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下图为工艺管道截面图,请标出液体、气体和蒸汽的引压口位置,并说明原因。
测量气体时,为了使气体内的少量凝结液能顺利地回工艺管道,而不流入测量管道和仪表内部,取压口应在管道的上半部,如图的1处。
测量液体时,为了让液体内析出的少量气体能顺利地返回工艺管道,而不进入测量管道和仪表内部,取压口最好在与管道水平中心以下成0~45°
夹角内,如图3处。
对于蒸汽介质,应保持测量管道内有稳定的冷凝液,同时也防止工艺管底部的固体介质进入测量管道和仪表内部,取压口最好在管道水平中心以上成0~45°
角内,如图2处。
8.叙述三阀组的起动、停运顺序?
对于蒸汽流量变送器和带负迁的液位变送器在操作中需注意什么?
起动顺序:
(1)打开正向阀
(2)关闭平衡阀
(3)打开负压阀
停运的顺序:
(1)关闭负向阀
(2)打开平衡阀
(3)关闭正向阀
对于蒸汽流量计和带负向迁移的液位计来说,在起动或停运三阀组的操作过程中,不可有正、负压阀和平衡阀同时打开的状态,即使开着的时间很短也是不允许的。
在三个阀都开着的情况下,负压侧冷凝器里的凝结液或隔离罐里的隔离液将会流失,导致仪表指示不准,甚至被迫停运。
9.简述电磁流量计的工作原理。
电磁流量计由变送器和转换器两部分组成,二者之间用连接线(包括励磁线、信号线)相互连接。
变送器基于电磁感应定律工作,被测介质在垂直于磁力线的方向上流动,在与介质流动和磁力线都垂直的方向上产生一感应电动势EX。
EX=Βdν·
10-4Ⅴ
其中,B—磁感应强度,d—两电极间距(管径)v—被测介质平均流速,当两电极间距离,磁感应强度一定时,则EX与流量成正比。
转换器是一个高输入阻抗,且能抑制各种干扰成分的交流毫伏转换器。
10.图示为用差压变送器测量闭口容器的液位,已知h2=200㎝,h3=140㎝,
被测液密度为0.85g/㎝3。
求变送器的量程和迁移量。
(g=9.807g/㎝2)
图中为什么要加冷凝器?
如容器内外温差较大或被测液体易凝结则测量方式有何改变?
量程为:
⊿P=h2ρg
=200×
0.85×
980.7×
100/1000
=16671.9Pa
在液位最低时,
P+=h3ρg
=140×
=11670.3Pa
P-=0
所以本题是正迁移,迁移量为P+-P-=11670.3Pa。
从本题可以看出,液体的气相在操作中不易凝结,所以负向管中不必加隔离液,但被测液体的气相总有一定的凝结,故通常在负压排污阀前加一冷凝管,以保证测量精度不受凝结液影响。
如容器内外温差较大或被测液体易凝结的测量场合,则负压导管内需要加隔离液,一般有一定的负迁移。
干隔离管
最高液位
h2
最低液位
h3
+-
冷凝器
11.为什么电磁流量计对接地要求高,接地应注意什么?
电磁流量计信号较弱,满量程时仅2.5~8mv,流量很少时仅几微伏,外界略有干扰就会影响测量精度,因此,变送器外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器的管道都要接地,并要单独设置接地点,绝不能连接在电机、电器等公用地线或上下水管道上。
转换器部分已通过电缆接地,故勿再接地,以免地电位不同而引入干扰。
12.用吹气法测量稀硫酸贮罐的液位,已知稀硫酸密度ρ=1.25g/㎝3,测出U型管中的差压为200㎜Hg,问贮罐中液位为多少?
200mmHg
解:
U型管的压力:
P=200㎜Hg=26.66kPa
此压力即为稀硫酸液面至吹气管下端之压力,所以液面至吹气管下端之高度H为:
H=P/ρɡ=26.66×
103/1.25×
104×
9.807=217.6㎝
吹气管下端至罐底距离为150㎜;
即15㎝,所以液位高度为:
217.6㎝+15㎝=232.6㎝=2.326M
13.有一气动浮筒液位变送器用来测量界面,其浮筒长度L=800㎜,被测液体的重度分别为ρ重=1.2g/㎝3,ρ轻=0.8g/㎝3。
试求输出为0%、50%和100%时所对应的灌水高度。
最高界面(输出为100%)所对应的最大灌水高度为:
L=1.2×
800/1.0=960㎜
最低界面(输出为0%)所对应的最小灌水高度为:
l=0.8×
800/1.0=640㎜
由此可知用水代校时界面的变化范围为:
L-l=960-640=320㎜
显然,在最高界面时用水已不能进行校验,这时可将零位降到
800-320=480㎜处进行校验。
其灌水高度和输出压力的对应关系为:
灌水高度,㎜
液位指示,%
输出压力,kPa
480
640
800
50
100
20
60
这样校验后,再把浮筒室灌水到640㎜,并把输出压力调整到20kPa,完成全部校验。
14.热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿?
热电偶热电势的大小与其两端的温度有关,其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。
在实际应用中,由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响,所以测量中的冷端温度不可能保持在0℃不变,也不可能固定在一个固定的温度不变,而热电势既决定于热端温度,也决定于冷端温度。
所以如果冷端温度自由变化,必然会引起测量误差,为了消除这种误差,必需进行冷端温度补偿。
15.一台测温仪表的补偿导线与热电偶的极性接反了,同时又与仪表输入端接反了,问能产生附加误差吗?
附加误差大约是多少?
能产生附加测量误差,误差值与补偿导线两端误差有关。
表达式:
未接反:
e(表端)=e(热端)+e(冷端);
接反:
e(表端)=e(热端)-e(冷端)。
若温差为零,e(冷端)=0,仪表示值无附加误差,若热偶冷端温度高于仪表输入端温度,e(冷端)>
0,仪表示值将比实际值低两倍的温差值,例如:
实际温度为100℃冷端温度为25℃,仪表输入端温度为15℃,则仪表示值约为80℃,若热偶冷端温度低于仪表输入端温度,e(冷端)<
0,仪表示值将比实际温度高两倍的温差值,例如实际温度为100℃,冷端温度为15℃,仪表输入端温度为25℃,则仪表示值约为120℃。
16.某人将镍铬——镍硅补偿导线极性接反,当电炉温度控制于800℃时,若热电偶接线盒处温度为50℃,仪表接线板处温度为40℃,问测量结果和实际差多少?
Eu(800℃)=33.29mv;
Eu(50℃)=2.02mv;
Eu(40℃)=1.61mv;
当补偿导线正确连接时,仪表实得电势为
33.29-1.61=31.68mv
如补偿导线接反,则仪表实得电势为
(33.29-2.02)-(2.02-1.61)=30.86mv
查表得741.5℃,和实际相差-19.5℃。
17.定位器和调节阀阀杆连接的反馈杆脱落时,定位器的输出如何变化?
定位器和调节阀连接的反馈杆脱落,定位器就没有反馈,成了高放大倍数的气动放大器。
如果定位器是正作用,即信号增加,输出也增加,则阀杆脱落,输出跑最大,如果是反作用,则跑零。
18.下图为加热炉温度调节系统,根据工艺要求,出现故障时炉子应当熄火。
试说明调节阀的气开、气关形式,并简述调节系统的动作过程?
调节器
炉
进料
燃料
故障情况下,气源压力为零,应切断燃料,以确保炉子熄火。
故要求调节阀为气开式,气源中断时关闭。
当炉温增高时,要求燃料量减少,即减少调节阀开度。
由于是气开阀,所以要求调节器输出减少,应选用反作用调节器。
调节系统的动作过程为:
进料减少,温度上升,调节器输出下降,调节阀关小,燃料量减少,炉温下降;
反之,由于各种原因引起炉温下降,调节器输出增大,调节阀开大,燃料量增加,炉温升高。
19.什么是比例、积分、微分调节规律?
在自动调节过程中起什么作用?
比例调节依据“偏差的大小”来动作,它的输出与输入偏差的大小成比例。
比例调节及时有力,但有余差。
在系统中起着稳定被调参数的作用;
积分调节依据“偏差是否存在”来动作,它的输出与偏差对时间的积分成比例,只有当余差消失时,积分才会停止,其作用是消除余差;
微分调节依据“偏差变化速度”来动作,它的输出与输入偏差变化的速度成比例,其效果是阻止被调参数的一切变化,有超前调节的作用,对滞后大的对象有很好的效果。
20.什么场合下选用比例(P)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)调节规律?
比例调节规律适用于负荷变化较小,纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统;
比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小、系统负荷变化较大(需要消除干扰引起的余差)、纯滞后不大(时间常数不是太大)而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统;
比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大,纯滞后不太大,不允许有余差的对象。
21、气动薄膜调节阀,若阀杆在全行程的50%位置,则流过阀的流量是否也在最大量的50%?
不一定,要以阀的结构特性而定。
在阀两端压差恒定的情况下,如果是快开阀,则流量大于50%;
如果是直线阀,则流量等于50%;
如果是对数阀(等百分比阀),则小于50%。
22.气动调节阀的辅助装置有哪些?
各起什么作用?
气动调节器的辅助装置有如下一些:
i.阀门定位器——包括电气阀门定位器和气动阀门定位器,用于改善调节阀的工作特性,实现正确定位。
ii.阀位开关——显示调节阀上、下限的行程工作位置。
iii.气动保位阀——气源故障时,保持阀门当时位置。
iv.三通、四通电磁阀——实现气路的自动切换。
v.手轮机构——系统故障时,可切换进行手动操作。
vi.气动继动器——使执行机构动作加快,减少传递时间。
vii.空气过滤减压阀——作为气源净化、调压之用。
viii.贮气罐——气源故障时,由它取代,使阀能继续工作。
23.图示氨冷器,用液氨冷却液铜,要求出口铜液温度恒定。
为保证氨冷器内有一定汽化空间,并避免液氨带入冰机造成事故,采用温度—液位串级调节。
a)试画出温度——液位串级调节系统示意图和方块图;
b)试确定气动调节阀的气开、气关形式;
c)试确定调节器的正反作用形式。
气氨
铜液
LT
TTTCLC
液氨
1)
SP
串级调节示意图
方块图如下:
温度液位气动液位温度
给+-调节器+-调节器调节阀对象对象铜液
定出口
值副回路液位变送器温度
主回路
温度测量、变送器
2)气开式调节阀;
3)液位调节器为反作用,温度调节器为正作用。
24.何谓分程调节系统?
设置分程调节系统的目的是什么?
分程调节系统就是一个调节器同时控制两个或两个发上的调节阀,每个调节阀根据工艺的要求在调节器输出的一段信号范围内动作。
设置分程调节系统的主要目的是扩大可调范围,所以能满足特殊调节系统的要求,如:
a)善调节品质,改善调节阀的工作条件。
b)满足开停车时小流量和正常生产时的大流量的要求,使之都能有较好的调节质量。
c)满足正常生产和事故状态下的稳定性和安全性。
25.简述离心式压缩机喘振的原因。
压缩机在运转过程中,流量不断减小,小到最小流量界限时,就会在压缩机流道中出现严重的气体介质涡动,流动严重恶化,使压缩机出口压力突然大幅度下降。
由于压缩机总是和管网系统联合工作的,这时管网中的压力并不马上降低,于是管网中原气体压力就会大于压缩机出口压力,因而管网中的气流就会倒流向压缩机,直到管网中的压力降至压缩机出口压力时倒流才停止。
压缩机又开始向管网供气,压缩机的流量又增大,恢复正常工作,但当管网中的压力恢复到原来压力时,压缩机流量又减少,系统中气体又产生倒流,如此周而复始,产生周期性气体振荡现象就称为“喘振”。
26.什么叫可变极限流量的防喘振控制系统?
常用的控制系统方法是什么?
在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合,因为不同转速工况下其极限喘振流量是一个变数,它随转速的下降而变小,所以最合理的防喘振控制方案应是留有适当的安全裕量,使防喘振调节器沿着控制线工作,这就构成可变极限流量的防喘振控制系统
常用的控制方案有两种:
其一是采用测量压缩机的转速,经函数发生器作为流量调节器给定值。
其二是根据防喘振控制线的数学表达式,建立数学模型,就可以用数字仪表和微处理器来实现。
27.微机系统与现场的输入、输出通道上,一般都加有光电隔离接口电路,这种接口线路有什么特点?
1)在输入输出通道上采用光电耦合器件,在输入端为发光源,输出端为受光器,用光线来耦合信号,使输入、输出没有电的直接联系,可以有效防止漏电、短路、打火、感应引起的过电压窜入微机系统,损坏部件。
2)输入信号采用电源回路,使输入回路有较低阻抗,可抑制由电容耦合造成的干扰信号。
3)信号的单向传送,输出端与输入端互相不影响,可防止工业控制系统的执行单元中电机、电磁阀、继电器等感性负载、输电线路长等出现的尖峰干扰。
4)无公共接地问题,使微机和驱动系统不因公共接地不良带来干扰。
28.请说明微处理器、微型计算机、微型计算机系统、单片机之间的区别?
(1)微处理器是大规模集成电路CPU,它由几片或一片大规模集成电路芯片组成,其中包括算术逻辑部件(ALU)、寄存器(REGISTEP)、控制器(UP)。
(2)微型计算机由微处理器加上半导体存储器和输入/输出接口电路组成,三者通过外部总线连接起来。
(3)计算机配上成套功能齐全的外围调和,以及较为丰富的系统软件后,一般就称为微型计算机系统。
(4)单片机是把计算机主要部分都集成在一个芯片上的单微型计算机,由于它的结构与指定功能都是按工业控制要求设计的,故又叫单片微型控制器。
29、调节阀由哪几部分组成?
根据国际电工委员会(IEC)对调节阀(国外叫做控制阀ControlValve)的定义,调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成,即
调节阀=执行机构+阀体部件
其中,执行机构是调节阀的推动装置,它按信号压力的大小产生相应的推力,使推杆产生相应的位移,从而带动调节阀的阀芯动作。
阀体部件是调节阀的调节部分,它直接与介质接触,由阀芯的动作,改变调节阀节流面积,达到调节的目的。
30、调节阀执行机构分几大类?
气动执行机构常见的有几种?
调节阀执行机构分气动、液动和电动三大类。
常见的气动执行机构有气动薄膜式、气动活塞式(气缸式)、气动长行程机构和侧装式气动薄膜机构(又叫增力型气动薄膜机构)。
31、调节阀根据结构形式分主要有哪几种?
主要有直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀、隔膜阀、阀体分离阀和套筒阀(笼式阀)。
32、叙述直通单座调节阀的特点及应用场合。
直通单座调节阀阀体内只有一个阀芯和阀座,主要特点是:
a.泄漏量小,标准泄漏量为0.01%C;
b.许用压差小,DN100的阀△P为120kPa;
c.流通能力小,DN100的阀C=120.
这种阀适用于要求泄漏量小和压差较小的场合(当压差大时必须选用推力大的执行机构,或配用阀门定位器)。
33、试述套筒调节阀的主要优点,并说明为什么具有这些优点?
套筒调节阀是六十年代发展起来的新品种,它兼有单、双座阀的优点,在稳定性、寿命、装卸、维修等方面又优于单、双座阀,因此它已成为调节阀的主流,其结构如图所示。
其主要优点是:
a.稳定性好
由于套筒阀的阀塞上的不平衡孔,可以减少介质作用在阀塞上的不平衡力。
同时,套筒与阀塞间导向面大,加之不平衡力变化较小,因此不易引起阀芯振动。
b.互换性和通用性强
只要更换套筒,就可以得到不同的流量系数和不同的流量特性。
c.许用压差大,热膨胀影响小
从平衡原理上看,带平衡孔的套筒阀与双座阀一样,因此许用压差大。
又由于套筒、阀塞采用同一种材料制成,温度变化引起的膨胀基本一样。
同时,套筒、阀塞形状基本一致,故热膨胀影响小。
(一般调节阀阀芯、阀座采用的不是同一种材料,因而随温度增加泄漏量也会增加)。
d.维修方便
套筒通过上阀盖被压紧在阀体上,不象单、双座阀那样,阀座是通过螺纹与阀体连接的,因此拆装非常方便,而且拆装套筒时阀体可不从管道上卸下来,对仪表维修工人来讲,这要算是最突出的优点了。
e.使用寿命长
由于阀塞底部为平面,在产生气蚀时,气泡破裂产生的冲击波作用在阀塞下面的窨内,冲击能量没有作用在阀塞上而是被介质自身吸收。
而单、双座阀冲击能量却直接作用在其阀芯头部,因此套筒阀气蚀的破坏比单、双座阀小。
另一方面,套筒密封面与节流面(窗口)分开,介质高速流动姑密封而后冲刷也大为减少。
所以套筒阀的使用寿命比单、双座阀长。
f.噪音低
在产生闪蒸的情况下,由于套筒阀气蚀破坏小,加之的振动也小于单、双座阀(因套筒与阀塞有较大较长的导向),所以它比单、双座阀的噪音要低10分贝以上。
34、蝶阀有何特点,适用于什么场合?
有哪些主要品种?
蝶阀又叫翻板阀,其优点是:
a.流通能力大,约为同口径双座阀的1.5~2倍;
b.价格便宜,特别是在口径较大时;
c.阻力损失小,流体通过时压降低;
d.沉积物不易积存;
e.结构紧凑,安装窨很小。
缺点:
a.操作转矩大,如口径较大或压差高时,需配用较大的执行机构;
b.泄漏量较大,普通型为2%C;
c.作为调节用的某些蝶阀,其转动角度被限制在60。
,可调范围小。
蝶阀特别适用于低差压、大口径、大流量的气体和浆状液体。
对于一般的调节阀DN300mm就是大阀,只有个别到DN450,而对于蝶阀来说,DN500以下是小阀,DN500~1000是中规格阀,最大的蝶阀口径可达9m。
可见,大口径管路用的调节阀主要是蝶阀
蝶阀的主要品种有:
普通蝶阀、软密封蝶阀(采用聚四氟乙烯、橡胶密封圈,泄漏量很小)、偏心蝶伐(二偏心或三偏心)、高温蝶阀、高压蝶阀、低转矩蝶阀等。
蝶阀的阀板有平板形、S形、鱼尾形等。
35、叙述隔膜调节阀的特点和适用场合。
隔膜调节阀用耐腐蚀衬里的阀体和腐蚀隔膜代替阀芯和阀座,由隔膜起调节作用。
其结构如图所示。
优点:
a.采用橡胶和聚四氟乙烯等材料做隔膜,抗腐蚀性能好;
b.结构简单,流路阻力小;
c.流通能力较同口径的其他阀大;
d.能严密关闭;
e.流体被隔膜与阀门可动部件隔开,无需填料函也不会外泄。
a.由于隔膜和衬里材质限制,耐压、耐温较低,一般只能用于1.6MPa、150℃以下;
b.控制特性差,可调范围小,流量特性近似快开特性,60%行程前近似线性,60%后流量变化很小。
隔膜调节阀适用于强酸、强碱等强腐蚀介质的调节,也能用于高粘度及悬浮颗粒流体的调节。
36、调节阀常用填料有哪两种,并填空。
调节阀常用填料有四氟填料和石墨填料。
a、(四氟填料)的摩擦力小,可不带定位器使用。
b、(石墨填料)的摩擦力大,应带定位器使用。
c、(石墨填料)的工作温度为-200~+600℃
d、(四氟填料)的工作温度为-40~+250℃
e、常温(-40~+250℃)下,应优先选用(四氟填料)
f、中温下(-40~+450℃),(四氟填料)必须加散热片使用。
g、中温下,(石墨填料)可以不带散热片使用,故经济性好。
h、(石墨填料)对于蒸汽、高温水介质使用最佳,应优先选用。
i、高温(+450~+600℃)下,不能使用(四氟填料)。
j、(四氟填料)使用寿命短,在极限温度下只能使用到3~5个月。
k、(石墨填料)的禁用介质为高温、高浓度强氧化剂。
l、(四氟填料)的禁用介质为熔融状碱金属、高温三氟化氯及氟元素。
37、填空
a.调节阀所能控制的最大流量(Qmax)与最小流量(Qmin)之比,称为调节阀的(可调比),以R表示。
b.当阀两端压差保持恒定时,上述流量比称为(理想可调比)
c.实际使用中,阀两端压差是变化的,这时上述流量比称为(实际可调比)。
d.理想可调比取决于(阀芯结构)。
e.实际可调比取决于(阀芯结构)和(配管状况)。
f.我国生产的直通单、双座调节阀,R值为(30)。
38、调节阀可控制的最小流量与泄漏量是一回事,这句话对吗?
不对。
可控流量(Qmin)是可调流量的下限值,它一般为最大流量(Qmax)的2~4%,而泄漏量是阀全关时泄漏的量,泄漏量仅为最大流量的0.5%~0.001%。
39、填空
a.被调介质流过阀门的相对流量(Q/Qmax)与阀门相对行程(l/L)之间的关系称为调节阀的(流量特性)。
b.阀前后压差保持不变时,上述关系称为(理想流量特性)。
c.实际使用中,阀前后压差总是变化的,此时上述关系称为(工作流量特性)。
d.理想流量特性取决于(阀芯形状)。
e.工作流量特性取决于(阀芯形状)和(配管状况)。
40、填空(大、小、好、差)
a.关小与调节阀串联的切断阀,会使可调比变(小),流量特性变(差)。
b.打开与调节阀并联的旁路阀,会使可调比变(小),流量特性变(差)。
c.对可调比
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