《化工自动化及仪表》习题

1. 某物料加热后与添加料混合，工艺要求混合时物料温度θo稳定，工艺采用改变换热器

蒸汽流量Qs来稳定罐内温度θo 。影响θo的因素有：阀前蒸汽压力Ps，冷物料流量Qi和温度θi ，环境温度θc等。 1）画出温度控制系统的方块图；

2）说明该控制系统的被控变量、操作变量、被控对象及主要扰动； 3）若蒸汽阀前压力Ps突然变大时，简述该系统的控制过程。

添加剂TCPs TT出料混合罐Qs Qi θi θc 换热器热物料冷物料

2. 图a为流量控制系统，主要克服阀前压力P1波动来稳定流量Q1 。图b是贮槽液位控制系统，主要克服Q1或Q2流量变化的扰动，保持液位稳定。

1）说明两图中的各控制系统的被控变量、操纵变量、被控对象及主要扰动； 2）若采用图a系统来控制液位，试比较与图b系统的不同点。 P1 Q1 P1 Q1 FTFChLTLCLThQ2 Q2

图a 图b

3．某换热器的温度控制系统（设定值是100℃）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。试分别求出衰减比、最大偏差、余差、回复时间。 温度（℃） 130 110 105 100 5 8 20 t(min)

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4. 已知某换热器被控变量是出口温度θ，操纵变量是蒸汽流量Q 。在蒸汽流量作阶跃变化时，出口温度响应曲线如图所示。该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数K、T、τ。

5. 如果用K热电偶测量温度，其仪表指示值是600℃，而冷端温度是65℃，则实际温度是665℃，对不对？若不对，正确值应为多少，为什么？

6．用K热电偶测量温度，冷端温度是30℃，测得的热电势是33.29mv，求被测炉子的实际温度。

7. 何谓变送器零点调整、零点迁移和量程调整，，试举一例说明之。

8. 热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还需确定分度号？若电动Ⅱ型温度变送器量程为0～150℃，当介质为90℃时，该变送器的输出为多少mA？若采用电动Ⅲ型温度变送器，量程和介质温度同上，则变送器的输出又为多少mA？ （设ΔI∝Δθ）

9. 某一标尺为0～500℃的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为：

被校表读数（℃） 0 标准表读数（℃） 0 100 200 300 400 500 103 198 303 406 495 Q(kg/h) 110 100 t 0 θ(℃) 43 40 t 0 1 2 3 (min)

1）求出仪表最大绝对误差值；

2）确定仪表的允许误差及精度等级；

3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？

10. 现欲测往复泵出口压力（约1.2MPa），工艺要求±0.05 Mpa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0, 1.5, 2.5, 4.0级，量程为0～1.6, 0～2.5, 0～4.0 Mpa 。试选择压力表的精度和量程。

11. 热电偶与电子电位差计配套测温应注意什么问题？热电阻与电子自动平衡电桥配套测温应注意什么问题？

12. 显示仪表有哪几种类型？各有什么主要特点？

13. 热电偶与数字式显示仪

θ1 现场 控制室 θ2 表测温线路如图所示。这种数显仪表 θ 接法是否正确？为什么？

普通铜导线 14. 用差压变送器与孔板配

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套测量过热蒸汽流量，仪表按P’=3Mpa（表压），θ’=400℃的工作状态标定。现过热蒸汽的工作状态发生了变化。若P=3.2Mpa，θ=380℃，则当仪表示值为6000Kg/h时，实际流量为多少？（设γ∝P/T，P：绝对压力，T：绝对温度）

15. 常用的流量计有哪几种？各有何主要特点？

16. 常用的压力、液位检测元件有哪些？

17. 用差压变送器测量如图所示储槽液位。已知被测介质重度γ=900Kg/M3，液位高度量程为0～1M，静液柱高度Ho=0.8M。 1）应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少？

2）确定变送器量程及应调整的量程范围。 3）当储槽液位h是0.5M时，变送器（气动）的输出为多少？

h Ho 通大气

18. 调节阀理想流量特性有哪几种？各有什么特点？

19. 为什么气动执行器在工业现场用得最多？电气阀门定位器又有何作用？

20. 说明P、PI、PD、PID控制规律的特点以及这几种控制规律在控制系统中的作用。

21. 说明比例度、积分时间、微分时间的改变对过渡过程有何影响。

22. 某比例调节器输入信号为4～20mA, 输出信号为1～5V, 当比例度δ为60%时，输入变化6 mA所引起的输出变化量是多少？

23. 某控制系统采用PI控制规律，若整定参数过渡过程的曲线如下图。试判定应如何改变参数δ或Ti，并简述理由。

y y y t t t

24. 已知某反应器温度控制系统如图所示，反应大量放热。要求控制温度为50℃，在供气中断时保证冷却。 A B 1）选择合适的检测元件及变送器；

2）选择调节阀的气开、气关特性并说明理由； 3）确定调节器正、反作用并说明理由。

夹套 冷却水

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25. 可编程调节器与常规调节器相比有何优点？

26. 可编程序控制器（PLC）有何主要特点？如何选用PC？

27. 简述DCS、FCS系统特点。

28. 为保证精馏塔提馏段重组分产品质

量，拟采用以再沸器热蒸汽流量为副变

提馏段 量、提馏段灵敏板温度为主变量的串级

控制方案，工艺要求在供气中断时切断

蒸汽

热源，试：

1）确定调节阀气开、气关特性；

再沸器 2）确定调节器的正反作用；

B

3）画出控制系统方块图；

4）简单说明流量副回路的主要作用。 29. 生产聚乙烯醇时，要求聚醋酸乙烯与氢氧化钠以一定比例混合。现采用单闭环控制系统，

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主动量（Q1）是聚醋酸乙烯，从动量（Q2）是氢氧化钠。正常生产时， Q1=7M/h,

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Q2=0.25M/h, 且Q1m=10M/h, Q2m=0.3M/h 。若用孔板配差压变送器测量流量，试确定用开方器和不用开方器时，仪表设置的比值系数K各为多少？当用开方器时，电动Ⅱ型调节器FC设定值约为多少？

30. 下图为某加热炉控制系统，原料油出口温度为被控变量。 1）这是什么控制系统？它对什么扰动的克服能力最强？为什么？

2）若要进一步提高控制质量，可对系统如何改进？画出控制流程图并简述理由。 Σ 原料油 加热炉 燃料

31. 比较均匀控制系统与定值控制系统有何区别（从控制目的、控制要求、控制手段等方面考虑）。

32. 分程控制系统一般是如何实施的？应用在什么场合？

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