化工仪表复习(少学时)

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1、化工仪表及自动化复习1第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1.掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2.掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3.掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4.了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5.掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。二、问题解答1．何谓化工自动化？2所谓自动化是在工艺设备上，配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的（部分）直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，也即：用自动化装置来管理设备（

2、生产过程），使之的正常运行。2．自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？自动控制系统主要由被控对象、测量元件及变送器、执行器、控制器组成。其作用：测量元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定信号；控制器将测量元件及变送器送来的测量信号与给定值相比较得出偏差，根据其大小按某种规律进行运算后，将运算结果用特定信号发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号相应地改变流入（或流出）被控对象的物料或能量，克服干扰的影响。33．简述过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义过渡过程的基本形式有：衰减振荡过程、非振荡衰减过程、等幅

3、振荡过程、发散振荡过程。最大偏差A：指过渡过程中被控变量偏离给定值的最大数值；衰减比：是指过渡过程曲线上同方向第一个波的峰值与第二个波的峰值之比；余差：过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值的差值；过渡时间：控制系统受干扰作用后，被控变量从原稳定状态回复到新的平衡状态所经历的最短时间。4.自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？仪表位号由字母组合和回路编号组成：字母组合：首字母――被侧变量，尾字母――仪表功能，中字母――修饰词回路编号：首位数――工序号；后续数――顺序号(位号）45.什么叫负反馈？将系统的输入信号直接或经过一些

4、环节后又返回输入端并且使原信号减弱的作法叫负反馈。6.控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。定值控制系统：给定值为常数；随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化；程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。57.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动量、设定值、偏差的含义？被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备和机器。被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参

5、数。操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响使被控变量保持设定制的物料量或能量。扰动量：除操纵变量外，作用于被控变量并引起被控变量变化的量。设定值：被控变量的预定值。偏差：被控变量的设定值于＝与实际值之差。68.自动控制系统由那些环节组成？各部分的作用是什么？自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的额被控对象。在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定信号（如气压信号或电压、电流信号等）。控制器将检测

6、元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（如气压信号或电流信号）发送给执行器。执行器自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。7三、例题分析1.如图所示为一自力式贮槽水位控制系统。（1）指出系统中的被控对象、被控变量、操纵变量是什么？（2）试画出该系统的方块图。（3）试分析当出水量突然增大时该系统如何实现水位控制？解：（1）该系统中贮槽为被控对象；贮槽中的水位为被控变量；进

7、水量为操纵变量。8（2）方块图如右：（3）当贮槽的出水量突然增大，出水量大于入水量，石水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与入水量差随之减小水位下降变缓，直至进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。92.某化学反应器工艺操作规定温度为（800±10℃）。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。现运行的控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。（1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入±2%新稳定值即视为系统已稳定）和振荡周期。温度控制系统过渡过程曲线（2）说明此温

8、度控制系统是否满足工艺要求。温度控制系统过渡过程曲线10解：由反应曲线可知：最大偏差A=845