过程装备控制技术及应用复习题110页.docx

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过程装备控制技术及应用复习题110页

《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题

第一章控制系统的基本概念

一、填空题

1、评定过渡过程的性能指标主要有。

2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为、、等控制系统。

3、过程控制系统基本组成是、、和等环节。

二、判断题

1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。

（）

2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。

（）

三、选择题

1、系统的衰减一般为时最好。

A．20︰1B.8︰1C.4︰1

2、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的最大差值。

A．被调参数指示值与给定值的B.被调参数指示值与测量值的

C.新的稳定值与给定值的

四、简答题

1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？

其主要品质指标有哪些？

2、化工自动化主要包括哪些内容？

3、自动控制系统主要由哪些环节组成？

4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。

试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。

图1-1某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]

5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？

6、图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。

⑴指出每种过程曲线的名称。

⑵试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？

哪些不能？

为什么？

图1-2过渡过程曲线

7、试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n→∞时的过度过程曲线？

五、计算题

某化学反应器工艺规定操作温度为（800±10）℃。

为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。

现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。

⑴分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入按±2%新稳态值即视为系统已稳定来确定）和振荡周期。

⑵说明此温度控制系统是否满足工艺要求。

图1-3温度控制系统过渡过程曲线

第二章过程装备控制基础

一、填空题

1、按对象静态特性选择调节参数时，调节通道放大倍数越大，则克服干扰能力就越。

2、按对象特性选取调节参数时，应使干扰通道的时间常数越越好，而调节通道的应适当一些。

3、时间常数是当输入阶跃变化时，仪表的输出值达其稳定值的所需的时间。

4、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）干扰通道的放大倍数（增益）。

5、描述对象特性的三个参数是、和。

6、如果时间常数越大，系统的响应速度，系统的稳定性。

7、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是：

干扰通道的时间常数愈大，对被控变量的影响；干扰通道容量滞后愈多，则调节质量；干扰通道的纯滞后对调节质量。

8、在自动控制系统中，由于种种干扰作用，使被控变量偏离了设定值，即产生。

9、单回路控制时，其积分作用越强，积分时间，微分时间越长，微分作用。

10、调节器的比例放大系数越小，比例作用，余差。

11、安全栅起到隔离作用，主要是通过和来实现的。

12、比例调节器的放大倍数KC越大，则比例度越；调节作用越。

13、调节规律是调节器的与之间的函数关系，输入偏差e是指与之间的差。

14、在控制系统中，增加比例度，控制作用；增加积分时间，控制作用；增加微分时间，控制作用。

二、判断题

1、对象特性包括自衡性、动特性、时间特性和负荷特性。

（）

2、传递滞后是指在调节对象中物料平衡被破坏时，被调参数也随之发生的时间。

（）

3、阶跃干扰是一种突变作用，一经产生后就持续下去，不再消失。

（）

4、克服余差的办法是在比例控制的基础上加上微分控制作用。

（）

5、在自动调节系统中给定值是指生产中要求保持的工艺指标。

（）

6、当比例带（即比例度）越小时（在临界比例度之前），调节系统越容易稳定。

（）

7、在危险场所和控制室之间设置安全栅，这样构成的系统叫做安全火花型防爆系统。

（）

8、单元组合式仪表变送器其滞后时间常数都很小，可视为一个放大环节。

（）

9、调节系统的超调量小，过渡过程短，没有余差，应选用PI调节规律。

（）

10、微分调节能消除系统余差。

（）

三、选择题

1、聚合釜的温度控制具有较大的滞后性，为了保证控制效果良好，一般为选用制规律。

A.比例B.比例+积分C.比例+积分+微分D.比例+微分

2、由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来。

A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后τC和纯滞后τ0

B.克服调节对象的纯滞后τ0

C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T）、容量滞后τC

3、比例环节的特点是当输入信号变化时，输出信号会复现输入信号的变化。

A.同时以一定的比例B.按积分规律C.按微分规律

四、简答题

1.在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组成控制规律？

写出各自的表达式。

2．调节器参数整定的目的是什么？

工程上常用的整定方法有哪些？

3.什么是自衡特性？

具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？

4、请判定图所示温度控制系统中，调节阀和调节器的作用型式。

4.1当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为过热蒸汽时；（）

4.2当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为过热蒸汽时；（）

4.3当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，调节介质为待加热的软化水时；（）

4.4当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调节介质为待加热的软化水时；（）

A.气关调节阀，正作用调节器；

B.气开调节阀，反作用调节器；

C.气开调节阀，正作用调节器；

D.气关调节阀，反作用调节器.

5、试分辨（a）、（b）两过渡曲线哪一个的比例度大、那一个的比例度小？

五、案例分析题

（一）图2为聚合釜温度控制系统。

试问：

1.这是一个什么类型的控制系统？

试画出它的方块图；

2.如果聚合釜的温度不允许过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开、气关形式；

3.分析确定主、副控制器的正、反作用？

4.简述当冷却水压升高时的控制过程。

5.如果冷却水的温度是经常波动的，上述系统应如何改进？

（二）对于图3加热器的温度-流量串级控制系统。

要求：

1.画出该控制系统的方框图，并说明主变量、副变量分别是什么？

主控制器、副控制器分别是哪个？

2.若工艺要求加热器温度不能过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开气关型式；

3.确定主、副控制器的正反作用；

4.当蒸汽压力突然增加时，简述该控制系统的控制过程；（注：

要求用各变量间的关系来阐述）

图3加热器的温度-流量串级控制系统

第三章过程检测技术

一、填空题

1、补偿导线通常在范围内其热电特性与热电偶本身几乎完全一样。

2、节流式流量计的测量原理是利用流体流经节流装置时所产生的实现流量测量的。

3、节流装置属于、变压差的一种测量方法。

4、转子流量计属于恒压差，的一种测量方法。

5、涡街流量计是根据的原理而进行测量的一种流量仪表。

6、零点迁移就是改变量程的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改变的大小。

7、使用电磁流量计测量流量时，介质必须是可以导电的电介质，电导率应。

8、当需要测量腐蚀、导电或带固体微粒的流量时，可选用。

当需要测量高粘度流体流量时，可选用。

9、热电偶是利用原理测温的。

热电阻是利用测温的。

10、瞬时流量是指。

11、椭圆齿轮流量计适用于流量测量，而不适用于的测量。

12、某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50℃，上限是850℃。

则此表的量程是；测量范围是；允许基本误差是；最大绝对误差是。

13、热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有、、、、五种。

14、按误差出现的规律，可将误差分为误差、误差及误差。

15、在常用的热电偶温度计中，精度较高的是热电偶，线性最好的是热电偶，灵敏度较高的是热电偶。

16、不受被测介质物理性质影响的流量计是：

、、（说出三种即可）。

17、电容式差压变送器的测量部分是先将转变成，然后再变成作为转换部分的输入。

18、传感器的主要特性有：

，，。

二、判断题

1、标准孔板是一块具有圆形开孔，并与管道同心，其直角入口边缘非常锐利的薄板。

（）

2、差压变送器的量值为0～10KPa，经迁移后的测量范围为5～15KPa，则迁移量为100%。

（）

3、用标准节流装置测量流量时，流体必须充满圆管的节流装置。

（）

4、一台磅秤，其测量误差为+0.5%，在使用时，会多给用户产品。

（）

5、用标准节流装置测量流量，当雷诺数较小时，流量系数α值的变化较小。

（）

6、涡街流量计的标定系数，当流体压力温度，密度及成分发生变化时，需重新标定。

（）

7、电磁流量计的变送器地线接在公用地线或上下水管道上也可以。

（）

8、电磁流量计不能测量气体介质的流量。

（）

9、在差压变送器测量液位中，迁移的实质是同时改变仪表量程的上、下限，而不改变仪表的量程。

（）

10、转子流量计的锥管必须垂直安装，不可倾斜。

（）

11、为使热电偶冷端保持恒定，常采用补偿导线将冷端延伸出来。

要求补偿导线在任何温度范围内具有和所连接的热电偶相同的热电特性，其材料又是廉价的金属。

（）

12、弹簧管压力表指针上的游丝是为了克服传动机构之间的间隙，减小仪表变差。

（）

三、选择题

1、用差压变送器测量液位的方法是利用。

A.浮力压力B.静压原理C.电容原理D.动压原理

2、涡街流量计为电流输出时，输出的电流与流量成关系。

A.平方B.开方C.线性D.非线性

3、当被测介质含有固体悬浮物时，且为导电介质时，宜选用流量计。

A.电磁B.涡街C.椭圆齿轮D.节流装置

4、有一变化范围为150～450℃的温度，则用哪个温度仪表测量精度最高。

A.1级0～600℃B.0.5级200～450℃C.0.5级0～600℃D.1级200～450℃

5、目前使用的智能变送器的精度一般是。

A.0.1B.0.5C.0.075D.0.2

6、一般情况下，流量测量要求其流体流动时应处于状态。

A.层流B.紊流C.过渡流D.脉动流

7、下述节流装置哪一个为非标准节流装置。

A.孔板B.双重孔板C.文丘利管D.喷嘴

8、常用的孔板测量流量时，其环室取压应属于取压法。

A.法兰取压法B.经距取压法C.角接取压法D.管接取压法

9、当需要测量高粘度流体流量时，可选用。

A.电磁流量计B.椭圆齿轮流量计C.旋涡流量计D.靶式流量计

10、在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成。

A.压差计倒指示B.压差计指示变小C.压差计指示变大D.对压差计指示无影响

11、下面所示内容中，不属于衡量仪表性能指标的是。

A.灵敏度与灵敏限B.量程C.最大相对百分误差D.线性度

12、通常H2S报警器的检测范围为0～100ppm对应输出为4～20mA，如显示值为50ppm，那么输出电流为。

A.5MaB.7.2mAC.8mAD.12mA

13、零点迁移的实质就是测量范围的平移，某仪表测量范围是0～200kPa；仪表量程A=200kPa；如测量范围变为-300～-100kPa，仪表量程不变。

则负迁移量是。

A.100kPaB.200kPaC.300kPaD.400kPa

14、转子流量计中转子上下的压差由决定。

A.流体的流速B.流体的压力C.转子的重量

15、测量值与真实值之差称为。

A.相对误差B.绝对误差C.系统误差D.相对百分误差

16、被测压力低于大气压力时测量值称为。

A.负压B.表压C.绝对压力

17、现有一块1.0级的压力表，需重新校验，算得最大相对百分误差为1.2%，则该仪表应定为。

A.1,0级B.2.5级C.1.5级D.1.6级

18、某容器内的压力为10，应选量程为压力表。

A.0～10B.0～16C.0～40D.0～25

19、可以通过加上适当修正的方法来消除的误差是。

A.随机误差B.疏忽误差C.偶然误差D.系统误差

四、计算题

1、某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验，其刻度标尺上的各点测量结果分别为：

被校表读数/℃

0

200

400

600

700

800

900

1000

标准表读数/℃

0

201

402

604

706

805

903

1001

⑴求出该温度计的最大绝对误差值

⑵确定该温度计的精度等级

2、某压力表的测量范围为0～1MPa，精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？

若用标准压力计来校验该表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计读数为0.508MPa，试问被校验压力表在这一点是否符合1级精度，为什么？

3、需校验一两线制变送器，请将下列设备用导线连接起来，并说出电阻的作用。

第四章过程控制装置

一、填空题

1、调节阀前后压差较小，要求泄漏量小，一般可选用阀。

2、调节强腐蚀性流体，可选用阀。

3、噪音较大时，可选用阀。

4、CV3000型气动凋节阀，其动作的回差，带阀门定位器时为，不带定位器时为，线性带定位器，不带定位器。

5、被调介质流过阀门时的相对流量（Q/Qmax）与阀门相对行程（l/L）之间的关系，称为调节阀的特性；若阀前后压差保持不变时，上述关系称为特性；实际使用中，阀前后的压差总是变化的，此时上述关系为特性。

6、调节阀的理想流量特性有、、和，流量特性的选择主要是与相匹配。

二、判断题

1、调节器正作用是指正偏差增加，调节器输出却减少。

（）

2、前馈调节是检测干扰信号，作用在被调参数偏差给定值之后。

（）

3、在自动调节系统中，习惯上采用设定值减去测量值作为偏差e。

（）

三、选择题

1、控制高粘度、带纤维、细颗粒的流体选用下列哪种调节阀最为合适？

A.喋阀B.套筒阀C.直通双座阀D.偏心旋转阀E.角形阀

2、调节系统中调节器的正反作用的确定是依据。

A.实现闭环回路的正反馈B.系统放大倍数适到好处

C.实现闭环回路的负反馈D.生产的安全性

3、选择调节参数时要求干扰进入点是从调节阀位置进入系统，则对调节越有利。

A.靠近B.远离C.在

四、简答题

1、试分别说明什么叫控制阀的流量特性，理想流量特性和工作流量特性？

常用的控制阀理想流量特性有哪些？

2、什么叫气动执行器的气开式与气关式？

其选择原则是什么？

3、控制阀的日常维护要注意什么？

第五章计算机控制系统-典型过程控制系统应用方案

一、填空题

1、串级调节系统，一般情况下主回路选择或调节规律调节器，副回路选用调节规律调节器。

2、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是；电Ⅲ型标准信号范围是。

3、指出你所知道的几种复杂控制系统等。

4、简单调节系统的基本特征是和。

5、串级调节系统结构上有两个回路，分别称为回路和回路；有两个被调参数，分别称为参数和参数；有个操纵变量。

二、判断题

1、比例度过大或积分时间过大都会使过渡过程变化缓慢。

一般情况下，比例度过大，曲线波动剧烈、不规则、较大地偏离给定值，形状像波浪般的起伏变化。

（）

2、串级控制回路是主、副控制器串接工作，主控制器的输出作为副控制器的给定值。

副控制器的输出直接操纵控制阀，实现对主变量的定值控制。

（）

3、当控制阀的可调范围不能满足生产的大流量范围变化，可考虑采用两个控制阀串联的分程控制方案。

（）

三、简答题

1、被控变量的选择原则是什么？

2、操纵变量的选择原则是什么？

3、离心泵的控制方案有哪几种？

各有什么优缺点？

4、什么是集散控制系统？

它有什么主要特点？

5、自适应控制系统有哪几种类型？

四、名词解释

1.安全火花：

2.控制通道:

3.PLC：

4.DCS：

5.DDC：

6.安全火花型防爆仪表：

7.扰动通道:

8.FCS：

五、综合题

1、下图1为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t（简单控制系统）。

①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

②在下图中画出控制流程图。

③选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向。

④画出该简单控制系统方框图。

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

图1加热炉工艺示意图

2、图2为蒸馏塔塔顶部分控制示意图。

工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t（简单控制系统）。

为保证塔正常操作，回流量不允许中断。

①指出构成控制系统时的被控变量、操纵变量、主要干扰是什么？

②在图上画出控制流程图并确定热行器类型。

③选择控制器的作用方向。

④画出简单控制系统方框图。

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。

图2蒸馏塔塔顶部分控制示意图

3、如图3为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。

①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

②如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图。

③选择执行器的气开、气关类型。

说明控制器的正、反作用.

④画出控制系统的方框图。

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

图3釜式反应器工艺示意图

4、某列管式蒸汽加热器（如图4所示），工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。

已知主要干扰为蒸汽压力的波动。

①试确定被控变量，并选择相应的测量元件。

②制定合理的控制方案。

③如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关形式。

④说明控制器的正、反作用。

⑤画出控制流程图与方框图。

⑥试叙述该系统克服干扰的过程。

（参考题）

图4列管式蒸汽加热器示意图