化工仪表及其自动化答案

化工仪表及其自动化答案

【篇一：化工仪表及自动化习题答案第5版】

s=txt>一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 2、自动控制系统主要由哪些环节组成？

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、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中pi-307、trc-303、frc-305所代表的意义。

pi-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； trc-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；

frc-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。

4、图所示为一反应器温度控制系统示意图。a、b两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？ 反应器温度控制系统

该温度控制系统的方块图 反应器温度控制系统方块图

其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。

可能影响被控变量的干扰因素主要有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。

5、某化学反应器工艺规定操作温度为(900?10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给

定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间（被控温度进入新稳态值的?1%（即900?（?1%）=?9℃）的时间），并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？ 题1-19图 温度控制系统过渡过程曲线

解 最大偏差a=950?900=50（℃）； 超调量b=950?908=42（℃）； 由于b?=918?908=10（℃），所以，衰减比n=b:b?=42:10=4.2； 余差c=908?900=8℃；

振荡周期t=45?9=36(min)； 过渡时间ts=47min。

因为a=50℃80℃，c=8℃10℃，所以，该控制系统能满足题中所给的工艺要求。 6、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。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：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图 蒸汽加热器温度控制

解 蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 题解1-20图 蒸汽加热器温度控制系统方块图

其中：被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。

可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。

该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差a=81.5?81=0.5（℃）； 由于b=81.5?80.7=0.8（℃），b?=80.9?80.7=0.2（℃），所以，衰减比n=b:b?=0.8:0.2=4； 余差c=80.7?81= ?0.3（℃）。 p33

7、反映对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？ 解：放大系数k、时间常数t和滞后时间?

放大系数k在数值上等于对象（重新）处于稳定状态时的输出变化量与（引起输出变化的）输入变化量之比，即 输出量的变化量 k?

输入量的变化量

对象的放大系数k越大，就表示对象的输入量有一定变化时，对输出量的影响越大，或被控变量对这个量的变化就越灵敏，所以，k实质上是对象的灵敏度。

时间常数t是指当对象受到阶跃输入作用后，被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间；或当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始变化速度变化，达到新的稳态值的时间。

时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳态值所需的时间也越大 对象在受到输入作用后，被控变量却不能立即而迅速地变化的现象称为滞后现象；或输出变量的变化落后于输入变量的变化的现象称为滞后现象。滞后现象用滞后时间?表示。

对象的滞后时间?，使对象的被控变量对输入的变化响应滞后，控制不及时。 p101 8

(1)求出该温度仪表的最大绝对误差值； (2)确定该温度仪表的精度等级；

由以上数据处理表知，最大绝对误差：+6℃； (2)仪表误差：?max ?? 6

?100%??0.6%， 1000

仪表的精度等级应定为1.0级； 9

(1)求出该压力表的变差；

(2)问该压力表是否符合1．0级精度？ 解 （1）校验数据处理： （2）仪表误差：?max

由以上数据处理表知，该压力表的变差：1.2%； ?? 0.005

?100%??0.5%； 10

但是，由于仪表变差为1.2%1.0%，所以该压力表不符合1.0级精度。 10、某压力表的测量范围为0～1mpa，精度等级为1.0级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？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，为什么？ 解：压力表允许的最大绝对误差为

?max=1.0mpa?1.0%=0.01mpa 在校验点0.5mpa处，绝对误差为 ?=0.5?0.508=?0.008(mpa) 该校验点的测量误差为 ??

?0.008

?100%??1.57% 0.508

故该校验点不符合1.0级精度。 11、为什么测量仪表的测量范围要根据测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有何问题？ 解 ：（1）为了保证敏感元件能在其安全的范围内可靠地工作，也考虑到被测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量

程选择必须留有足够的余地，但还必须考虑实际使用时的测量误差，仪表的量程又不宜选得过大。

（2）由于仪表的基本误差?m由其精度等级和量程决定，在整个仪表测量范围内其大小是一定的，选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。

12、如果某反应器最大压力为0.8mpa，允许最大绝对误差为

0.01mpa。现用一台测量范围为0~1.6mpa，精度为l.0级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0~1.0mpa，精度为1.0级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解 用0~1.6mpa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差

?1max=1.6mpa?1.0%=0.016mpa0.01mpa(允许值) 该表不符合工艺上的误差要求。

用0~1.0mpa、精度为l.0级的压力表来进行测量的基本误差 ?2max=1.0mpa?1.0%=0.01mpa0.01mpa(允许值) 该表符合工艺上的误差要求。

13、某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.1~1.6mpa，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的?5％，试选择一台合适的压力计(类型、测量范围、精度等级)，并说明其理由。

解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限

pmin=1.1mpa，工作压力上限pmax=1.6mpa。设所选压力表量程为p，则根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有 pmax?

3p41pmin?p 3 ?? p? 44

pmax??1.6?2.13(mpa) 33 p?3pmin?3?1.1?3.3(mpa)

根据压力表量程系列（附表1），可选yx-150型、测量范围为0~2.5mpa的电接点压力表。

根据测量误差要求，测量的最大误差为 ?max?1.1?5%=0.055(mpa) 则所选压力表的最大引用误差应满足 ?max? 0.055