化工仪表与自动化复习题及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一

一、 填空题（36分）

1、 过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。

2、 过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_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__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__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___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越好____;干扰通道的纯滞后对调节质量_无影响_。

5、 选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__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_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差 、 衰减比 和 余差 等。 8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P _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_开方器___补偿。

9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.02~0.1MPa ；电Ⅱ型标准信号范围是 4~20mA ；电Ⅲ型标准信号范围是 0~10mA 。

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。 答：

1

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、（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？

答：①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。

②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 ③

? 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）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δ=50% （2）PI输出，已知：比例度δ=100%

积分时间Ti=1分

答：

2

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)；

① 指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？ ② 在下图中画出控制流程图； ③ 选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向； ④ 画出简单控制系统方框图；

⑤ 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）。

答：① 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。 ② 控制流程图见下图。

③ 执行器应选择气开类型，控制器为反作用方向。

3

④ 简单控制系统方框图见下图。

⑤ 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。

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；AˊBˊ----K型热电偶补偿导线

C D---- S型热电偶； CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；

答：1、E1=EAB(300,50)+ECD(50,25)=(12.207-2.002)+(0.299-0.142) =10.342 (mV)

E2=ECD(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

4

一、 填空题（28分）

1．控制系统引入积分作用是为了_消除余差___,但积分的引入会使系统__不稳定,引入微分作用是为了_克服容量滞后___。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_减小放到倍数___。

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 流量_______特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为____理想__ 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_工作___ 特性。调节阀的流量特性有_直线__、__等百分比___、__抛物线__和__快开_，流量特性的选择主要是与__广义对象__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：

①(对于进入副回路的干扰有很强的克服能力 );②( 提高了工作频率 );③(具有鲁棒性)。

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,对被控变量的影响越小 ;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量 越好 ;干扰通道的纯滞后对调节质量 无影响 。

5．简单调节系统的基本特征是 闭合回路 和 负反馈 。 6．常用的标准节流件有 孔板 和 喷嘴 。

7. 热电偶的热电特性与 热电偶材料、两节点温度 __有关，与 热电偶几何尺寸 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。 答：①

5

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