化工儀表及其自動化考試復(fù)習(xí)資料

1、第 1 頁第一章1, 什么是化工自動化？它有什么重要意義？答:在化工設(shè)備上，配備一些自動扮裝置，代替操作人員部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度自動進(jìn)行，這種用自動扮裝置來管理化工生產(chǎn)過程的方法稱化工自動化。實(shí)現(xiàn)化工自動化能加快生產(chǎn)速度, 降低生產(chǎn)成本, 提高產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量, 減輕勞動強(qiáng)度, 保證生產(chǎn)安全。2, 化工自動化 化工自動化主要包括哪些內(nèi)容？答:化工生產(chǎn)過程自動化，一般包括自動檢測, 自動操縱, 自動愛護(hù)和自動限制等方

2、面的內(nèi)容。3, 自動限制系統(tǒng) 自動限制系統(tǒng)怎樣構(gòu)成？各組成環(huán)節(jié)起什么作用？答:自動限制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起限制作用的全套自動扮裝置，包括檢測元件及變送器, 限制器, 執(zhí)行器，顯示記錄儀表等；另一部分是受自動扮裝置限制的被控對象。在自動限制系統(tǒng)中，檢測元件及變送器用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號。限制器將檢測元件及變送器送來的測量信號及工藝上須要保持的設(shè)定值信號進(jìn)行比較得出偏差，依據(jù)偏差的大小及變化趨勢

3、，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的限制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號發(fā)送給執(zhí)行器,執(zhí)行器能自動地依據(jù)限制器送來的信號值相應(yīng)地改變流人被控變量的物料量或能量，克服擾動的影響，最終實(shí)現(xiàn)限制要求。 4, 過渡過程的品質(zhì)指標(biāo) 品質(zhì)指標(biāo)有哪些？它們各自的概念定義 ？ 答：過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)有最大偏差或超調(diào)量，衰 減比，余差，過渡時間，振蕩周期或頻率。最大偏 差：指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大 數(shù)值。超調(diào)量：表征被控變量偏離給定值的程度。 衰減

4、比B/B，：前后相鄰兩個峰值的比。 余差C:當(dāng)過渡終了時，被控變量所達(dá)到的穩(wěn)態(tài)值及 給定值之間的偏差。過渡時間ts：從干擾作用發(fā)生 的時刻起，直到系統(tǒng)建立新的平衡時止，過渡過程 所經(jīng)驗(yàn)的時間。振蕩周期T或頻率：過渡過程同向兩 波峰之間的間隔時間。頻率：振蕩周期的倒數(shù)。 5, 自動限制系統(tǒng)的靜態(tài) 靜態(tài)是指 被控變量y（t）不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為系 統(tǒng)的“靜態(tài)”；動態(tài) 動態(tài)是指被控變量y（t）隨時間而 變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的“

5、動態(tài)”；過渡過程 過渡過程是 指調(diào)整系統(tǒng)在受到外作用下，從一個平衡狀態(tài)進(jìn)入 到新的平衡狀態(tài)的整個過程稱為限制系統(tǒng)的過渡過 程；階躍干擾 階躍干擾是在某一瞬間，干擾突然階躍式的加 到系統(tǒng)上，并接著保持在這個幅度上。 第二章 1, 機(jī)理建模 機(jī)理建模的定義是什么？答：機(jī)理建模是依據(jù)對象或生產(chǎn)過程的內(nèi)部機(jī)理， 列寫出各種有關(guān)的平衡方程，如物料平衡方程，能 量平衡方程，動量平衡方程，相平衡方程，以及某些物性方程，設(shè)備的特性方程，化學(xué)反應(yīng)定律，

6、電 路基本定律等，從而獲得對象的數(shù)學(xué)模型。 2, 反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？ 他們對自動限制系統(tǒng)有什么影響？ 答：反映對象特性的參數(shù)有 反映對象特性的參數(shù)有：放大系數(shù) K , 時間常數(shù) T, 滯后時間τ。 a, 放大系數(shù) 放大系數(shù) K定義：在系統(tǒng)是穩(wěn)定條件下，輸入量及輸出量之間 的關(guān)系——系統(tǒng)的靜態(tài)特性 物理意義： 物理意義：在數(shù)值上等于對象重新穩(wěn)定后的輸出變 化量及輸入變化量之比。即由于放大系數(shù) K 反

7、映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸入之間的 關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。 b, 時間常數(shù) 時間常數(shù) T定義：在肯定的輸入作用下，被控變量完成其變化 所需時間的參數(shù) 物理意義： 物理意義：當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量 假如保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所須要的 時間。( 或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量達(dá)到新的 穩(wěn)態(tài)值的63.2%所須要的時間。 即t=T時，h=63.2%hmax; 從加入輸入作用后

8、，經(jīng)過3T時間，液位已經(jīng)變化了 全部變化范圍的95%，這時，可以近似地認(rèn)為動態(tài)過 程基本結(jié)束。 即t=3T時，h(3T)=95%hmax 時間常數(shù)是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它 是描述對象動態(tài)特性的一個重要參數(shù)。) c, 滯后時間 滯后時間τ定義：滯后時間τ是純滯后時間τ0和容 量滯后τr的總和。 物理意義： 物理意義：輸出變量的變化落后于輸人變量變化的 時間稱為純滯后時間， 純滯后的產(chǎn)生一般是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞須

9、要一段時間引起的。有些對象在受到階躍輸入作用x 后，被控變量y開始變化很慢，后來才漸漸加快，最 終又變慢直至漸漸接近穩(wěn)態(tài)值稱容量滯后或過渡滯 后。容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f須要通 過肯定的阻力而引起的。所以滯后時間τ也是反映 對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。 第三章 1, 什么是液位測量時的零點(diǎn)遷移問題 零點(diǎn)遷移問題？產(chǎn)生緣由，解 緣由，解決方法， 決方法，怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？ 答：差壓變送器測量液位時，壓差Δp及液位高度

10、H 的關(guān)系為：Δp =ρgH，H = 0時，Δp =0，這是“無遷移”。實(shí)際應(yīng)用中，由于安裝有隔離罐, 凝液罐，或由于差壓變送器安裝位置的影響等，使得在液位測量中，當(dāng)被測液位H = 0時，差壓變送器正, 負(fù)壓室的壓力并不相等，即 Δp ≠0，這就是液位測量時的零點(diǎn)遷移問題。 產(chǎn)生緣由：變送器正, 負(fù)壓室及取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐。解決方法：調(diào)整儀表安裝遷移彈簧。調(diào)整儀表上的遷移彈簧，第 3 頁齒輪式流量計(jì)：一對緊密嚙合的齒輪及殼體

11、之間形 成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體 通過間隙輸送通過。流體通過量及齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比 ?；钊搅髁坑?jì)：利用活塞的每一次往復(fù)運(yùn)動輸送 定量的流體。 12, 物位測量儀表 物位測量儀表有有哪幾類？各基于什么原理 原理？ 答：直讀式物位儀表，有玻璃管液位計(jì), 玻璃板液位計(jì)，利用連通器原理工作。 差壓式物位儀表，分為壓力式物位儀表和差壓式物 位儀表，利用液柱或物位積累對某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力原 理工作。 浮力式物位儀表，分為浮子

12、帶鋼絲繩或鋼帶的, 浮球帶杠桿的和沉筒式，利用浮子高度隨液位變化 而改變或液體對浸沉于液體中的浮子的浮力隨液位 高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表，有電阻 式, 電容式和電感式等，把物位的變化轉(zhuǎn)為電量變化， 通過測出電量變化測知物位。核輻射式物位儀表， 利用核輻射透過物料時強(qiáng)度隨物質(zhì)層厚度而變化原 理工作。聲波式物位儀表，分為聲波遮斷式, 反射式和阻尼式，由于物位變化引起聲阻擾變化, 聲波遮斷和聲波反射距離的不同，測出

13、這些變化測 知物位。光學(xué)式物位儀表，利用物位對光波的遮斷 和反射原理工作。13, 溫度測量儀表 溫度測量儀表有有哪幾類？各基于什么原理 原理？ 答：膨脹式溫度計(jì), 壓力式溫度計(jì), 輻射式溫度計(jì), 熱電偶溫度計(jì), 熱電阻溫度計(jì) 14, 熱電偶溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì)工作原理和結(jié)構(gòu)：產(chǎn)生熱電現(xiàn)象 熱電現(xiàn)象的緣由 緣由：①不同金屬具有不同的電子 密度②兩種金屬接觸面因電子擴(kuò)散作用而產(chǎn)生電場 —— 熱電現(xiàn)象③電子在擴(kuò)散作用和電場力作用

14、下最終達(dá) 到平衡4.接觸電勢差僅及兩金屬的材料和接觸點(diǎn)溫 度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)，接觸電勢差越 高。結(jié)構(gòu)：熱電極——工作部分；絕緣子—— 防止電極及電極, 套管短路；愛護(hù)套管—— 愛護(hù)；接線盒。 15, 冷端溫度補(bǔ)償方法： a) 將冷端保持0℃：浸泡在恒溫的冰水中；b) 采納電路差減法消退冷端熱電勢；c) 校正儀表零點(diǎn)；d) 補(bǔ)償電橋法；e) 補(bǔ)償熱電偶法16、熱電阻溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì)工作原理利用金屬電阻隨溫度變化的規(guī)

15、律進(jìn)行測量；測量金 屬在不同溫度下電阻值的變化。 第五章1, 1, 限制系統(tǒng)的基本限制規(guī)律 限制系統(tǒng)的基本限制規(guī)律, 限制特點(diǎn)，限制方程： 限制特點(diǎn)，限制方程：限制器的限制規(guī)律是指什么？常用的限制規(guī)律有哪些？答：所謂限制器的限制規(guī)律是指限制器的輸出信號p及輸人偏差信號e之間的關(guān)系，即式中，z為測量值信號；x為給定值信號；f為某種函數(shù)關(guān)系。常用的限制規(guī)律有位式限制, 比例限制(P), 積分限制(I), 微分限制(D)以及它們的組

16、合限制規(guī)律，例PI, PD, PID等。2, 試寫出比例積分微分(PID)三作用限制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答：) 1 ( DIP dtde T edt T e K p ? ? ? ?2, 什么是積分時間 TI？試述積分時間對限制過程的影響。 答：積分時間 TI是用來表示積分限制作用強(qiáng)弱的一個參數(shù)。積分時間越小，表示積分限制作用越強(qiáng)，數(shù)值上 ，式中 KI是積分速度（積分比例系數(shù)） 。 積分時間對限制過程的影響：積分時間 TI的減小，會使

17、系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，動態(tài)性能變差，但能加快消退余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)精確度。 3, 某臺 DDZ-Ⅲ型比例積分限制器，比例度為100%，積分時間為 2 分。穩(wěn)態(tài)時，輸出為 5 mA。某瞬間，輸入突然增加了0.2mA，試問經(jīng)過5rnin后，輸出將由5rnA變化到多少？ 解：對該臺 DDZ-Ⅲ型比例積分限制器，其限制規(guī)律符合下式比例放大系數(shù) 當(dāng)變化值 e Δ =0.2mA時，5min 后輸出為 = 5.7mA ，即輸出將由 5rnA變化

18、到 5.7 mA。4, 一臺DDZ-III型溫度比例限制器，測量的全量程為0~1000℃，當(dāng)指示值變化100℃,限制器比例度為80%，求相應(yīng)的限制器輸出將變化多少？解 依據(jù)比例度的定義代人有關(guān)數(shù)據(jù)，得% 100 4 20 0 1000100 % 80 0 ? ? ?? ? ????? ? I可解得輸出變化量△I0=2(mA)第六章1、氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答：氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和限制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)

19、構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它依據(jù)限制信號（由限制器來）壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動限制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置。限制機(jī)構(gòu)是指限制閥，它是執(zhí)行器的限制部分，它直接及被控介質(zhì)接觸，限制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。2, 限制閥的流量特性 限制閥的流量特性意義是什么？答：限制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過閥門的相對流量及閥門的相對開度（或相對位移）之間的關(guān)系:Q/Qmax= f（l /