟量
C 开关信号的输入
D 模拟信号的选择
46、串级控制系统中副回路是一个（ B ）系统。
A 定值控制
B 随动控制
C 程序控制
D 前馈控制
47、DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是( B )，控制联络信号为1～5VDC。(A)0～10mADC；(B)4～20mADC；(C)1～5VDC；(D)1～10VDC
48、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成
(C )信号，来反应压力的变化。
A 电流
B 相位
C 电动势
D 以上都是
49、转子流量计的安装方式为( A )。
A 垂直地面安装
B 与地面成45°安装
C 与地面成水平安装
D 以上方式都可以安装
50、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是( A )。
A 阶跃函数
B 加速度函数
C 正弦函数；
D 指数函数
4 简答题复习资料
1、什么是两线制?两线制有什么优点?
答：两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线即是电源线，又是信号线。与四线制(两根电源线，两根信号线)相比，两线制的优点是：
(1)可节省大量电缆线和安装费用；
(2)有利于安全防爆。
2、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?
答流体在有节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节流现象。
标准的节流件有三种：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。
应用最广泛的是标准孔板。它已有100多年的历史，至今它是世界上应用最广，最成熟，测量较准确的测量工具。
3、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?
答在使用差压变送器测量液位时，一般压差p
?与液位高度H之间的关系为：ρ。这就是一般的“无迁移”的情况。当H＝o时，作用在正、负压室的?=H g
p
压力是相等的。
实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别
装有隔离罐，并充以隔离液。如图2—1所示。
设被测介质密度为1ρ，隔离液密度为2ρ：(通常21ρρf )，此时正、负压室的压力分别为：11210
2220p h g H g p p h g p ρρρ=++=+
正负压室间的压差为：
12
12102201212()p p p h g H g p h g p H g h h g
ρρρρρ?=-=++--=--
当H=0时，212()0p h h g ρ?=--≠，此为“有迁移”情况。
若采用的是DDZ —Ⅲ型差压变送器，其输出范围为4～20mA 的电流信号。
“无迁移”时，
H ＝0，p ?＝0，变送器输出0I ＝4mA ；max max 0,,20H H p p I mA =?=?=。“有
迁移”时，H ＝0，max max 0 p<0,<4mA ;H=H ,p<,I =20mA p ???0则I 为了使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得当H ＝0时，max 0H=0,=4mA ;H=H ,I =20mA 0I 。可调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差212()h h g ρ-的作用，此为“零点迁移”方法。这里迁移弹簧的作用，其实质就是改变测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。
4、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 热电偶温度计是根据热电效应这一原理来测量温度的。
如图2—2所示。
图2-2 热电偶测温原理
A 、
B 为两种不同材料的金属导体，若把两根导体两端焊接在一起，形成闭
合回路。由于A 、B 两种不同的金属，它们的自由电子密度不相同，则在两接点处形成了两个方向相反的热电势(设t 00(,)()()AB AB E t t e t e t =-当A 、B 材料确定后，热电势0(,)E t t 是接点温度t 和 0t 的函数之差。若一端温度0t 保持不变，即0()AB e t 为常数，则热电势0(,)E t t 就成为另一端温度t 的单值函数了。若t 就是被测温度，那么只要测出热电势的大小，就能判断测温点温度的高低。这就是利用热电现象来测量温度的原理。 热电偶温度计由三部分组成：热电偶、测量仪表、连接热电偶和测量仪表 的导线。如图2-3所示 热电偶是系统中的测温元件，测量仪表3是用来检测热电偶产生的热电势 信号的，可以 采用动圈式仪表或电位差计，导线2用来连接热电偶与测量仪表。为了提 高测量精度，一般都要采用补偿导线和考虑冷端温度补偿。 + + _ _ + _ A 0()AB e t ()AB e t 图2-3 热电偶温度计测温系统示意图 1—热电偶；2—导线；3—测温仪表 5、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? 答 采用补偿导线后，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是o ℃。而工业上常用的各种热电偶的温度—热电势关系曲线是在冷端温度保持为o ℃的情况下得到的，与它配套使用的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，由于操作室的温度往往高于o ℃，而且是不恒定的，这时，热电偶所产生的热电势必然偏小，且测量值也随冷端温度变化而变化，这样测量结果就会产生误差。因此，在应用热电偶测温时，又有将冷端温度保持为o ℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。 冷端温度补偿的方法有以下几种：(1)冷端温度保持为o ℃的方法，(2)冷端 温度修正方法；(3)校正仪表零点法；(4)补偿电桥法；(5)补偿热电偶法。 6、自动控制系统主要由那些环节组成？各部分的作用是什么？ 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，它包含检测元件及变送器、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化成一种特定的信号（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到偏差，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 3 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。 7、什么是自动控制系统的过渡过程?在阶跃扰动作用下，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？ 答对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在。系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。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。 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发散振荡过程如图1—3(a)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐增大，即被控变量偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。 ②非振荡发散过程如图1—3(b)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在设定值的某一侧作非振荡变化，且偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。 ③等幅振荡过程如图1—3(c)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量作上下振幅恒定的振荡，即被控变量在设定值的某一范围内来回波动，而不能稳定下来。 ④衰减振荡过程如图1—3(d)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量上下波动，且波动幅度逐渐减小，经过一段时间最终能稳定下来。 ⑤非振荡衰减过程如图l—3(e)所示。它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有上下波动，经过一段时间最终能稳定下来。 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给定值，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。 8、何为比例控制器的比例度?它的大小对系统过渡过程或控制质量有什么影响? 答 比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的一个参数。在数值上比例度等于输 入偏差变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，用式子表示为： ????? ? ??--=min max min max p p p x x e δ?100% 式中——比例度； e ——输入(偏差)变化量； p ——相应的输出变化量； ——输入的最大变化量，即仪表的量程； min max x x -——输出的最大变化量，即控制器输出的工作范围。 min max p p -比例度也可以理解为使控制器的输出变化满刻度(也就是使控 制阀从全关到全开或相反)时，相应所需的输入偏差变化量占仪表测量范围的百分数。 比例度δ越大，表示比例控制作用越弱。减小比例度，会使系统的稳定性和 动态性能变差，但可相应地减小余差，使系统的静态准确度提高。 9、什么是积分时间1T ?它对系统过渡过程有什么影响? 答：积分时间1T 是用来表示积分控制作用强弱的一个参数。积分时间越小，表示积分控 制作用越强，数值上1 11K T =，式中1K 是积分比例系数。 积分时间1T 的减小，会使系统的稳定性下降，动态性能变差，但能加快消除 余差的速度，提高系统的静态准确度。 10、什么是微分时间D T ?它对系统过渡过程有什么影响? 答：微分时间是用来表示微分控制作用强弱的一个参数。微分时间D T 越大，表示微分控 制作用越强。 增加微分时间D T ，能克服对象的滞后，改善系统的控制质量，提高系统的 稳定性。但微分时间不能太大，否则有可能引起系统的高频振荡。 11、控制阀的流量特性是什么？ 答 控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（或相对位移）之间的关系，即?? ? ??=L l f Q Q max 式中相对流量 max Q Q 是控制阀某一开度时的流量Q 与全开时的流量max Q 之比。相对开度L l 是控制阀某一开度时的阀杆行程了与阀杆总行程Ｌ之比。 12、什么叫气动执行器的气开式与气关式？其选择原则是什么？ 答：随着送往执行器的气压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定的。一般来讲，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的应选气开式； 13、描述简单对象特性的参数有哪些?各有何物理意义? 答描述对象特性的参数分别是放大系数K 、时间常数T 、滞后时间τ。 放大系数K 放大系数K 在数值上等于对象处于稳定状态时输出的变化量 与输入的变 化量之比，即 输入的变化量 输出的变化量=K 由于放大系数K 反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系， 所以放大系数是描述对象静态特性的参数。 时间常数T 时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持 初始速度变 化，达到新的稳态值所需的时间。或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达 到新的稳态值的63．2％所需时间。 时间常数T 是反映被控变量变化快慢的参数，因此它是对象的一个重要的 动态参数。 滞后时间τ滞后时间τ是纯滞后时间0τ和容量滞后c τ的总和。 输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间，纯滞后的产生 一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。 滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。 14、何为简单控制系统?试画出简单控制系统的典型方块图。 答：所谓简单控制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器(或变送 器)、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统，因此有时也称为单回路控制系统。 15、 被控变量的选择原则是什么? 答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它的选择的 一般原则是： (1)被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量； (2)被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量； (3)被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标; (4)被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量； (5)被控变量应是独立可控的； (6)应考虑工艺的合理性与经济性。 16、操纵变量的选择原则是什么? 答：(1)操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量; (2)操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小; (3)操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 17、为什么要考虑控制器的正、反作用?如何选择? 答：在控制系统中，要正确选择控制器的作用方向，即“正”、“反”作用。选择控制器的正、反作用的目的是使系统中控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在系统中起负反馈的作用。 选择控制器正、反作用的一般步骤是首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器的气开、气关型式，最后由对象、执行器、控制器；个环节作用方向组合后为“负”来选择执行器的正、反作用。 18、被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的? 答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的}反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。 执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向；气关阀为“反”方向。 如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其输出也增加的控制器称为“正作用”控制器；反之，控制器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用”控制器。 19、串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合? 答串级控制系统的主要特点为： (1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量} (3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响； (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。 串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 20、气动执行器主要由哪两部分组成的？各部分的作用是什么？ 答：气动执行器由执行机构和调节机构两部分组成。 执行机构是执行器的推动装置，它按调节器输出气压信号的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生相应的位移，推动执行机构工作；调节机构是执行器的调节部分，其腔内直接与被控介质接触，调节流体的流量。 一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（） 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、 （）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、 （）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。 二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越 短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分） （1）（1）画出本控制系统方框图。 （2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。 过程装备控制技术及应用试题 一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。 （A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。 （A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。 （A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。 （A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 （A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 （A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。 （A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。 （A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定 性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程 过控（化机）专业历史 我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。过程装备 什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等） 控制工程 指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。工科主要课程 工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。 专业内涵 本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应 过程装备与控制工程专业个人理解与感悟 过程装备与控制工程专业个人理解与感悟 ——来自一个实习半年的准毕业生以下摘至百度百科： 培养目标：本专业培养具备过程装备与过程控制基础知识与应用能力，能够在化工、炼油、医药、轻工、环保、食品等领域从事过程装备与过程控制设计、研究、制造、管理的高级工程技术人员主要课程：微机原理及应用、理论力学、材料力学、化工流体力学、机械原理、机械设计、机械制图、工程材料及机制基础、化工原理、过程装备力学基础、过程设备设计、过程流体机械、过程装备控制技术及应用、过程装备制造与检测、过程装备材料腐蚀与防护、过程装备成套技术等 摘录完结！ 我在北京的一个压力容器制造公司上班实习已经有半年了，在这半年来，经验不多，但是收获了很多也见识了很多，感谢这家公司！ 2014年7月，暑假正开始，我来到了北京的一家压力容器制造公司。 其实在学期末，我就一直在寻找一个实习的机会，在各大招聘网站上投递简历，在学校学习理论知识，在公司去运用。 学校所学的核心课程，就属《过程设备设计》，其实大多来自GB150，与GB150有不一样的是书上前两章是压力容器应力分析，教你如何去分析典型的受力，而这个应力的分析与你所学《理论力学》 和《材料力学》是息息相关的，《理论力学》和《材料力学》和你所学的《高等数学》和《线性代数》又是息息相关的，我觉得在大学，微积分的应用就像小学的加减乘除一样，至关重要，《线性代数》代数中的矩阵，在有限元中的应用中又是至关重要的，还有一门《大学物理Ⅰ》的学习也是相当重要的。 《化工原理》、《工程热力学》、《流体力学》、《过程流体机械》学科的学习也是很重要的，吸收塔、干燥塔、换热器、搅拌器等的设计过程离不开这些课程的应用；《过程装备控制技术及应用》及《过程流体机械》、《化工原理》的学习，也让你大概知道了如何去选择机器，比如泵、压缩机的选择等；《过程装备成套技术》的学习让你大概了解怎么去选择设备上的仪器仪表；《工程材料》、《过程装备制造与检测》与《过程装备材料腐蚀与防护》的学习让你知道了如何去选择设备的用材，让你大概了解了设备的制造过程，了解了设备的维护与防腐……总而言之，大学许多课程的学习都是很重要的，很重要的。 以上是我对大学阶段课程的学习的见解 7月，我到公司，除了用Solidworks给已有二维图纸的设备画三维图，在工作之余，我接触了大量的与设备设计息息相关的标准，支座标准，吊耳标准，封头标准，法兰标准，接管标准，补强圈标准等。 压力容器有四大类，存储，反应，换热，分离，每一类都有详细的相关规定和标准，不过，我认为，GB150是核心。 9月，是大学本科阶段最后一学年的开始，学校安排还有两个月 1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器 5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大 郑州大学2017年硕士过程装备与控制工程专业介绍简介 本专业于1964年开始招收本科生，1981年招收硕士学位研究生，2005年获得博士学位授予权。本学科为原化工部重点学科，河南省一级重点学科。目前，本学科现有专任教师25人，教授4人，副教授14人，讲师等职称7人，其中博士生导师4人，具有博士学位人员9人。享受政府特殊津贴的专家3名，国家有突出贡献专家2名。本学科通过集聚和培养优秀人才，形成了“学科带头人＋学术骨干＋创新团队”的勇于攻关和创新的学科队伍结构模式。 近几年来本学科点共获国家科技进步二等奖1项；国家科技进步三等奖２项；国家级教学成果二等奖1项；省部级科技进步二等奖６项、三等奖７项；省教学研究成果一等奖１项；获国家专利14项。 专业方向 本专业以过程装备为对象，以过程原理为基础，以测量控制为手段，以实现产品加工和成型的工艺条件为目标，通过将过程、装备及控制的有机结合，实现现代工业过程装备的技术发展。本专业是培养从事工业过程新装备、新技术开发与创新设计的具有新型知识结构的教学、科学研究及技术管理人才的专门系科，其所属的一级学科为“动力工程及工程热物理”。 培养目标 本专业的培养目标是：培养具备在工业界、科技界及相关行业机构中担任重要职务的基本素质，基本掌握化学工程、机械工程、控制工程及管理工程等方面的业务知识，能在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、制冷、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。 主要课程：基础课程、工程热力学、过程传递原理（化工原理）、工程流体力学、工程力学、机械设计、电工电子学、控制理论、过程机械与过程设备设计及计算机控制技术方面的基本理论和基本知识培养措施 本专业始终重视专业基础知识教学和学生实践能力培养，夯实专业基础，拓宽专业面，在专业课教学 2019年过程装备与控制工程专业描述篇一：过程装备与控制工程专业介绍 化工过程机械 化工过程机械学科属于动力工程及工程热物理一级学科，主要研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等流程性工业中处理气、液和粉体材料必需的设备和机器。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的涵盖多种学科的交叉型学科。固体力学、流体力学、热力学、传热学、传质学和化工过程原理等学科的基础构成本学科的重要理论基础。本学科与其一级学科中的其它二级学科有着相同的学科基础和内在联系，并和其它一级学科如机械工程、化学工程与技术、轻工技术与工程、食品科学与工程、材料科学与工程、环境科学与工程等学科相互交叉与渗透。中国研究生教育分专业排行榜：080706化工过程机械 学校名学校名学校名排名等级排名等级排名等级称称称 1 2 3北京化A+工大学浙江大A+学45中国石A油大学西安交A通大学78浙江工A业大学青岛科A技大学南京工天津大华东理A6A9A业大学学工大学B+等(13个)：大连理工大学、四川大学、辽宁石油化工大学、大庆石油学院、上海理工大学、郑州大学、华南理工大学、南京理工大学、江苏工业学院、华中科技大学、东南大学、燕山大学、广西大学 B等(14个)：江苏大学、南昌大学、武汉工程大学、太原理工大学、兰州理工大学、辽宁工业大学、东北大学、沈阳化工大学、福州大学、天津科技大学、昆明理工大学、湘潭大学、清华大学、山东大学 C等(9个)：名单略 ?255233.shtml化工过程机械 工学照顾专业 天津大学硕士研究生入学考试业务课 考试大纲 课程编号：课程名称：过程设备设计 一、考试的总体要求 《过程设备设计》课是过程装备与控制工程本科专业的核心课程，它包括压力容器设计和塔器、管壳式换热器、搅拌反应器等三种典型的非标化工设备设计，全国各院校过程装备与控制工程本科专业都将此列入主修专业课的核心教学内容。是构成过程装备工程技术的基础，随着各院校教学改革的不断深入，这门课也在不断增、删、组合，更改课程名称，但就课程的大纲要求及讲授内容基本变化不大。 化工过程机械专业研究生入学复试考试业务科目《过程设备设计》近几年主要内容为化工容器设计计算及相关力学基础，前述的三种典型化工设备的结构、强度、刚度及稳定性计算及相关的现行设计规范。考生除必须熟悉这些内容外，还应注意常规设计方法与现代容器设计中应力分类，低循环疲劳；常用化工设备材料及其最基本性能、化工容器与设备实验技术，常用零部件结构图等。从而以此考察学生过程设备专业的知识基础以及分析和解决工程问题的能力。 二、考试的内容及比例 过程装备控制技术 习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？ 答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有： 被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度； 给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值； 操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号； 干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素； 偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？ 答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？ 答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持 2013过程装备控制技术及应用考试重点 1、过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性。 A、安全性：指整个生产过程中确保人身和设备的安全。 B、经济性：指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高。 C、稳定性：指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力。 2、过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等。 3、流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）。 4、控制系统的组成：(1)被控对象(2)测量元件和变送器(3)调节器(4)执行器 5、控制系统各参量及其作用： 1、被控变量y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号。 2、给定值（或设定值) y s对应于生产过程中被控变量的期望值。 3、测量值y m由检测元件得到的被控变量的实际值。 4、操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号。 5、干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6、偏差信号e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7、控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6、控制系统的分类：（1）、控制系统的分类：按给定值a 定值控制系统；随动控制系统；程序：控制系统（2）、按输出信号的影响：a闭环控制；b开环控制（3）、按系统克服干扰的方式a反馈控制系统；b前馈控制系统；c前馈-反馈控制系统。 7、控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8、阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9、评价控制系统的性能指标：（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标：A、最大偏差A （或评价控制系统的性能指标：超调量σ）B、衰减比n C、过渡时间t s D、余差e E、振荡周期T （2）偏差积分性能指标：A、平方误差积分指标（ISE）B、时间乘平方误差积分指标（ITSE）C、绝对误差积分指标（IAE）D、时间乘绝对误差积分指标（ITAE）。 10、被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11、连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12、有自衡作用和无自衡作用的单容液位对象的区别：A、自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。 B、无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类 《过程装备与控制工程概论》 ——读书报告 现在的我们正处于一个科技高速发展的时代，各行各业都在稳步的前进着。而随着这些科学技术的发展与进步，同时也给工业带来了巨大的改变。各种重工业和轻工业的崛起亦不可避免。作为重工业里的一部分，过程装备与控制工程技术也在蓬勃的发展与进步。作为一名大学生的我，有幸在大学四年里读到了华东理工大学涂善东教授编著的《过程装备与控制工程概论》一书。读完这本书，我对过程装备与控制工程有了更加全面、详细的了解，意识到了过程装备与控制工程对工业发展的重要性，以及丰富的专业知识、优秀的实践能力和创新能力对于专业学习和未来发展的重要性。 书中的序的开头即是一行字：过程装备与控制过程学科发展与振兴我国制造业。这一句话也充分说明了这门学科的重要性，它能带动我国制造业的发展与振兴。序中讲到，“过程装备与控制工程学科，它是机械、化学、电学、能源、信息、材料工程乃至医学、系统工程学等学科的交叉学科，是在多个大学科发展的基础上交叉、融合而出现的新兴学科分支，也是生产需求牵引、工程科技发展的必然产物，过程装备与控制工程学科因此具有强大的生命力和广阔的发展前景”。 社会经济过程中的全部产品通常分为三类，即硬件产品，软件产品和流程性材料产品。在新世纪初，世界上各主要发达国家和我国都已把“先进制造技术”列为优先发展的战略性高技术之一。先进制造技术主要是指硬件产品的先进制造技术和流程性材料产品的先进制造技术。所谓“流程性材料”是指以流体气、液、粉粒体等形态为主的材料。而过程工业是加工制造流程性材料产品的现代国民经济支柱产业之一。 我国的过程装备与控制工程专业发展历史。上世纪50年代，出于国家化工建设的需要，设立了“化机”专业，即现在的过控专业的前身。到上世纪末，为适应国家新的形势和经济发展的需要和顺应科技时代的潮流，也为了更多是为了改善这个专业名称差异导致大家不愿来的局面，把这个专业的名称改成了现在的“过程装备与控制工程”，将机器装备、工艺流程及控制工程等内容融合在一起，培养“过-装-控”复合型专业人才。该专业研究内容广泛、横跨了数个学科，包括了电工、机械、化工三方综合，具有“综合性跨学科先进专业”，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。就像她的名字，过程装备与控制工程专业发展主要分为两个方向：过程装备，控制过程。 我国过控相关行业现状。我国的经济进入了新的快速增长区间经济的快速增长导致对人才的大量的需求。机械工业重点发展四大领域中重大技术装备领域与农业装备领域，均与“过程装备与控制工程”息息相关。我国的化学工业（包括石化工业）经过50多年的建设已经具备相当规模和基础，是生产量大，门类比较齐全、品种大体配套的工业体系。①盐化工、氯化产品、化肥、农药②有机原料、无机物化工③石油化工、煤化工④合成材料。上述各重大项目需要大量的工程技术人员。其中，需要懂得过程装备与控制的技术人员占了绝大多数。能源方面，近年以来我国电力工业开始快速发展，我国未来20年能源领域将面临一系列挑战。在能源安全越来越上升到战略高度的今天，先进能源技术的开发已日益受到重视，核能、氢能、可再生能源成为主要能源的时间还远，石油化工能源以及电力将成为短期内主要的能源。显然，国民经济的快速发展势必对复合型人才将会产生更大的需求。 过程装备的内容。第一部分是化工机器，指各种过滤机、破碎机、离心分离机、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等运动机械。第二部分是化工设备，指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械。如各种容器如槽、罐、釜等、高压容器，反应塔等反应器，换热、干燥、蒸发容器、电解槽、结晶、传质、吸附设备、以及离子换热器，还有一些流体输送机 过程装备控制技术及应用 一、课程概要 本课程是过程装备与控制工程专业的学科方向及核心专业课。该课程系统讲授过程控制的基本概念和基础理论知识，过程设备测试技术，过程控制装置，计算机控制系统、典型过程控制系统应用等。目的是使学生掌握控制系统的基本组成、结构及分类，掌握压力、温度、流量、液位和应力等参数的测量原理及方法，了解计算机测试系统的结构及工作原理，了解变送器、调节器和执行器的结构及原理，了解单回路控制系统和串级控制系统在流体输送设备上典型应用。从而为后续的生产实习、专业实验、毕业环节以及毕业后从事过程装备的控制系统设计、维护和管理等工作奠定基础。 二、教学团队 主讲教师一 姚剑飞，北京化工大学机电工程学院副教授，硕士生导师。2002年6月于北京化工大学机械工程及自动化专业本科毕业，并留校任教。2008年6月于北京化工大学机械电子工程专业获得工学硕士学位。2015年6月于北京化工大学动力工程及工程热物理专业获得工学博士学位。现为北京化工大学机电工程学院过程装备与控制工程系专业实验室主任。主要从事教学、科研工作。主持和参与北京市自然基金、973项目及国家自然基金等多项科研项目。主讲过程装备控制技术及应用、过程装备与控制工程专业实验等课程。 主讲教师二 戴凌汉，北京化工大学机电工程学院高级工程师，硕士生导师。1972年1月来北京化工学院工作。1978年到1982年北京化工学院化工设备与机械专业本科学习。主要从事本科教学和实验工作。主讲过程装备控制技术等课程。 三、课程描述 1.教学大纲及教案 （新版教学大纲不用提供，我们有。 请各位老师提供教案（WORD或PDF）文档，参考附件1） 2.课程录像 （请各位老师提供课程录像） 3.教学课件 （请各位老师按课程章节提供教学课件（PPT或PDF版的PPT）） 2013 过程装备控制技术复习测评1-4 一、填空20分 1 对控制系统的基本要求：稳定性、快速性、准确性 2控制系统的组成:(1)被控对象(2)测量元件和变送器(3)调节器(4)执行器 控制系统按输出信号对操纵变量的影响分：开环控制系统和闭环控制系统 控制系统按克服干扰的方法分：反馈控制系统、前馈控制系统和前馈反馈控制系统 3 过渡过程的基本形式：发散振荡过程、非振荡发散过程、等幅振荡过程和非振荡衰减过程4复杂控制系统分为：串级控制系统、前馈控制系统、分程控制系统、选择性控制系统、均匀控制系统和比值控制系统 5 控制系统对象特性参数：放大系数K 时间常数T 滞后时间τ 6连续生产过程所遵守的两个最基本的关系连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。 7 PID 调节器的参数整定调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间T1 和微分时间TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 8 最常见测量温度的传感器：热电偶和热电阻传感器 9仪表的精度等级1.0级表明允许引用误差为1.0% 10流量计的分类流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 二、选择10分 1. 程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 2. 被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数K 对控制通道，K 值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 3 热电偶温度仪表由热电偶、电测仪和连接导线组成。热电偶是由两种不同的导体或半导体材料焊接而成。焊接的一端称为热端，与导线连接的一端称为冷端。 4 调节阀的类型根据阀芯的动作形式可分为直行程式和转角式。 属于直行程式的阀有直通双座阀、直通单座阀、角型阀、三通阀、高压阀、超高压阀、隔膜阀等。 属于转角阀的有蝶阀、球阀和凸轮挠曲阀等。 5 按照所用能源调节器可分为直接作用式调节器和间接作用调节器。 6计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类:（1）数据采集和数据处理系统（2）直接数字控制系统（DDC）（3）监督控制系统SCC （4）分级计算机控制系统（5）集散型控制系统 7常见的流量特性分类及其使用特性常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 8计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制过程装备控制技术和应用
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