1、化工儀表及自動化第五版厲玉化工儀表及自動化第五版厲玉鳴復習資料解析鳴復習資料解析2021/1/423 3、控制系統的品質指標、控制系統的品質指標(2).(2).余差余差C C：新的穩態值與給定值之差。：新的穩態值與給定值之差。 (1).最大偏差A與超調量B： 最大偏差最大偏差A A：在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數值。：在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數值。t ty yA ABC超調量超調量B B：第一個峰值：第一個峰值A A與新穩定值與新穩定值C C之差，即。之差，即。2021/1/43t ty yA ABBC 表示過渡過程的衰減程度。它是過渡過程同方向前后相鄰兩峰值的比。表示

2、過渡過程的衰減程度。它是過渡過程同方向前后相鄰兩峰值的比。(3).(3).衰減比：衰減比：(4).(4).過渡時間過渡時間TsTs： 又稱控制時間。又稱控制時間。 從干擾發生的時刻起至系統重新建立新的平衡狀態止的時間。從干擾發生的時刻起至系統重新建立新的平衡狀態止的時間。4.過渡過程：系統由一個平衡狀態過渡到另一個平衡狀態的過程。過渡過程：系統由一個平衡狀態過渡到另一個平衡狀態的過程。 2021/1/445.5.階躍干擾作用下的過渡過程形式階躍干擾作用下的過渡過程形式 當自動控制系統的當自動控制系統的( (給定或干擾給定或干擾) )輸入是階躍變化時，系統的過渡過程輸入是階躍變化時，系統的過渡過

3、程: :(1)(1)非周期衰減過程非周期衰減過程: :(2)(2)衰減振蕩過程：衰減振蕩過程： 被控變量在給定值的某一側做緩慢變化，沒有來回波動，最后穩定在某一數值上。 被控變量上下波動，但幅度逐漸減少，最后穩定在某一數值上。2021/1/45(4)(4)發散振蕩過程：發散振蕩過程：(3)(3)等幅振蕩過程：等幅振蕩過程： 發散振蕩、等幅振蕩過程屬于不穩定過程；發散振蕩、等幅振蕩過程屬于不穩定過程； 非周期衰減與衰減振蕩過程屬于穩定過程。非周期衰減與衰減振蕩過程屬于穩定過程。 被控變量在給定值附近來回波動，且波動幅度保持不變。 被控變量來回波動，且波動幅度逐漸變大，被控變量來回波動，且波動幅度

4、逐漸變大，即偏離給定值越來越遠即偏離給定值越來越遠 。2021/1/46圖圖1-12脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖具有指示功能的壓力控制具有指示功能的壓力控制器器具有指示功能的液位控制具有指示功能的液位控制器器具有記錄功能的溫度控制具有記錄功能的溫度控制器器具有指示、記錄功能的流具有指示、記錄功能的流量儀表量儀表具有指示、報警功能的液具有指示、報警功能的液位控制器位控制器2021/1/477. 控制通道：控制作用至被控變量的信號聯系。控制通道：控制作用至被控變量的信號聯系。干擾通道：干擾作用至被控變量的信號聯系。干擾通道：干擾作用至被控變量的信號聯系。8. 描述對

5、象的特性參數：放大系數描述對象的特性參數：放大系數K、時間常數、時間常數T、滯后時間、滯后時間 對象的放大系數K越大，表示對象的輸入量變化時，對輸出量的影響越大。 時間常數時間常數T T越大，表示對象受到干擾作用后，被控變量變化得越慢，到達新的穩定值所需的時間越大，表示對象受到干擾作用后，被控變量變化得越慢，到達新的穩定值所需的時間越長。越長。9. 9. 檢測儀表：用來檢測工藝參數的技術工具。檢測儀表：用來檢測工藝參數的技術工具。 傳感器：用來將這些參數轉換為一定的便于傳送傳感器：用來將這些參數轉換為一定的便于傳送 的信號的儀表。的信號的儀表。 變送器：當傳感器的輸出為單元組合儀表中規定變送器

6、：當傳感器的輸出為單元組合儀表中規定 的標準信號時，通常稱為變送器。的標準信號時，通常稱為變送器。 2021/1/4810、相對百分誤差：測量值的絕對誤差與測量儀表的量程之比的百分數。、相對百分誤差：測量值的絕對誤差與測量儀表的量程之比的百分數。11.11.變差：在相同條件下，使用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內進行正、反行程（即被測量逐漸變差：在相同條件下，使用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內進行正、反行程（即被測量逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時，被測量值正、反行程所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。由小到大和逐漸由大到小）測量時，被測量值正、反行程所得到的兩條特性曲線之間的最大

7、偏差。 12.線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。2021/1/4913.13.壓力的表示方法壓力的表示方法常有表壓、絕對壓力、負壓或真空度之分。常有表壓、絕對壓力、負壓或真空度之分。大大氣氣絕絕表表PPP 絕絕大大氣氣真真PPP 真空度：大氣壓與絕對壓力之差真空度：大氣壓與絕對壓力之差絕對壓力絕對壓力 ：單位面積所受到的力；：單位面積所受到的力；表壓：絕對壓力與大氣壓之差表壓：絕對壓力與大氣壓之差 14.彈簧管壓力表由測量系統、指示部分和表殼部分等組成。彈簧管壓力表由測量系統、

8、指示部分和表殼部分等組成。15. 霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器 在非均勻磁場中，實現位移在非均勻磁場中，實現位移電勢的線性轉換。電勢的線性轉換。2021/1/41016. 壓力儀表測量范圍的確定壓力儀表測量范圍的確定測量穩定壓力時測量穩定壓力時,最大工作壓力不應超過測量上限值的最大工作壓力不應超過測量上限值的2/3；測量脈動壓力時測量脈動壓力時,最大工作壓力不應超過測量上限值的最大工作壓力不應超過測量上限值的1/2；測量高壓時測量高壓時,最大工作壓力不應超過測量上限值的最大工作壓力不應超過測量上限值的3/5；測量最小壓力時測量最小壓力時,被測壓力應不低于儀表量程的被測壓力應不低于儀表量

9、程的1/3。 單位時間內流過某一截面的流體數量的大小。可采用體積或質量流量來表示。單位時間內流過某一截面的流體數量的大小。可采用體積或質量流量來表示。18.18.體積流量體積流量單位時間內流經某一有效截面的流體體積單位時間內流經某一有效截面的流體體積19.19.質量流量質量流量單位時間內流經某一有效截面的流體質量。單位時間內流經某一有效截面的流體質量。17.17.瞬時流量瞬時流量 20.20.累積流量：某一段時間內流經某一有效截面的流體總和。累積流量：某一段時間內流經某一有效截面的流體總和。 2021/1/41121、差壓式流量計：基于流體流動的節流原理、差壓式流量計：基于流體流動的節流原理,

10、利用流體流經節流裝置時產生的壓力差而實現流量測量。利用流體流經節流裝置時產生的壓力差而實現流量測量。22.標準節流裝置包括節流元件和取壓裝置。標準節流裝置包括節流元件和取壓裝置。 23.轉子流量計采用的是恒壓降、變節流面積的流量測量方法。轉子流量計采用的是恒壓降、變節流面積的流量測量方法。 24. 橢圓齒輪流量計工作原理：應用容積法測流量。橢圓齒輪流量計工作原理：應用容積法測流量。 25、漩渦流量計、漩渦流量計(又稱渦街流量計又稱渦街流量計)：應用流體振蕩原理測量流量。：應用流體振蕩原理測量流量。26.電容式液位傳感器的液位檢測電容式液位傳感器的液位檢測HKHdDCCCix ln)(200 電

11、容量的變化為：電容量的變化為： (0)值越大，儀表靈敏度越高。值越大，儀表靈敏度越高。D與與d越接近，即兩極間距離越小，儀表靈敏度越高。越接近，即兩極間距離越小，儀表靈敏度越高。 2021/1/41227 .熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。由三部分組成：熱電偶、測量儀表和連接導線。由三部分組成：熱電偶、測量儀表和連接導線。29 . 熱電偶兩接點溫度相同，則盡管導體熱電偶兩接點溫度相同，則盡管導體A、B材料不同，熱電偶回路的總熱電勢為零。材料不同，熱電偶回路的總熱電勢為零。28.組成熱電偶回路的兩種材料相同，則無論接點溫度如何，熱電偶回路的總熱

12、電勢為零。組成熱電偶回路的兩種材料相同，則無論接點溫度如何，熱電偶回路的總熱電勢為零。30、熱電阻溫度計、熱電阻溫度計注意：連接導線采用的是三線制連接。注意：連接導線采用的是三線制連接。31：比例控制規律的輸出變化量與輸入偏差：比例控制規律的輸出變化量與輸入偏差e成正比。成正比。 32. 熱電偶溫度變送器的構成：輸入橋路、放大電路、反饋電路熱電偶溫度變送器的構成：輸入橋路、放大電路、反饋電路 2021/1/41333. 數顯儀表的分類：按輸入信號的形式來分，有電壓型和頻率型兩類。數顯儀表的分類：按輸入信號的形式來分，有電壓型和頻率型兩類。34. 比例度就是指控制器輸入的相對變化值與相應的輸出相

13、對變化值之比的百分數。比例度就是指控制器輸入的相對變化值與相應的輸出相對變化值之比的百分數。35. 正作用控制器：當控制器的輸入信號增大正作用控制器：當控制器的輸入信號增大(或減小或減小)時，其輸出信號隨之增大時，其輸出信號隨之增大(或減小或減小)；36. 反作用控制器：當控制器的輸入信號增大反作用控制器：當控制器的輸入信號增大(或減小或減小)時，其輸出信號隨之減小時，其輸出信號隨之減小(或增大或增大)。37. 執行器按能源分類：氣動、電動、液動三大類。執行器按能源分類：氣動、電動、液動三大類。38. 氣動執行器的組成：氣動執行器的組成： 執行機構和控制機構（閥）執行機構和控制機構（閥）202

14、1/1/41439.氣關閥：當有信號壓力時閥關，無信號壓力時閥全開。氣關閥：當有信號壓力時閥關，無信號壓力時閥全開。氣開閥：當有信號壓力時閥開，無信號壓力時閥全關。氣開閥：當有信號壓力時閥開，無信號壓力時閥全關。2021/1/415簡答題：簡答題：2.2.測壓儀表按照其轉換原理的不同大致可分為：測壓儀表按照其轉換原理的不同大致可分為：1 1）液柱式壓力計）液柱式壓力計2 2）彈性式壓力計）彈性式壓力計3 3）電氣式壓力計）電氣式壓力計4 4）活塞式壓力計）活塞式壓力計 1）.定值控制系統定值控制系統 2 2）. .隨動控制系統隨動控制系統3 3）. .程序控制系統程序控制系統1. 按被控變量的

15、給定值變化規律分類：按被控變量的給定值變化規律分類：2021/1/416 利用各種形式的彈性元件受壓后所產生的彈性變形利用各種形式的彈性元件受壓后所產生的彈性變形( (位移位移) )測量壓力。測量壓力。 3、彈性式壓力計的工作原理、彈性式壓力計的工作原理4 4、霍爾片式壓力傳感器工作原理：利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉換成霍爾電勢，、霍爾片式壓力傳感器工作原理：利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉換成霍爾電勢，從而實現壓力的測量。從而實現壓力的測量。5.5.差壓式流量計的組成差壓式流量計的組成: :1).1).節流裝置節流裝置2).2).引壓管路引壓管路3).差壓計差壓計

16、(差壓變送器差壓變送器)2021/1/4176、熱電阻冷端溫度的補償方法：、熱電阻冷端溫度的補償方法：(1) (1) 冷端溫度保持為冷端溫度保持為00的方法的方法(2) (2) 冷端溫度修正法冷端溫度修正法（3 3）校正儀表零點法）校正儀表零點法（4 4）補償電橋法）補償電橋法（5 5）補償熱電偶法）補償熱電偶法7. 控制閥的理想流量特性：控制閥的理想流量特性：1）直線流量特性）直線流量特性2）等百分比流量特性）等百分比流量特性3）拋物線流量特性）拋物線流量特性4）快開流量特性）快開流量特性2021/1/4188. 8. 控制器參數的工程整定法有哪些。控制器參數的工程整定法有哪些。1）、臨界比

17、例度法）、臨界比例度法2）、衰減曲線法）、衰減曲線法 3）、經驗湊試法）、經驗湊試法9. 9. 比值控制系統：實現兩個或兩個以上參數符合一定比例關系的控制系統。比值控制系統：實現兩個或兩個以上參數符合一定比例關系的控制系統。10. 試寫出積分控制規律的數學表達式。為什么積分控制能消除余差？（試寫出積分控制規律的數學表達式。為什么積分控制能消除余差？（P139 : 7）答：積分控制規律是指控制器的輸出變量答：積分控制規律是指控制器的輸出變量p與輸人偏差與輸人偏差e的積分成正比，即的積分成正比，即 式中，為積分比例系數。因式中，為積分比例系數。因為積分控制作用的輸出與輸入偏差的積分成正比，只要有偏

18、差存在，積分控制作用將隨時間不斷變化，直為積分控制作用的輸出與輸入偏差的積分成正比，只要有偏差存在，積分控制作用將隨時間不斷變化，直至偏差完全消除，系統才能穩定下來，所以積分控制能消除余差。至偏差完全消除，系統才能穩定下來，所以積分控制能消除余差。edtKpI2021/1/419 )(2 .154)26 . 7(210420mAIo 1：一臺電：一臺電型壓力變送器型壓力變送器,測量范圍測量范圍210,從從 控制室測得信號為控制室測得信號為12時時,所測壓力是多少所測壓力是多少? 當當 所測壓力為所測壓力為7.6時時,輸出為多少輸出為多少 ?)(62)412(420210)(xminmin0mi

19、nmaxminmaxMPaLIIIILL minminminmaxminmax0)(ILxLLIII 計算題：計算題：2021/1/4202、用差壓式流量計測量流量，原設計范圍為、用差壓式流量計測量流量，原設計范圍為0-320m3，電動，電動型差壓變器的量程為型差壓變器的量程為0100，問：，問： (1)當變送器輸出當變送器輸出13時，對應流量是多少時，對應流量是多少? (2)若采用量程為若采用量程為0125的變送器，此時變送器的輸出應為多少的變送器，此時變送器的輸出應為多少?解解:(1)4134201000320 pQhmQ/2403 (2)p 100240320KPap25.56 4420

20、25.561250 ImAI2 .110 minminmaxminmaxminmaxIIIIpppQQQ 2021/1/4213: 實驗測得標準信號為實驗測得標準信號為420電動調節器的階躍響應曲線，如圖所示。電動調節器的階躍響應曲線，如圖所示。 50112512.epKP 問：問： 該控制器的控制規律？該控制器的控制規律？ 控制器的比例度、積分時間、微分時間？控制器的比例度、積分時間、微分時間？ 解：解： 該控制器為控制規律該控制器為控制規律 答：控制器的比例度為答：控制器的比例度為200%、積分時間為、積分時間為2分、微分、微 分時間為分時間為0 %2001001 %KP 601115 .

21、 01214dtTI2 IT2021/1/422解：解：又又 測量值減少時，控制器輸出減少，測量值減少時，控制器輸出減少， 是正作用方向。是正作用方向。 答答:控制器的實際比例度為控制器的實際比例度為100%，控制器是正作用方向。，控制器是正作用方向。 4、當、當型電動控制器的測量指針由型電動控制器的測量指針由50變化到變化到 25，若控制器的純比例輸出信號由，若控制器的純比例輸出信號由12下降到下降到 8，則控制器的實際比例度為多少？并指出控制則控制器的實際比例度為多少？并指出控制 器的作用方向。器的作用方向。 mAe4)420(%)25%50( mAp4812 %100%10044%100

22、%1001 peKp 2021/1/423P16 21.某化學反應器工藝規定操作溫度為（90010）。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80。現設計的溫度定值控制系統，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-19所示。石球該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、超調量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統能否滿足題中所給的工藝要求？解：有過渡過程曲線可知最大偏差 950-900=50衰減比 第一個波峰值 950-908=42 第二個波峰值 B=918-908=10衰減比 42:10=4.2振蕩周期 45-9=36余差 908-900=8過渡時間為47。由于最大偏差為50，不超過80

23、，故滿足題中關于最大偏差的工藝要求。2021/1/424P1012021/1/4252021/1/426P1392021/1/427測量變送器：測量變送器： 當被控變量增加時，其輸出也增加。因此，測量變送器一般都是正作用方向，當被控變量增加時，其輸出也增加。因此，測量變送器一般都是正作用方向，“+” 被控對象：被控對象： 當操縱變量增加時，被控變量增加，則對象為當操縱變量增加時，被控變量增加，則對象為“正作用正作用”。“+” 當操縱變量增加時，被控變量降低，則對象為當操縱變量增加時，被控變量降低，則對象為“反作用反作用”。“-” 執行器：執行器： 氣開閥：氣開閥： 信號增大時，閥開大信號增大時，閥開大,為正作用方向為正作用方向,用用“+”號表示。號表示。 氣關閥：氣關閥： 信號增大時，閥關小信號增大時，閥關小,為反作用方向為反作用方向,用用“-”號表示。號表示。2021/1/428控制器：控制器： 控制器的輸出取決于于被控變量的測量值與給定值之差控制器的輸出取決于于被控變量的測量值與給定值之差