化工仪表及自动化课后习题答案.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -第 1 章 自动掌握系统基本概念P161. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动扮装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动的进行，这种用自动扮装置来治理化工生产过程的方法，称为化工自动化。实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。（3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用才能的目的。（4）能转变劳动方式，提高工人文化技术水

2、平，为逐步的毁灭体力劳动和脑力劳动之间的差别制造条件。2、 一般要包括自动检测、自动爱护、自动操纵和自动掌握等方面的内容。3、闭环掌握有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高 ,响应时间缩短 , 适合于对系统的响应时间 , 稳固性要求高的系统 . 开环掌握没有反馈环节，系统的稳固性不高 ,响应时间相对来说很长 ,精确度不高 , 使用于对系统稳固性精确度要求不高的简洁的系统。4、自动掌握系统主要由哪些环节组成？自动掌握系统主要由测量元件与变送器、自动掌握器、执行器和被控对象等四个环节组成。5、p76、PI-307 表示就的安装的压力指示外表，工段号为3，外表序号为07。TRC-303 表示集中

3、外表盘安装的，具有指示记录功能的温度掌握外表。工段号为3，外表序号为03。 FRC-305 表示集中外表盘安装的，具有指示记录功能的流量掌握外表。工段号为3，外表序号为05。7、方块图是用来表示掌握系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。8、测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往掌握器。掌握器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去。执行器即掌握阀，它能自动的依据掌握器送来

4、的信号值来转变阀门的开启度，从而转变操纵变量的大小。9、被控对象（对象）自动掌握系统中，工艺参数需要掌握的生产过程、生产设备或机器。被控变量被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度掌握系统，压力制系统等。给定值（或设定值或期望值）人们期望掌握系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。操纵变量（调剂变量）对被控变量具有较强的直接影响且便于调剂（操纵）的变量。或实现掌握作用的变量。操纵介质 操纵剂 用来实现掌握作用的物料。10、掌握作用是对在受到外界干扰影响偏离正常状态后，回复到规定范畴内。干扰作用是引起被控变量偏离给定值，除操控

5、变量以外的各种因素。11、 该温度掌握系统的方块图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -题解 1-11 图反应器温度掌握系统方块图 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。如当反应器内的被控温度在干扰作用下上升时

6、，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度掌握器运算处理后，输出掌握信号去驱动掌握阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度掌握系统是一个具有负反馈的闭环掌握系统。12、反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），就叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。负反馈可以减小非线性失真。由于引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入波形叠加，因此净输入信号成为正半周小，负半周大的波形，此波形放大后，使其输出端正、负半周波形之间的差异减小，从而减小了放大电路输出波形的非线性失真。13、在 11 题15、定值掌握系统、随动掌握系统、程序掌握系统。16

7、、在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平稳状态称为系统的静态，把被控变量随时间而变 化的不平稳状态称为系统的动态。干扰是客观存在的，是不行防止的。一个自动掌握系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常的工艺生产状态。这就需要通过自动扮装置不断施加掌握作用去对抗或抵消干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺所要求的技术指标上。一个正常工作的自动掌握系统，总受到频繁的干扰作用，总处在频繁的动态过程中。明白系统动态更为重要。17、阶跃作用：在某一瞬时t0，干扰突然的阶跃式的加到系统上，并保持在这个幅度。采纳阶跃干扰的缘由：阶跃干扰比较突然，比较危急，对被控变量的影响也最大。假如一个掌握系统能

8、够有效克服阶跃干扰，对其他比较缓和的干扰也肯定很好的克服。阶跃干扰形式简洁，简洁实现，便于分析、试验和运算。19、等幅振荡过程和发散振荡过程是不稳固过程，生产上不能采纳。非周期衰减过程虽是稳固过程，但该过程中被控变量达到新的稳固值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏离给定值，所以一般也不采纳。衰减振荡过程能够较快的使系统达到稳固状态，并且最终的稳态值必定在两峰值之间，决不会显现太高或太低的现象，更不会远离给定值以致造成事故。所以,21、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: 1

9、0=4.2。余差 C=908 900=8 。振荡周期 T=45 9=36min 。 过渡时间 ts=47min 。由于 A=50 80， C=8 1.0% ，所以该压力表不符合1.0级精度。7 解（1）工程上的压力是物理上的压强，即P=F/S（压强）。（2）肯定压力是指物体所受的实际压力。 表压力 =肯定压力大气压力。负压力（真空度）=大气压力肯定压力8. 通常，由于各种工艺设备和检测外表本身就处于大气压力之下，因此工程上常采纳表压和真空度来表示压力的大小，一般外表所指的压力也是表压或真空度。9. 测压外表按其转换原理不同，主要分为四大类：液柱式压力计：它是将被测压力转换成液柱高度来进行测量的

10、。弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的位移来进行测量的。电气式压力计：它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的。活塞式压力计：它是依据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平稳砝码的质量来进行测量的。10. 主要的弹性元件有：1 弹簧管：可分为单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压范畴较宽，最高可测 量高达 1000MPa的压力。 2膜片：可分为平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范畴较弹簧管式的为低，通 常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器。3 波纹管：这种弹性元件易变形，常用于微压与低压的测量。11 解：（ 1）弹簧管压力计的测压原理是弹簧管受压力而产生变形，使其自由端

11、产生相应的位移，只要测出了弹簧管自由端的位移大小，就能反映被测压力p 的大小。（ 2）弹簧管式压力计的主要组成：弹簧管（测量元件），放大机构，游丝，指针，表盘。（ 3）弹簧管压力计测压过程为：用弹簧管压力计测量压力时，压力使弹簧管产生很小的位移量，放大机构将这个很小的位移量放大从而带动指针在表盘上指示出当前的压力值。12.13. 将霍尔元件与弹簧管协作，可组成霍尔片式弹簧管压力传感器。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，因而转变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现压力的测量。14. 应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用金属导体的电阻应变

12、效应制成的。压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。利用半导体的压阻效应制成的。15. 工作原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移转变了两块极板之间的距可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -离，造成电容量发生变化。特点：结构紧凑、灵敏度

13、高、过载才能大、测量精度可达0.2 级、可以测量压力和差压。20. 解压力表答应的最大肯定误差为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在校验点 0.5MPa 处，肯定误差为该校验点的测量误差为max=1.0MPa1.0%=0.01MPa=0.5 0.508= 0.008MPa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故该校验点不符合1.0 级精度。0.0080.508100%1.57%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结21. 解（1）为了保证敏锐元件能在其安全的范畴内牢靠的工作，也考虑到被测对象可能发生的反常超压情形

14、，对外表的量程挑选必需留有足够的余的，但仍必需考虑实际使用时的测量误差，外表的量程又不宜选得过大。（ 2）由于外表的基本误差m 由其精度等级和量程打算，在整个外表测量范畴内其大小是肯定的，选一台量程很大的外表来测量很小的参数值这样会加大测量误差。22. 解用 01.6MPa 、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 答应值 该表不符合工艺上的误差要求。用 01.0MPa 、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 答应值 该表符合工艺上的误差要求。23.

15、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，就依据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3pmaxp4p4 p3max41.632.13MPa 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1pminp3p3 pmin31.13.3MPa 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据压力表量程系列（附表1），可选 YX-150 型、测量范畴为02.5MPa 的电接点压力表。依据测量误差要求，测量的最大误差为max 1.1 5%=0.055MPa可

16、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结就所选压力表的最大引用误差应满意max0.055100%2.2%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结要求，故可选精度等级为1.5 级的压力表。2.50可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结24. 解合成塔掌握压力14MPa 为高压，设所选压力表的量程为p，就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p514323.3MPa 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据压力表量程系列（附表1），可选 YX-150 型、测量范畴为025MPa 的电接点压力表。依据测量误差要求，所选压力表的最大答应误差应满意可编辑资料

17、 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结max0.425100%1.6%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -要求，故可选精度等级为1.5 级的压力表。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结25. 解压力表的校验压力表的校验数据及其数据处理结果可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总

18、结被校表读数 /MPa0.00.40.81.21.6最大误差标准表上行程读数/MPa0.0000.3850.7901.2101.595标准表下行程读数/MPa0.0000.4050.8101.2151.595升降变差 /MPa0.0000.0200.0200.0050.0000.020标准表上、下行程读数平均值/MPa0.0000.3950.8001.21251.595肯定误差/MPa0.0000.0050.000-0.0130.005-0.013外表的最大引用误差 （从肯定误差和升降变差中选取肯定值最大者做为m，求外表的最大引用误差）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxmP

19、F S100%0.0201.6100%1.25%可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以，这台外表1.5 级的精度等级合格。空气贮罐的压力属稳态压力，且pmax=1.0MPa 1.6 2/3MPa 。pmin=0.8MPa 1.6 1/3MPa 。最大误差max=1.6 1.5%=0.024MPa 0.05MPa。所以这台外表能用于该空气贮罐的压力测量。29. 流体在有节流装置的管道中流淌时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为。流体经节流装置时，由于流速发生变化，使流体的动能发生变化。依据能量守恒定律，动能的变化必定引起静压能的变化，所以在流体流经节流装置时必定

20、会产生静压差。30. 流体流经节流装置时所产生的压差与流量之间有肯定的对应关系，通过测量压差的大小，即可得知流量的大小。由于流量基本方程式是在肯定的条件下推导出的，这些条件包括节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件（密度、温度、压力、雷诺数等），当以上这些条件转变时都会影响流量的测量。33. 由于转子流量计在流量变化时，转子两端的压降是恒定的。而差压式流量计在流量变化时，节流装置两端的压差也是随之转变的。37. 解由题知： p0=0.101325MPa ， p1=0.65+0.101325=0.751325MPa 。 T0=293K ，T1=273+40=313 （ K ）。0=1.

21、293kg/Nm 3。 1 =1.977kg/Nm 3 ，Q0=50L/s 。就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Q0p1T01Q01p0T11.2931.9770.7513250.10132529350313105L / s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结38. 解由题知t=7920kg m3 ， f=0.831kgL=831kg m3， W=1000m 3， Q0=10 L/min测苯的流量的修正系数为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结twfK Qtfw79207920100083183110000.9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳

22、总结Qr= Q0/K Q=10/0.9 11.1L/min所以，苯的流量测量范畴为0 11.1L/min 。当转子材料改为铝时，r =2750kg m3，此时测水的流量的修正系数为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页，共 19 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -tw79201000rw27501000K rQ2Qr0= Q0/K rQ=10/2=5L/min所以，此时测水的流量的测量范畴

23、为05L/min测苯的流量的修正系数为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结K fQrwfrfw27502750100083183110000.87可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Qrf=Qr0/ Kf Q=5/0.87=5.75 （ L/min ） 所以，此时测苯的流量的测量范畴为05.75L/min 。39. 椭圆齿轮番量计属于容积式流量计，它有两个相互啮合的椭圆齿轮，当流体流过时，带动齿轮旋转。齿轮每转 1周排出定量流体，只要测了椭圆齿轮的转速，便可知被测流体的流量。41. 解 电磁流量计的工作原理是基于管道中的导电流体在磁场中流淌时切割磁力线而产生感应电动势的

24、电磁感应原理，流体的流速越大，感应电动势也越大，感应电动势与流量成正比。电磁流量计只能用来测量导电液体的流量。42. 漩涡流量计的原理：是利用流体自然振荡的原理制成的一种漩涡分别型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的漩涡发生体时，如该物体几何尺寸适当，就在阻挡体后面，沿两条平行直线上会产生整齐排列、转向相反的漩涡列。漩涡产生的频率和流体的流速成正比。通过测出漩涡产生的频率可知流体的流量。46（1）直读式物位外表：利用连通器的原理工作。（ 2）差压式物位外表：利用液柱或物料积累对某定点产生压力的原理而工作。（ 3）浮力式物位外表：利用浮子的高度随液位变化而转变，或液体对浸沉于液体中的浮子（或沉筒）的浮力随液位高度而变化的原理来工作的。（ 4）电磁式物位外表：把物位的变化转换为一些电量的变化，通过测出电量的变化测出物位。（ 5）核辐射式物位外表：利用核辐射透过物体时，其强度随物质层的厚度而变化的原理来工作。目