自动化仪表作业与答案参考.docx
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自动化仪表作业与答案参考
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49.5kPa,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±0.05MPa,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0.5级量程为0~400mA和1.5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.
8.
9.
解:
用0.5级量程为0~400mA电流表测100mA时,最大相对误差:
x1
S%
400
0.5%
100
用1.5级量程为0~100mA的电流表测
2%
100mA时,最大相对误差:
X
100
x2
mS%
1.5%1.5%
x
100
说明选择合理的量程,
即使用
1.5级表也可以比
0.5级表准确。
10.
8mA~16mA
11.
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1.1~1.6MPa,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
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)=32.537-0.185=32.352
EK(t,0)=Ek(t,32)+Ek(32,0)
EK(t,0)=32.352+1.285=33.637
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)=1.000mV。
根据中间温度定律,
E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=20+1.0=21.000mV反查K型热电偶分度表,得t=508.4℃
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(508.4,25)=EE(508.4,0)EE(25,0)=37678.61495=36183.6V36.18mV。
2-7:
(1)0,冷端温度,小
(2)满量程,0,大
(3)小
2-8:
T=1100
2-9:
8.75mV
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=1.1MPa,工作压力上限
最小工作压力与选用压力表量程关系,有
4
pmax=1.6MPa。
设所选压力表量程为
3
p
pmax
p,则根据最大、
4
p
p
max
1.62.13(MPa)
pmin
p3p
min
1.13.3(MPa)
3
1)
,可选YX-150型、测量范围为根据测量误差要求,测量的最大误差为
根据压力表量程系列(附表
0~2.5MPa的电接点压力表。
则所选压力表的最大引用误差应满足
max1.15%=0.055(MPa)
12.
max
100%2.2%
3.0
要求,故可选精度等级为
1.5级的压力表。
2-19:
(1)
(2)
不带开方器时,(I-4)/16=(40/50)^2所以I=14.24mA带开方器时,(I-4)/16=40/50所以I=16.8mA2-20:
量程:
0~H0对应的压力值,即0~pgH0,不需要迁移
第三章作业:
13.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
14.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.
输出变化是多少?
答案
负压室压力
gH(h2h1)g
2)
现象,为了使
正、负压室的压差
H=0时,p=0,该差压变送器测液位时需要
4.解:
差压液位计正压室压力
p1=gh1+gH+p0
4.一台比例作用的电动温度调节器,量程是
2.
(1)
100-200℃,调节器输出是
25℃,相应调节器
4-20mA,当调节器比例度变为50%,则当指示值变化
H=0时,p=(h2h1)g。
这种液位测量时,具有“负迁移零点迁移,迁移量为(h2h1)g
Ⅲ型比例积分控制器,比例度为100%,积分时间
0.2mA,试问经过5min后,输出将由
gh2+p0
15.某台DDZ
为5mA。
某瞬间,输入突然增加了
TI为2min。
稳态时,输出
5mA变化到多少?
3.解:
yK[e(t)
c
1
e(t)dt]
e(t)
A在阶跃输入作用下,即
调节器的输出为:
yK(A
c
1
At)
t0,y
tTI,y
2KA
c
因此,可以从阶跃响应曲线上确定KC,Ti
A=1,则t=0,y=Kc
t=Tiy=2Kc
Kc1=0.5,T1=0.5
P,影响积分作用的是
P和Ti
(1)(下面一条标号为1,上面为2)Kc2=2,T2=1
(2)比例、积分作用减弱,影响比例的是
e
maxe
min
uu
maxmin
100%/50%
200100204
u8mA
16.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=0.2mA
经历时
间t=5min。
则输出变化量
K
pKAPAt1
P1
T
I
1
0.20.250.7(mA)
2
所以,经历时间5min后,控制器的输出为
p=p0+p=5+0.7=5.7(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?
epp2041001.6maxmin
80%
pxxp10000pmaxmin
控制器的输出变化量
p=1.6/80%=2(mA)
yy
min
miny
max
0~10mA。
当温
3mA变化到
100
补充2:
某电动比例调节器的测量范围为100~200,其输出为C
度从140变化到160时,测得温度调节器的输出从CC
7mA,试求该调节器的比例带。
xx
min
xx
maxmin
100%y
160140
200
73
100
min
补充作业:
17.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?
80%
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。
p
1
e
1
1
edt
T
i
1
1
1
t
5.
2
1
18.
1
2
t
tdt
0
t0
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,
气关阀
气关形式
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,
气开阀
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