过程控制及仪表

4、 反应耳盅度控制系轨山块圉 过程控制及仪表

1、要实现化工生产过程自动化一般要包括哪几个方面的内容?

答：自动检测系统 自动保护系统 自动控制系统

2、 自动控制系统的四个组成环节。

答：被控对象测量变送器被控器执行器

3、 自动控制系统各组成环节的作用。

答：被控对象：表征被控变量的主要生产设备 测量变送器：将被控变量转换为标准信号 控制器：将标准信号与设定值对比形成偏差, 算形成信号输出

执行器：将控制器传输过来的信号进行反馈

3、气动与电动单元组合仪表的标准信号为什么?

气动 0.02—O.IMpa 电动 电压 1-5V 电流 0-10Ma

4-20Ma

11.图矫示为一氏应器汨度控制系址示竄圈3 A，E两酬输料进人废应器迪行反恿，通过改变进人夬査的 冷却水流量来控制反应器內的温度开变*试画出盪艰度拾制系统的方块團，井楷岀谨系轨中的被控对象、 被蝕董、操掛变量及可能彩响说控变量的干扶是什么丫

物祎訟~. nt 将偏差经过数学运 4、 反应耳盅度控制系轨山块圉

耳中.被趙对熟 反应器；粧耀勒 反应器内的棍度；操瓠娶亞 拎却水療量a

可甘綜彳响彼控靈章的干找因素主宴有A、B两科撷料的温度、进型韋，持却朮的丘力、逞飢 环境温 庫戏高O<

5、 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化

和如何变化可以将自动控制系统分为哪几类？

答：定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统

6、 什么是系统的过渡过程？包括哪几种形式？

答：系统由一个平衡态过渡到另一个平衡态的过程称为系统的过渡过

程。

非周期衰减过程衰减振荡过程等幅振荡过程发散震荡过程

某化学反曲工艺规迄操作混厦为(如0±10)辽°考虑安全因臺.桂制过程中温度備蛊络罡恒最大环得 担过80t\现设计的温度定值控制麋统"在最大陆趾干找作出卜的过逢过谭曲纯如理149图所示°试求 谏系统的过膿过程品磺蓿标，最丸扁丟、趙调童、衰减比*亲走、振荡盾朗和社按时阖”被控温度进入新 稳汽值的和％

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由于 ^=918-908=10 CC),所儿 衰减比

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8描述对象特征的参数

答：放大系数K控制通道K不能过大也不能过小；干扰通道 K越小

越好

时间常数T控制通道T不能过大也不能过小；干扰通道 T越大越好

之后时间T控制通道T越小越好；干扰通道T■越大越好 9、仪表的性能指标

答：精确度变差 灵敏度与灵敏限 分辨力线性度反应时间

10、按仪表使用的能源分类

答：气动仪表电动仪表液动仪表

11、按信息的获取、传递、反应和处理的过程分类 答：检测仪表显示仪表集中控制装置控制仪表执行器

12、按仪表的组成形式分类

答：基地式仪表 单元组合仪表

1、 测压仪表按其转换原理不同分为哪几类？各基于什么原理？ 液柱式压力计 :是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度 进行测量的；弹性式压力计 :在被测介质压力的作用下 ,使弹性元件受 压后产生弹性变形的原理；电气式压力计 :将压力转换成电量的原理； 活塞式压力计：是根据水压机液体传送压力的原理。

2、 霍尔片式压力传感器是如何利用霍尔效应实现压力测量的？

将压力转换成霍尔片两端的电势差， UH二FHBI，当电流衡定时，随着

压力的变化使霍尔片在变磁场中移动， 使的输出电势发生变化，从而 转化成压力的大小。

3、 电容式差压传感器的工作原理是什么？（ 4 分）

当被测压力 P1， P2 分别加于左右两侧的隔离膜片时，通过硅油将差 压传递到测量膜片上，使其向压力小的一侧弯曲变形，引起中央动极 板与两边固定电极间的距离发生变化，因而两电极的电容量不再相等， 而是一个增大，一个减小，电容的变化量通过引线传至测量电路，通 过测量电路的检测和放大，输出一个 4-20mADC

4、 差压式流量计的工作原理是什么？其常用的节流件有哪些？ 基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而 实现流量测量的。孔板；文丘里管、喷嘴。

5、 如图所示的液位测量系统中采用双法兰差压变送器来测量某介质

的液位。已知介质液位的变化范围h=0-950mm,介质密度p =1200kg/m3,两取压口之间的高度差 H=1200mm,变送器毛细管中充 的硅油密度为p i=950kg/m3，问用此变送器测量液位时，需不需要迁 移？如何迁移？迁移量为多少？（ 8分）

P0 □ -----

i j

H

、

ki

P n—

6、用E型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为 18040卩丫冷端

为30C，设备的实际温度为多少？ （ 8分）

E型热皂偶分度£ （inV）

tx 6 10 20 3D 4D 50 70 S3 w

O.tM) 皿I 1.192 1801

“巧

4985 5648

200 13-421 141M 14^12 15.664 16,420 17 1S1 17 9«5 18-713 19-4&4 20,25?

>00 21817 23.60C 24A71 25,757 26-552 27J^8 28.146

2394^ 29.74- 琢刃 32459 33.771 珀阳 如即 Ml 96

7、间接式质量流量计的测量方式有几种？（ 3 分）

（1）测量Q的仪表与密度计配合 yxQ, xx p ,M=xy=Kp Q

⑵测量p Q2的仪表与密度计yx p Q2, xx p ,M= Kp Q

⑶测量p Q2仪表与测量Q的仪表xx p Q2 , yxQ, M== Kp Q

8、 有一台用水刻度的转子流量计，转子由密度为 7900kg/m3 不锈钢

制成，用它来测量密度为 790 kg/m3 的某液体介质，当仪表读数为 5m3/h 时，被测介质的实际流量为多少？如果转子由密度为 2750

kg/m3铝制成，其他条件不变，则被测介质的实际流量又为多少？ （ 8

分）

9、 热电偶温度计的工作原理？使用热电偶测温时为什么要使用补偿 导线？（ 5 分）

将温度转化成热电势原理

a. 当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数；

（①热电势E（t,tO）是t和tO的函数。②若温度tO保持不变，E（t,tO）为 t 的单值函数。）

b. 由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而且冷端暴露在空间，易受

环境温度波动的影响，冷端难以保持恒定；

c. 可将热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但消耗贵重材料，不经 济。

10、 热电偶温度计测温为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿方 法有哪些？（ 6

分）

原因：采用补偿导线后， 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，但冷端非 0C,而工业上常用各 种热电偶的温度与热电势关系曲线是在冷端温度保持为 0C的情况下

得到的•由于操作室温度往往高于 0C,且不恒定，产生热电势偏小， 且测量值也随冷端温度的变化而变化， 结果产生误差， 测量时只有将 冷端保持0C,才能得出正确结果，这种做法称为冷端温度补偿。 方法：（1）保持to=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；

11、 控制器的基本控制规律有哪些？各自的特点是什么？（ 5 分）

（1）双位控制：控制器只有两个输出值， 只有开、关两个极限位置， 可用于要求不高的场合； （2）比列控制： P 控制优点是控制反应快， 缺点是总是有余差存在；（ 3）积分控制： 反应慢，但可消除余差； （4） 微分控制：偏差只要出现变化的趋势，马上进行控制，所以又称超前 控制。及其他们的组合控制 PI,PID等。

12、 执行器包括几大组成部分？各自的正反作用如何判断？

（1）执行机构：气压信号f ，推杆下移,称正作用执行机构，

气压信号f，推杆上移,称反作用执行机构；（2）控制机构：正作用阀： 阀杆下移，流通面积J;反作用：阀杆下移，流通面积f

13、 隔膜控制阀和笼式控制阀的特点分别是什么？（ 5 分） 11、隔膜控制阀：结构简单、流阻小、流通能力较大。无填料，无泄 漏，耐腐强，也可用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控制。

笼式控制阀：可调比大、振动小、不平衡力小、结构简单、套筒互换 性好，且可得到不同的流量特性，汽蚀小、噪音小，适用于低噪音及 压差较大的场合，不适用高温、高粘度及含有固体颗粒的流体。

14、控制阀的理想流量特性有哪些？（ 4 分） 直线、等百分比 （对数 ）、抛物线、及快开阀等 .

15、被控变量的选择原则？（ 5 分） （1）能够代表一定的工艺操作指标，工艺过程中比较关键的重要变 量；（2）尽可能选直接指标控制，当直接指标无法测取时，可选间接 指标控制。（3）所选的被控变量能被测出来，并有足够大的灵敏度； （4）被控变量应是独立可控的；

16、操作变量的选择原则？（ 5 分）

（ 1）应是可控的，工艺上允许调节的； （ 2）比干扰对被控变量的影 响更加的灵敏（所以，合理选择操纵变量，使控制通 道的放大系数适当大，时间常数适当小，纯滞后时间尽量下，使干扰 通道放大系数尽可能小，时间常数尽可能大） ；3、考虑工艺的合理性 与生产的经济性；

17、如图所示为聚合釜反应器，工艺要求反应温度稳定、无余差、超 调量小，聚合釜内温度不能过高以防被烧坏。 已知选择夹套内的水温 作为副变量构成串级控制系统。 （ 15

分） （1）设计一串级控制系统，画出控制方块图。

（2）请指出主变量、主对象、副对象及操纵变量各是什么？

（3）试确定控制阀的气开、气关形式，说明理由。

（4）确定主、副控制器正反作用，说明理由。

5）试描述当冷却水压力增大时，整个控制系统的工作过程？