化工仪表及自动化课堂例题

教材外课堂例题（注：部分例题不需要掌握，所以未列出）某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa，测量误差不得大于1MPa就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。解由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa。由于251，故被测压力的最小值不低于满量程的1/3，这是允许的。另外，根据测量

算得允许误差为11001.67%所以，精度等级为1.5级的仪完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa，精度等级为1.5级。如果某反应器最大压力为0.6MPa。现用一台测量范围为0～1.6MPa1.50～1.0MPa1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。解：对于测量范围为0～1.6MPa，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对误差为1.6×1.5%=0.024(MPa)因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量范围为0～1.0MPa，准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为1.0×1.5%=0.015(MPa)因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以采用。320m3/h,差压上限2500Pa。当仪表指针指在160m3/h时,求相应的差压是多少(流量计不带开方器)解：由流量基本方程式可知2,αεF0ρ1Q1=320m3/h;Δp1=2500Pa;Q2=160m3/h;所Δp则存在下述关系2p1pp1p1Q2 2

p Q2p 2 Q 1得p2

16023202

2500625(Pa)通常认为差压式流量计是属于定节流面积变压降式流量计,为什么,因此它是属于定,,因此是属于变压降式的。转子流量计在工作过程中转子是随着流量变化而上下移动的,由于锥形管上部的直径较下部的大,所以转子在锥形管内上下移动时,转子与锥形管间的环隙是变化的,即流体流通面积是变化的,因此它是属于变节流面积的。由于转子在工作过程中截面积不变,重力也不变,,所,变的所以它是属于定压降式流量计。1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。已知被测液位的变化范围为0~3m,被测介质密度ρ=900kg/m3,毛细管内工作介质密度ρ 。变送器的安装尺寸0为h=1m,h=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当法兰式差压变1 2送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响图法兰式差压变送器测液位解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最大变化范围来计算。液位为3m时,其压差为HρgHm,ρkg/m3，gm/s2相乘结果的单位就是Pa。上述计算结Δp 为26.487kPa,经过圆整,测量范围可选0～30kPa。max根据图示,当液位高度为H时,差压变送器正压室所受的压力p为1负压室所受的压力p为2因此，差压变送器所受的压差为由上式可知,该差压变送器应进行负迁移,其迁移量为hρg。2 0,h,其迁移量不变。210-,(a)(b)(c)内温度均匀,最高温度为1000℃,试分别计算测量仪表的测量范围(以最大毫伏数表示)。解:(a)由于这时热电偶的冷端均为0℃,每支热电偶对应于1000℃时的热电势可以查得E(1000,0℃)=9.585(mV)两支热电偶串联,测量仪表所测信号的最大值为Emax=2×9.585=19.17(mV)根据这个数值可以确定仪表的测量范围。由于这时不仅要考虑补偿导线引出来以后的冷端温度(30℃),(100℃)对热电势的影响。假定补偿导线CD与热电偶A、B100形成的热电势为E(30,0℃)=0.173(mV)在补偿导线CD1423两点形成的热电偶相当于热电偶在100即E(100,0℃)=0.645(mV)由于该电势的方向与两支热电偶在热端产生的电势方向是相反的,所以这时总的热电势为Emax=2E(1000,0℃)-E(100,0℃)-E(30,0℃)=2×9.585-0.645-0.173=18.352(mV)根据这个数值可以确定仪表的测量范围。由于这时两支热电偶冷端都用补偿导线引至远离炉子处,冷端温度为30℃,故总的热电势为

Emax=2E(1000,0℃)-2E(30,0℃)=2×9.585-2×0.173=18.824(mV)在上题所述三种情况时,如果由测量仪表得到的信号都是际温度。解：在,2E(t,0)E(t,0)=814.3℃。在(b)由于2E(t,0)=15+E(30,0)+E(100,0)=15+0.173+0.645=15.818(mV)E(t,0)=7.909(mV)查表可得实际温度约为851.2℃。在(c)情况时,由于2E(t,0)=15+2E(30,0)=15+2×0.173=15.346(mV)即E(t,0)=7.673(mV)查表可得实际温度约为830℃。图4-7仪表的指针(置)(1);(3)R6(4)R5；(5)电阻体被烧断。解：(1)当温度升高时,滑动触点将向右移动,这是因为当温度升高后,Rt增加,只有滑动触点向右移,使与Rt串联的这个桥臂的电阻值减小,才能使电桥达到新的平衡。仪表停电时,指针随拨随停,因为此时放大器的输入与输出均没有信号,能自行转动。R6,,R6Rt串联的这个桥臂的电阻值增加,电桥恢复平衡。增加R6,的是起始温度,这时要使电桥平衡,Rt必然要小一些,以抵消增加R6Rt小,就表示这时的起点温度降低。减小R5,这是因为R5减小故量程减小。,Rt,直至滑向最右端指针被挡住为止。一只比例作用的电动温度控制器,它的量程是100～200℃,电动控制器的输出是0～10mA,140160℃时3mA8mA,这时的比例度为？C61/20C

=2，T=0.5min。若输入偏差如图所示,试I线。I

100%40%83

/100图1 输入偏差信号变化曲线解：对于PI控制其输入输出的关系式为 1 pKIet输出波形。比例部分的输出为

C Tp Ke IK当 =2时p出形如图2(a)所示。KC积分部分的输出为 KK当C=2,TIK

=0.5minpI

T

edtt=0～1min期间e=0,t=1～3min期间e=1,t=3min时,其输出在=～4min期间由于=-2故=4min时,其积分总输出 p 43dt442dt0故ΔpI输出波形如图2(b)所示。

I 1 3将图2(a)、(b)曲线叠加,便可得到PI控制器的输出,如图2(c)所示。图2 输出曲线图1.在生产实际中,由于生产负荷的变动,使原设计的控制阀尺寸不能相适应,会有什么后果为什么,,度,,,;当生产中由于负荷减少,使原设计的控制阀尺寸显得太大时,会使控制阀经常工作在小开度,调节显得过于灵敏(特别是对于直线流量特性的控制阀),控制阀有时会振动,产生噪声,严重时发出尖叫声。此时，为了增加管路阻力,有时会适当关小与控制阀串联的工艺阀门,但这样做的结果会使控制阀的特性发生严重畸变,严重时会使控制阀失去调节作用。所以当生产中负荷有较大改动时,在可能的条件下,应相应地更换控制阀,或采用其他控制方案。,说明带有浮球及塞子的杠杆装置在系统中的功能。图水箱液位控制系统解：系统中水箱里水的液位为被控变量;进水流量为操纵变量;水箱为被控对象。带有浮球及塞子的杠杆装置在系统中起着测量与调节的功能。,移动,,,从而使液位下降。某一电压表在稳定时能够准确显示被测电压值。在被测电压突然变化时,指针来回摆动,后能够稳定在被测数值上。假定指示系统的衰减比为4:10220V252V,指针能到多少伏()。解：由于第一个波峰离开稳态值为252-220=32(V)第二个波峰值为第一个波峰值的1/4，故为32×1/4=8(V)第三个波峰值为第二个波峰值的1/4，故为8×1/4=2(V)所以指针第三次摆动的最高峰值为222V。1.101001min后,98.5℃。试确定该