化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)

第一章自動(dòng)限制系統(tǒng)基本概念

一、基本要求

1.駕馭自動(dòng)限制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系；

2.駕馭自動(dòng)限制系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ)，了解方塊圖的意義及畫法；

3.駕馭管道及限制流程圖上常用符號(hào)的意義；

4.了解限制系統(tǒng)的分類形式，駕馭系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義；

5.駕馭閉環(huán)限制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過渡過程的形式和過渡過程的品質(zhì)指

標(biāo)。

二、常用概念

1.化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容：自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)愛護(hù)，自動(dòng)操縱，自動(dòng)限制系統(tǒng)

2.自動(dòng)限制系統(tǒng)的基本組成：被控對(duì)象和自動(dòng)扮裝置（測(cè)量元件與變送器、限

制器、執(zhí)行器）。

3.被控對(duì)象：對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行限制的機(jī)器或設(shè)備

4.被控變量：生產(chǎn)過程需保持恒定的變量

5.操縱變量：詳細(xì)實(shí)現(xiàn)限制作用的變量

6.干擾作用：在生產(chǎn)過程中引起被控變量偏離給定值的外來(lái)因素

7.設(shè)定值：被控變量的期望值，可固定也可以按程序變更

8.偏差：給定值與測(cè)量值之間的差值

9.閉環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端并與設(shè)定值進(jìn)行比較的系統(tǒng)

10.開環(huán)系統(tǒng)：系統(tǒng)的輸出被反饋到輸入端，執(zhí)行器只依據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行限制的

系統(tǒng)

11.限制系統(tǒng)的過渡過程:系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程

12.反饋:把系統(tǒng)的輸出干脆或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)后送到輸入端，并加入到輸入信號(hào)

中的方法

13.負(fù)反饋：反饋信號(hào)的作用方向與給定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)為兩者之差

（e=x—z）

14.正反饋：反饋信號(hào)的作用方向與原來(lái)的信號(hào)相同，使信號(hào)增加（e=x+z）

三、問答題

L限制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變更規(guī)律可分為哪幾類？簡(jiǎn)述每種形式的基本含義。

答：

定值限制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)

隨動(dòng)限制系統(tǒng)：給定值隨機(jī)變更

程序限制系統(tǒng)：給定值按確定時(shí)間程序變更

2.在階躍擾動(dòng)作用下，限制系統(tǒng)的過渡過程有哪幾種形式？其中哪些形式能基本

滿意限制要求？

答：

1.非周期衰減過程2.衰減振蕩過程3.等幅振蕩過程4.分散振蕩過程

1,2能基本滿意限制要求，但1進(jìn)程緩慢，只用于系統(tǒng)不允許震振蕩時(shí)

3.試述限制系統(tǒng)衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。

y

答：最大偏差：指在過渡過程中，被控變量與給定值的最大差值

超調(diào)量B：第一個(gè)峰的峰值A(chǔ)與新穩(wěn)定值之差CB=A-C

衰減比：相鄰兩個(gè)峰值的比

余差：當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新穩(wěn)定值與給定值之間的偏差

過渡時(shí)間：從干擾作用發(fā)生時(shí)起，到系統(tǒng)重新建立平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)

驗(yàn)的時(shí)間

振蕩周期和頻率：過渡過程同向兩波峰的間隔時(shí)間為振蕩周期，其倒數(shù)為振

蕩頻率

4.什么是限制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及限制流程圖有何區(qū)分？

答：由傳遞方塊，信號(hào)線，綜合點(diǎn)，分支點(diǎn)構(gòu)成的表示限制系統(tǒng)的組成和作

用的圖形。每個(gè)方塊都代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分

5.在自動(dòng)化系統(tǒng)中，，'義表符號(hào)由哪幾部分組成，各表示什么意義？

答：1.圖形符號(hào)：測(cè)量點(diǎn)、連接線、儀表

2.字母代號(hào)

3.儀表代號(hào)

四、選擇題:

I.反饋調(diào)整系統(tǒng)（C）閉環(huán)系統(tǒng)。

A.不確定是B.確定不是C.確定是D、無(wú)法推斷

2.定值限制系統(tǒng)、程序限制系統(tǒng)、隨動(dòng)限制系統(tǒng)是按什么來(lái)劃分的（C）。

A.按自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)B.按自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的特性

C.按給定值變更的規(guī)律D.調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.在探討動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以將（C）看作系統(tǒng)龍象環(huán)節(jié)的輸入量。

A.干擾作用；B.限制作用；C.干擾作用和限制作用；D.測(cè)量?jī)x表的信號(hào)

4.在下列儀表號(hào)位中表示有報(bào)警作用的字母為；C）

A、“C"B、“H"C、“A”D、T

5.限制系統(tǒng)在階躍干擾作用下的幾種過渡過程中，那種震蕩過程是最希望出現(xiàn)的

震蕩過程（B）

A、非周期衰減過程B、衰減震蕩過程

C、等幅震蕩過程D、發(fā)散震蕩過程

6.下列哪些參數(shù)不是表示過渡過程品質(zhì)好壞的指標(biāo)（A）

A、變差B、余差C、最大偏差D、衰減比

7.關(guān)于調(diào)整系統(tǒng)方塊圖的說(shuō)法，不正確的是（B）0

A.一個(gè)方塊代表一個(gè)沒備；B.方塊間的連線代表的是方塊間物料關(guān)系；

C.方塊圖上的線條及箭頭方向不確定與流體流向一樣

D.方塊間連線只代表信號(hào)關(guān)系

8.限制系統(tǒng)的反饋信號(hào)使得原來(lái)信號(hào)增加的叫做（B）。

A.負(fù)反饋B.正反饋C.前饋D.回饋

9.某換熱涔的溫度限制系統(tǒng)（設(shè)定值是40℃）在階躍擾動(dòng)作用下的過渡過程

曲線如圖6所示。則該系統(tǒng)的余差、衰減比、最大偏差是（B）。

A、1、4:1、4

B、1、4:1、5

C、1、3:1、5、

D、1、5:1、4

五、填空題：

1.自動(dòng)扮裝置是由測(cè)量元件與變送器、限制器、執(zhí)行器

等環(huán)節(jié)組成。

2.描述限制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)的參數(shù)有最大偏差、衰減比和余差、過渡時(shí)間、

振蕩周期等。

六、綜合題：（簡(jiǎn)潔?。÷裕?/p>

1.某化學(xué)反應(yīng)器工藝操作規(guī)定溫度

為（800±10℃）o為確保生產(chǎn)平安，

限制中溫度最高不得超過850℃。現(xiàn)

運(yùn)行的限制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)下

的過渡過程曲線如圖所示。

（1）分別求出最大偏差、余差、衰

減比、振蕩周期（溫度進(jìn)入±2%新穩(wěn)

定值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定）。

（2）說(shuō)明此溫度限制系統(tǒng)是否滿意

工藝要求。溫度限制系統(tǒng)過渡過程曲線

2.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度

為400±2。（：，考慮平安因素，調(diào)整過程中溫度偏離給定值不得超過現(xiàn)設(shè)計(jì)

運(yùn)行的溫度定值調(diào)整系統(tǒng)，在最大階躍干擾下的過渡過程曲線如圖所示。問該過

程的最大偏差、余差、衰減比、過渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±2%為

準(zhǔn)）和振蕩周期。

3.某發(fā)酵過程工藝操作溫度為（40±2）。?？紤]到發(fā)酵效果，限制過程中溫度

偏離設(shè)定值最大不能超過6冤。先設(shè)計(jì)確定值限制系統(tǒng)，在階躍擾動(dòng)系統(tǒng)的最大

偏差、衰減比、余差、過渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入±2%新穩(wěn)態(tài)值即達(dá)到穩(wěn)定來(lái)確

定）和振蕩周期等過渡過程指標(biāo)，并回答該系統(tǒng)能否滿意工藝要求？

T/T,

圖5

作業(yè)21.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為（9（）0士1（））°C。考慮平安因素，限制

過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值限制系統(tǒng)，在最

大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-19所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品

質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該限制系統(tǒng)能否滿意

題中所給的工藝要求？

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其次章過程特性及數(shù)學(xué)模型

一、基本要求

1.了解建立被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的意義及數(shù)學(xué)模型的建立方法；

2.駕馭用機(jī)理建模的方法，建立簡(jiǎn)潔對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；

3.駕馭表征被控對(duì)象恃性的三個(gè)參數(shù)一一放大倍數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)訶T

的物理意義及其對(duì)限制質(zhì)量的影響；

4.了解被控對(duì)象特性的試驗(yàn)測(cè)定方法。

二、常用概念

1.被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述被控對(duì)象輸入量與輸出量之間的

關(guān)系

2.通道：由對(duì)象的輸入量至輸出量的信號(hào)聯(lián)系

3.被控對(duì)象的放大倍數(shù)：數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變量與輸入變量之

比

4.被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)：當(dāng)對(duì)象受到階躍輸入后，被控變量重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所

需的時(shí)間

5.被控對(duì)象的滯后時(shí)間：純滯后（輸出變更落后于輸入變更的時(shí)間）與容積滯

后（因物料或能量傳遞須要確定時(shí)間而引起的輸出變更遲緩）之和

三、選擇題

1.一般認(rèn)為，經(jīng)過（A）時(shí)間后，動(dòng)態(tài)過程便結(jié)束了。

A.3T；B.T；C.5T；D.10T

2.在描述對(duì)象特性參數(shù)的滯后時(shí)間時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）。

A.傳遞滯后又稱為純滯后；

B.容量滯后一般是由于物料和能量傳遞須要通過確定的阻力引起的；

C.容量滯后是有些對(duì)象在受到階躍輸入后，再經(jīng)過一段時(shí)間時(shí)間后被控變量才

起先變更；

D.滯后時(shí)間包括可分為容量滯后和純滯后時(shí)間。

四、填空題

1.目前求取過程數(shù)學(xué)模型的方法有兩種。其中一種是依據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，通

過一物料和能量平衡關(guān)系,用機(jī)理建模的方法求取過程的

數(shù)學(xué)模型。

2.描述對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)是放大倍數(shù)、時(shí)間常數(shù)和一

滯后時(shí)間，假如時(shí)間常數(shù)越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越理，系統(tǒng)的

穩(wěn)定性越一好。

3.過程特性是指被控過程的輸入變量發(fā)生變更時(shí),其輸出變量隨

時(shí)間變更的規(guī)律。

4由于物料或能量的傳遞須要通過確定的阻力導(dǎo)致的滯后稱為容量滯后,

五、綜合題：

1.為了測(cè)量某物料干燥筒的對(duì)象特性，在T=()時(shí)刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h

增加到28m3/h,物料出口溫度記錄儀得到的階躍響應(yīng)曲線如圖所示。試求出該

對(duì)象的特性。已知流量?jī)x表量程為0?4(),溫度儀表為。?2()0℃

圖干燥筒的階躍響應(yīng)曲線

解.：由階躍應(yīng)曲線可看出該回想具有一階純滯后特性：

放大倍數(shù)長(zhǎng)=[(150-120)/200]/[(28-25)/40]=20

時(shí)間常數(shù)T=4min

滯后時(shí)間T=2min

作業(yè)11.已知一個(gè)對(duì)象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5,放大系數(shù)

為10,純滯后時(shí)間為2,試寫出描述該對(duì)象特性的一階微分方程。

解：依據(jù)題意可知

K=10T=5T=2

則起一階微分方程為

T[dyT(t+T)/dt)]+丫2(t+T)=Kx(t)

5[dyr(t+2)/dt)]+yz(t+2)=10x(t)

第三章檢測(cè)儀表與傳感器

一、基本要求

1.駕馭儀表精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系。

2.了解儀表的性能指標(biāo)。

3,初步駕馭各種區(qū)力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。

4.了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

5.了解各種液位測(cè)量方法。初步駕馭液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方

法。

6.駕馭熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟識(shí)熱電偶溫度測(cè)量中

的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?/p>

7.了解DDZ-HI型顯示儀表的基本結(jié)構(gòu)及原理。

二、常用概念

1.精度

2.確定誤差

3.相對(duì)誤差

4.相對(duì)百分誤差

5.允許相對(duì)誤差：衡量?jī)x表優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一

6.儀表精度等級(jí)：0.0050.020.050.10.20.40.51.01.5

2.54.0

7.靈敏度：引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變更量之比值

8.靈敏限：能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變測(cè)量

9.辨別力：數(shù)字顯示器的最末尾數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變更量

10.線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論曲

線的吻合程度

11.反應(yīng)時(shí)間：用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反映出參數(shù)的品質(zhì)指標(biāo)

三、問答題：（不考）

1.工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡(jiǎn)述各種壓力計(jì)的

工作原理。

答：（1）液柱式壓力計(jì)（2）活塞式壓力計(jì)⑶彈性式壓力計(jì)（4）電氣式壓力

計(jì)

2.試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝留意事項(xiàng)。

答：量程選擇，精度選擇，取壓位置與隔離

3.試述流量計(jì)的分類及其工作原理。

答：速度流量計(jì)，容積式流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)

4.試述物位計(jì)的分類及其工作原理。

5.試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類及其工作原理

四、選擇題：

1.1.5級(jí)儀表的精度等級(jí)可寫為：（A）

A.1.5級(jí)B.+（-）1.5級(jí)C.+1.5級(jí)D.1.5

2.下列不屬于節(jié)流裝置的是（D）。

A、孔板；B、噴嘴；C、長(zhǎng)徑噴嘴D、阿紐巴管

3.溫度越高，伯、銀、銅等材料的電阻值越（A）o

A.大B.小C.不變D.不確定

4.雙金屬溫度計(jì)的感溫元件，測(cè)量溫度時(shí)必需是（B）

A浸液1/2；B全部浸液；C浸液2/3；D浸入任何長(zhǎng)度

5.關(guān)于壓力計(jì)安裝的描述錯(cuò)誤的是（A）

A.要選擇測(cè)量介質(zhì)拐彎處安裝；

B.測(cè)量流淌介質(zhì)時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流淌方向垂直安裝；

C.測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)安裝在管道下部；

D.測(cè)量蒸汽壓力時(shí)應(yīng)安裝凝液管。

6.下列儀表中屬于衡壓降的儀表是（D）。

A.孔板流量計(jì)B.文丘里管式流量計(jì)

C.電磁流量計(jì)D.轉(zhuǎn)子流量計(jì)

7.在下列物位檢測(cè)儀表中，能夠檢測(cè)出兩種不同液體界面的儀表是（C）

A.壓差式物位儀表B.壓力式物位儀表

C.電容式物位儀表D.稱重式液罐計(jì)量?jī)x

8.在下列物位檢測(cè)儀表中，不與被測(cè)物體發(fā)生實(shí)際接觸并可以檢測(cè)物位的儀表是

（B）。

A.稱重式液罐計(jì)量?jī)xB.核輻射物位儀表C.壓差式物位儀表D.電容式物位

儀表

9.在下列工業(yè)用流量計(jì)中，屬于容積式流量計(jì)的是（C）。

A.轉(zhuǎn)子流量計(jì)B.電磁流量計(jì)

C.橢圓齒輪番量計(jì)D.科里奧利力式流量計(jì)

10.測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的最大工作壓力不得超過儀表量程的（C）。

A.l/2；B.l/3；C.2/3；D.3/5

11.關(guān)于壓力測(cè)量?jī)x表的下列描述中，錯(cuò)誤的是（D）。

A.液柱式壓力計(jì)是依據(jù)流體靜力學(xué)的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成為液柱高度進(jìn)行

測(cè)量的；

B.彈性式壓力計(jì)利用彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的；

C.電氣式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為電量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的；

D.活塞式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為活塞位移來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。

12.關(guān)于溫度檢測(cè)儀表的下列描述中錯(cuò)誤的是（C）o

A.玻璃管溫度計(jì)屬于膨脹式溫度計(jì)的一種；

B.測(cè)量的溫度大于600度的溫度計(jì)為高溫計(jì)；

C.熱電偶是由兩種不同的金屬材料構(gòu)成的，不同材料構(gòu)成的熱電偶在相同的觸

點(diǎn)溫度下所產(chǎn)生的電勢(shì)相同；

D.在熱電偶回路中引入第三種導(dǎo)線對(duì)熱電偶所產(chǎn)生的電勢(shì)無(wú)影響。

13.熱電偶輸出電壓與（B）有關(guān)。

A.熱電偶兩端溫度B.熱電偶兩端溫度和電極材料

C.熱電偶熱端溫度D.熱電偶兩端溫度、電極材料及長(zhǎng)度

14.銀格一銀硅熱電偶的分度號(hào)是（C）o

A、ER、SC、KD、R

15.關(guān)于用熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線配接進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，以下說(shuō)法不止確的是(C)

A、熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)配接

B、補(bǔ)償導(dǎo)線也有極性

C、采納了補(bǔ)償導(dǎo)線后可以不進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償

D、在確定溫度范圍內(nèi)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線有近似相同的熱電特性

五、填空題

1.某溫度表的精度為0.5級(jí)，其測(cè)量下限是50C,上限是850C。則此表的量程

是800℃；測(cè)量范圍是50~850℃；允許相對(duì)百分誤差是_

±0.5%；最大確定誤差是4℃.

2.熱電偶溫度計(jì)中常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有冷端溫度保持0℃、冷端溫度修正

法、校正儀器零點(diǎn)法、補(bǔ)償電橋法、補(bǔ)償熱電偶法五種。

3.彈簧管壓力表是利用輸入壓力產(chǎn)生位移量與被測(cè)壓力和平衡來(lái)測(cè)量的。

4差壓式流量計(jì)是利用節(jié)流原理測(cè)量流量的。

5.電容式差壓變送器的測(cè)量部分是先將譙室轉(zhuǎn)變成J皿，然后再變成電容量

變更作為轉(zhuǎn)換部分的輸入。

6.液位變送器測(cè)量進(jìn)行零點(diǎn)遷移時(shí)只變更一測(cè)量范圍,不變更量程一。

7.在常用的熱電偶溫度計(jì)中，精度較高的是S熱電偶,線性最近的是—

K—熱電偶，靈敏度較高的是E熱電偶。

8.常用的熱電阻材料是金屬銅和的，分度號(hào)是cu-50、cu-100

Pt-10,ptTOO,線性好的是銅熱電阻,它適于測(cè)量較低

溫度O

晨熱電偶是基于熱點(diǎn)效應(yīng)原理工作的。

六、綜合題：

1.熱電偶測(cè)溫時(shí)，運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線的目的是什么？它能否進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？

如不能應(yīng)如何處理？

答：為了使熱電偶冷端溫度保持恒定，不能進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償

2.某壓力儀表的測(cè)量范圍是100?HOOPa,其精度為0.5級(jí)，則這臺(tái)表的量程

是多少？允許相對(duì)百分誤差是多少？最大確定誤差是多少？

答:1000,±0.5%,5

3.一臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)溫范圍為0?300℃,已知其最大確定誤差為±2℃,則

其精度等級(jí)為多少？

答:2/(300-0)%=±0.7%,沒有0.7級(jí),則精度等級(jí)為1.0級(jí)

4.有一臺(tái)測(cè)壓儀表，其標(biāo)尺范圍為0~400KPa,要求測(cè)量時(shí)最大確定誤差不超

過5KPa,則應(yīng)當(dāng)選擇精度等級(jí)為多少的儀表才能滿意要求。

答：5/(400-0)%=1.25%一級(jí)

作業(yè)20.某壓力表的測(cè)量范圍為0?IMPa,精度等級(jí)為1級(jí)，試問此壓力表允

許的最大確定誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為

0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa,試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否

符合1級(jí)精度，為什么？

答：最大誤差=(1-0)*1%=0.01MPa

在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa處，校驗(yàn)得到的確定誤差=0.508-0.5=0.008MPuVO.OlMPa

故在該校驗(yàn)點(diǎn)符合1級(jí)精度

第四章自動(dòng)限制儀表

一、基本要求

1.駕馭各種基本限制規(guī)律及其特點(diǎn)。

2.熟識(shí)比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間對(duì)限制系統(tǒng)的影響。

3.了解DDZ-H型和DDZTH型限制器的特點(diǎn)和基本組成。

二、常用概念

1.基地式限制儀表：由檢測(cè)器和顯示器組裝成的一個(gè)整體，同時(shí)具有檢測(cè)，

限制，.顯示等功能的儀表

2.單元組合式限制儀表：依據(jù)其功能不同分成若干單元，每個(gè)單元只完成

其中一種功能

3.限制器的限制規(guī)律：限制器的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的關(guān)系

4.雙位限制：限制器只有兩個(gè)輸出值，相應(yīng)的限制機(jī)構(gòu)只有開和關(guān)兩個(gè)極

限位置，又稱開關(guān)限制

5.放大倍數(shù)L：是一個(gè)可調(diào)的放大倍數(shù)，它確定了比例限制作用的強(qiáng)弱

6.比例度6：指限制器輸入變更相對(duì)值和相應(yīng)的輸出變更相對(duì)值之比的百

分?jǐn)?shù)

7.無(wú)干擾切換：指在自動(dòng)-手動(dòng)切換時(shí)，限制器輸出不變，因此生產(chǎn)過程不

會(huì)有擾動(dòng)

三、問答題

1.限制系統(tǒng)按限制規(guī)律可以分為哪幾類？各類限制規(guī)律的特點(diǎn)是什么？

答：位式限制，比例限制P,積分限制I,微分限制D

2.試述PID限制的數(shù)學(xué)模型及參數(shù)意義。P=kD（e+1/T.Sedt+Lde/dt）

3.試述DDZ-HI儀表的特點(diǎn)。P120

4.在限制系統(tǒng)應(yīng)用中，有哪些基本限制規(guī)律和組合限制規(guī)律？寫出各自的表

達(dá)式？它們各應(yīng)用在什么場(chǎng)所？

位式限制，比例限制P,積分限制I,微分限制D,比例積分PL比例微分PD,

比例積分微分PTD

四、選擇題：

1.調(diào)整器加入微分作用是用來(lái)（C）。

A.克服對(duì)象的純滯后B.克服對(duì)象的慣性滯后

C.克服對(duì)象的慣性滯后和容量滯后D.克服對(duì)象的容量滯后

2.調(diào)整器的比例度和積分時(shí)間正確說(shuō)法是（B）。

A.比例度越大，比例作用越強(qiáng)B.積分時(shí)間越小，積分作用越強(qiáng)

C.比例度越大，比例作用越弱,積分時(shí)間越大,積分作用越強(qiáng)

D.比例度越小，比例作用越弱,積分時(shí)間越小,積分作用越弱

3.限制系統(tǒng)中限制器正反作用的確定是依據(jù)（B）

A.生產(chǎn)的平安性B.實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋

C.系統(tǒng)放大倍數(shù)恰到好處D.調(diào)整器本身的特性

4、（D）存在純滯后，通常不影響限制質(zhì)量。

A、調(diào)整通道B、測(cè)量元件

C、變送器D、干擾通道

五、填空題：

1.儀表自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)中，氣動(dòng)儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍是0.02—0.IMPa；電動(dòng)

III型標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)范圍是4―20mA?

2.限制系統(tǒng)引入積分作用是為了消退余差，但積分的引入會(huì)使系統(tǒng)—

不穩(wěn)定,引入微分作用是為了克服慣性滯后和容量滯后。

3.表征限制規(guī)律的參數(shù)是比例度、積分時(shí)間及微分時(shí)間。

4.在PID調(diào)整中，比例作用是依據(jù)余作大小來(lái)動(dòng)作的,在系統(tǒng)中起

著一穩(wěn)定限制變量的作用;積分作用是依據(jù)余差是否存在

來(lái)動(dòng)作的，在系統(tǒng)中起著消退余差的作用;微分作用是依據(jù)余差

變更速度來(lái)動(dòng)作的,在系統(tǒng)中起著.超前調(diào)整__________的作用。

5.調(diào)整器的比例度越大，則放大倍數(shù)越_小，比例作用就越一弱，過

渡過程曲線越平穩(wěn)，但余差也越一大.

6.調(diào)整器的積分時(shí)間越小，則積分速率越大，積分特性曲線的斜率越—

±,積分作用就越一強(qiáng)，消退余差越.快。微分時(shí)間越大，微分作

用越一強(qiáng)。

六、綜合題：

作業(yè)5.一臺(tái)DDZ-III型溫度比例限制器，測(cè)量的全量程為0?1OOOC,當(dāng)指

示值變更1()()℃,限制器比例度為8()%,求相應(yīng)的限制器輸出將變更多少？

解：依據(jù)比例度6=(e/(x?~-Xmin)/p/(PmlPmin))*100%

當(dāng)輸出變更e=100C時(shí)，其輸出變更P為

1七5二(e/(xna-xain)/s/(p?H-pltin))=(100/(1OOO-O))/(U.8/(20-4))=2mA

第五章執(zhí)行器

一、基本要求

1.駕馭限制閥的流量特性的意義，了解串聯(lián)管道中阻力比s和并聯(lián)管道中

分流比X對(duì)流量特性的影響。

2.了解氣動(dòng)薄膜限制閥的基本結(jié)構(gòu)、主要類型及運(yùn)用場(chǎng)合。

3.理解氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及其選擇原則。

二、常用概念

1.限制閥的志向流量特性：在不考慮限制閥前后壓差變更時(shí)得到的流量

特性。有快開，直線，等百分比，拋物線幾種

2.限制閥的實(shí)際流量特性：在實(shí)際生產(chǎn)中，限制閥前后壓差總是變更的，

這時(shí)的流量特性

串聯(lián)管道：阻力比s對(duì)流量特性的影響。

并聯(lián)管道：分流比x對(duì)可調(diào)范圍的影響。

三、問答題

1.什么是氣開式限制閥和氣關(guān)式限制閥？如何選擇？

答：有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。

其選擇主要從工藝生產(chǎn)上平安要求動(dòng)身。若閥處于打開位置時(shí)危害性小，選

氣關(guān)式，反之選氣開式

2.執(zhí)行器在限制系統(tǒng)中有何作用？

答：接收限制器送來(lái)的限制信號(hào)，變更被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維

持在所要求的數(shù)值上或確定的范圍內(nèi)

3.執(zhí)行器有哪幾種?工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為什么大多數(shù)運(yùn)用氣動(dòng)執(zhí)行器？

答：氣動(dòng)，電動(dòng)，液動(dòng)。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，動(dòng)作牢靠穩(wěn)定，輸出推力較大，

修理便利，防火防爆而且價(jià)格較低

4.氣動(dòng)執(zhí)行器主要有哪兩部分組成？各起什么作用？

答：執(zhí)行機(jī)構(gòu)：推動(dòng)裝置

限制機(jī)構(gòu)：限制工藝參數(shù)

5.氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？

答:薄膜式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，價(jià)格便宜

活塞式：推力較大

6.何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？

答：當(dāng)來(lái)自限制器或閥門定位器的信號(hào)壓力增大時(shí)，閥桿向下動(dòng)作的叫正作

用，反之叫反作用。

7.何謂限制閥的志向流量特性和工作流量特性？志向流量特性有哪幾種？

答：志向流量特性：在不考慮限制閥前后壓差變更時(shí)得到的流量特性，有直

線，等百分比，拋物線及快開

工作流量特性：在實(shí)際生產(chǎn)中，限制閥前后壓差總是變更的，這時(shí)的流

量特性稱為工作流量特性

8.什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式?其選擇原則是什么？

答：有壓力信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥開的為氣關(guān)式，反之為氣開式。

其選擇主要從工藝生產(chǎn)上平安要求動(dòng)身。若閥處于打開位置時(shí)危害性小，選

氣關(guān)式，反之選氣開式

四、填空題：

1.被控介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量（Q/Qmax）與閥門相對(duì)開度（1/L）之間的關(guān)系，稱

為調(diào)整閥的流量特性:若閥前后的壓差保持不變時(shí)，上述關(guān)系稱為強(qiáng)

向流量特性;實(shí)際運(yùn)用中，閥前后的壓差總是變更的，此時(shí)上述關(guān)系為工作流

1特性。調(diào)整閥的流量特性有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、

拋物線、和快開。

五、綜合題：

1.從保證限制質(zhì)量的角度，限制閥設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪兒個(gè)方面？

答：結(jié)構(gòu)與特性的選擇

氣開式與氣關(guān)式的選擇

口徑的選擇

第六章簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)

一、基本要求

1.了解簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用。

2.駕馭簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則。

3.了解各種基本限制規(guī)律的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

4.駕馭限制器正、反作用確定的方法。

5.了解限制器參數(shù)工程整定的方法。

二、常用概念

1.簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng):由一個(gè)測(cè)量元件，變送器，一個(gè)限制器，一個(gè)限制閥和一

個(gè)對(duì)象所構(gòu)成的單閉環(huán)限制系統(tǒng)

2.限制器的工程整定：確定最合適的限制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。

三、問答題

1.如何選擇被控變量

P156

2.如何選擇操縱變量？

P158

3.造成限制系統(tǒng)滯后的緣由有哪些？

答:測(cè)量元件安裝位置，由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量變送裝置的信號(hào)傳送到限制室的限制器,

由限制室的限制器的輸出限制信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器所引起

4.限制器整定的任務(wù)是什么？常用整定方法有哪幾種？

答：確定最合適的限制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。有臨界比例度法，

衰減曲線法，閱歷湊試法，

5.為什么要考慮限制器的正、反作用？如何選擇？

答：限制作用對(duì)被控變量的影響應(yīng)與干擾作用對(duì)被控變量的影響相反，才能

使被控變量值回復(fù)到給定值。限制器的正反作用是關(guān)系到限制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行

與平安操作的重要問題。

6.被控對(duì)象、執(zhí)行器、限制器的正、反作用方向是怎么規(guī)定的？

被控對(duì)象：工藝機(jī)理

執(zhí)行器：工藝平安條件

限制器：對(duì)象，執(zhí)行器

7.限制器參數(shù)整定的任務(wù)是什么？工程上常用的的限制器參數(shù)整定有哪幾

種方法？

答：確定最合適的限制器比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間。有臨界比例度法，

衰減曲線法，閱歷湊試法，

四、選擇題：

1.在探討對(duì)象特性對(duì)選擇操縱變量影響中，下列哪個(gè)參數(shù)對(duì)限制質(zhì)量影響是可以

忽視的（D）

A、限制通道時(shí)間常數(shù)B、限制通道純滯后時(shí)間

C、干擾通道的時(shí)間常數(shù)D、干擾通道的純滯后時(shí)間

五、填空題：

1.限制對(duì)象的干擾通道的動(dòng)態(tài)特性對(duì)過渡過程的影響是：干擾通道的時(shí)間常數(shù)越

大，干擾對(duì)被控變量的影響緩慢。若限制通道不存在純滯后，則干擾通

道純滯后通常對(duì)調(diào)整質(zhì)量一無(wú)影響0

2.簡(jiǎn)潔調(diào)整系統(tǒng)的基本特征是單閉合回路和負(fù)反饋。

六、綜合題：

1.下圖為加熱爐裝置，工藝要求利用燃料量來(lái)限制爐出口介質(zhì)溫度t（簡(jiǎn)潔限制

綻

系

①

②指出構(gòu)成限制系統(tǒng)時(shí)的被控變量、限制變量、干擾量是什么？

③在下圖中畫出限制流程圖；

④選擇執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型以及限制器的作用方向；

⑤畫出簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)方框圖；

簡(jiǎn)潔說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t上升，分析調(diào)整動(dòng)作過程）。

料

解：

①被控變量：出口介質(zhì)溫度，

限制變量：燃料量，

干擾量：進(jìn)料流量加溫度、燃料壓力，爐的壓力和溫度以及環(huán)境溫度

②圖略

③執(zhí)行器選氣開類型，限制器選反作用方向

④圖略

⑤干擾作用使溫度上升，測(cè)量值大于給定值，限制器輸入偏差增大，輸出限

制信號(hào)削減，氣開閥關(guān)小，燃料量削減，塔頂溫度下降，維持給定

2.工藝要求利用回流量來(lái)限制塔頂溫度t（簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)），為保證塔正常操作,

回流量不允許中斷。

①被控變量：塔頂溫度、操縱變量：?jiǎn)柫髁?、主要干擾：進(jìn)料流量和溫度、

燃料壓力，回流的壓力和溫度以及環(huán)境溫度等

②畫出限制流程圖并確定執(zhí)行潛類型；氣關(guān)式

③選擇限制器的作用方向；反作用方向

④畫出簡(jiǎn)潔限制系統(tǒng)方框圖；

⑤簡(jiǎn)潔說(shuō)明該系統(tǒng)克服干擾的過程（可設(shè)溫度t上升，分析限制動(dòng)作過程）。

干擾作用使溫度上升，測(cè)量值大于給定值，限制器輸入偏差增大，輸出限制

信號(hào)削減，氣關(guān)閥開大，回流量加大，塔頂溫度下降，維持給定

圖1

第七章困難限制系統(tǒng)

一、基本要求

1.駕馭串級(jí)限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作過程、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；駕馭串級(jí)限制

系統(tǒng)中副變量的確定及主、副限制器正、反作用的選擇；了解串級(jí)限制系統(tǒng)中主、

副限制器參數(shù)的工程整定方法。

2.熟識(shí)設(shè)置勻稱限制系統(tǒng)的目的及限制方案。

3.了解比值限制系統(tǒng)的各種類型；熟識(shí)單閉環(huán)比值限制方案的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

4.熟識(shí)前饋限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。

5.理解連續(xù)型選擇性限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及限制方案；了解開關(guān)型選擇性

限制系統(tǒng)；了解積分飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生及防止方法。

6.理解分程限制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)合。

二、常用術(shù)語(yǔ)

1.軟愛護(hù)：通過一個(gè)特定設(shè)定的自動(dòng)選擇性限制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)短時(shí)間內(nèi)處于

不正常狀況時(shí)，即不使設(shè)備停車又起到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)愛護(hù)的目的

2.硬愛護(hù)：當(dāng)生產(chǎn)達(dá)到平安極限時(shí)，有聲光報(bào)警，然后由操作工將限制器切

換到手動(dòng)處理，或通過連鎖愛護(hù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車

三、問答題

1.試述串級(jí)限制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其運(yùn)用條件。

2.串級(jí)限制系統(tǒng)中主、副變量應(yīng)如何選擇？

3.簡(jiǎn)述勻稱限制的目的及限制方案。

方案：簡(jiǎn)潔勻稱限制和串級(jí)勻稱限制

目的：為了協(xié)調(diào)液位與排出流量之間的關(guān)系，允許它們都在各自許可范圍內(nèi)

做緩慢變更

4.簡(jiǎn)述比值限制的目的及限制方案。

方案：開環(huán)，單閉環(huán)，雙閉環(huán)，變比值限制系統(tǒng)

目的：實(shí)現(xiàn)副流量與主流量成確定比值關(guān)系

5.選擇性限制系統(tǒng)按處理方法不同可以分為哪幾類？

答：開關(guān)型，連續(xù)型，混合型

6.試述分程限制的目的及其適用范圍。

目的：一臺(tái)限制器的輸出限制兩臺(tái)或以上的限制閥，由每一段信號(hào)去限制一

臺(tái)限制閥，分段限制。

范圍：1）用于擴(kuò)大限制閥的可調(diào)范圍，改善限制品質(zhì)

2）用于限制兩種不同介質(zhì)，以滿意工藝生產(chǎn)的要求

3）用于生產(chǎn)平安防護(hù)措施

四、選擇題：

1、串級(jí)限制系統(tǒng)的副回路相當(dāng)于一個(gè)（B）

A、定值限制系統(tǒng)

B、隨動(dòng)限制系統(tǒng)

C、程序限制系統(tǒng)

D、比值限制系統(tǒng)

2.關(guān)于串級(jí)調(diào)整系統(tǒng)的方塊圖的說(shuō)法，下列不正確的是（A）