化工仪表及自动化_复习

第一章1.1 什么是化工自动化它有什么重要意义化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。

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。

实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。

（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。

（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。

（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。

1.2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。

1.4、自动控制系统主要由哪些环节组成？自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。

1.8 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？测量元件与变送器：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、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给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送住执行器。

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）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。

1.9 试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？被控对象：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做~。

被控变量：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。

给定值：被控变量的预定值。

操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。

1.17 何谓阶跃作用为什么经常采用阶跃作用作为系统的输入作用形式阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。

自动控制系统的基本概念系统组成：被控对象+自动控制装置（测量变送+控制器+执行器）测量变送:将现场各种非电量信号转化为电信号输出控制器：它接受变送器送来的信号，与工艺需要进行比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去。

执行器：根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

系统表示形式：1，方框图（简单控制系统) 2，管道及仪表流程图基本符号：A报警 C 控制I 指示Q 累计R 记录打印T 传送系统分类：开环，闭环1.定值控制系统：所谓定值就是恒定给定值的简称。

工艺生产中，如果要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，那么就需要采用定值控制系统2.随动控制系统（自动跟踪系统)：这类操作系统的特点是给定值不断的变化，而且这种变化不是预先规定好了的，也就是说给定值是随机变化的。

3.程序控制系统(顺序控制系统）：这类系统的给定值是变化的,但他是一个已知的时间函数,即生产技术指标需按一定的时间程序变化。

系统品质指标：过渡过程总体要求(稳、快、准）评价一个过程控制系统的性能和质量,主要考虑系统的稳定性、快速性、准确性和相应的品质指标单项指标(最大偏差、过渡时间、衰减比、余差）最大偏差：最大偏差是指在过渡过程中,被控变量偏离给定值的最大数值.过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。

衰减比：表示衰减程度的指标是衰减比，他是前后相邻两个峰值的比。

余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差。

绘制控制系统的管道及仪表流程图自动控制系统的基本概念测量变送部分测量基本概念：仪表性能指标：绝对误差精度等级变差绝对误差：被校仪表值减去标准仪表值。

精度等级:精度等级数值越小就表征该仪表的精确度等级越高，也说明了该仪表的精度越高。

常用精度等级有0.005 0.02 0.05 0。

化工仪表及自动化一、题型填空题20*1=20判断题8*2=16名词解释4*5=20简答题4*8=32计算题1*12=12二、考试重点1、什么是化工自动化，化工自动化的意义和目的。

P1化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。

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力，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，成为化工自动化。

意义和目的：①加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和品质。

②减轻劳动强度，改善劳动条件。

③能够保证生产安全，防止事故发生或扩大。

④生产过程自动化的实现。

能根本改变劳动方式。

2、化工自动化的主要内容。

P3①自动检测系统；②自动信号和联锁保护系统；③自动操作及自动开停车系统；④自动控制系统。

3、自动化系统的组成及功能。

P5①测量元件与变送器：测量并转换成统一信号②自动控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给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送住执行器（在e上运算得到P）③执行器：自动阀门4、被控对象p5在自动化系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备和机器叫做被控对象。

5、自动控制系统的表示p6液位自动控制系统方框图方框图中每一个方块都代表一个具体的装置，方块与方块之间的连接线，只代表方块之间的信号联系，并不代表方块之间的物料联系。

例题图所示为一反应器温度控制系统示意图。

A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。

试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？反应器温度控制系统该温度控制系统的方块图反应器温度控制系统方块图其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。

可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。

1、化工自动化的主要内容包括自动检测系统，自动信号和联锁保护系统，自动操纵及自动开停车系统和自动控制系统。

2、自动控制系统的基本组成包括自动化装置和被控对象，其中自动化装置包括测量元件与变送器，自动控制器和执行器。

其中，测量元件与变送器的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号；自动控制器的功能是接受变送器传来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去；执行器的功能是能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

3、4、方块图中，x指设定值；z指输出信号；e指偏差信号；p指发出信号；q 指出料流量信号；y指被控变量；f指扰动作用。

当x取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。

5、自动控制系统分类：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统。

6、方框图中每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。

两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。

线旁的字母表示相互间的作用信号。

如上图。

7、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。

与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。

8、静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。

当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。

9、动态——被控变量随时间变化的不平衡状态。

从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态；控制系统的过渡过程是指系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。

（高职）《化工仪表及自动化》(第4版)章节复习题第一篇化工检测仪表一、填空题1、补偿导线通常在范围内其热电特性与热电偶本身几乎完全一样。

2、节流式流量计的测量原理是利用流体流经节流装置时所产生的实现流量测量的。

3、工程上所用压力表指示值大多数为，表压是绝对压力和之差。

4、测氧气压力表要严格，普通压力表不能用来测的压力。

5、节流装置属于、变压差的一种测量方法。

6、标准节流元件有、和等。

7、转子流量计属于恒压差，的一种测量方法。

8、涡街流量计是根据的原理而进行测量的一种流量仪表。

9、零点迁移就是改变量程的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改变的大小。

10、使用电磁流量计测量流量时，介质必须是可以导电的电介质，电导率应。

11、仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一，一般数值越，仪表的精度等级越高，仪表的准确度也越。

12、当需要测量腐蚀、导电或带固体微粒的流量时，可选用。

当需要测量高粘度流体流量时，可选用。

13、测量蒸汽压力时，应加装，以防止高温蒸汽直接与测压元件；对于有腐蚀性介质的压力测量，应加装14、热电偶是利用原理测温的。

热电阻是利用的。

15、瞬时流量是指。

16、椭圆齿轮流量计适用于流量测量，而不适用于的测量。

17、某温度表的精度为0.5级，其测量下限是500C，下限是8500C。

则此表的量程是；测量范围是；允许基本误差是；最大绝对误差是。

18、热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有、、、、五种。

19、按误差出现的规律，可将误差分为误差、误差及误差。

20、在常用的热电偶温度计中，精度较高的是__型热电偶，线性最好的是_型热电偶，灵敏度较高的是_____热电偶。

不受被测介质物理性质影响的流量计是：________、__________、____（说出三种即可）。

21、电容式差压变送器的测量部分是先将转变成，然后再变成___作为转换部分的输入。

22、热电偶温度计是基于原理测量温度，热电偶可将温度转换成信号，孔板可将流量转换成信号。

《化工仪表及自动化》复习题一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.我们无法控制的误差是（）A.疏忽误差B.缓变误差C.随机误差D.系统误差2.伴热蒸气压一般不超过（）MPa。

A.0.5 MPaB.1.0 MPaC.1.5 MPaD.2.0MPa3.抗干扰有许多方式，其中双绞线是（）方式。

A.物理隔离B.减小磁干扰C.屏蔽D.消磁4.差压测量管路冲洗时，应先打开（）。

A. 二次阀门B.排污阀门C.平衡阀门D.一次阀门5.测量范围在1000℃左右时，最适宜选用的温度计是（）。

A.光学高温计B.铂铑10－铂热电偶C.镍铬－镍硅热电偶D.铂锗30－铂热电偶6.在蒸气流量阶跃增大扰动下，汽包水位（）。

A.出现“虚假水位”B.立即上升C.立即下降D.不变7.精确度为1/20的游标卡尺，其主尺与副尺每格刻度相差（）。

A.0.5mmB.0.1mmC.0.05mmD.0.01mm8.热电偶测量时，当导线断路时，温度指示在（）A.0℃B.机械零点C.最大值D.原测量值不变9.热电偶输出电压与（）有关。

A．热电偶两端温度 B.热电偶热端温度C.热电偶两端温度和电极材料D.热电偶两端温度、电极材料及长度10.热电偶测温原理基于( )。

A.热阻效应B.热磁效应C.热电效应D.热压效应二、多选题（每小题4分，共20分）1.按误差数值表示的方法，误差可以分为（）A.绝对误差B.相对误差C.引用误差D.系统误差2.用一只标准压力表来标定A、B两块压力表，标准压力表的读数为1MPa，A、B两块压力表的读数为1.01MPa、0.98MPa，求这两块就地压力表的修正值分别为（）A.－0.1B.0.1C.－0.2D.0.23.1.5级仪表的精度可写为（）A.1.5级B.＋1.5级C.1.5D. 1.54.仪表的精度级别是指仪表的（）A.误差B.基本误差C.最大误差D.允许误差E.基本误差和最大允许值5.评定仪表品质的几个主要质量指标（）A.精度B.非线性误差C.变差D.灵敏度和灵敏限E.动态误差三、简答题（每小题8分，共40分）1、热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？2、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由那几个部分组成？各部分有什么作用？3、叙述双金属温度计的原理，如何使用双金属温度计自动控制电冰箱的温度？4、测压仪表有哪几类，各基于什么原理？5、作为感测压力的弹性元件有哪几种，各有什么特点？四、综合题（共20分）下图为电子电位差计结构原理图，请补充完整连接线（包括电源和电流及输入信号的方向），并回答：电子电位差计是根据什么原理工作的？在温度检测中与何种检测元件配套使用？指出调整零点、量程的电阻。

化工仪表及自动化总复习题目及答案钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

二、常用概念1.化工自动化的主要内容：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。

2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。

3.被控对象：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做被控对象，简称对象。

4.被控变量：过程内要求保持设定数值的物理量。

5.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。

6.干扰作用：指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。

7.设定值：被控变量的设定值。

8.偏差：个别测定值与测定的平均值之差。

9.闭环系统：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。

10.开环系统：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。

11.控制系统的过渡过程：一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下，从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。

12.反馈：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。

13.负反馈：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。

14.正反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相同，反馈信号使原来的信号增强，这种反馈叫做正反馈。

三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类简述每种形式的基本含义。

答：开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。

第一章自动控制系统基本概念第一节自动控制系统的基本组成及表示形式液位自动控制的方框图方框图中， x 指给定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用（主要是进料量的变化，注意：此为对液位控制而言）。

当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈。

其他控制系统用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。

温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。

小结:自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。

举例：乙烯生产过程中脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式T 温度，P 压力（真空度），L 物位，F 流量I 指示，R 记录，A 报警，C 控制（调节）塔顶的压力控制系统中的PIC-207，PIC的组合就表示一台具有指示功能的压力控制器。

LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器。

FRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器。

PIC-207表示压力指示调节仪表，该仪表为就地安装，工段号为2，仪表序号为07。

第三节自动控制系统的分类1.定值控制系统：被控变量的给定值不变2.随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值随机变化第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。

当干扰作用于对象，系统输出y发生变化，在系统负反馈作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。

常用的是阶跃干扰。

采用阶跃干扰的优点：这种形式的干扰比较突然、危险，且对被控变量的影响也最大。

如果一个控制系统能够有效地克服这种类型的干扰，那么一定能很好地克服比较缓和的干扰。

这种干扰的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。

举例：某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。