自动化仪表作业及答案参考.docx

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自动化仪表作业及答案参考

第一章：

作业：

1.DDZ和QDZ的信号传输标准，DCS和FCS的名词解释

2.某压力表刻度0～100kPa，在50kPa处测量值为，求在50kPa处仪表示值的绝对误差、示值相对误差和示值引用误差？

3.某台测温仪表的测温范围为－100～700℃，校验该表时测得全量程内最大绝对误差为＋5℃，试确定该仪表的精度等级。

4.某台测压仪表的测压范围为0～8MPa。

根据工艺要求，测压示值的误差不允许超过±MPa，问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？

5.某待测电流约为100mA,现有级量程为0~400mA和级量程为0~100mA的两个电流表，问用哪一个电流表测量比较好？

6.某DDZ-Ⅲ型温度变送器测量范围是300-700℃,当温度由400℃变化到600℃时,变送器的输出如何变化？

7.差压变送器的量程为0~100KPa，现负迁移50%，仪表的量程和测量范围分别为？

答案：

1.

QDZ信号标准：

20kPa~100kPa

DCS:

集散控制系统FCS：

现场总线控制系统

2.

3.

4.

5.

解：

用级量程为0~400mA电流表测100mA时，最大相对误差：

用级量程为0~100mA的电流表测100mA时，最大相对误差：

说明选择合理的量程，即使用级表也可以比级表准确。

6.8mA~16mA

7.仪表的量程为100Kpa仪表的测量范围为-50~50Kpa

第二章：

作业：

课后2，4，5，6，7，8，9，11，19，20

2-2用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？

其冷端温度补偿的方法有哪几种？

2-5由K分度号热电偶（包括补偿导线）、冷端温度补偿器和配K分度号的动圈仪表组成一个温度检测系统，测量显示782℃，此时室温为32℃，后来发现所用的冷端补偿器型号为S，与K分度号热电偶不配套，则实际温度？

2-6用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端（室温）为25C，求设备的温度？

如果改用E型热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少？

2-12某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为~，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。

2-19有一台电动差压变送器配标准孔板测量流量，差压变送器的量程为16kPa，

输出为4mA～20mA，对应的流量为0t/h～50t/h。

工艺要求在40t/h时报警。

问：

（1）差压变送器不带开方器时，报警值设定在多少毫安？

（2）带开方器时，报警值又设定在多少毫安？

答案：

2-2：

解：

（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T（或t）的单值函数。

热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。

若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。

（2）冷端温度补偿的方法有：

延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。

2-4：

现用一支镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30℃，显示仪表的机械零位在0℃时，这时指示值为400℃，则认为换热器内的温度为430℃对不对？

为什么？

正确值为多少度？

解认为换热器内的温度为430℃不对。

设换热器内的温度为t，实测热电势为E（t，30），根据显示仪表指示值为400℃，则有E（t，30）=E（400，0），由中间温度定律并查镍铬-铜镍（E型）热电偶分度表，有

E（t，0）=E（t，30）+E（30，0）=E（400，0）+E（30，0）=28943+1801=30744V

反查镍铬-铜镍热电偶分度表，得换热器内的温度t=422.5℃

2-5：

EK（782，0）=Ek（t，32）+Es（32，0）

Ek（t，32）=，0）=Ek（t，32）+Ek（32，0）

EK（t，0）=+=

所以t=809度

2-6：

解用K型热电偶测温时，设设备的温度为t，则E（t，25）=20mV，查K型热电偶分度表，E（25，0）=。

根据中间温度定律，

E（t，0）=E（t，25）+E（25，0）=20+=mV

反查K型热电偶分度表，得t=℃

若改用E型热电偶来测次设备温度，同样，根据中间温度定律，测得热电势为

EE，25）=EE，0）EE（25，0）=1495=V。

2-7：

（1）0，冷端温度，小

（2）满量程，0，大

（3）小

2-8：

T=1100

2-9：

2-11:

P表=P绝-P大P大=P绝+P负

2-12：

解空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限pmin=，工作压力上限pmax=。

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

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

根据测量误差要求，测量的最大误差为

max5%=（MPa）

则所选压力表的最大引用误差应满足

要求，故可选精度等级为级的压力表。

2-19：

（1）不带开方器时，（I-4）/16=（40/50）^2所以I=

（2）带开方器时，（I-4）/16=40/50所以I=

2-20：

量程：

0~H0对应的压力值，即0~pgH0,不需要迁移

第三章作业：

1.测量高温液体（指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况）时，经常在负压管上装有冷凝罐（见题3-19图），问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移？

如要迁移，迁移量应如何考虑？

题3-19图高温液体的液位测量

2.某理想PID调节规律，Kc=2,Ti=30s,Td=0,试画出在如图所示输入方波作用下的调节器输出波形.

3．

4．一台比例作用的电动温度调节器，量程是100-200℃，调节器输出是4-20mA，当调节器比例度变为50%，则当指示值变化25℃，相应调节器输出变化是多少？

5.某台DDZ—Ⅲ型比例积分控制器，比例度为100％，积分时间TI为2min。

稳态时，输出为5mA。

某瞬间，输入突然增加了，试问经过5min后，输出将由5mA变化到多少？

答案：

1.解：

差压液位计正压室压力

p1=gh1+gH+p0

负压室压力

p2=gh2+p0

正、负压室的压差

p=p1p2=gH（h2h1）g

H=0时，p=（h2h1）g。

这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使H=0时，p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为（h2h1）g

2．

（1）

（2）

3．解：

（1）（下面一条标号为1，上面为2）Kc1=，T1=

Kc2=2,T2=1

（2）比例、积分作用减弱，影响比例的是P，影响积分作用的是P和Ti

4．

5.解控制器的放大倍数

KP=1/=1/100%=1

控制器的积分时间TI=2min，稳态输出p0=5mA；控制器的输入变化量为A=。

经历时间t=5min。

则输出变化量

所以，经历时间5min后，控制器的输出为

p=p0+p=5+=（mA）

第四章：

4-3数字化PID的位置式和增量式分别是什么？

试比较二者优缺点。

绘制增量式数字

PID算法的程序框图

4-5数字控制系统中，如何消除积分饱和现象？

第五章：

５－２

５－３

５－４

５－７

５－８

补充：

1.执行器按照使用的能源可分为______、____、_________三种。

2.调节阀的流量大小与__________和有关。

3.当调节阀的情况下，所获得的流量特性称为工作流量特性。

_______________________时得到的流量特性称为理想流量特性。

4.电动执行器有__________行程和______行程两种。

5.控制系统中选择气开阀或气关阀主要从____________角度考虑。

6.调节阀的流量特性和什么有关？

什么是阻力比系数？

串联管道什么情况下发生畸变，如何畸变？

7.流量特性的选择原则？

8.调节阀所能控制的_____________的比值成为调节阀的可控比。

9.调节阀流量特性的选择一般根据经验从三个方面考虑：

______、____、_________。

10.如图系统阀门气开气关型式和调节器正反作用应选（）。

补1：

一台DDZ—Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0～1000℃，当指示值变化100℃，控制器比例度为80％，求相应的控制器输出将变化多少？

解

控制器的输出变化量p=80%=2（mA）

补充2：

某电动比例调节器的测量范围为100~200，其输出为0~10mA。

当温度从140变化到160时，测得温度调节器的输出从3mA变化到7mA，试求该调节器的比例带。

补充作业：

1.如图所示，用差压变送器测敞口容器液位，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h1=1m，h2=3m,若被测介质的密度为980kg/m3,求：

1）该变送器的量程为多少？

2）是否需要迁移？

迁移量为多少？

2：

某负作用理想PID调节规律，，Ti=2min,Td=0,在t=t0时刻加入一幅值为1mA的阶跃信号，若调节器的起始工作点为6mA，试画出调节器的输出波形。

6图示锅炉生产情况，冷水进入气鼓，经燃烧加热产生蒸汽，在生产过程中，工艺要求气鼓里的水不能烧干，不然将产生事故，甚至发生爆炸。

为了保证锅炉的安全生产，试确定冷水进水管道上调节阀的气开，气关形式。

气关阀

7、图示，冷物料通过加热器用蒸汽对其加热，在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不损坏，现在蒸汽管道上有一只调节阀，确定其气开，气关形式。

气开阀