化工仪表及自动化知识点

1、方框图四要素：限制器、执行器、检测变送器、被控对象”

2、自动限制系统分为三类：定值限制系统、随动限制系统、程序限制系统。

3、限制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振

荡周期或频率。

4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、试验建模。

5、操纵变量：详细实现限制作用的变量。

6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。

7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。

8、被控对象：承载被控变量的物理对象。

9、比例度：是指限制器输入的改变相对值与相应的输出改变相对值之

比的百分数，即3=（———/——g——）x100%。

“max—"minPmax—Pmin

10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“土”号与

“%”号。

分许用对涅若£।仪表允许的最大绝对误差值

兀十和河本允一一测量范围上限值•测量范围下限值KIOO%

11、变差：是指在外界条件不变的状况下，用同一仪表对被测量在仪

表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的

两条特性曲线之间的最大偏值。

12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数改变量所引起的仪表指针移

动的距离。______________________

13、灵敏限：是指能引起仪表指针［小改变

一大气压力线

量。

14、表压=肯定压力一大气压力;绝对压力的军线

真空度=大气压力一肯定压力。3-4

15、压力计的选用与安装：

（1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满意

工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是依据操

作中须要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精

度是依据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。

（2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的

安装。

16、差压式流量计和转子流量计的区分：差压式流量计是在节流面积

不变的条件下，以差压改变来反映流量的大小（恒节流面积，变压

降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的改变来测量

流量的大小（恒压降，变节流面积）。

17、热电偶温度计是由三部分组成的：热电偶（感温元件）、测量仪

表（毫伏计或电位差计）、连接热电偶和测量仪表的导线（补偿导线

与铜导线）。

18、冷端温度的补偿：冷端温度保持为0℃的方法、冷端温度修正方

法、矫正仪表零点法、补偿电桥法、补偿热电偶法。

19、限制器的基本限制规律有位式限制（双位限制）、比例限制

（P）、积分限制（I）、微分限制（D）与它们的组合形式。

21、各限制器的限制规律：

（1）双位限制的特点：限制器只有两个输出值；

（2）比例限制的特点：有差限制；限制与时，效果明显；

（3）积分限制的特点：能消退余差；

（4）微分限制的特点：具有超前限制功能。

22、描述对象特性的参数：放大系数K、时间常数T、滞后时间To

23、限制阀的志向流量特性：直线、等百分比、抛物线与快开。

24、气动执行器有气开式和气关式两种形式。有压力信号时阀关、无

压力信号时阀开的为气关式。反之为气开式。气开、气关的选择主要

从工艺生产上平安的要求动身。考虑原则是：信号压力中断时，应保

证设备和操作人员的平安。假如阀处于打开位置时危害性小，则应选

择气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，

保证平安。反之，阀处于关闭时危害性小，则应选择气开式。

25、几种常用的工程整定法：临界比例度法、衰减曲线法、阅历凑试

法。

26、某换热器的温度限制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线

如图116所示。试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过

渡时间（给定值为200℃）。

解：最大偏差A=230-200=30℃

余差C=205-200=5℃

图1-16温度控制系统过渡过低曲线

由右图可以看出，

第一个波峰值B=230-205=25℃,

其次个波峰值B，=210-205二5℃

故衰减比应为B/B,=25/5=5/lo

振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔,故周期T=20-5=15(min)o

从图中可以看出，在22min时Z新的稳态值稳定在阴影线的区域内，

因此,过渡时间为22min。

27、某化学反应器工艺规定操作温度为(900±10℃)o考虑平安因

素，限制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定

值限制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡时间曲线如图1-19所示。

试求该系统过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周

期,

解：最大偏差:950-900=50℃

超调量：950-908=42℃

衰减比：B/B=42/10=4.2/

振荡周期：45-9二36min

28、图1-20(a)是蒸汽加热器的温度限制原理图。试画出该系统的方

框图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰素什

么？现因生产须要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃,当仪表给

定值阶跃改变后，被控变量的改变曲线如图1-20(b)所示。试求该系

统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差(提示：该系统为

随动限制系统，新的给定值为81℃)。

图1-20蒸汽加热器温度限制

解：最大偏差:A=81.5-81=0.5℃

衰减比：B/Br=O.8/0.2=4/1

余差：80.7-81=-0.3℃

29、某台测温仪表的测温范围为200〜700C,校验该表时得到的最大

肯定误差为+4℃,试确定该仪表的精度等级。

解：该仪表的相对百分误差为

+4

6=-----------x100%=+0.8%

700-200

假如将该仪表的6去掉“+”号与“％”号，其数值为0.8o由于国家

规定的精度等级只有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,

L0,1.5,2.5,4.0等，没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过

了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为

1.0级。

30、（必考）某台测温仪表的测温范围为0〜1000C。依据工艺要求，

温度指示值的误差不允许超过±7℃,试问应如何选择仪表的精度等级

才能满意以上要求？

解：依据工艺上的要求，仪表的允许误差为

4-7

卿=——xioo%=±0.7%

九1000-0

假如将仪表的允许误差去掉“土”号与“犷号，其数值介于0.5〜1.0

之间，假如选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为±1.096,超

过了工艺上允许的数值，故应当选择0.5级仪表才能满意工艺要求。

31、（必考）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IMPa。工艺上要求就地视察，并能凹凸限报警，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

Pi=PmaXX2=28X2=56MPa

依据就地视察与能进行凹凸限报警的要求，查表得选用YX-150型电接

点压力表，测量范围为0〜60MPa0

由于纪故被测压力的最小值不低于满量程的1/3,这是允许的。

603

所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满意误差要求。

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L5级。

32、某压力表的测量范围为0^1MPa,精度等级为1级，试问此压力表

允许的最大肯定误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校

验点为0.5MPa时，标准压力计上读数为0.508MPa,试问被校压力表在

这一点是否符合1级精度等级，为什么？

解：(1)100%=±1%=>Amax=±0.01MP«

1-0x

(2)A=x-x0=0.5-0.508=-0.008MPa

3=—xlOO%="°'008xl00%=-0.8%

1-01

去掉”号与“％”，其数值为0.8,仪表误差超过了0.5级仪表所允

许的最大误差，所以被校压力表在这一点符合1级精度。

33、假如某反应器最大压力为0.8MPa,允许最大肯定误差为

0.OIMPao现用一台测量范围为0~。6MPa,精度为1级的压力表进行测

量，问能否符合工艺上的误差要求？若采纳一台测量范围为

O^l.OMPa,精度为1级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理

由。

解：(1)测量范围为0~1.6MPa,精度为1级的压力表

Airax=(1.6-0)x0.01=0.016MPr/>0.01MPrt

不符合工艺上的误差要求。

(2)测量范围为0~LOMPa,精度为1级的压力表

Anux=(1.0-0)x0.01=0.01MPa=0.01MPa

符合要求。

34、某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为Ll~1.6MPa,工艺要求

就地视察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的±5%,

试选择一台合适的区力计(类型、测量范围、精度等级)，并说明其

解：0设缓冲器内的压力是稳定压力，则规定的最大工作压力不得超

过测量上限值的2/3。

3

片=匕”x-=1.6xl.5=2.4MPa

查教材附录一得，选用YX-150型电接点压力表，量程为0~2.5MPa,

由于上故被测压力的最小值不低于满量程的1/3,这是允许的。

2.53

依据测量误差的要求，可得允许误差为：平学xl00%=2.2%

2.5-0

精度为1.5级的仪表完全可以满意误差要求，所以选用的压力表为YX-

150型电接点压力表,测量范围为0~2.5MPa,精度等级L5级。

35、某合成氨厂合成塔压力限制指标为14MPa,要求误差不超过

0.4MPa,试选用一台就地指示的压力表(给出型号、测量范围、精度

级)。

解：假设合成塔压力为高压压力，则规定的最大工作压力不应超过测

量上限值的3/5,所以选择压力表的上限值为

查教材第一章附录一得，可选用YX-150型电接点压力表，测量范围为

0、25MPa,由于，土x100%=1.6%；

25-0

故精度等级为L5级的仪表完全可以满意浅差要求，因此选用的压力

表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0、25MPa,精度等级为1.5

级。

36、(必考)用K热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV,冷

端(室温)为25℃,求设备的温度？假如改用E热电偶来测温，在相

同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少？

解：已知Ek(t,25)=20mV,查表可得Ek(25,0)=lmV,

故Ek(t,0)=Ek(t,25)+Ek(25,0)=20+l=21mV,

再查表得t=509℃(读表中21024值对应的温度，取近似值)，

改用E热电偶后，查表得EE(25,0)=1192+史携!当x5=1496.5"

设备温度为509℃,查表得

EE(7,25)=EE(r,0)-EE(25,0)=37808消999乂9+36