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化工仪表及自动化第五版复习(超详细)

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显示仪表:将总热电势转换成温度显示出来 连接导线:形成闭合回路

7.霍尔效应及霍尔片式压力计工作原理。 答:霍尔效应见名词解释。

霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的,即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。 8.简述压力计的选用和安装时需要注意的要点。 答:压力计的选用:

(1)仪表类型的选用 (2)仪表测量范围的确定 (3)仪表精度级的选取

压力计的安装: (1)压力计应安装在易观察和检修的地方;(2)安装地点应力求避免振动和高温影响;(3)针对被测介质的不同性质,要采取相应的防热、防腐、防冻、防堵等措施;(4)压力计的连接处,应根据被测压力的高低和介质性质,选择适当的材料,作为密封垫片,以防泄漏;(5)当被测压力较小,而压力计与取压口又不在同一高度时,对由此高度而引起的测量误差应按Δp = ±Hρg 进行修正(式中ρ 为导压管中介质的密度,g 为重力加速度,H 为高度差);(6)为安全起见,测量高压的压力计除选用有通气孔的外,安装时表壳应向墙壁或无人通过之处,以防发生意外。

9.什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?

答:在使用差压变送器测量液位时,一般压差?p与液位高度H之间的关系为?p=ρgH。这就是一般的“无迁移”的情况。当H=0时,作用在正、负压室的压力是相等的。实际应用中,由于安装有隔离罐、凝液罐,或由于差压变送器安装位置的影响等,使得在液位测量中,当被测液位H=0时,差压变送器正、负压室的压力并不相等,即?p≠0,这就是液位测量时的零点迁移问题。

为了进行零点迁移,可调节仪表上的迁移弹簧,以使液位H=0时,尽管差压变送器的输入信号?p不等于0,但变送器的输出为最小值,抵消固定压差的作用,此为“零点迁移”方法。 零点迁移实质就是变送器零点的大范围调整,改变测量范围的上、下限,相当于测量范围的平移,而不改变量程的大小。

10.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的? 答:被控对象的正、反作用方向规定为:当操纵变量增加时,被控变量也增加的对象属于“正作用”的;反之,被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。

执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向;气关阀为“反”方向。 如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值,那么当偏差增加时,

其输出也增加的控制器称为“正作用”控制器;反之,控制器的输出信号随偏差的增加而减小的称为“反作用”控制器。

11.什么是积分时间?它对系统过渡过程有什么影响?

答:对控制器输入一个幅值为A的阶跃变化,立即记下输出的跃变值,并开动秒表计时,当输出达到跃变值的两倍时,此时间就是????积分时间。

影响:????过大积分作用不明显,余差消除慢;????小易于消除余差,但系统振荡加剧。 12.简述物位检测的意义和按其工作原理列举常见的物位检测类型。 答:意义:安全生产,连续控制生产工艺,监视和控制。

分类:直读式物位仪表、差压式物位仪表、浮力式物位仪表、电磁式物位仪表、辐射式物位仪表、声波式物位仪表、光学式物位仪表。

13.用水刻度的流量计,测量范围为0~15L/min,转子用密度为7920kg/m3的不锈钢制成,

若用来测量密度为0.85kg/L的苯的流量,问测量范围为多少?若这时转子的材料改为密度为2750kg/m3的铝合金制成,问这时用来测量水的流量及苯的流量,其测量范围各为多少?

14.请绘制出XW系列自动电子电位差计测量电桥原理图,并分析桥路中的各电阻的作用。 答:

桥路中各电阻的作用:

(1)滑线电阻 RP与工艺电阻 RB 改变滑动触点在 RP上的位置,可以产生不同的桥路输出电压以平衡热电偶的热电势。

(2)始端 (下限)电阻 RG RG的大小取决于测量下限的高低。 (3)量程电阻RM RM是决定仪表量程大小的电阻。它的大小由仪表测量范围与所采用的热电偶分度号来决定。

(4)上支路限流电阻R4 把上支路的工作电流限定在4mA。 (5)冷端温度补偿电阻 R2 降低了测量误差。

(6)下支路限流电阻R3 它与R2配合,保证了下支路回路的工作电流为2mA。 15.模拟式控制器主要由哪几部分组成?画出其框图,说明各部分的作用。

答:模拟式控制器主要由比较环节、放大器和反馈环节构成,其基本框图见下图。

比较环节:将给定信号与测量相比较,产生一个与它们的偏差成比例的的偏差信号。 放大器:将偏差信号放大。

反馈环节:通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。

给定信号 偏差 输出信号 - 测量信号

16.简述在工程实际中如何评判和衡量所选定的测量仪表的优劣?

答:在工程上用精确度、变差、灵敏度与灵敏限、分辨力、线性度、反应时间等指标衡量一台仪表的优劣。

17.图1-1所示是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保持不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该控制系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么,图中TT、TC各表示什么?

比较放大反馈

答:该温度控制系统的方块图

反应器温度控制系统中被控对象为反应器;被控变量为反应器内温度;操作变量为冷却水流量;干扰为A、B物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速。 TT表示温度变送器,TC表示温度控制器

18.根据过渡过程表征自动控制系统的工作品质用什么指标来衡量?影响控制系统过渡过程品质的因素有哪些?

答:品质指标:最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 影响因素:对象的特性、测量仪表特性、执行器特性。 19.什么是差压式流量计?简述其工作原理。

答:差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理,利用流体经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。

工作原理:根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程,可以导出流体流经节流装置时的压差与流量之间有一定的对应关系,其定量关系符合流量基本方程式。根据这个方程式,就可以由测量得到的压差来计算出流过的流量值,这就是差压式流量计测量流量的原理。 20.执行器在自动控制系统中起什么作用?执行器通常由哪些部分构成?各起什么作用。 答:接收控制器送来的控制信号,改变被控介质的流量,从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。

执行器由执行机构和控制机构两个部分组成。执行机构是执行器的推动装置,它根据控制信号的大小,产生相应的推力,推动控制机构动作。控制机构作用是直接与被控介质接触,直接调节流体的流量。

21.何为简单控制系统?试画出简单控制系统的典型方块图,指出如何考虑组建这一系统。 答:所谓简单控制系统,通常是指由一个被控对象、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,因此有时也称为单回路控制系统。

如何组建:(1)被控变量的选择(2)操纵变量的选择(3)测量元件特性影响(4)控制器控制规律的选择

22.执行器在自动控制系统中起什么作用?执行器由哪些部分构成?各起什么作用? (重复题,见20题)

23.为什么要考虑控制器的正、反作用?如何选择?

答:在控制系统中,要正确选择控制器的作用方向,即“正”、“反”作用。选择控制器的正、反作用的目的是使系统中控制器、执行器、对象三个环节组合起来,能在系统中起负反馈的作用。 选择控制器正、反作用的一般步骤是首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向,然后由工艺安全条件来确定执行器的气开、气关型式,最后由对象、执行器、控制器;个环节作用方向组合后为“负”来选择执行器的正、反作用。

24.用单法兰液位计测量开口容器内的液位,其最高液位和最低液位到仪表的距离分别为 h1=1m和h2=3m(见图)。若被测介质的密度r=980kg/m3,求: (1)变送器的量程为多少?

(2)是否需要迁移?迁移量为多少?

(3)如液面的高度h=2.5m,电液面计的输出为多少?

解:(1)仪表的量程是指当液位由最低升到最高时,液位计上所增加的压力。故量程ΔP为

ΔΡ=(h2-h1)ρg=(3-1)×980×9.807=19221.7 Pa

(2)当液位最低(即液位为WUG h为零)时,液位计正、负压室的受力分别为

P+ = h1ρg =1×980×980.7= 9610.9 Pa P- = 0 Pa

于是液位计的迁移量P为

P = 9610.9-0 = 9610.9 Pa 因P+﹥ P- ,故仪表为正迁移。 (3)液位的高度h=2.5m,仪表的输出为

I0=(h-h1)/(h2-h1)×(20-4)+4=2.5/2×16+4=16 (mA)

25.怎么操作三阀组,须注意什么?

答:操作仪表三阀组,需注意两个原则:

1)不能让导压管内的凝结水或隔离液流失; 2)不可使测量元件受压或受热。 三阀组的启动顺序应该是: a.打开正压阀; b.关闭平衡阀; c打开负压阀。 停运的顺序与上述相反,即: a.关闭负压阀; b.打开平衡阀; c.关闭正压阀 26.如图所示,用差压变送器测量闭口容器的液位。已知h1=50cm,h2=200cm,h3=140cm,被测介质的密度ρ1=0.85kg/cm3,负压管内的隔离液为水,求变送器的调校范围和迁移量。

27.差压式流量计、转子流量计工作原理的区别?

答:差压式流量计是节流面积不变,压差改变来测量流量的大小。

转子流量计是压差不变,节流面积改变来测量流量的大小。 28.热电偶温度计与热电阻温度计的测温原理? (见第5、6题)

29.一个以水标定的转子流量计,其转子材料为不锈钢,密度为 7290kg/m3,用来测量苯的流量,求流量计读数为3.6升/秒时,苯的实际流量是多少?(苯的密度830kg/m3)

化工仪表及自动化第五版复习(超详细)

显示仪表:将总热电势转换成温度显示出来连接导线:形成闭合回路7.霍尔效应及霍尔片式压力计工作原理。答:霍尔效应见名词解释。霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的,即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。8.简述压力计的选用和安装时需要注意的要点。答:压力计的选用:(1)仪表类型的选
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