水工艺仪表与控制复习资料

1.自动控制系统有哪些基本组成部分?各部分作用是什么？一个自动控制系统只要由以下基本见构成：①整定档：也称给定档，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的大小③比较档：用来得到给定值与被控量之间的误差④放大元件：用来将误差信号放大，用以驱动执行机构⑤执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象⑥校正元件：用来改善系统的动静性能⑦能源元件：用来提供控制系统所需的能量。

2.分析各种典型环节的动态特性极其特点。

①比例环节也称放大环节，特点是当输入信号变化时输出信号会同时以一定的比例复现输入信号的变化。

②一阶环节也称一阶惯性环节，当输入信号做阶跃变化后，输出信号立刻以最大速度开始变化，曲线斜率最大，而后变化速度开始放慢，并越来越慢，最后达到一个新的稳定状态。

③积分环节：只要有输入信号存在，输出信号就一直等速的增加或减小，随着时间而积累变化④微分环节：微分作用的输出变化与微分相同和输入信号的变化速度成比例而与输入信号大小无关，即输入信号变化速度愈快，微分时间越长，微分环节输出信号也愈大。

⑤纯滞后环节：当输入信号产生一个阶跃变化时，他的输出信号即不是立刻反应输入信号的变化，也不是慢慢的反应，而是要经过一段纯滞后时间以后才等量的复现输入信号的变化。

3.评价自动控制系统的过渡过程有哪些基本指标？答：①最大偏差A②过渡时间ts③余差C④衰减比ψ(5))振荡周期Tp.1.检测仪器有哪些基本部分组成？各有什么作用？检测仪器的基本组成部分有感测器、变换器、显示器以及连接它们的传输通道。

传感器的作用：感受到被检测参数的变化，直接从对象中提取被检测参数的信息，并转换成一相应的输出信号。

变换机的作用：将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性变化货转变成统一的信号，供给显示器等。

显示器的作用：想观察者显示被检测数值的大小。

传输通道的作用：连接仪表的各个环节，给各环节的输入和输出提供通道。

2.检测仪表的性能指标是什么？简述重要性能指标。

水工艺设备基础复习资料（PC1.0版）1.金属材料是目前水工艺设备材料的主体。

2.钢的分类：①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢3.钢的编号：①普通碳素钢：Q+数字；Q-----屈服强度；牌号后面标注的ABCD表示钢材质量等级，若标注为F表示沸腾钢（脱氧不完全的钢），未标注为镇静钢（完全脱氧的钢）②优质碳素结构钢：采用两位数字表示钢中平均含碳量为万分之几，若钢中含锰较高，则在钢号后面附有锰的元素符号，如15Mn; ③碳素工具钢：T+数字；T-----碳素工具钢，数字表示含碳量的千分之几。

若为高级优质碳素工具钢，则在编号后面加A，如T8A ④合金结构钢：两位数字+元素符号+数字前两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几；后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。

（<1.5 不标明1.5<x<2.5<x<3.5<.....分别用2 、3、4.....）高级优质钢后边加A; ⑤合金工具钢：平均含碳量≥1.00％，含碳量不予标出；＜1.00％时，用千分之几表示。

4.钢的化学性质：①碳：含碳量增加（<0.9%），钢的质量和硬度不断提高，而塑性和韧性随之下降。

②硫：不溶于铁，以FeS形式存在，与Fe形成低熔点的共晶体，使钢材在加工时容易开裂，产生“热脆”现象。

③磷：磷能全部溶于铁素体中，虽能使钢的强度和硬度增加，当也会导致塑性和冲击韧性显著降低，特别是在低温时使钢材显著变脆，产生“冷脆”现象。

④锰：锰是以脱氧剂和合金元素加入钢中的，和硫可以形成高熔点的硫化锰，从而减轻硫的危害作用。

⑤硅：能使钢的强度、硬度、弹性提高，而塑性和韧性降低。

硅作为合金元素还可以提高钢的耐腐蚀和耐热性，但过高又会降低钢的热加工工艺性能。

1.钢的常用处理方式？钢的热处理是将钢在固态下，通过加热·保温和冷却的方式来改变其内部组织，从而获得所需的性能的一种工艺方法。

热处理的主要种类：退火：将钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢的随炉冷却到室温，称为退火正火：将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后再空气中冷却的处理方法称为正火淬火：将钢加热到一定温度，经保温后快速在水中或油中冷却的方法称为淬火回火：将淬火后的钢重新加热到某一温度，并保温一段时间，然后以一低昂方式冷却至室温，这种方式称为回火表面淬火：通过快速加热使工件表面迅速达到淬火温度不等到热量传到心部就立即冷却的处理方式称为表面淬火化学热处理：钢的化学热处理是将工件置于化学介质中加热保温，改变表面的化学成分，从而改变表层性能的热处理工艺2.什么叫氢蚀，对钢的性能有哪些影响？氢蚀：温度超过200至300，压力高于30.4MPa时，氢将对钢产生显著作用，使钢剧烈脆化，造成氢蚀第一阶段，氢被刚被表面所吸收，并以原子状态沿晶界向钢的内部扩散，降低了钢的韧性，使钢变脆。

第二阶段，侵入并扩散到钢中的氢与不稳定化合物发生反应，大大降低了钢的轻度和韧性并导致永久脆化3，什么是钝化？阐述两个理论钝化就是金属与介质作用后，失去其化学活性，变得更为稳定的现象成相膜理论：当金属溶解时，可在金属表面生成一层致密的覆盖性良好的固体物质。

这些产物作为一个独立的存在，把金属和溶液机械的隔离开来，从而使金属的溶解度大大降低，使金属转入钝态吸附理论：引起金属钝化，并不一定要形成固相膜，而只要在金属表面或部分表面上形成氧或含氧离子的吸附层就可以了。

这种吸附层改变了金属和溶液表面的结构，使金属反应的活化能显著提高，故金属同化学腐蚀介质的化学反应速度将显著减小4.金属电化学腐蚀的原理？金属电化学腐蚀是一个短路的原电池发生的电化学过程，其反应放出的化学能全部以热的形式放出，不能对外做功。

引起金属腐蚀的短路原电池叫做腐蚀原电池。

给排⽔⼯程仪表与控制复习（全⾯）课后思考题答案：给⽔排⽔⼯程仪表复习第⼀章1.⾃动控制概念：在⼈不直接参与的情况下，利⽤外加的设备或装置使整个⽣产过程或⼯作机械（被控对象）⾃动地按预定规律运⾏，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。

⾃动控制系统⼯作原理：当被控量偏离给定要求值时，测量元件测得被测量或经物理量变换后由⽐较元件将其给定值⽐较得出偏差，根据偏差⼤⼩，经放⼤、调节、执⾏等元件后产⽣控制作⽤，控制作⽤使被控量回复到或趋近于要求值，从⽽使偏差消除或减⼩。

⾃动控制系统主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输⼊端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。

从控制作⽤的产⽣看，由偏差产⽣的控制作⽤使系统沿减少或消除偏差的⽅向运动。

——偏差控制采⽤⾃动控制系统的⽬的：（1）解放劳动⼒，变⾰⽣产⼒，提⾼⽣产效率；（2）提⾼精度和质量。

1．⾃动控制系统有哪些基本组成部分?答：⼀个⾃动控制系统主要由以下基本部件构成：(1)控制对象；(2)传感器；变送(3) 控制器；(4)执⾏装置。

⼀个⾃动控制系统只要由以下基本元件构成：①整定⽂件：也称给定⽂件，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的⼤⼩③⽐较⽂件：⽤来得到给定值与被控量之间的误差④放⼤元件：⽤来将误差信号放⼤，⽤以驱动执⾏机构⑤执⾏元件：⽤来执⾏控制命令，推动被控对象⑥校正元件：⽤来改善系统的动静性能⑦能源元件：⽤来提供控制系统所需的能量。

2．⾃动控制系统的分类？答：按系统的结构特点：前馈控制系统(开环)、反馈控制系统(闭环)、复合控制系统。

按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

闭环控制特点开环控制特点3. 传递函数的概念？什么是阶跃函数答：传递函数：⼀个环节或⼀个⾃动控制系统中，输出拉式变换和输⼊拉式变换之⽐。

4．⽅块图和传递函数有什么作⽤？答：⽅块图和传递函数是⾃动化理论的重要基础。

通过⽅块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；⽽传递函数可以⽤来描述环节或⾃动控制系统的特性，将输⼊----输出关系⼀⽬了然表⽰出来。

简答题1.离心泵恒压变频调速的工作流程是什么？水泵启动后，由压力传感器测定管道的水流压力，传送给控制器后，控制器与设定值进行比较，如果小于设定值，则指令变频器增加电源频率，加大电机转速；反之，则减少电源频率，降低电机转速（4分）。

当根据管道压力和设定值调节电机转速后大于设定值，则增加水泵启动台数，反之，减少水泵台数（2分）。

2.过程控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种?过程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。

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。

3.试述过程控制系统中常用的控制规律及其特点。

答：控制系统中常用的控制规律有比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律。

比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号(给定值与测量值的偏差)成比例。

它的特点是控制及时，克服干扰能力强，但在系统负荷变化后，控制结果有余差。

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例，而且与输入信号对时间的积分成比例。

它的特点是能够消除余差，但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。

比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用，微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著的效果。

4.什么是调节器的控制规律？基本控制规律有哪几种？各有什么基本特点？调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。

基本控制规律有：①双位控制：输出不是最大，就是最小，只有两个位置。

②比例控制：控制作用及时，有余差。

③积分控制：具有消除余差的作用。

④微分控制：具有超前调节的作用。

5.卡诺图如何绘制？卡诺图是逻辑函数的一种图形表示。

一个逻辑函数的卡诺图就是将此函数的最小项表达式中的各最小项相应地填入一个方格图内，此方格图称为卡诺图。

一个逻辑关系中有n个变量，那么相应的卡诺图中就有2n个格。

水工艺设备基础复习水工艺设备基础复习说明：橙色表示填空题，蓝色表示名词解释，绿色表示简答和计算题，黑色表示我不知道可能是什么题型......有很少一部分内容没有弄，一是就我听课的印象来看，那部分微不足道，二是懒得去找了..第1章水工艺设备常用材料一、金属材料1、钢按化学成分可分为和；按用途分为、和能钢。

2、钢的编号①普通碳素结构钢的编号：“Q+屈服强度值+质量等级+脱氧情况”。

如“Q235-A.F”表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。

②优质碳素结构钢的编号：采用两位数表示钢中平均含碳量为万分之几。

如“45钢”表示含碳为0.45%左右的优质碳素结构钢。

③碳素工具钢的编号：以“T”开头，后面表一数字表示含碳量的千分之几。

如“T8”代表平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。

④合金工具钢编号：“含碳量+元素符号+合金元素含量”。

如“12CrNi3钢”表示平均含碳量为0.12%，平均含铬量小于1.5%，平均含镍量为3%。

3、金属材料化学成分碳——一般碳越多，钢的强度和硬度越高，而塑性、韧性越低。

硫——有害元素。

使钢材产生“热脆”。

磷——一般是有害元素，使钢材产生“冷脆”。

锰、硅——有益元素。

4、金属材料物理性能导热系数——当温度梯度（温度差与器壁厚度的比值）为1K/m，每小时通过每平方米传热面积传过的热量，单位为W/(m.K)。

线膨胀系数——材料在温度变化为1℃时单位长度的伸缩变化值。

蠕变变形——金属材料在高温与应力的共同作用下，会产生缓慢的不可回复的变形，称为蠕变变形。

冷脆性——材料在低温下，机械强度往往升高，而它的冲击韧性值则会陡降，材料由塑性转变为脆性，这种现象称为材料的冷脆性。

疲劳破坏——零件或构件在工作过程中受到方向、大小反复变化的交变应力的长期作用下，会在应力远小于该材料的屈服强度情况下，突然发生脆性断裂，这种现象成为疲劳破坏。

应力松弛——材料在高温下承受高的应力，有时零部件的总变形不能改变，但因蠕变形随时间减小，导致应力随时间降低的现象。

第一章1、自动控制定义、系统作用、系统构成定义：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备火装置(称自动控制装置)使整个生产过程或工作机械（称作对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定的要求变化系统作用：使得在没有人直接参与的情况下通过该系统照样可以实现同样的控制目的。

系统构成：①整定文件（给出了被控量应取的值）②测量元件(监测被控量的大小）③比较元件（用来得到给定与被控量之间的差误）④放大元件（用来将误差信号放大，用以驱动执行机构）⑤执行元件（执行控制命令，推动被控对象）⑥校正元件（改善系统控制的动静态性能）⑦能源元件（提供控制系统所需能量）2、自动控制系统基本概念由被控对象和自动控制装置按一定方式连接起来的、完成一定自动控制任务的有效组合体。

3、开、闭环控制系统的区别，应用范围区别：闭环控制系统用负反馈并利用偏差进行控制，开环控制信号只能由给定值单向传递到被控量，信号只有倾向，无反向联系；前者与后者相比，抗干扰能力强，控制精度高。

应用范围：总体上闭环的应用范围比开环的更广泛点。

闭环控制适用于控制精度要求高，抗干扰能力强，元件多，线路复杂，系统分析和设计比较麻烦的系统；开环控制适用于控制精度低，抗干扰能力差的系统，成本低。

4、传感器性能对控制系统性能的影响①传感器是决定系统重要的性能重要部件，它的每项指标都直接影响测量结果的好坏和整个控制系统过程的准确性；②以精确的传感器做基础，可以组成各种不同用途的自动控制系统，提高控制系统的适用范围。

★★5、自动控制系统的分类及每一种类型的特点注：括号里的内容是为了出于选择题填空的考虑，简答题时可不写。

①按按数学模型分线性：具有叠加性和齐次性，可用线性微分方程描述（课件版）非线性：不适用叠加原理，用非线性方程描述（课件版）连续：数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同事进行严格连续控制，控制准确。

（百度版）离散：控制功能分散，管理集中。

（百度版）②按给定值分（课件版）定值控制系统：输入量是恒定的常值，其主要任务是使输出量在各种扰动作用下都能保持在恒定希望值附近，（如恒温、水位、恒压控制系统）随动系统：也叫伺候系统，跟踪系统，其输入量是事先不知道的任意时间函数，主要任务是使输出量迅速而准确地跟随输入量的变化而变化；（如飞机和舰船分操舵系统，雷达自动跟踪系统）程序控制系统：其输入量按照给定的程序变化，主要任务是使输出量按预先给定的程序指令而动作（典型的为数控车床，机器人控制系统，水处理工艺中滤池的反冲洗过程控制）③按系统结构分（课件版）负反馈系统：系统的输出控制输入，调整过度行为前馈控制系统：前馈通路由对输入信号或扰动作用的补偿装置组成，不能单独使用。

水工艺设备基础考试复习要点完整版水工艺设备基础考试复习要点《水工艺设备基础》复习要点一考试类型及题型1)闭卷；2)单项选择题；填空题；简答题；计算题；论述题(分值有变化，单选和填空分值有所减少)二知识点第一章．水工艺设备常用材料1）掌握水工艺设备常用材料有哪些？2）了解钢的分类，如按用途分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢。

①按化学成份分类：碳钢和合金钢；A.碳钢按含碳量又可分为：低碳钢、中碳钢和高碳钢；B.合金钢按含合金元素的含量又可分为：低合金钢、中合金钢和高合金钢；②按照钢中硫和磷的含量又可分为：普通钢、优质钢、高级优质钢；③根据钢的用途又可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢3）掌握钢的编号的意义：如合金工具钢9SiCr 钢（%）；碳素工具钢 T8表示什么含义（%）第二章. 材料设备的腐蚀﹑防护与保温 1. 材料设备的腐蚀与防护1）了解什么叫腐蚀及其危害？2）掌握设备防蚀技术中关于防蚀结构设计需要遵循的基本原则？3）掌握：a.什么是应力腐蚀及其发生的条件b.设备防蚀技术中关于改变介质腐蚀特性的途径是什么4）重点掌握：a.微生物腐蚀产生的原因及其最常见的微生物腐蚀类型；b.水处理工艺设备常用材料的选择原则（可能出简答题）2. 设备的保温了解设备保温的目的？第三章水工艺设备理论基础 1. 容器应力理论1）掌握什么是薄壁容器判断标准2）了解容器设计的基本要求？１）工艺要求：容器的总体尺寸、接口管的数目与位置、介质的工作压力、填料种类、规格、厚度等一般都要根据工艺生产的要求通过工艺设计计算及生产经验决定。

２）机械设计的要求：（1）容器要有足够的强度（2）要有足够的刚度（3）要具有足够的稳定（4）容器必须有足够的严密性（5）抗腐蚀性和抗冲刷性要好（6）在保证工艺要求、和机械设计要求的基础上，应选择较为便宜的材料，以降低制作成本。

（7）确保制作、安转、运输及维护方便。

3）重点掌握圆柱壳薄壁容器的应力计算方法（记公式、弄懂每个参数的意义，会用）会出个计算题（课本 P98页）14）掌握容器壁厚计算中关于“计算厚度，设计厚度，名义厚度，有效厚度”的含义。

水工艺仪表与控制复习资料一、判断题在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。

（×）前馈控制一般应用于扰动不可测、扰动不显著的场合。

（×）集散控制系统是一种分布型控制系统，其控制规律的运算是通过程序实现的。

（√）对纯滞后的调节对象，为克服其影响，可引入微分调节作用来克服。

（×）气动执行器由执行机构和调节机构两个部分组成。

（√）比例调节过程的余差与调节器的比例度成正反比，比例度越大则余差越小。

（×）按控制系统的输出信号是否反馈到系统的输入端可分为开环系统和闭环系统。

（√）在闭环控制系统中，按照设定值的情况不同，可分为定值控制系统、前馈控制系统、程序控制系统。

（×）时间常数越小，被控变量的变化越慢，达到新的稳态值所需的时间也越长。

（×）积分作用可以消除余差，但要求用在对象时间常数较小，系统负荷变化较小的控制过程中。

（√）对象特性放大系数Κm是动特性，时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性。

（√）在一个定值控制系统中，被控变量不随时间变化的平衡状态，也即被控变量变化率等于零的状态，称为系统的动态。

（×）前馈控制一般应用于扰动不可测、扰动不显著的场合。

（×）二、简答题PLC的基本组成包括哪些部分？并简述其工作原理。

硬件组成：中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口和电源。

软件组成：系统程序和用户程序。

PLC以扫描方式进行工作，从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。

然后再从头开始扫描执行，周而复始运行。

什么是调节器的控制规律？基本控制规律有哪几种？各有什么特点？答:调节器的输出信号随着它的输入偏差信号变化的规律叫控制规律。

基本控制规律有：①双位控制：输出不是最大，就是最小，只有两个位置。

第一章输入量：把影响系统输出的外界输入叫做系统的输入量。

输出量：把控制系统的被控量叫做输出量。

闭环控制：在外界干扰因素作用下，通过对被控量的测量，利用负反馈作用，系统进行自动纠正使被控量趋近于给定值的控制方式。

开环控制：控制受控对象的被控量，控制装置只接受给定值，信号只由给定值定向传递到干扰控制，无负反馈作用的控制方式。

复合控制：把偏差控制与按干扰控制结合起来，对主要扰动采用适当的补偿，实现按干扰控制；同时，再组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差，这种控制方式被称为复合控制。

自动控制装置的组成与作用：测量元件：测量被控量的实际值或对被控量进行物理量的变换。

比较元件：将测量结果和要求值进行比较，得到偏差。

调节元件：根据偏差大小产生控制信号，调节元件通常包括有放大器和矫正装置，它能放大偏差信号并使控制信号和偏差具有一定关系。

执行元件：由控制信号产生控制作用，从而使被控量达到要求值。

最大偏差：控制过程中出现的被控参数指示值与给定制的最大差值。

振荡周期：从一个波峰到相邻的第二个波峰之间的时间称为过渡过程的震荡周期。

过渡时间：从干扰使被控参数变化起，到控制系统又建立新的平衡状态、被控参数重新稳定为止，所经历的这一段时间叫做过渡时间。

余差：控制过程结束，被控参数新的稳定值与给定值之差。

位式控制：执行器只有两个极限位置，使控制系统无法处于平衡状态的控制。

比例控制：阀门开度与被控量的偏差成比例的控制，被称为比例控制。

比例积分控制：控制系统中设置的控制作用大于干扰作用，控制器克服偏差直到偏差为零的控制。

比例积分微分控制：根据被调参数的变化趋势即变化速度而输出控制信号的控制。

检测：用实验的方法，借助一定的仪器和设备，对被检测参数与其单位进行比较，求取二者的比值，从而得到被检测参数数值大小的过程。

检测仪器的组成：传感器，变换器，显示器，传输通道。

传感器：感受到被检测参数的变化，直接从对象中提取被检测参数的信息，并转换成一一相应的输出信号。