化工仪表及其自动化重要知识点

1、名师精编优秀资料1化工自动化主要包括 自动检测、自动保护、自动操纵 和自动控制2自动控制系统主要由测 量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象 等四个环节组 成3 FRC-305表示集中仪表盘安装的具有记录功能的流量控制仪表；工段号为3仪表序号为05p压力T温度F流量I电流L物位 I指示C控制R记录A报警干扰因素主要有 A、B两种物料的 温度、进料量，冷却水的压力、温 度，环境温度的高低等。4建立对象的数学模型方法有机理建模法、实验建模法5按给定值不同，自动控制系统分为 定值，随动，程 序控制系统6机理建模的依据是对象或生产过程的内部机理。输屮量的变化量7对象特性的实验测取法有 阶跃反应曲

2、线法和矩形脉冲法K。输出量的变化量8反应对象特性的参数：放大系数 K、时间常数T和滞后时间输入量的变化量9纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间而引起的，而测量点选择不当， 测量元件安装不合适等原因也会造成纯滞后。容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。10测量误差的表示方法有绝对误差 = x x0和 相对误差 /量程11 精确度 0.005 0.02 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1 1.5 2.5 412测压仪表按其转换原理不同主要分为液柱，弹性，电气，活塞 式压力计13弹性元件有弹簧管膜片波纹管应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用金属导

3、体的电阻应变效应制成的。压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。禾U用半导体的压阻效应制成的14测量稳定压力不超过上限的2/3 ,测脉动压力不超过1/2 ,测高压压力不超3/5 ,被测压力最小值不低于满量程的1/3.15流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象根据能量守恒定律，动能的变化必然引起静压能的变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差。16节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件（密度、温度、压力、雷诺数 等），当以上这些条件改变时都会影响流量的测量。17转子流量计是定压降式流量计差压式流量计是变压降式流量计，因为转子流

4、量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的；而差压式流量计在流量变化时，节流装置两端的 压差也是随之改变的。18容积式流量计（椭圆齿轮活塞式）。速度式流量计（差压 转子电磁涡轮）。质量流量计19差压式流量计：基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而 实现的测量方法。转子式：是恒压降变节流面积的测量方法，电磁流量计：是基于电磁感应定律工作的，测量导电液体的流量，不测气体，蒸汽及石油 制品。漩涡流量计：是利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分离型流量计，测液体气体蒸汽20椭圆齿轮每转一周所排出的被测介质质量为半月形容积的四倍（适用于高浓度介质的测量）21测量原件特性的影响主要变现

5、为：测量原件的时间常数。测量原件的纯滞后，信号的传递滞后22控制器参数的指定方法：临界比例度法，衰减曲线法，经验凑试法。23气动执行器的选择包括：结构形状的选择，流量特性的选择，气开气关的选择，阀门 口径的选择。23按工作原理物位测量仪表分为直读式差压式浮力式电磁式核辐射式声波式光学式物位仪表24使用补偿导线时要注意：在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性；保持延伸电极与热电偶两个接点温度相等。使用原因：用廉价的补偿导线代替热电偶使冷端远离热端不受其温度场变化的影响并与测量电路相连接。25冷端温度补偿的方法 有冷端温度保持为0的方法，冷端温度修正方法，校正仪表零点法

6、， 补偿电桥法，补偿热电偶法26热电阻温度计的原理：是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性测温的。只要测出感温热电阻的阻值变化，便可得知被测温度大小。常用热电阻的种类：Pt10、Pt100、Cu50、Cu100。27说明热电偶温度变送器、热电阻温度变送器的组成及主要异同点，二者组成都是输入 桥路、放大电路及反馈电路。放大电路是通用的，只是输入电路和反馈电路不同。28气动执行器由执行机构和控制机构（阀）两部分组成29控制阀的结构形式主要有直通单座控制阀直通双座控制阀 角型控制阀 三通控制阀隔膜控制阀蝶阀球阀凸轮挠曲阀笼式阀30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。主要

7、有直线流量特性等百分比（对数）流量特性抛物线流量特性 快开流量特性31比例度对控制过程的影响：比例度越大，比例控制越弱，过渡过程曲线越平稳，但余 差也越大32 P控制：抗干扰能力强、反应快、控制及时，但有余差；I控制：控制缓慢，但能消除余差，使系统不稳定，不单独使用；D控制：超前控制，不能消除余差，克服容量滞后，不单独使用。33控制器的基本控制规律有双位控制 比例控制P积分控制I微分控制D34模拟式控制器由比较环节，放大器和反馈环节构成35操纵变量的选择应遵循原则（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时

8、间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。36过程控制系统的主要指标有最大偏差余差衰减比过渡时间振荡周期37串联调节系统主回路选PID或PI副回路选P,如果副回路采用差压法测流量，应采用开放器补偿。38与单回路控制系统相比串联调节系统特点：对于进入副回路的干扰有很强的克 服能力，提高了工作效率，超前控制，自适应能力，有两个闭合回路39常用的标准节流件有文丘里管，孔板，喷嘴40热电偶的热电效应与热电偶材料，两端节点温度有关，与热电偶的几何尺寸无关41按误差出现的规律分为系统误差偶然误差疏忽误差42描述对象特性的三个常数放大系数时间常数 滞后时间43

9、几种复杂控制系统串级均匀比例前馈选择44适合选择气关式控制阀输送介质的是易结晶的物料45保护管的作用是 保护热电偶不受化学腐蚀和机械损伤副控制系铳或副环Kq所以，苯的流量测量范围为当转子材料改为铝时,心2750kg/m3,此时测水的流量的修正系数为46控制阀(执行器)被控变量控制器 总作用为负反馈47不受被测介质物理性质影响的流量计电磁流量计漩涡流量计椭圆齿轮流量计48在控制系统中增加，比例度控制作用减小，增加积分时间，控制时间减少，增加微分 时间，控制作用增加49用转子流量计来测气压为0.65MPa、温度为40C的CO2气体的流量时，若已知流量计读数为50L/S，求CO2的真实流量(已知 C

10、O2在标准状态时的密度为 1.977kg/m3)。解 由题知：Po=O.1O1325MPa , pi=0.65+0.101325=0.751325(MPa) ; To=293K ,Ti=273+40=313 ( K); R=1.293kg/Nm 3； A=1.977kg/Nm 3, Qo=5OL/s。贝UQ 1。P1 T0 Q0 二 卩1卩0 T11.293 0.751325 293 匕50 =105(L/s).1.977 0.101325 31350、用水刻度的转子流量计， 制成，若用来测量密度为测量范围为010L/min，转子用密度为7920kg / m3的不锈钢0.831kg / L苯的

11、流量，问测量范围为多少？若这时转子材料改为由密度为2750kg / m3的铝制成，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？由题知 心7920kg/m3, 心0.831kg/L=831kg /m3, ：5=1000/m3, Qo=1O L/min 测苯的流量的修正系数为(7920 -1000) 831 0.9(7920 -831) 1000Qr=Q0/KQ=10/0.9 -11.1(L/min)011.1L/min 。KrQ = f='2 Y(Pr Pw) '(7920 -1000)22750 -1000Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/mi n)所以，此时测

12、水的流量的测量范围为05L/min测苯的流量的修正系数为K fQ(2750 1000)x831,(2750-831) 1000= 0.87Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75 (L/min )所以，此时测苯的流量的测量范围为05.75L/min 。设截面积A=65M冷叽是原来平衡时液位，h星输入量Qi改变后对应的液位.AQ严0"/愿0.5也=> A = 2|0.2j0.2/+ A()=>AA=Ot2/令输入量*=©输出1，=ATC;:.放大系数丈=yf x= (150 一 120)/(3.0- 2.5) = 60;又由圉(b)知纯滞后时间r = 2(min)e无滞后时一阶对象输