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1、过程装备控制技术及应用,1什么叫生产过程自动化?生产过程自动化主要包括了哪必内容?,答：生产过程自动化系统是利用自动化装置来管理生产过程的方法。生产过程自动化包括以下四部分：自动检测系统、信号连锁系统、自动操作系统、自动控制系统 2.自动控制系统主要是由哪几个环节组成的?自动控制系统中常用的术语是哪些? 答： 自动控制系统主要由被控对象、测量元件和变送器、调节器、执行器等环节组成。 自动控制系统中常用的术语包括：被控变量、给定值、测量值、操纵变量、干扰、偏差信号、控制信号。,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是系统中每个元件的功能和信号流向的图解
2、表示，它用来表示控制系统的组成和作用，够清楚地表示出控制系统中各个部分之间的相互影响和信息联系。它的特点： 每一个组成部分称为“环节”； 信号流向单向性； 具有一个加法器。 它与工艺流程的区别在于工艺流程图表示系统物料流向的构成方式。,4在自动控制系统中，什么是?什么是控制作用?两者有什么关系？,答：干扰作用是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； 控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变量，克服干扰作用。 两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响,5什么是闭环控制？ 什么是
3、开环控制？ 定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统？,答：闭环控制是将控制系统的输出信号返回到输入端，让其影响操纵变量，从而影响输出信号的控制方式。 开环控制是 控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方去； 定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量使输出信号增大。可见，定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。,6 图1-13的换热器出口温度控制系统中，,工艺要求热物料出口温度保持为某一设定值。 试画出该控制系统的方框图； 方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么?整个系统的输
4、入信号和输出信号又是什么? 系统在遇到干扰作用(例如冷物料流量突然增大)时，该系统是如何实现自动控制的?,6 解,由各个环节构成的方框图如附图所示。 整个系统的输入信号是热物料设定温度，输出信号是热物料实际温度。 系统遇到干扰作用后，被控变量热物料温度发生变化，温度测量变送器TT测得信号与设定信号比较后得到偏差信号，送入温度调节器Tc得到控制信号，控制阀门开度，调节蒸汽用量，作用于被控过程，调节热物料的温度，使其保持在给定位附近。,7图1-14为储槽液位控制系统，工艺要求液位保持为某一数值,试画出系统的方框图； 指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用各是什么？ 解 方框图如图；该液
5、位控制系统中， 被控对象 储液槽； 被控变量 液位址 操纵变量 调节阀控制的液体流量 干扰作用 qv1的变化。,8什么是自动控制系统的过渡过程，在阶跃干扰的作用下有哪儿种基本形式?其中些能满足自动控制的要求，哪些不能?为什么?,答 对于任何一个自动控制系统，从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离结定值时起，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的过程叫系统的过渡过程。 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。 发散扼荡过程；非振荡发散过程；等幅振荡过程； 衰减振荡过程；非振荡衰减过程 其中，非振荡衰减过程和衰减振荡过程是稳定过程
6、，能基本满足控制要求。但由于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位，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。 等幅振荡过程在控制质量要求不高的双位控制中可以采用、 非振荡发散过程和发散振荡过程受到阶跃于扰后不能稳定下来，不符合自动控制的要求。,9试回出衰减比分别为n1、n1、n1、n时的过渡过程曲线。,10表示衰减振荡过程的控制指标有哪些?,答 衰减振荡过程的控制指标主要有：最大偏差A、衰减比n、回复时间c5、余差、振荡周期T。含义如下。 最大偏差：是指过渡过程中被控变量偏离没定值的最大数值。最大偏差描述了被控变量偏
7、离设定值的程度，最大偏差愈大被控变量偏离设定值就越远，这对工艺条件要求较高的生产过程是十分不利的。 衰减比n：是指过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。对于衰减振荡而言，n总是大于1的。若n接近1控制系统的过渡过程曲线接近于等幅振荡过程；若n小于1，则为发散振荡过程；n越大，系统越稳定，当n趋于无穷大时，系统接近非振荡衰减过程。根据实际操作经验，通常取n4-10为宣。,10,回复时间：是指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔即整个过渡过程所经历的时间。在实际应用中，规定为只要被控变量进入新稳态值的土5(或土2)的范围内且不再超出时为止所经历的时间。回复时间短，说明系统回复稳定快，即
8、使干扰频繁出现，系统也能适应。一般希望回复时间越短越好。 振荡周期：过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔称为振荡周期，取倒数称为振荡频率。在相同的衰减比条件下，振荡周期与回复时间成正比。一般希望振荡周期短些好。,过程装备控制技术及应用习题,2 过程装备控制基础 P57 思考题与习题,1 什么是被控对象的特性?表征被控对象特征的参数有哪些?它们的物理意义是什么?,答 被控对象的特性是指被控对象的输出变量随输入变量变化的规律。 当输入变量阶跃变化时，被控对象的特性可用输出变量随时间的变化规律来表示。表征被控对象特征的参数有放大系数K、时间常数T、滞后时间。其中： 放大系数K是指
9、被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比； 时间常数T反映被控对象受到输入作用后，输出变量达到新稳态但的快慢，它决定整个动态过程的长短； 滞后时间描述对象滞后现象 放大系数K是静态参数，时间常数T、滞后时间为动态参数。,2为什么说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性?,答 由于放大系数表达的是被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能，而时间常数与滞后时间分别反映的是整个动态过程的长短和被控变量的滞后时间，均与时间变化有关，故而说放大系数是对象的静态特性，而时间常数和滞后时间是动态特性。 3 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道， 答 被控对象的控制通道是
10、指操纵变量与被控变量之间的联系，干扰通道指的是干扰作用与被控变量之间的联系。,4在控制系统中，对象的放大系数、时间常数、滞后时间对控制有什么影响?,答 放大系数K ： 控制通道，如果放大系数大，则调节器的输出变化不大，对被控对象的影响也会很大，控制很灵敏；反之，K小会使被控变量变化迟缓。 干扰通道，K较小，即使干扰幅度很大，也不会对被控变量产生很大的影响；若K很大，则当干扰幅度较大而又频繁出现时，系统就很难稳定。 时间常数T： 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，缺点是控制过于缓慢；若时间常数T小，则被控变量的变化速度快，不易控制。 对于干
11、扰通道，时间常数大则有明显的好处，此时阶跃干扰系统的影响会变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。 滞后时间对控制的影响 控制通道，滞后的存在不利于控制，会使控制不够及时，在干扰出现后不能迅速调节，严重影响控制质量； 干扰通道，纯滞后只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响，而容量滞后则可以缓和干扰对被控变量的影响，因而对控制系统是有利的。,5试从图2-67某对象的反应曲线中，表示出该对象的放大系数、时间常数和滞后时间?,解： 放大系数 KH qv1； 时间常数 在反应曲线上找到输出量变化至终值63.2时的坐标点，它所对应的时刻与输出量开始变化时的时刻t0之差就是时间常数； 滞
12、后时间0。,6什么是调节器的控制规律?调节器有哪几种基本控制规律?,答 调节器的调节规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律。调节器的基本控制规律有；位式调节规律、比例调节规律、积分调节规律、微分调节规律。 7什么是双位控制、比例控制、积分控制、微分控制?它们各有什么特点? 答：双位控制：是指调节器的输出仅有最大和最小两个极限位置。双位控制结构简单、成本较低、使用方便，对配用的调节阀无任何特殊要求，一般带有上下限发信装置的检测仪表；缺点是被控变量总在波动，控制质量不高，且当被控对象纯滞后较大时，被控变量被动幅度较大，不宜用在控制要求较高的场合。 比例控制是指调节器输出变化量与输入变化量成比
13、例关系，比例控制系统能较为迅速地克服干扰的影响，使系统很快地稳定下来。比例控制的优点是反应快，控制及时；其缺点是当系统的负荷改变时，控制结果有余差存在， 积分控制是指调节器输出信号的变化量与输入偏差的积分成正比。积分控制能够消除余差，但纯积分控制的输出变化总要滞后于偏差的变化，不能及时有效地克服扰动的影响，结果使被控变量的波动加剧，使系统难以稳定下来 微分控制是指调节器输出信号的变化量与输入偏差的变化速度成正比。微分控制的特点是有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增强稳定性(但微分作用不宜过强)。,8什么是余差?为什么单纯的比例控制不能消除余差而积分控制能消除余差?,答 ：余差是指过渡过程终
14、了时，被控变量新的稳态值与设定值之差，即(。)y(。)一yj。对于单纯的比例控制A“()xPf(f)，则要使调节器有输出，就必须要有余差存在即f(f)广o，放单纯的比例控制必然有余差存在。而积分调节器A M(2)KJc(2)d2，只有在余差等于零的情况下即(f)o时，积分调节器的输出信号才能 J D为零，因此积分控制能消除余差。 9为什么积分控制规律一般不单独使用? 答： 纯积分控制规律的输出变化总要滞后于偏差的变化，不能有效及时地克服扰动的影响，其结果是加剧了被控变量的波动，使系统难以稳定下来。因此在工业过程控制中，通常不单独使用积分控制规律，而是将它与比例控制组合成比例积分控制来应用。,1
15、0比例、积分、微分控制分别用什么量表示其控制作用的强弱?并分别说明它们对控制质量的影响。,答：比例、积分、微分控制分别用比例度、积分时间TI、微分时间TD来表示其对控制质量的影响。 比例度 对控制质量的影响： 越大，比例控制作用越弱；减小比例度使系统的稳定性和动态性能变差，但可相应地减少余差，使系统的静态准确度提高。 积分时间TI对控制质量的影响 TI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。 微分时间TD对控制质量的影响 增加微分时间TD，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，但微分时间不能过大，否则有可能引起系统的高频振荡。,
16、11试画出在阶跃输入作用下，比例、比例积分、比例积分微分调节器的输出特性曲线。,12比例积分微分调节器有什么特点?,答 比例控制反应快，控制及时，但有余差存在；积分控制作用缓慢，但能消除余差；微分控制具有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增强稳定性(但微分作用不宜过强)。若将三者结合起来，并选择合适的比例度、积分时问、微分时间，将比例、积分和微分作用结合起来，就可以得到无余差、控制及时又稳定的高质量控制。,13在比例积分微分调节器巾可以调整的参数有哪几个?试说明调整其中一个参数时，对调节器的控制作用有什么影响?,答 在比例积分微分调节器中可以调整的参数有3个：比例度、积分时间、微分时间。其中
17、 调整比例度时对控创作用的影响如下： 比例度对余差的影响 比例度越大，放大倍数越小，由于AcxP*(f)，要获得同样大小的Ac变化量所需的偏差就越大，因此在相同的干扰作用下，系统再次平衡时的余差就越大。反之，比例度减小，系统的余差也随之减小。 比例度对最大偏差、振荡周期的影响 在相同大小的干扰下，调节器的比例度越小，则比例作用越强，调节器的输出越大，佼被控变量偏离给定值越小，被控变量被拉回到给定值所带的时间越短。所以，比例度越小，最大偏差越小，振荡周期也越短，工作频率提高。 比例度对系统稳定度的影响 比例度越大，则调节器的输出变化越小，被控变量变化越缓慢，过渡过程越平稳。随着比例度的减小系统的
18、稳定性降低，其过渡过程逐渐从衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡。 调整积分时间对控制作用的影响为：随着积分时间的减小，积分作用不断增强，在相同的干扰作用下，调节器的输出增大，最大偏差减小，余差消除很快，但同时系统的振荡加剧。积分时间过小时，还可能导致系统的不稳定。 调整微分时间对控制作用的影响为：当微分时间太小时，对系统的品质指标影响甚微，随着微分时间的增加，微分作用增强；当微分时间适当时，控制系统的品质指标将得到全面的改善；但若微分作用太强，反而会引起系统振荡。,14调节器参数整定的目的是什么?工程上常用的整定方法有哪些?,答： 调节器参数整定的目的就是按照给定的控制系统，求取控制系统质量最好
19、的调节器参数。工程上常用的整定方法有经验试凑法、临界比例度法、衰减曲线法。 15，调节器控制规律选择的依据是什么? 答 i简单控制系统适用于控制负荷变化较小的被控对象，如果负荷变化较大，无论选择哪种调节规律，简单控制系统都很难得到满意的控制质量，此时应设计选用复杂控制系统。 在一般的控制系统中，比例控制是必不可少的。当广义对象控制通道时间常数较小、负荷变化较小，而工艺要求不高时，可选择单纯的比例调节规律。 爪当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化较小，而工艺要求无余差时，可选用比例积分调节规律。 当广义对象控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分作用。加工艺允许有余差，可选用比例微分
20、调节规律如工艺要求无余差时，则选用比例积分微分调节规律。,16设计控制系统时，必须确定和考虑哪些方面的问题?,答 设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。除被控对象的动静态特性外，对于工艺过程、设备等也需要比较深入的了解；在此基础上，确定正确的控制方案，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置，选用适当的执行器、调节器及其控制规律等；最后将调节器的参数整定到最佳值。,17什么是串级控制系统?它有什么特点?什么情况下采用串级控制?,答 串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个调节器串接工作的。主调节器的输出作为副调节器的结定值，副调节器的输出去操
21、纵调节阀，以实现对主变量的定值控制。 串级控制系统的主要特点为： 结构上，由两个串接工作的调节器构成的双闭环控制系统 目的：通过设置副变量来提高主变量的控制质量； 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，因而减主变量的影响； 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。 ,18 串级控制系统中的副回路和主回路各起什么作用?为什么?,答 串级控制系统中的主回路在控制过程中起着“细调”的作用，是一个定恒控制系统；副回路在控制过程中起着“粗调”的作用，是一个随动控制系统。这是因为串级控制
22、系统的目的是更好地稳定主变量，使之等于结定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统；副回路的输出是副变量，副回路的给定位是主调节器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主调节器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。,19附图210是聚合釜温度和流量的串级控制系统：说明该系统的主、副对象，主、副变量，主、副调节器各是什么?试述该系统是如何实现其控制作用的。,答 主对象是聚合釜；副对象是冷却水；主变量是聚合釜内温度；副变量是冷却水流量；主调节器是温度调节器T乙副调节器是流量调节器Fco 若主要干扰是冷却水流量，整个 串级控制系统的工作过程是这样的： 设冷
23、却水流量增加，则使Fc的输出 增加，调节阀减小使冷却水流量减 小，因而减少以致消除冷却水流量 波动对聚合釜内温度的影响，提高 了控制质量。,如此时聚合釜内温度由于某些次要干扰(例如进料流量、温度的波动)的影响而波动，该系统也能加以克服。设釜内温度升简偏离设定位，则温度调节器Tc输出增大，因而使流量调节器Fc的给定位增大，其输出也增大，也使调节阀开大，冷却水流量增加以使釜内温度降低，起到负反馈的作用。,20什么是前馈控制系统?应用在什么场合?,按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。主要应用在下列场合： 干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时； 主要干扰是可测不可控
24、的变量； 对象的控制通道滞后大、反馈控制不及时、控制质量差时，可采用前馈-反馈控制系统，以提高控制质量。,21什么是比值控制系统它有哪几种类型?,实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。它有两种类型：定比值控制系统和变比值控制系统。其中定比值控制系统有三类：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。,22选择性控制系统曲待点是什么，应用在什么场合?,答 一般地说，凡是在控制系统回路中引入选择器的系统都称为选择性控制系统。主要应用在非正常生产过程的保护性措施中。 23均匀控制系统的目的
25、和特点是什么? 答 均匀控制的目的是解决前后工序的供求矛盾，使两个变量之间能够互相照顾和协调操作。均匀控制系统的特点使其控制结果不橡其他控制系统那样，不是为了使被控变量保持不变，而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。,过程装备控制技术及应用习题,3 过程检测技术 P124 思考题与习题,1。简述直接测量法与间接测旦法的定义，指出它们的异同及其使用场合。,答：直接测量法：将被测量与单位直接比较，能立即得到比值，或者仪表能直接显示出被测参数数值的测量方法称为宜接测量法。 间接测量法：需要先测出一个或几个与被测量有一定函数关系的其他量，然后根据此函数关系计算出被测量数值的方法。 异同
26、被测量能否被测量仪器或仪表直接得出。直接测量法可直接得出，间接测旦法需测量若干量，由函数关系得出被测量。 直接测量法应用在测量的对象就是被测量本身的情况，间接测量法用在不能直接测量被测量本身的情况或应用间接测量法能对误差进行分析井选择和确定具体的优化测量方法的时候。,2. 测量仪表的主要性能指标有哪些?传感器的主要特性有哪些?,答 测量仪表主要性能指标如下： 量程：仪表在保证规定精确度的前提下所能测量的被测量的最大区域称为仪表的量程。 精度等级：可以用仪表的最大引用误差描述仪表的测量精度。 灵敏度：指仪表或装置在达到稳态后，输入量变化引起的输出量变化的比值 线性度：用实际标定曲线与拟合直线之间
27、的最大偏差与满量程之比的百分数来表征 迟滞误差：在输入量增加和减少的过程中，对于同一输入量会得出大小不同的输出量，在全部测量范围内，这个差别的最大值与仪表的满量程之比值称为迟滞误差。 漂移：指输入量不变时，经过一定时间后输出量产生的变化，有温漂和零漂之分。漂移是衡量仪表稳定性的重要指标。 重复性：仪表的重复性是指在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度。 传感器的主要特性有准确性、稳定性、灵敏性、经济性、耐腐蚀和低能耗等,3举例说明系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法,答 系统误差指在相同条件下，多次测量同一检测量值的过程中出现的误差，
28、它的绝对值和符号或者保持不变，或在条件变化时按照一定规律变化的误差。例如，仪表零位末调整好引起的恒定值系统误差。 减小系统误差的方法： 校准法。先将仪器仪表的系统误差检定出来，制出误差表格或曲线，取误差的相反数作为修正值。 零示法。如电位差计。 替代法。 交换法。如用等臂天平称量物体时，被称物与砝码相互交换，称量两次且取平均值，可消除由于两臂不等引起的固定的系统误差。,随机误差：指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。随机误差无法修正。 粗大误差：指明显的歪曲测量结果的误差 由于测量人员在测试过程中可能发生读错、记错等过失造成粗大误差，或因测试
29、条件发生突然的较大变更等偶然原因会出现粗大误差。 剔除粗大误差的方法有拉依达推则、肖维纳准则、格拉布斯准则。,4试述绝对误差、相对误差与引用误差的定义，举例说明各自的用途。,绝对误差X：指仪表指示值X与被测变量的真值A0之间的代数差。即： X=X- A0 在工程上，常用更高一级标准仪器的测量值x。来代替真值A0，称之为约定真值。 计算绝对误差可以确定正常工作情况下仪表偏离约定真值的程度。 相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值之比，通常用百分数表示。与绝对误差相比较，相对误差更能说明测量结果的精确程度。 引用误差：绝对误差与仪表的量程之比，用百分数表示。引用误差是一种简化、实用的相对误差
30、。应用最大引用误差可以确定仪表的精度等级。,5 检定一只量程为5A的电流表，结果如下：,(1)试求仪表各示值的绝对误差、实际相对误差、示值相对误差和引用误差。 (2)确定仪表的精度等级 (精度等级为2),8 现有精度等级为1.5级、2.0级和2.5级的三块仪表，测量范围分别为0-100、-50-550和-100-500。现需测量500左右的温度，要求测量的相对误差不超过2.8，选用哪块仪表比较合适?,解 测量所允许的最大误差为,故只有2.0级满足 的情况。因测量500左有的温度，应选2.0级量程是-50-550的仪表。,9 检定一台测量范围为0-6mm的位移测量仪表，结果如下。,(1)试画出上
31、下行程的输入输出特性曲线； (2)求该仪表的线性度(以上行曲线为例) (3)确定该仪表的回差。,9,用最小二乘法拟合 于是拟合曲线为y0.733x 上行程示值与拟合曲线比较结果列表如,13 已知被测压力在范围0.7-1MPa内波动，要求测量的绝对误差不得超过0.02MPa，试选定弹簧管压力计的量程和精度等级。可供选用的压力计量程系列为：0-0.6MPa ;0-1MPa；0-1.6MP和0-2.5MPa。,16、17 热电偶有哪些特点?用普通导线和补偿导线作热电偶得延长线，效果有何不同? 试证明补偿导线的补偿作用。,热电偶具有以下特点： 测温精度较高、性能稳定； 结构简单、易于制造、产品互换性好
32、； 输出电信号，便于远传和实现多点切换测量 测温范围广，可达-200-2000； 形式多样，适用于各种测温条件。 补偿导线是在一定温度范围内与所接的热电偶热电性能相同的廉价金属丝。采用补偿导线只是改变了冷端的位置，不会影响热电偶的正常工作。而采用普通导线作延长线，如果普通导线的两端温度不同，则会改变整个测量回路的总电动势，热电势不再是测量端温度的单值函数，从而影响测量结果的准确性。,回路总电动势为,由补偿导线的性质得,此即证明补偿导线只改变了冷端的位置，不会影响热电偶的正常工作。,18 用两只分度号为K的热电偶测量A区与B区的温差，连接方法如图，试分别求两种情况下的示值误差，并解释为何与实际温
33、差不同。,产生误差的原因是热电偶冷端温度不为标准的零度，与上述计算过程相比略有不同。实际测得的是：,19 用分度号为s的热电偶与动圈仪表构成的测温系统，冷端补偿器的平衡点温度在20。如图，t=1300，t1=80，t2=25，t0=30，动圈仪表的机械零位为0。试求：(1)仪表的温度示值示多少；(2)如何处理可使示值与实际温度相符；(3)把补偿导线改为铜线时，示值变为多少,21,22标准节沉装置有那儿部分组成，对各部分有哪些要求?,答 节流装昼包括节流件、取压装置和符合要求的前、后直管段。标准节流装置是指节流件和取压装置都标难化，节流件前后的测量管道也符合有关规定。它是通过大量试验总结出来的，
34、装置一经设计和加工完毕便可直接投入使用，无需进行单独标定。这意味着，在标准节流装置的设汁、加工、安装和使用中必须严格按照规定的技术要求、规程和数据进行，以保证流量测量的精度。 对各部分的要求参照国家标准GBT 262493。,23试比较节流装置与转子流量计在工作原理与使用特点上的异同点。,答 转子流量计和节流装量都是利用管道面积变化从而产生压差的原理来测量流量的。但转子流量计是依据定压降变节流面积来测量流量的，而节流装置则是依据恒节流面积、变压降来测量流量的。 节流装置的特点是：结构简单，无可动部件；可靠性较高；复现性能好；适应性较广，适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用
35、通用差压计；装置标准化。其主要缺点是：安装要求严格；流量计前后要求较长直管段；测量范围窄，一般范围度为3：1，压力损失较大；对于较小直径的管道测量比较困难(D50mm)，精确度不够高(土1一2)，其输出是非线性等,转子流量计结构简单，有可动部件；适用于测量小管径、较低雷诺数的中小流量；基本误差约为仪表量程的2，量程比可达10:1，压力损失小；其进出口要保证大于(或等于)5D(D为管道直径)的直管段，对直管段长度要求不高，一般采用法兰连接；结构形式是非标难化的。在使用时应垂直安装。不允许有倾斜，被测介质的流向一定要自下而上。转子流量计中流量检测元件的输出接近为线性。 转子流量计和节流装置的测量精
36、度易受被测介质密度、黏度、压力、纯净度、安装质量等的影响。,26 差压式液位计如何测量液位?当差压变送器高于或低于最低液位时，应如何处理?,答 在有压力的密封容器中，因为液面上部空间的气相压力不一定为定值。所以用压力式液位计测量液位时，其示值中就包含有气相压力值。为了消除气体压力变化的影响，如图所示，在容器气相部位再接上一根导管，用差压仪表测量容器内液面底部和气相之间的压力差，按公式： pgH 就可以反映所测液位。 当差压变送器的位置高于或低于最低液位时，应该对差压变送器的量程进行负迁移或正迁移。,过程装备控制技术及应用习题,4 过程控制装置 P175 思考题与习题,4DDz-III型电动差压
37、变送器是按什么原理工作的?它是由哪几部分组成的?试简述其工作过程。,答 按力矩平衡原理工作的。它由电磁反馈装置、矢量机构、低频位移检测放大器、输入转换部分等组成。 工作过程：利用输入转换部分将被测压差p转换成作用于主杠杆下端的输入力fi，使杠杆以轴封膜片为支点而偏转，并以力F1沿水平方向推动矢量结构，矢量结构将F1分解成F2和F3。在力F2的带动下使副杠杆以支点M逆时针偏转，从而使衔铁靠近差动变送器，并通过低频位移检测放大器转换放大为直流电流I。，作为变送器的输出信息；同时该电流通过电磁反馈装置产生反馈力Ff及反馈力矩Mf，当平衡时，低频位移检测放大器的输出电流Io便反映了差压P的大小。,5D
38、DZ-III型温度变送器为什么采用线性化措施?热电偶温度变送器是怎样实现线性化的?,答 由于热电悯是非线性的，而温度变送器放大回路是线性的，若将热电偶的热电势直接接到变送器的放大回路，则温度与变送器的输出电压之间是非线性的，为了使两者之间保持线性关系，以便显示及控制，特别是便于和计算机控制配合，DDZ-III型温度变送器要采用线性化措施。 热电偶温度变送器是通过使变送器放大回路的反馈电路输入与输出特性模拟成热电偶的非线性特性关系，从而实现线性化的。原理图如附图221所示。,7试分析四线制变送器与两线创变送器与电源的连接方式并画出示意图。,8 本质安全防爆型系统是由哪些要素构成的?需要哪些措施才
39、能确保整个系统达到防爆要求。,构成要家有安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场合中的非本质安全电路。 保证措施为： 本质安全防爆仪表采用低的工作电压和小的工作电流 用防爆安全栅将危险场所和非危险场所的电路隔开； 在现场仪表到控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。,11PID调节器出哪些基本部分组成的，试分析各部分所完成的功能。,答 基本部分及各部分的功能如下： 输入电路接受来自变送器的电流输出信号； PID运算电路根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例、微分和积分的运算； 输出电路将运算电路的输出信号做最后一次放大，提供调节器的输出信号。,13试说明基型调节器产生积分饱
40、和现象的原因,对于PI电路， 只要输入信号vo2不消除，回路输出电压vo3将不断增加，直到输出电压被限制，即饱和状态为止。在正常工作时，电容cM上的电压恒等于输出电压。但在饱和工作状态时，输出电压已被限制住，而输入信号vo2依然存在，vo2将通过RI向电容继续充电，所以电容cM上的电压将继续增加，这时它已不等于输出电压了，其结果是使放大器A的正反相输入电压不同，产生积分饱和现象。,15DDzIII型调节器的输入电路为什么要进行电平移动。,为了使DDZ皿型调节器的输入电压满足输入电路运算放大器的共模输入电压范围，并使后面各运算电路满足共模输入电压范围的要求，故采用电平移动方式的输入电路。 16有
41、一电动比例调节器，其输出电流范围为420mA，输出电压范围为15v，试计算当比例度规定在40时，输入电流变化4mA所引起的输出电压变化量为多少。,18在DDZIII型调节器中，什么是软手操状态?什么是硬手操状态?如何实现调节器无扰动切换。,在DDzIII型调节器中，软手操状态是指回路直接改变调节器的输出信号实现手动操作，并且控制器的输出电流随时间是按一定的速度增加或减小的；硬手操状态也是由回路直接改变调节器的输出信号实现手动操作，但此时控制器输出的数值完全由硬手动操作杆的位置所决定。 在进行手动自动切换时，由于手操电路的控制作用，使得自动及软手操之间的切换是双向无平衡扰动的，硬手操切换为软手操
42、或由硬手操直接切换为自动也是无平衡扰动的，即不需要调平衡即可达到无扰动切换，但从自动或软手操切换为硬手操时，要做到无扰动切换，必须在切换前拨动硬手操拔盘，使它的刻度与调节器的输出电流相对应，即要进行预平衡操作，才能做到无扰动切换,20试分析说明调节阀的流量特性、理想流量特性及工作流量特性。,答 调节阀的流量特性是指被调节介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。 调节阀的理想流量特性是指在调节阀前后压差一定情况下的流量特性； 调节阀的工作流量特性是指在实际使用调节阀时，出于调节阀串联在管路或与旁通阀并联导致阀前后的压差总在变化，此时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。,22流量系数的定义是什么?试写出不可压缩流体的流量系数计算的基本公式。,答 流量系数是指在给定行程下，阀两端的压差为0.1MPa，流体的密度为1000kgm3时每小时流经调节阀的流量数(m3h)。,36气动调节阀的执行机构的正、反作用是如何定义的?在结构上有何不同。,答 气动调节阀的执行机构的正作用是指当调节信号压力增大时，阀杆向下移动的情形；反之向上移动为反作用式。正反作用式的结构基本相同，区别仅在于正、反作用式的信号压力通入的气室不同。,