化工自动化及仪表习题与答案-华理

1 化工自动化及仪表化工自动化及仪表 补充习题与答案补充习题与答案 1 某物料加热后与添加料混合 工艺要求混合时物料温度 o稳定 工艺采用改变换热 器蒸汽流量 Qs 来稳定罐内温度 o 影响 o的因素有 阀前蒸汽压力 Ps 冷物料流 量 Qi 和温度 i 环境温度 c 等 1 画出温度控制系统的方块图 2 指出该控制系统的被控变量 操纵变量 被控对象及扰动 3 若蒸汽阀前压力 Ps 突然变大时 简述该系统的控制过程 解 换热器 混合罐 TCTT 冷物料 添加剂 出料 i Qi Qs Ps c 热物料 1 略 2 罐内温度 o 蒸汽流量 Qs 混合罐 阀前蒸汽压力 Ps 冷物料流量 Qi 和温度 i 环境温度 c 3 Ps Qs o e Qs 2 图 a 为流量控制系统 主要克服阀前压力 P1 波动来稳定流量 Q1 图 b 是储槽液位控 制系统 主要克服 Q2 流量变化的扰动 保持液位稳定 1 指出两图中的各控制系统的被控变量 操纵变量 被控过程及主要扰动 2 若采用图 a 系统来控制液位 试比较与图 b 系统的不同点 FTFC Q1 Q2 LT h P1 Q1 Q2 LT h P1 LC 图 a 图 b 解 1 图 a Q1 Q1 管道 P1 图 b h Q1 储液槽 Q1 Q2 2 前馈 a 开环控制 控制及时 b 闭环控制 控制不及时 3 某换热器的温度控制系统 设定值是 30 在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所 示 试分别求出衰减比 最大偏差 余差 回复时间 2 30 35 45 75 720 25 t min T 10515 解 1 n 4 B B 3545 3575 2 emax B C B r 75 30 45 3 e r y 30 35 5 4 估测 32min 4 已知某换热器被控变量是出口温度 操纵变量是蒸汽流量 Q 在蒸汽流量作阶跃变 化时 出口温度响应曲线如图所示 该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理 试估 算该控制通道的特性参数 K T Q kg h 100 110 0 t min t min 01234 40 43 解 1 放大系数 K 0 3 q c 0 c 100 110 40 43 2 时间常数 T 2 5min 40 3 0 632 的 所对应的时间 3 纯滞后 1min 5 如果用 K 热电偶测量温度 其仪表指示值是 600 而冷端温度是 65 则实际温度是 665 对不对 若不对 正确值应为多少 为什么 解答 不对 因为 E E 0 E 0 0 所以 600 535 65 正确温度应为 535 6 何谓变送器零点调整 零点迁移和量程调整 试举一例说明之 7 热电偶配接温度变送器测温时 为什么除了要确定测量温度的范围外 还需确定分度号 若电动 型温度变送器量程为 0 150 当介质为 90 时 该变送器的输出为多少 mA 若采用电动 型温度变送器 量程和介质温度同上 则变送器的输出又为多少 mA 设 I 解 1 每一个分度号与一个热电偶一一对应 3 2 10 0 0 6mA 电动 型 0 10mA 0 150 0 90 3 20 4 4 13 6mA 电动 型 4 20mA 0 150 0 90 8 某一标尺为 0 500 的温度计出厂前经过校验 其刻度标尺各点的测量结果值为 被校表读数 0 100 200 300 400 500 标准表读数 0 103 198 303 406 495 1 求出仪表最大绝对误差值 2 确定仪表的允许误差及精度等级 3 仪表经过一段时间使用后 重新校验时 仪表最大绝对误差为 8 问该仪表是否还 符合出厂时的精度等级 解 1 max 406 400 6 2 max 1 2 100 0 标尺下限标尺上限 XX 100 0 500 400 406 因此精度等级为 1 5 3 max 1 6 1 5 100 0 标尺下限标尺上限 XX 100 0 500 8 不符合出厂时的精度等级 10 现欲测往复泵出口压力 约 1 2MPa 工艺要求 0 05 Mpa 就地指示 可供选择的 弹簧管压力表的精度为 1 0 1 5 2 5 4 0 级 量程为 0 1 6 0 2 5 0 4 0 Mpa 试 选择压力表的精度和量程 解 往复泵出口压力波动较大 mpa8 1 2 3 2 1 选量程为 0 2 5Mpa 同时 1 2 2 5 3 1 max 2 100 0 5 2 05 0 精度选 1 5 级 11 热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么问题 热电阻与电子自动平衡电桥配套测 温应注意什么问题 答 1 参比端温度补偿 补偿导线正负不能反接 分度号与电子电位差计分度号一 致 热电偶参比端要与补偿电阻感受相同温度 2 采用三线制接法 消除环境温度造成导线电阻变化对测量的影响 两者分度 号一致 12 热电偶与数字式显示仪表测温线路如图所示 这种接法是否正确 为什么 1 2 现场控制室 数显仪表 普通铜导线 答 不对 普通铜导线换成补偿导线 14 用差压变送器与孔板配套测量过热蒸汽流量 仪表按 P 3MPa 表压 400 的 工作状态标定 现过热蒸汽的工作状态发生了变化 若 P 3 2MPa 380 则当仪表 4 示值为 6000kg h 时 实际流量为多少 设 P T P 绝对压力 T 绝对温度 解 04742 1 15 273 400 101325 300000 15 273 380 101325 3200000 T P T P C ccc qm qm Cqm qv 1 0472 6000 6284 51kg h 15 常用的流量计有哪几种 各有何主要特点 16 常用的压力 液位检测元件有哪些 17 用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位 已知被测介质密度 900kg m3 液位高度 量程为 0 1m 静液柱高度 Ho 0 8m 1 应该采用正迁移还是负迁移 迁移量是多少 2 确定变送器量程及应调整的量程范围 3 当储槽液位 h 是 0 5m 时 变送器 气动 的输出为多少 h 通大气 H0 18 什么是控制阀理想流量特性 控制阀理想流量特性有哪几种 答 控制阀的前后压差保持不变时得到的流量特性 线性流量特性 对数流量特性 快开流量特性 19 为什么气动执行器在工业现场用得最多 电气阀门定位器又有何作用 答 安全防爆 电气转换 阀门定位 改善阀的静态特性 动态特性 流量特性 用于 分程控制 用于阀门的反向动作 20 说明 P PI PD PID 控制规律的特点以及这几种控制规律在控制系统中的作用 答 比例控制 比例积分控制 比例微分控制 比例积分微分控制 21 说明比例度 积分时间 微分时间的改变对过渡过程有何影响 答 比例度越大越稳定 越小越震荡 积分时间越大越稳定 越小越震荡 微分时间过 大过小都会剧烈震荡 22 某比例调节器输入信号为 4 20mA 输出信号为 1 5V 当比例度 为 60 时 输入 变化 6 mA 所引起的输出变化量是多少 解 minmax minmax z z u u u e 4 20 1 5 u 6 60 v5 2 u 23 某控制系统采用 PI 控制规律 若整定参数过渡过程的曲线如下图 试判定应如何改变 参数 或 Ti 并简述理由 5 t yyy t t 或 Ti 或 Ti 或 Ti 24 已知某夹套反应器温度控制系统如图所示 反应大量放热 要求控制温度为 50 在 供气中断时保证冷却 1 选择合适的检测元件及变送器 2 选择调节阀的气开 气关特性并说明理由 3 确定调节器正 反作用并说明理由 TT TC 冷却水 答 1 铜电阻 热电阻温度变送器 2 气关 3 正作用 T e u q Q 正作用 25 数字式控制器硬件和软件各有哪几个主要部分组成 什么叫组态 26 可编程序控制器 PLC 有何主要特点 如何选用 PLC 27 简述 DCS FCS 系统特点 28 为保证精馏塔提馏段重组分产品质量 拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变量 提馏段 灵敏板温度为主变量的串级控制方案 工艺要求在供气中断时切断热源 试 1 确定调节阀气开 气关特性 2 确定调节器的正反作用 3 画出控制系统方块图 4 简单说明流量副回路的主要作用 TTTC 提馏段 再沸器 FTFC 蒸汽 B 答 1 气开 2 主 反 副 反 6 3 4 克服蒸汽流量波动 29 生产聚乙烯醇时 要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合 现采用单闭环控制系 统 主动量 Q1 是聚醋酸乙烯 从动量 Q2 是氢氧化钠 正常生产时 Q1 7M3 h Q2 0 25M3 h 且 Q1m 10M3 h Q2m 0 3M3 h 若用孔板配差压变送器测量流量 试确定用 开方器和不用开方器时 仪表设置的比值系数 K 各为多少 当用开方器时 电动 III 型调 节器 FC 设定值约为多少 解 用开方器19 1 10 7 3 0 25 0 Q Q Q Q K max21 max22 不用开方器42 1 19 1 10 7 3 0 25 0 Q Q Q Q K 222 max21 max22 mA3 17 4 4 20 3 0 25 0 4 4 20 max2Q 2Q y2 r2 30 下图为某加热炉控制系统 原料油出口温度为被控变量 1 这是什么控制系统 它对什么扰动的克服能力最强 为什么 2 若