工仪表与自动化》课程测试试题一.pdf

化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 一 填 空 题 （ 3 6 分 ） 1 、 过 程 控 制 系 统 是 由 _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ 和 _ _ _ _ _ _ 等 环 节 组 成 。2 、 过 程 控 制 系 统 中 按 被 控 参 数 的 名 称 来 分 有 _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ 等 控 制 系 统 。3 、 目 前 求 取 过 程 数 学 模 型 的 方 法 有 两 种 。 其 中 一 种 是 根 据 过 程 的 内 在 机 理 ， 通 过 _ _ _ _ _ 和 _ _ _ _ _ 物 料 平 衡 关 系 ， 用 _ _ _ _ _ _ _ _ 的 方 法 求 取 过 程 的数 学 模 型 。 4 、 控 制 对 象 的 干 扰 通 道 的 动 态 特 性 对 过 渡 过 程 的 影 响 是 :干 扰 通 道 的 时间 常 数 愈 大 ,对 被 控 变 量 的 影 响 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;干 扰 通 道 容 量 滞 后 愈 多 ,则 调 节 质 量 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;干 扰 通 道 的 纯 滞 后 对 调 节 质 量_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 、 选 择 控 制 方 案 时 ， 总 是 力 图 使 调 节 通 道 的 放 大 倍 数 （ 增 益 ） _ _ _ _ _ _ 干 扰 通 道 的 放 大 倍 数 （ 增 益 ） 。6 某 调 节 系 统 采 用 比 例 积 分 作 用 调 节 器 ， 先 用 纯 比 例 调 整 到 合 适 的 调 节 输 出 ， 再 加 入 积 分 作 用 的 后 ， 应 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,才 能 使 稳 定 性 不 变 。7 描 述 控 制 系 统 的 品 质 指 标 的 参 数 有 、 和 等 。8 串 级 调 节 系 统 ,一 般 情 况 下 主 回 路 选 择 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 或 _ _ _ _ _ _ _ _ 调 节 规 律 调 节 器 ,副 回 路 选 用 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 调 节 规 律 调 节 器 ； 如 果 副 回 路 采 用 差 压法 测 流 量 ， 应 采 用 什 么 装 置 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 补 偿 。 9 仪 表 自 动 化 标 准 中 ， 气 动 仪 表 标 准 信 号 范 围 是 ； 电 型 标准 信 号 范 围 是 ； 电 型 标 准 信 号 范 围 是 。 二 、 综 合 题 （ 54分 ）1 、 （ 10分 ） 画 出 气 关 式 类 型 执 行 器 的 两 种 简 单 结 构 示 意 简 图 ； 在 控 制 系 统 中 如 何 选 择 执 行 器 类 型 ？ 举 例 说 明 。 2、 （ 14分 ） 热 电 偶 为 什 么 要 进 行 冷 端 温 度 补 偿 ？ 有 哪 些 冷 端 温 度 补 偿 方 法 ？ 原 理 是 什 么 ？3、 （ 10分 ） 控 制 器 输 入 偏 差 是 阶 跃 信 号 （ 见 下 图 ） ， 请 根 据 已 知 参 数 ， 画 出 P、 PI的 输 出 响 应 曲 线 。（ 1 ） P输 出 ， 已 知 ： 比 例 度 =5 0 % （ 2 ） PI输 出 ， 已 知 ： 比 例 度 =1 0 0 %积 分 时 间 Ti=1 分 4 、 (20分 )下 图 为 加 热 炉 装 置 ， 工 艺 要 求 利 用 燃 料 量 来 控 制 炉 出 口 介 质温 度 t(简 单 控 制 系 统 )； 指 出 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 、 控 制 变 量 、 干 扰 量 是 什 么 ？ 在 下 图 中 画 出 控 制 流 程 图 ； 选 择 执 行 器 的 气 开 、 气 关 类 型 以 及 控 制 器 的 作 用 方 向 ； 画 出 简 单 控 制 系 统 方 框 图 ； 简 单 说 明 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 （ 可 设 温 度 t升 高 ， 分 析 调 节 动 作 过程 ） 。 介 质燃 料 三 、 计 算 题 ： （ 10分 ）计 算 下 图 各 热 电 偶 回 路 所 产 生 的 热 电 势 （ 10分 ） 。 注 ： A B-K型 热 电 偶 ； A B -K型 热 电 偶 补 偿 导 线C D- S型 热 电 偶 ； C D -S型 热 电 偶 补 偿 导 线 ； B 50 50 25 A D 25 C 6 0 0 D 50 50 25 C 25 6 0 0 C D 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 一 答 案 一 、 （ 3 6 分 ） 1 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 控 制 器 执 行 器 测 量 变 送 被 控 对 象 2 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 压 力 流 量 液 位 温 度 3 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 物 料 能 量 机 理 建 模 4 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 愈 慢 愈 低 振 荡 变 差5 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 大 于 6 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 减 小 调 节 器 的 放 大 倍 数7 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 最 大 偏 差 衰 减 比 余 差8 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： PID PI P 开 方 器 9 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 0.02 0.1Mp a 4 2 0 mA 二 、1、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 在 控 制 系 统 中 ， 执 行 器 是 按 安 全 原 则 选 择 类 型 的 ， 也 就 是 当 控 制 信 号中 断 时 ， 要 保 证 设 备 和 操 作 人 员 的 安 全 。 如 ： 加 热 炉 温 度 控 制 ， 当 燃 料 量 为 操 纵 变 量 时 ， 其 执 行 器 应 选 择 气 开 类 型 ， 当 信 号 中 断 时 ， 切 断 燃料 ， 保 证 安 全 。 2 、 （ 1 4 分 ） 回 答 要 点 ： 因 为 各 种 显 示 仪 表 和 热 电 偶 分 度 表 都 是 在 热 电 偶 冷 端 温 度 为 零 的 时 候 做 出 的 。 但 实 际 中 热 电 偶 冷 端 温 度 不 等 于 零 ， 且 经 常 波 动 ， 这 必 然 造成 输 出 减 少 ， 所 以 要 进 行 热 电 偶 的 冷 端 温 度 补 偿 。 热 电 偶 常 用 的 冷 端 温 度 补 偿 方 法 有 ： 冰 浴 法 、 公 式 计 算 法 、 仪 表机 械 零 点 调 整 法 、 电 桥 补 偿 法 和 补 偿 热 电 偶 冰 浴 法 ： 用 冰 槽 使 t0 保 持 零 度 。 计 算 法 ： EAB（ t， 0 ） EAB（ t， t0 ） EAB（ t0 ， 0 ） 仪 表 零 点 调 整 法 ： 将 仪 表 的 机 械 零 点 调 到 t0 补 偿 电 桥 法 ： 用 电 桥 产 生 EAB（ t0 ， 0 ） 与 EAB（ t， t0 ） 叠 加 ， 即 可 消 除 t0 变 化 对 测 量 的 影 响 。 补 偿 热 电 偶 ： 用 与 测 量 热 电 偶 同 型 号 的 热 电 偶 进 行 补 偿 ， 用 于 多 支 热 电 偶 。3、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） 输 入 偏 差 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） P输 出 2 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） PI输 出 2 3 4 、 （ 2 0 分 ） 回 答 要 点 ： 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 是 出 口 介 质 温 度 ； 操 纵 变 量 是 燃 料 量 ，干 扰 量 是 ： 进 料 流 量 和 温 度 、 燃 料 的 压 力 、 炉 膛 温 度 和 压 力 以 及 环 境 温 度 。 控 制 流 程 图 见 下 图 1。 执 行 器 应 选 择 气 开 类 型 ， 控 制 器 为 反 作 用 方 向 。 简 单 控 制 系 统 方 框 图 见 下 图 2。 介 质 燃 料 TC 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 ： 当 干 扰 作 用 使 温 度 t升 高 ， 测 量 大 于 给 定 ， 控制 器 输 入 偏 差 增 大 ， 其 输 出 控 制 信 号 减 少 ， 气 开 阀 关 小 ， 燃 料 量 减 少 ， 塔 顶 温 度 下 降 ， 维 持 给 定 。 图 1 图 2 三 、 （ 1 0 分 ） 回 答 要 点 ：1、 E1=E AB(300,50)+ECD(50,25) =(12.207-2.002)+(0.299-0.142) =10.342 (mV) E2=E CD(300,50)-ECD(50,25) =(2.323-0.299)-(0.299-0.142) =1.867 (mV) 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 二 填 空 题 （ 28分 ） 1 控 制 系 统 引 入 积 分 作 用 是 为 了 _,但 积 分 的 引 入 会 使 系 统_,引 入 微 分 作 用 是 为 了 _。 某 调 节 系 统 采 用 比 例 积 分 作 用 调 节 器 ， 先 用 纯 比 例 调 整 到 合 适 的 调 节 输 出 ， 在 加 入 积 分 作 用 的 过程 中 ， 应 _。 2.被 调 介 质 流 过 阀 门 的 相 对 流 量 (Q/Qmax)与 阀 门 相 对 行 程 (l/L)之 间 的关 系 ,称 为 调 节 阀 的 _特 性 ;若 阀 前 后 的 压 差 保 持 不 变 时 ,上 述 关 系 称 为 _ 特 性 ;实 际 使 用 中 ,阀 前 后 的 压 差 总是 变 化 的 ,此 时 上 述 关 系 为 _ 特 性 。 调 节 阀 的 流 量 特 性 有 _、 _、 _和 _， 流 量 特 性 的 选 择 主要 是 与 _相 匹 配 。 3. 与 单 回 路 控 制 系 统 相 比 ， 串 级 调 节 系 统 具 有 以 下 三 个 特 点 ： ( ); ( ); ( )。 4.控 制 对 象 的 干 扰 通 道 的 动 态 特 性 对 过 渡 过 程 的 影 响 是 :干 扰 通 道 的 时间 常 数 愈 大 ,对 被 控 变 量 的 影 响 ;干 扰 通 道 容 量 滞 后 愈 多 ,则 调 节 质 量 ;干 扰 通 道 的 纯 滞 后 对 调 节 质 量 。5 简 单 调 节 系 统 的 基 本 特 征 是 和 。 6 常 用 的 标 准 节 流 件 有 和 。7. 热 电 偶 的 热 电 特 性 与 _有 关 ， 与 _ 无 关 。 二 、 综 合 题 (分 )1、 （ 10分 ） 画 出 气 开 式 类 型 执 行 器 的 两 种 简 单 结 构 示 意 简 图 ； 控 制 系 统 在 什 么 情 况 下 选 择 气 开 类 型 执 行 器 ？ 举 例 说 明 。 2、 （ 20分 ） 在 控 制 系 统 应 用 中 ， 有 哪 些 基 本 控 制 规 律 和 组 合 控 制 规 律 ？ 写 出 各 自 的 表 达 式 ？ 它 们 各 应 用 在 什 么 场 所 ？3、 （ 12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 。 4、 （ 10分 ） 写 出 差 压 式 流 量 计 的 基 本 方 程 式 ； 说 明 公 式 中 各 个 符 号 所代 表 的 含 义 。 三 、 计 算 题 (20分 )1、 （ 10分 ） 计 算 下 图 液 位 差 压 变 送 器 的 量 程 、 测 量 范 围 及 迁 移 量 。 已 知 ： H=0 10m h=1.2m =35kg/m3 g 10m/s2 2、 （ 10分 ） 某 压 力 仪 表 的 测 量 范 围 是 100 1100Pa， 其 精 度 为 0.5级 ， 则 这 台 表 的 量 程 是 多 少 ？ 基 本 误 差 是 多 少 ？ 最 大 绝 对 误 差 是 多 少 ？ 允 许 误 差 是 多 少 ？ 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 二 答 案 一 、 （ 2 8 分 ）1 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 消 除 余 差 不 稳 定 克 服 容 量 滞 后 减 小 放 大 倍 数 2 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 流 量 特 性 理 想 特 性 工 作 特 性 线 性 、 等 百 分 比 、 快 开 ； 广 义 对 象 3 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 对 于 进 入 副 回 路 的 干 扰 有 很 强 的 克 服 能 力 ； 提 高 了 工 作 频 率 ； 具 有 鲁 棒 性 。4 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 影 响 小 变 好 无 影 响5 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 闭 合 回 路 负 反 馈 6 题 、 （ 5 分 ） 回 答 要 点 ： 孔 板 喷 嘴 7 题 、 （ 5 分 ） 回 答 要 点 ： 热 电 偶 材 料 、 两 接 点 温 度 热 电 偶 的 几 何 尺 寸 。 二 、1、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 如 ： 加 热 炉 温 度 控 制 ， 当 燃 料 量 为 操 纵 变 量 时 ， 其 执 行 器 应 选 择 气 开类 型 ， 当 信 号 中 断 时 ， 切 断 燃 料 ， 保 证 安 全 。 2 、 （ 2 0 分 ） 回 答 要 点 ： 在 控 制 系 统 应 用 中 ， 基 本 调 节 规 律 有 ： P、 I、 D， 基 本 组 合 调 节 规 律 有 PI、 PD、 PID。 P： 自 衡 能 力 强 ， 滞 后 小 的 对 象 且 控 制 质 量 要 求 不 高 PI： 对 象 滞 后 小 ， 负 荷 变 化 幅 度 大 ， 要 求 无 差PD： 一 阶 滞 后 较 大 允 许 有 余 差 的 对 象 PID： 负 荷 变 化 大 ， 容 量 滞 后 大 ， 被 控 变 量 变 化 缓 慢 ， 质 量 要 求 高 。3、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 电 子 电 位 差 计 是 使 用 电 压 平 衡 原 理 工 作 。 在 温 度 检 测 中 热 电 偶 配 套 。 下 图 是 其 线 路 图 。 起 到 零 点 调 整 的 电 阻 是 RG， 起 到 量 程 调 整 的 电 阻 是 RM。 4 、 （ 1 0 分 ） 回 答 要 点 ： 流 量 系 数 ； Q 被 测 流 体 流 量 体 膨 胀 校 正 系 数 F0 节 流 件 的 开 口 面 积 1 被 测 流 体 的 密 度 P 节 流 件 前 后 差 压 三 、 1、 （ 1 0 分 ） P=P +-P-=H g+h g =3500H+4200 Pa差 压 变 送 器 ： 量 程 =35000 (Pa) 测 量 范 围 =4200 39200 (Pa)迁 移 量 =4200 (Pa) 2、 （ 1 0 分 ） 1000Pa 0.5% 5Pa 0.5% 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 三 填 空 题 （ 28分 ） 1、 检 测 仪 表 的 基 本 组 成 有 、 和 三 个 部 分 。2、 在 控 制 系 统 中 ， 增 加 比 例 度 ， 控 制 作 用 ； 增 加 积 分 时 间 ； 控制 作 用 ； 增 加 微 分 时 间 ， 控 制 作 用 。 3、 按 误 差 出 现 的 规 律 ， 可 将 误 差 分 为 误 差 、 误 差 及 误 差 。 4、 描 述 对 象 特 性 的 三 个 参 数 是 、 和 。5、 某 温 度 表 的 精 度 为 0.5级 ， 其 测 量 下 限 是 50 ， 上 限 是 850 。 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 。6、 热 电 偶 温 度 计 中 常 用 的 冷 端 温 度 补 偿 方 法 有 、 、 、 、 五 种 。 7、 自 动 平 衡 电 桥 配 热 电 阻 测 温 时 ， 采 用 连 接 ， 其 连 接 导 线 的 电 阻规 定 为 _ 。 二 、 综 合 题 （ 62分 ）1、 （ 15分 ） 比 较 电 子 电 位 差 计 与 电 子 平 衡 电 桥 在 测 量 原 理 和 结 构 上 有 哪 些 异 同 点 。 2、 （ 15分 ） 热 电 偶 测 温 时 ， 使 用 补 偿 导 线 的 目 的 是 什 么 ？ 它 能 否 进 行冷 端 温 度 补 偿 ？ 如 不 能 应 如 何 处 理 ？ 3、 （ 12分 ） 画 出 串 级 控 制 系 统 的 方 框 图 ； 分 别 说 出 副 回 路 及 主 回 路 所 起 到 的 作 用 。4、 （ 20分 ） 工 艺 要 求 利 用 回 流 量 来 控 制 塔 顶 温 度 t(简 单 控 制 系 统 )， 为 保 证 塔 正 常 操 作 ， 回 流 量 不 允 许 中 断 。 指 出 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 、 操 纵 变 量 、 主 要 干 扰 是 什 么 ？ （ 4分 ） 在 图 上 画 出 控 制 流 程 图 并 确 定 执 行 器 类 型 ； （ 5分 ） 选 择 控 制 器 的 作 用 方 向 ； （ 3分 ） 画 出 简 单 控 制 系 统 方 框 图 ； （ 4分 ） 简 单 说 明 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 （ 可 设 温 度 t升 高 ， 分 析 控 制 动 作 过程 ） 。 （ 4分 ） 三 、 计 算 题 （ 10分 ） 计 算 下 图 液 位 差 压 变 送 器 量 程 、 测 量 范 围 及 迁 移 量 (10分 )。已 知 ： H=0 10m； =35kg/m 3； g 10m/s2 。 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 三 答 案 一 、 （ 2 8 分 ） 1： 测 量 、 传 动 放 大 、 显 示 。2： 减 少 、 减 少 、 增 加 。 3： 系 统 、 疏 忽 、 偶 然 。4： 放 大 系 数 、 时 间 常 数 、 滞 后 时 间 。 5： 800 、 5 0 8 5 0 、 0 .5 %、 4 。6 ： 公 式 计 算 法 、 冰 浴 法 、 仪 表 机 械 零 点 调 整 法 、 电 桥 补 偿 法 、 补 偿 热 电 偶 。 7： 三 线 制 、 2 2 .5 。 二 、1、 （ 15分 ） 原 理 的 相 同 点 ： 都 是 利 用 滑 动 触 点 位 置 的 变 化 来 反 映 被 测 温 度 的 大 小 。 结 构 的 相 同 点 ： 放 大 器 、 可 逆 电 机 、 同 步 电 机 、 传 动 机 构 结 构 的 不 相 同 点 ： 检 测 元 件 、 测 量 桥 路 。原 理 的 不 相 同 点 ： 2 、 （ 15分 ） 使 用 补 偿 导 线 的 目 的 是 将 热 电 偶 的 冷 端 从 温 度 较 高 、 波 动 较 大 的 地 方 移 到 温 度 较 低 、 且 相 对 稳 定 的 地 方 。 如 果 只 使 用 补 偿 导 线 还 不 能 达 到 冷 端 温 度 补 偿 的 目 的 ， 必 须 与 其 它 方 法 配 合 起 来 使 用 。 具 体 方 法 如 下 ： 热 电 偶 常 用 的 冷 端 温 度 补 偿 方 法 有 ： 公 式 计 算 法 、 冰 浴 法 、 仪 表 机械 零 点 调 整 法 和 电 桥 补 偿 法 。 3、 （ 12分 ）下 图 为 串 级 控 制 系 统 的 方 框 图 ； 副 回 路 是 克 服 作 用 于 副 对 象 的 干 扰 ， 使 副 被 控 变 量 基 本 稳 定 ， 减 少 对 主 变 量 的 影 响 ； 而 主 回 路 主 要 克 服 作 用 于主 对 象 的 干 扰 ， 保 证 主 被 控 变 量 稳 定 。 4、 （ 20分 ） 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 是 塔 顶 温 度 ； 操 纵 变 量 是 塔 顶 回 流 量 ，主 要 干 扰 量 是 ： 进 料 的 流 量 和 温 度 ， 回 流 的 温 度 和 流 量 ， 加 热 蒸 汽 量 等 。 控 制 图 见 下 图 1， 执 行 器 为 气 关 式 。 控 制 器 为 反 作 用 方 向 。 简 单 控 制 系 统 方 框 图 见 下 图 2。 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 ： 当 干 扰 作 用 使 温 度 t升 高 ， 测 量 大 于 给定 ， 控 制 器 输 入 偏 差 增 大 ， 其 输 出 控 制 信 号 增 加 ， 气 开 阀 开 大 ， 回 流 量 加 大 ， 塔 顶 温 度 下 降 ， 回 复 给 定 。图 1 图 2三 、 （ 10分 ） P=P+-P- =H g=3500H Pa 差 压 变 送 器 量 程 ： 35000 (Pa) 测 量 范 围 ： 0 35000 (Pa) 迁 移 量 ： 0 (Pa) 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 四 填 空 题 （ 3 2 分 ） 1、 表 征 控 制 规 律 的 参 数 是 、 及 。2、 串 级 调 节 系 统 结 构 上 有 两 个 回 路 ， 分 别 称 为 回 路 和 回 路 ； 有 两 个 被 调 参 数 ， 分 别 称 为 参 数 和 参 数 ； 有 个 调 节 参数 。 3 、 弹 簧 管 压 力 表 是 利 用 产 生 _与 被 测 压 力 相 平衡 来 测 量 的 。 4 、 不 受 被 测 介 质 物 理 性 质 影 响 的 流 量 计是 ： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （ 说 出 三 种 即 可 ） 。、 差 压 式 流 量 计 是 利 用 _ _ _ _ _ _ 原 理 进 行 测 量 流 量 的 。 6 、 电 容 式 液 位 传 感 器 测 量 液 位 时 ， 如 测 量 高 粘 度 导 电 介 质 则 测 量 精 度受 _的 影 响 。 7 、 分 度 号 为 S型 的 热 电 偶 ， 如 果 错 接 了 K型 热 电 偶 的 补 偿 导 线 则 产 生 的热 电 势 会 。 如 果 补 偿 导 线 的 型 号 正 确 但 正 负 接 反 ， 则 产 生 的 热 电 势 会 。8、 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 。 二 、 综 合 题 （ 58分 ）1 、 （ 10分 ） 均 匀 控 制 系 统 和 一 般 控 制 系 统 的 异 同 点 有 哪 些 ？ 怎 样 实 现 均 匀 控 制 ？2、 （ 8分 ） 从 保 证 控 制 质 量 的 角 度 ， 控 制 阀 设 计 中 应 考 虑 哪 几 个 方 面 ？ 阀 的 理 想 流 量 特 性 有 哪 几 种 形 式 ？3、 （ 10分 ） 控 制 器 输 入 偏 差 是 阶 跃 信 号 （ 见 下 图 ） ， 请 根 据 已 知 参 数 ， 画 出 P、 PI的 输 出 响 应 曲 线 。 已 知 ： 比 例 度 =2 0 0 % 已 知 ： 比 例 度 =1 0 0 % 积 分 时 间 Ti=2 分 4 、 (20分 ) 某 列 管 式 蒸 汽 加 热 器 ， 工 艺 要 求 出 口 物 料 温 度 稳 定 在 （ 90 1） 。 已 知 主 要 干 扰 为 蒸 汽 压 力 的 波 动 。（ 1） 确 定 被 控 变 量 ， 并 选 择 相 应 的 测 量 元 件 。 （ 2） 制 定 合 理 的 控 制 方 案 。 （ 3） 如 物 料 温 度 不 允 许 过 高 ， 否 则 易 裂 解 ， 试 确 定 控 制 阀 的 气 开 、 气 关 式 。（ 4） 蒸 汽 原 料 画 出 控 制 流 程 图 与 方 框 图 。 5 、 （ 1 0 分 ） 某 化 学 反 应 器 工 艺 规 定 操 作 温 度 为 4 0 0 2 C， 考 虑 安 全 因素 ， 调 节 过 程 中 温 度 偏 离 给 定 值 不 得 超 过 6C。 现 设 计 运 行 的 温 度 定 值 调 节 系 统 ， 在 最 大 阶 跃 干 扰 下 的 过 渡 过 程 曲 线 如 图 所 示 。 问 该 过 程 的 最 大 偏 差 、 余 差 、 衰 减 比 、 过 渡 时 间 （ 按 被 控 变 量 进 入 新 稳 态 值 的 2 %为 准 ） 和 振 荡 周 期 。 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 四 答 案 一 、 （ 3 6 分 ） 1 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 比 例 度 积 分 时 间 微 分 时 间 2 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 主 或 第 一 副 或 第 二 主 参 数 副 参 数 一 个 3 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 弹 簧 管 位 移 4 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 电 磁 流 量 计 旋 涡 流 量 计 椭 圆 齿 轮 流 量 计 5 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 节 流6 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 虚 假 液 位 7 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 增 加 减 少8 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 差 压 位 移 电 容 变 化 量二 、 1、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 均 匀 控 制 系 统 和 一 般 控 制 系 统 的 相 同 点 ： 结 构 相 同 ； 不 同 点 ： 目 的 和 特 点 不 同 ， 其 目 的 是 为 了 解 决 前 后 工 序 的 供 求 矛 盾 ， 使 两 个 变 量 间 能 互相 兼 顾 和 协 调 操 作 ， 特 点 是 使 两 个 互 相 联 系 的 变 量 都 在 允 许 的 范 围 内 缓 慢 地 变 化 。 均 匀 控 制 的 实 现 可 以 从 以 下 2 方 面 来 做 ： 1 ） 调 节 规 律 上 采 用 P或 PI， 而 不 采 用 D调 节 ， 2 ） 参 数 整 定 上 比 例 度 从 小 到 大 整 定 ， 且 比 例 度 （ 和积 分 时 间 ） 都 较 大 。 2 、 （ 8 分 ） 回 答 要 点 ： 控 制 阀 的 设 计 应 考 虑 ： 阀 口 径 的 选 择 、 气 开 气 关 形 式 的 选 择 和 流 量 特 性 选 择 。 理 想 流 量 特 性 有 4 种 形 式 ： ） 直 线 特 性 ） 等 百 分 比 特 性 ） 快 开 特 性 ） 抛 物 线 特 性 3、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） 输 入 偏 差 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） P输 出 2 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） PI输 出 2 3 4 、 （ 2 0 分 ） 回 答 要 点 ： 被 控 变 量 为 列 管 式 蒸 汽 加 热 器 物 料 出 口 温 度 ， 因 测 量 温 度 较 低 但 精 度 较 高 选 择 铂 热 电 阻 为 测 量 元 件 。 干 扰 为 蒸 汽 压 力 ， 控 制 方 案 选 用 副 参 数 为 蒸 汽 压 力 主 参 数 为 物 料 出 口温 度 的 串 级 控 制 。 原 料 蒸 汽 TC PC 控 制 阀 选 用 的 气 开 式 控 制 流 程 图 与 方 框 图 如 图 4 、 （ 1 0 分 ） 回 答 要 点 ：由 反 应 曲 线 可 知 ： 最 大 偏 差 A=4 5 -4 0 =5 余 差 C=4 1 -4 0 =1 衰 减 比过 渡 时 间 ： T s=2 3 min三 、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 1、 E1=ES(800,50)-ES(50,0) =(7.345-0.299)-0.299 =6.747 (mV) E2=E CD(800,0)-6.747 = 7.345-6.747 =0.598(mV) 三 、 计 算 题 ： （ 10分 ） 计 算 下 图 各 热 电 偶 回 路 所 产 生 的 热 电 势 （ 10分 ） 。如 图 为 S型 热 偶 测 温 线 路 ， 由 于 疏 忽 将 其 中 第 二 段 补 偿 导 线 接 反 ， 求 ： 输 入 到 显 示 仪 表 的 总 电 势 为 多 少 ？ 由 于 第 二 段 补 偿 导 线 接 反 引 入 的 误 差 是 多 少 ？ 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 五 填 空 题 （ 3 6 分 ） 、 在 阶 跃 扰 动 作 用 下 ， 自 动 控 制 系 统 的 过 渡 过 程 有 _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和 _ _ _ _ _ _ 等 基 本 形 式 。 、 自 动 控 制 系 统 按 按 设 定 值 的 不 同 形 式 可 分 为 _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ 、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等 控 制 系 统 。 、 对 象 的 数 学 模 型 就 是 _ _ _ _ _ _ _ _ 。4 、 液 位 变 送 器 测 量 进 行 零 点 迁 移 时 只 改 变 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 不 改 变 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。、 在 常 用 的 热 电 偶 温 度 计 中 ， 精 度 较 高 的 是 _ _ _ _ _ _ 热 电 偶 ， 线 性 最 好 的 是 _ _ _ _ _ _ 热 电 偶 ， 灵 敏 度 较 高 的 是 _ _ _ _ _ _ 热 电 偶 。6 常 用 的 热 电 阻 材 料 是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 分 度 号 是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 线 性 好 的 是 _ _ _ _ _ _ 热 电 阻 ， 它 适 于 测 量 _ _ _ _ _ _ _ 温 度 。7 描 述 对 象 特 性 的 三 个 参 数 是 ， 如 果 时 间 常 数 越 大 ， 系 统 的 响 应 速 度 ， 系 统 的 稳 定 性 。8 差 压 式 流 量 计 由 、 和 组 成 。 常 用 的 标 准 取 压 方 式 有 和 。9 指 出 你 所 知 道 的 几 种 复 杂 控 制 系 统 。 二 、 综 合 题 （ 54分 ）1 、 （ 10分 ） 在 控 制 系 统 中 如 何 得 到 执 行 器 的 类 型 ？ 画 出 执 行 器 类 型 的 简 单 结 构 示 意 简 图 。 2、 （ 14分 ） 比 较 差 压 式 流 量 计 与 转 子 式 流 量 计 的 异 同 点 。 3、 （ 10分 ） 控 制 器 输 入 偏 差 是 阶 跃 信 号 （ 见 下 图 ） ， 请 根 据 已 知 参数 ， 画 出 P、 PI的 输 出 响 应 曲 线 。 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） 输 入 偏 差 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） P输 出 2 1 2 3 4 5 1 t（ 分 ） PI输 出 2 3 已 知 ： 比 例 度 =1 0 0 %积 分 时 间 Ti=1 分 已 知 ： 比 例 度 =5 0 % -1 4 、 (20分 ) 如 图 为 釜 式 反 应 器 ， 釜 内 温 度 通 过 改 变 冷 却 剂 流 量 的 方 式 来 控 制 。 指 出 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 、 控 制 变 量 、 干 扰 量 是 什 么 ？ 如 果 冷 却 剂 压 力 为 主 要 干 扰 ， 选 择 控 制 方 案 ， 在 下 图 中 画 出 控 制 流 程图 ； 选 择 执 行 器 的 气 开 、 气 关 类 型 ； 画 出 控 制 系 统 的 方 框 图 ； 简 单 说 明 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 （ 可 设 温 度 t升 高 ， 分 析 调 节 动 作 过程 ） 。 三 、 计 算 题 ： （ 10分 ） 计 算 下 图 热 电 偶 温 度 计 所 产 生 的 热 电 势 以 及 温 度 计 所 显 示 的 温 度 （ 10分 ） 。 注 ： C D- S型 热 电 偶 ； C D -S型 热 电 偶 补 偿 导 线 ； D 50 50 25 C 25 3 0 0 C D 化 工 仪 表 与 自 动 化 课 程 测 试 试 题 五 答 案 一 、 （ 3 6 分 ） 1 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 发 散 振 荡 等 幅 振 荡 非 振 荡 衰 减 衰 减 振 荡 2 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 定 值 控 制 系 统 随 动 控 制 系 统 程 序 控 制 系 统 3 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 利 用 数 学 表 达 式 来 描 述 对 象 的 特 性 。 4 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 变 送 器 的 测 量 范 围 变 送 器 的 量 程5 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： S型 K型 E型 6 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 金 属 铜 和 铂 Cu 5 0 、 Cu 1 0 0 ， Pt5 0 、 Pt1 0 0 铜 电 阻 低 温7 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 放 大 倍 数 、 时 间 常 数 、 滞 后 时 间 越 慢 越 好8 题 、 （ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 节 流 装 置 导 压 管 显 示 仪 表 角 接 取 压 法 兰 取 压 9 题 、（ 4 分 ） 回 答 要 点 ： 串 级 控 制 系 统 、 均 匀 控 制 系 统 、 分 程 控 制 系 统 、 选 择 控 制 系 统 、 前 馈 控 制 系 统 、 比 值 控 制 系 统 等 。二 、 1、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 在 控 制 系 统 中 ， 执 行 器 类 型 的 获 得 是 靠 改 变 执 行 机 构 和 调 节 机 构 的作 用 方 向 来 得 到 的 ， 一 般 情 况 下 ， 对 于 大 口 径 的 执 行 器 ， 执 行 机 构 采 用 正 作 用 ， 靠 改 变 调 节 机 构 的 正 反 装 来 得 到 执 行 器 的 气 开 气 关 类 型 ， 对 于小 口 径 的 执 行 器 ， 调 节 机 构 选 择 正 装 ， 故 只 能 靠 改 变 执 行 机 构 的 正 反 作 用 来 得 到 执 行 器 的 气 开 气 关 类 型 。2 、 （ 1 4 分 ） 回 答 要 点 ： 相 同 点 ： 两 者 都 是 利 用 节 流 原 理 来 测 量 流 量 。 不 同 点 ： 差 压 式 流 量 计 转 子 式 流 量 计 节 流 件 固 定 安 装 节 流 件 安 装 不 固 定 节 流 件 前 后 差 压 变 化 节 流 件 前 后 差 压 固 定 输 入 输 出 非 线 性 输 入 输 出 线 性 3、 （ 10分 ） 回 答 要 点 ： 4 、 （ 2 0 分 ） 回 答 要 点 ： 构 成 控 制 系 统 时 的 被 控 变 量 是 釜 内 温 度 。 操 纵 变 量 是 冷 却 剂 流 量 ，干 扰 量 是 ： 冷 却 剂 压 力 和 温 度 、 搅 拌 速 度 以 及 环 境 温 度 。 控 制 流 程 图 见 下 图 1。 执 行 器 应 选 择 气 关 类 型 。 控 制 系 统 方 框 图 见 下 图 2。 该 系 统 克 服 干 扰 的 过 程 ： 当 干 扰 作 用 使 温 度 t升 高 ， 测 量 大 于 给定 ， 控 制 器 输 入 偏 差 增 大 ， 其 输 出 控 制 信 号 减 少 ， 气 关 阀 开 大 ， 冷 却 剂 流 量 增 加 ， 釜 内 温 度 下 降 ， 维 持 给 定 。 图 1 图 2三 、 （ 1 0 分 ） 回 答 要 点 ： E=ECD(300,25) =(2.323-0.142) =2.181 (mV) 因 为 电 子 电 位 差 计 有 自 动 冷 端 温 度 补 偿 装 置 ， 所 以 测 量 不 受 环 境 温 度影 响 ， 温 度 计 所 显 示 的 温 度 为 300 。