图13
8．（12分）如图14所示，加热炉被加热物料出口温度T1与炉膛温度T2的串级控制系统，工艺安全条件是：一旦发生重大事故，立即切断燃料油的供应。 (1) 画出该串级控制系统的方块图；（4分） (2) 选择控制阀的气开、气关形式；（2分） (3) 选择主、副控制器的正反作用。（6分）
被加热物料出口 T1T 被加热物料进口 加热炉 T2T T1C T2C 燃料油
图14
《化工仪表及自动化》期末复习题 标准答案
一．填空
1．表压，大气压力与绝对压力之差 2．无迁移，负迁移，正迁移 3．节流装置，差压计，显示仪表 4．热电偶，热电阻 5．衰减比，余差，过渡时间 6．放大系数，时间常数，滞后时间 7．积分作用，微分作用
8．单纯的前馈控制，前馈-反馈控制 9．最大偏差、衰减比、余差、过渡时间 10．弱，强
11．传递滞后，容量滞后
12．测量范围上限值，测量范围下限值 13．气动仪表，电动仪表 14．积分，微分
15．弹性式压力计、液柱式压力计、活塞式压力计、电气式压力计 16．泵，风机或压缩机 17．20~100KPa，4~20mA DC
18．自动检测系统，自动信号和联锁保护系统，自动控制系统 19．开关型选择性控制系统，连续型选择性控制系统，积分饱和 20．换热器、加热炉、锅炉、再沸器、冷凝器、加热器中任选三种 21．简单均匀控制、串级均匀控制
22．电磁感应，漩涡流量计（涡街流量计），平方根 23．大，小 24．表压、负压 25．30℃，5℃，5: 1 26．66982μV
27．塔顶冷回流流量，塔底再沸器加热蒸汽流量 28．临界比例度法，衰减曲线法 29．5.2mA，5.7mA 30．双闭环比值控制系统
31．控制泵的转速，控制泵的出口旁路阀门开度 32．小于，可变极限流量法
二．简答
1．答：
QDZ型气动单元组合仪表的信号范围为20~100KPa气压信号；（2分） DDZ-II电动单元组合仪表的信号范围为0~10mA DC电流信号；（2分） DDZ-III电动单元组合仪表的信号范围为4~20mA DC电流信号。（2分） 2．答：
容积式流量计：椭圆齿轮流量计；（2分）
速度式流量计：差压式流量计；转子流量计；涡轮流量计；电磁流量计；漩涡流量计；（任取三种，每种2分）
质量流量计：科氏力流量计（或微动流量计）；（2分） 3．答：
化工自动化的主要内容有 (1) 自动检测系统；（2分）
(2) 自动信号和联锁保护系统；（2分） (3) 自动操纵及自动开停车系统；（2分） (4) 自动控制系统。（2分） 4．答：
主控制器：按主变量的测量值和给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。（2分） 副控制器：其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。（2分）
串级控制系统的方框图（6分）
扰动2 给定值 + － + 主控制器 － 副测量变送环节 执行器 扰动1 副变量 副控制器 副对象 主对象 主变量 主测量变送环节 5．答：
离心泵的流量控制方案有
(1) 控制泵的出口阀门开度；（2分） (2) 控制泵的转速；（2分） (3) 控制泵的出口旁路；（2分）
6. 反馈：控制系统方块中的任何一个信号，只要沿着箭头方向前进，通过若干个环节后，最终又会回到原来的起点
负反馈：反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差为两者之差。
7．工业上常用热电偶的温度-热电势关系曲线是在冷端温度保持为0℃情况下得到，而当采用补偿导线将热电偶的冷端从工业现场延伸到操作室内时，热电偶的冷端温度高于0℃，而且不恒定，这样热电偶产生的热电势必然偏小，且随冷端温度变化而变化，测量结果就会产生误差。因此，在应用热电偶测温时，必须进行热电偶的冷端温度补偿。
常用的冷端温度补偿方法有以下几种：(1) 冷端温度保持0℃的方法；(2) 冷端温度修正法；(3) 校正仪表零点法；(4) 补偿电桥法；(5) 补偿热电偶法。
8．按照已定的控制方案，确定使控制质量最好的控制器参数值。 经验凑试法、临界比例度法、衰减曲线法
9．控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（或相对位移）之间的关系，即
Ql?f() QmaxL在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。
控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性和快开特性。 10、前馈控制的特点
（1）基于不变性原理，比反馈控制及时、有效 （2）前馈是开环控制
（3）前馈控制规律随对象特性的不同而不同 （4）一种前馈只能克服一种干扰
为什么采用前馈＋反馈的复合控制系统可以大大提高控制系统的品质
（1）从前馈控制角度，由于反馈，减轻了对前馈控制模型的精度要求，并可对未做前馈补偿的干扰进行校正
（2）从反馈角度，前馈控制事先起了一个粗调的作用，大大减少了反馈的负担
11．温差控制：灵敏板温度与塔顶（或塔底）附近某块塔板的温度之差作为被控变量来间接控制塔的产品的成分。
双温差控制：分别在精馏段及提馏段上选取温差信号，然后将两个温差信号相减，作为控制器的测量信号（控制系统的被控变量） 12．答：
比例控制规律(P)是指控制器的输出信号变化量p与输入偏差信号e之间成比例关系，即
p?Kpe
比例控制的特点是反应快、控制及时 ，但控制结果存在余差 。
积分控制规律(I)是指控制器的输出信号变化量p与输入偏差信号e的积分成正比，即
p?1edt ?TI积分控制的特点是控制缓慢（1分），但能消除余差 。
微分控制规律(D)是指控制器的输出信号变化量p与输入偏差信号e的变化速度成正比，即
p?TDde dt微分控制的特点是有一定的超前控制作用 ，但不能单独使用 。 13． (1) 操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节
(2) 操纵变量应比干扰对被控变量的影响更加灵敏，控制通道放大系数适当大，时间常数适当小
纯滞后时间尽量小，干扰通道放大系数尽量小，时间常数尽量大
(3) 考虑工艺合理性与经济性。
14．放大系数：对象处于稳定状态时输出变化量与输入变化量的比值。
时间常数：对象受到阶跃输入后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间。 15．常用的热电偶有如下几种：铂铑30－铂铑6，铂铑10—铂，镍铬—镍硅，镍铬—康铜 补偿导线：为了保持冷端温度的恒定，采用一种专用导线将热电偶的冷端延伸出来，称为补偿导线 16．答：
控制器一般都具有自动与手动两种功能。在进行自动与手动两种功能切换时，在切换的瞬间，应当保持控制器的输出不变，这样使执行器的位置在切换过程中不致于突变，不会对生产过程引起附加的扰动，这称为无扰动切换。（2分） 17．答：
单回路控制系统是由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统。（4分，缺一点减1分）
简单控制系统的典型方块图为
（2分）
三．计算
1．解：
该仪表的相对百分误差为
《化工仪表及自动化》云南民族大学期末复习试题及答案
