自动化仪表电气基本知识Word文档下载推荐.docx

1、所谓仪表的准确度，就是仪表测量结果的准确程度。仪表的准确度不仅与绝对误差有关，而且还与仪表的标尺范围有关系。工业仪表的误差经常将绝对误差折合成仪表标尺范围的百分数表示，称为相对百分误差。 100%式中：相对百分误差X 被测参数的测量值X0被测参数的真实值有时还提到仪表的允许误差。某台仪表的允许误差，是指该台仪表在规定的正常情况下的相对百分误差的最大值，以公式表示为：仪表的允许误差=仪表的准确度是分等级的，而等级是按国家统一规定的允许误差大小来划分的。至于仪表的精度级，则是将仪表的允许误差的“”及“%”号去掉后的值。例如 某台压力表的允许误差是2.5%，则该台仪表的精度级就是2.5级，或称2.5

2、级表。仪表的精度级以规定的符号形式标志在仪表的标尺上。6. 压力表示方式有哪几种？ 压力的表示方式有三种：绝对压力；表压；负压或真空度。绝对压力是指介质实际承受的压力。表压是指高于大气压的绝对压力与大气压力之差。真空度是指大气压力与低于大气压力的绝对压力之差，真空度也叫负压。7. 简述弹簧式压力表的工作原理？弹簧式压力表主要由测量元件和放大指示机构组成。测量元件-弹簧管，是一根弯成270的圆弧椭圆形截面的空心管。管子的自由端封死，管子的另一端固定在接头上。通入被测压力，由于椭圆形截面在压力的作用下将趋向外，从而使弹簧自由端产生变形。此位移一般较小，必须通过放大机构才能指示出来。弹簧管做成扁圆形

3、的目的是其两个面的面积不一样大。外表面面积大，所以受力大，向外挺。8. 压力表的选用原则是什么？压力表的选用首先考虑它的量程范围，准确度和灵敏度；其次要考虑压力表的外形尺寸，安装环境和被测介质的性质以及规程的有关规定。压力表的量程应选容器最高工作压力的1.5-3倍，最好是两倍。弹簧管式压力表的“精度”，此值是表示其允许误差为表刻度极限的百分数。如：1.5级，允许误差为其刻度极限的1.5。9. 压力计安装应注意哪些事项？压力计安装应注意如下事项：（1） 压力计的取压点必须选在能正确反映被测压力实际大小的地方。（2） 压力计的位置与被测压力的取压点不在同一个平面时，应该考虑静压对压力指示值的影响。

4、（3） 安装地点应便于观察、检修，避免振动和高温的影响。（4） 测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽与测压元件直接接触。对有腐蚀性的介质，应加装有中性介质的隔离罐。（5） 取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计使用。（6） 需要进行现场校验和经常冲洗引压管的情况下切断阀可改用三通阀。10. 压力表有哪些缺陷时停止使用？压力表在使用中压力表指示失灵、刻度不清、表盘玻璃破裂、泄压后指针不回零位、铅封损坏等情况，均应停止使用。11. 节流装置为什么前后需要有直管段？进入节流装置的流体必须呈层流状态。如果直管段不够，会破坏流体的层流状态，产生部分偏流或旋流，影响到测压点压力的大小，因此

5、安装条件规定节流装置前后应有一段直管。12. 差压变送器的作用是什么？差压变送器分气动差压变送器和电动差压变送器两种，它们分别属于气动单元组合仪表和电动单元组合仪表中的变送单元，用来连续测量检验装置所感受的差压，并将该差压转换成与其成比例的气（或电）信号，输送到气动（电动）显示仪表、调节器，作为指示记录或调节信号。差压变送器由测量感受部分和气（电）动转换部分所组成。测量感受部分主要由金属膜盒组件和机体所组成。它的作用是将差压转换成力的形式，作用在转换部分的杠杆上，使杠杆以密封片为支点转动。这部分实际上是个差压-力转换元件。气动转换部分主要由杠杆机构、反馈波纹管和放大器组成。它将测量元件所产生的

6、杠杆转角转换成挡板位移，经放大器功率放大后，转换成成比例的气动压力信号，这压力信号一方面作为变送器的输出，与此同时引入反馈波纹管进行反馈。13. 简述气动差压变送器的工作原理？差压变送器是基于力矩平衡原理进行工作的，它没有大的机械位移和可动部分的摩擦，因此具有较高的灵敏度和精度。差压变送器的平衡原理如同杠杆平衡一样，当变送器输出压力稳定时，检测装置（金属膜盒）所感受的差压（P=P1-P2）作用在杠杆上，对支点（即密封片）产生一个顺时针方向的力矩M测。与此同时，变送器输出也进入反馈波纹管内，产生一个反馈力，使主杠杆对支点产生一个逆时针方向力矩M反。主杠杆上作用的这两个力矩M测和M反达到平衡输出的

7、压力P出与差压信号相对应。简单地说，差压变送器在稳定状态下，其测量力矩与反馈力矩是相平衡的，这就是差压变送器的工作原理。气动差压变送器有许多不同的结构型式。从转换部分不同来分，可分单杠式和双杠式两种。单杠式差压变送器，结构简单，灵敏度高，但量程小。双杠杆差压变送器具有较宽的量程调节范围。在量程调节范围相同的情况下，双杠杆式结构尺寸比较小巧紧凑。因为它是借助于压缩空气为能源来工作的，所以利于防爆，很适合化工厂中使用，特别是对改善操作工人的劳动条件，实现集中控制提供了条件。目前在化工生产中被广泛地用来进行流量、液位等的测量变送，以达到控制生产的目的。14. 简述电动差压变送器的工作原理？电动差压变

8、送器与气动差压变送器一样，都是用来连续测量差压、液位、分界面等工艺参数的。它与节流装置配合，还可以连续测量液体、蒸汽和气体的流量。与气动差压变送器相比，电动差压变送器具有反应速度快，传送距离远等优点。电动差压变送器是以电为能源，将被测差压P的变化转换成4-20mA的直流标准信号。送到显示仪表或调节器进行指示、记录或调节。（1）基本结构 电动差压变送器的机械结构与气动差压变送器基本相同，由四部分组成。测量部分 包括高、低压测量室；测量元件；轴封膜片和引出杠杆等。作用是将差压转换成作用力（作用于主杠杆上）。机械力转换部分 由主杠杆、副杠杆、主副杠杆连接簧片、十字簧片等部分组成。其作用是完成力-位移

9、的转换，即将膜盒对主杠杆的力转换成相应的检测片的位移，同时也起测量力矩和反馈力矩的平衡作用。位移检测器和电子放大器 将测量信号转换成4-20mA的直流信号输出。电磁反馈机构 将变送器输出的电流转换为相应的负反馈力，作用于副杠杆，形成负反馈力矩，与测量力矩相平衡。（2）工作原理 电动差压变送器也是根据力矩平衡原理工作的。其动作过程如下：当被测压差引入后，作用在测量元件膜盒上，转换成作用于主杠杆的力F测。在F测的作用下主杠杆绕轴封膜片支点产生偏转，并通过连接簧片使副杠杆以十字簧片为支点产生偏转，从而使固定在副杠杆上的位移检测片移动一定距离，位移检测线圈能够将此微小位移转换成相应的电量，再通过电子放

10、大器变为4-20mA的直流电流输出。此输出电流通过固定在副杠杆上而又处于永久磁钢中的反馈线圈。由于通电线圈在磁场中受到电磁力的作用，因此当输出电流通过反馈线圈时产生一个与测量力相平衡的反馈力，作用于副杠杆，使杠杆系统回到平衡状态。此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测差压成正比，通过移动主、副杠杆的连接簧片改变量程。15简述法兰式差压变送器的结构？当测量具有腐蚀或含有结晶颗粒，以及粘度大、易凝固等液体液位时，为了解决引压管线腐蚀或堵塞的问题，可采用法兰式差压变送器，作为敏感元件的金属膜盒经毛细管与变送器的测量室相连通，在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质。毛细管外套

11、以金属蛇皮管保护。法兰式差压变送器的测量部分及气动转换部分的动作的原理与差压变送器基本相同。在测量密闭容器液位时，同样需要进行迁移。16. 差压变送器的三个切断阀的作用是什么？差压变送器有三个切断阀，一个为低压管线切断阀，一个为高压管线切断阀，一个为平衡阀。当差压变送器投入运行时，操作步骤如下：（1） 打开平衡阀；（2） 逐渐打开两切断阀；（3） 当两切断阀全开后，再关毕平衡阀。当差压变送器停止使用时，操作步骤如下：（1） 逐渐打开平衡阀；（2） 当平衡阀全开后，先关高压切断阀，后关低压切断阀。17. 简述靶式流量变送器的测量原理？在流体管道的中间，迎着流体的方向安装一钢片，称为“靶”。流体流

12、速发生变化时，靶的受力也发生变化，流量与靶上受力的平方根成正比。只要将作用在靶上的力测量出来，就可以知道流量大小。靶上所受的推动力可以用变送器转化成0.020.1MPa或420mA的标准信号，传给二次表，以得到被测流量的大小。18. 简述转子流量计的测量原理？转子流量计主要有两部分组成，一是由下往上逐渐扩大的锥形管；二是放在管中的可自由运动的转子。工作时，被测流体由管子下部进入，沿着管子向上运动，流过转子与锥形管之间的空隙，再从锥形管上部流出。此时转子受到一个向上的冲力，使转子浮起。当这个力正好等于转子的重量时，则作用在转子上的两个力达到平衡，转子就浮在一定的高度上。如果在锥形管外沿其高度做上

13、对应的流量值，那么就可以直接读出流量的大小。19. 简述椭圆齿轮流量计的测量原理？椭圆齿轮流量计是属于容积式流量计的一种。它是由两个相互啮合的椭圆形齿轮及外壳组成。流体流过时，由于入口压力大于出口压力，齿轮得到一推动力，但两齿轮所受的力不同，产生了一个为主动轮，一个为从动轮，主动轮带动从动轮进行转动。它两交替的为主从动轮，将液体排出。因为其容积是一定的，所以只要测出齿轮的转数就可知道这时的体积流量。20. 简述涡轮流量计的测量原理？涡轮流量计是一种速度式流量测量仪表。当流体通过涡轮时，涡轮开始转动，流体的流速越高，涡轮转速越快。再经磁-电转换装置，把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，送入显示仪

14、表进行计数和显示。根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数，即可求出瞬时流量和累计流量。21. 常见的温度计有哪几种？常见的温度计主要有：膨胀式温度计、压力式温度计、电阻温度计、热电偶温度计、辐射式高温计。22. 简述热电阻的测温原理？热电阻温度计是基于导体（或半导体）的电阻值随温度变化而变化的特性，来进行温度测量的。将温度的变化转化为电阻值的变化，只要测出导体的电阻值，就可以达到温度测量的目的。23. 简述热电偶的测温原理？当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接触点温度不同，回路中就要出现热电动势，并产生电流。当两种不同的导体A、B接触时，由于两边自由电子的密度不同，在交界面上产生电子

15、自由扩散。若A中的自由电子密度大于B中的自由电子密度，那么在开始接触的瞬间从A到B扩散的电子数目将比从B到A扩散的多。因而使A失去较多的电子而带正电，B带负电，致使在A、B接触处产生电场，以阻止电子在B中的进一步积累，最后达到平衡。在A、B两导体间的电位差称为接触电动势，其数值决定于两种材料的种类和接触点的种类。因此，只要测出热电势的大小，就能判断测温点温度的高低。24. 调节器有哪几部分组成？调节器主要有以下几部分组成：（1） 比较部分 它是调节器的输入信号环节，是由给定单元和测量单元等部分组成，通过比较而得到一个偏差。（2） 放大部分 是调节器偏差信号的放大环节。（3） 比例调节部分 实现

16、输出信号和输入信号之间有一一对应关系。（4） 积分调节部分 比例调节总是有余差的。只要有偏差存在，积分环节就有输出。偏差一消失，积分就随之消失，输出也就停止变化。（5） 微分调节部分 根据信号变化速度而改变输出的大小，在调节系统中起加速调节作用或延迟调节作用。（6） 开关部分 用来切断调节器输出信号，以便无扰动地从自动切换为手动。25. 什么叫气阻？气容？气体通过节流元件时，受到一定的阻力，这种节流元件叫气阻。它起降压和限流的作用。气体流过能贮存或放出气体的气室称为气容。它起缓冲和防止振动的作用。26. 什么叫调节器的“正”、“反”作用？在确定了调节阀的气开、气关形式之后，必须通过阀的这一形式

17、来确定调节器的正作用和反作用。正偏差越大，则调节器的输出越大，为正作用；负偏差越大，则调节器的输出越大，为反作用。27. 简述比例、积分、微分三种调节规律？（1）比例调节 它依据“偏差的大小”来动作。它的输出与输入偏差的大小成比例，调节及时、有力，但是有余差。用比例度来表示其作用的强弱。比例度越小，调节作用越强。（2）积分调节 它依据“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，只有当余差完全消除，积分作用才停止。用积分时间表示其作用的强弱。积分时间越小，积分作用越强。（3）微分调节 它依据“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，其实质和效果是阻止被调参数的一切

18、变化，有超前调节的作用。用微分时间表示其作用的强弱，微分时间越大，微分作用越强。28. 各种控制系统PID参数经验数据是多少？PID参数经验数据如下：名称 比例度（%） 积分时间（min） 微分时间（min）温度 20-60 3-10 0.5-3液位 20-80 1-5压力 30-70 0.4-3流量 40-100 0.1-129. 什么叫积分饱和？它有什么坏处？积分饱和是指具有积分作用的调节器在开环状态下，当测量值与给定值之间存在偏差时，使调节器的输出达到最大或最小极限值的现象。积分饱和现象是有害无益的，使过程超调量加大，在紧急情况下，调节系统不能立即工作。起不到安全作用，严重时造成事故。3

19、0. 什么叫串级调节？串级调节有什么特点？凡用两个调节器串接工作，主调节器输出是副调节器给定的系统称为串级调节系统。串级调节的主要特点有：（1） 在系统结构上组成两个闭合回路。主、副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定值。系统通过副调节器控制调节阀动作以达到控制主被调参数在给定值上实现定值调节。（2） 在系统特性上，由于副回路的作用，有效的克服滞后，大大地提高调节质量。（3） 主、副回路协同工作。克服干扰能力强，可用于不同负荷和操作条件变化的场所。31. 什么叫分程调节？分程调节有什么特点？两个阀门只能在仪表信号范围内的某部分运行，我们把这种划分量程的方法称为分程调节。分程是靠阀门定位

20、器或电-气阀门定位器来实现的。分程调节的主要特点是：一个调节器输出同时控制两个工作范围不同的调节阀。如一个调节阀在0.02-0.06MPa范围内工作，另一个在0.06-0.1MPa范围内工作。32. 什么叫选择控制？选择性控制是将工艺过程的操作条件所构成的选择性逻辑规律叠加到自动控制系统中去，它的工作原理是当过程趋向“危险”极限，但未达到危险区时。用一取带调节器来自动取带正常情况下的调节器，通过取带调节器的调节作用，使过程脱离危险区而回到安全区，这时取带调节器自动退出而变为被用等待状态。正常调节器又重新恢复到正常工作。这种系统在结构上的特点是使用选择器，它可以接受两个或更多个调节器的输出端，或

21、接几个变送器的输出端对信号进行选择，以适应不同情况的需要。33. 气动调节阀有哪几部分组成？气动调节阀主要有：薄膜、弹簧、调节螺栓、推杆、阀杆、填料、阀体、阀芯、阀座等部分。34. 简述气动调节阀的工作原理？它有气动执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置。它按控制信号大小产生相应的输出力，推动调节机构动作。调节机构是气动执行器的调节部分，在执行机构推力的作用下，调节机构的阀芯产生位移，改变流体的流量。35. 什么叫“风开”、“风关”调节阀？有信号时阀关，无信号时阀开的为“风关”调节阀。反之，为“风开”调节阀。36. 如何选定“风开”、“风关”调节阀？调节阀“风开”、“风关”的

22、选择主要从生产安全的角度来考虑，当信号压力中断时应避免损坏设备和伤害操作人员为原则，此时阀门处于打开位置的危险性小，则选择“风关”调节阀。反之，选择“风开”调节阀。37. 什么叫调节阀的“正”，“反”作用？双座阀有正作用和反作用两种。当阀体直立、阀芯正装时，阀芯向下位移而阀芯与阀座间的流通截面积减小时，称为正作用式。反之，为反作用式。38. 什么叫阀门定位器？在何场合下使用？阀门定位器是调节阀的主要附件，它分为气动阀门定位器和电-气阀门定位器。气动阀门定位器接受气动信号0.02-0.1MPa，输出为0.02-0.1MPa（0.04-0.2 MPa）。电-气阀门定位器将420mA的控制信号转化为

23、0.02-0.1MPa（0.04-0.2 MPa）的气压，并且按气动阀门定位器的功能进行工作。阀门定位器接受调节器输出的控制信号，去驱动调节阀动作，并利用阀杆的位移进行反馈，将位移信号直接与阀位比较，改善阀杆行程的线性度，克服阀杆的各种附加摩擦力，消除被调介质在阀上产生的不平衡力的影响，从而使阀位对应于调节器的控制信号，实现正确定位。阀门定位器主要使用以下场合：（1） 调节阀的前后压差大于1MPa或口径大于100毫米。（2） 为了防止泄漏，而将阀杆的填料压得很紧，从而有较大阀杆摩擦力的场合。（3） 含悬浮颗粒物，高粘度的流体，对阀杆移动有较大阻力的场合。（4） 蝶阀、三通阀等不平衡力大的场合。

24、（5） 一个调节器可控制两个定位器而实现分程调节。（6） 需要改变调节阀的流量特性的场合。39. 角型阀在何场合下使用？角型阀的流路简单，受高流速流体的冲蚀较小。由于具有自净作用，因此适合于含悬浮颗粒物，高粘度的流体，而且在处理易气蚀的场合下使用。40. 蝶阀在何场合下使用？蝶阀主要用于大流量气体的调节。它同普通双座阀相比，在相同的口径下，流通能力大1.5-2.0倍。它泄漏量较大；在转角0-60的范围内，有较好的调节性能。41. 三通阀在何场合下使用？三通阀适合用于换热器的温度调节，它只是改变流体走换热器的多少，不改变流体的总流量。它分：分流阀和合流阀。42. 限流孔板的作用是什么？其原理是什

25、么？限流孔板为同心锐孔板，用于限制流体的流量或降低流体的压力。流体通过孔板就要产生压力降，通过孔板的流量则随压力降的增大而增大。但压力降超过一定数值时，即超过临界压力降时，流量将维持一定的数值而不再增加。43. 什么叫迁移？利用差压变送器测量密闭容器液位时存在着无迁移、负迁移及正迁移三种情况。（1）无迁移 将差压变送器的正、负压室分别与容器下部和上部的取压点相连通，如果被测液体的密度为1，则作用于变送器正、负压室的差压为P=H1g。当液位H由零变化到最高液位Hmax时P由零变化到最大差压Pmax，变送器输出从0.02MPa变化到0.1MPa。（2）负迁移 在实际应用中，为了防止容器内液体和气体

26、进入变送器的取压室造成管线堵塞或腐蚀，以及保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液2（通常21）。当H=0时势必使差压变送器的挡板远离喷嘴，输出压力小于0.02MPa，因实际工作中，往往21，所以当最高液位时，负压室的压力也要大于正压室的压力，使变送器的输出仍小于0.02MPa，这样就破坏了变送器输出与液位之间的正常关系。调整变送器上的迁移弹簧，使变送器在H=0，输出气压为0.02MPa，在变送器量程符合要求的条件下，当最高液位，变送器输出为0.1MPa，这样就实现了变送器输出与液位之间的正常关系。（3）正迁移 在实际测量中，变送器的安装位置往往不和

27、最低液位在同一水平面上，所以变送器的位置比最低液位低，这时液位高度H与压差之间的关系为变送器输出大于0.02MPa，当H=Hmax时变送器输出大于0.1MPa。调整变送器的迁移弹簧使变送器的输出回到0.02MPa-0.1MPa，实现变送器的输出与液位之间的正常关系。正、负迁移的实质是通过迁移弹簧改变变送器的零点，即同时改变量程的上、下限，而量程的大小不变。44简述流化床层的密度、藏量的测量原理？用差压法可测量流态化粉末状催化剂在反应器内床层高度、密度、藏量等操作参数，因为流态化的粉末状催化剂具有一般流体的性质，所以在测量它们的密度、床层高度、藏量时，可把它们看作流体对待，测量的原理也是把测密度

28、、床高、藏量的问题变成测差压的问题。但是，在进行上述测量时，由于有固体粉末存在，测压点和引压管线很容易被堵塞，因此必须采用反吹气系统，即采用吹气法用差压变送器进行测量。在有反吹气存在的条件下，设被测压力为P，测量引线至变送器的压力为P2（即限流孔板后的反吹气压力），反吹管线压力降为P，则有P2=P+P，看来仪表显示压力较被测压力高P，但实际测量证明，当采用限流孔板只满足测压点及引压管线不堵的条件，反吹气量可以很小，因而P值可以忽略，即P2P。为保证测量准确，必须保证反吹气系统中的气量是恒流的，适当的设计限流孔板，使P20.528P1，并维持P1（气源）不发生大的变化，便可以实现上述要求。当密度一定时，P与床层高度和藏量有单值函数关系，故P的大小能反映床层高度和藏量的大小。45. 流化床的平均密度测量公式是什么？流化床的平均密度用不同高度的两取压点之间的静压差来度量。其公式如下： =P/H -床层的平均密度（千克/立方米）P-仪表测量的静压差（千克/平方米） H-两个测压点之间的垂直距离（米）46. 催化剂藏量