辽宁石油化工大学化工自动化及仪表期末考试真题.doc
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辽宁石油化工大学
20---20学年第学期
《化工自动化及仪表》课程标准答案
一、填空题（每空1分，计15分）
1、自动控制系统主要由（被控对象），（控制器），（执行器），（测量变送单元）四个环节组成。
2、时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，被控变量变化得（越慢），到达新的稳定值所需的时间（越长）。
3、仪表按其所用能源分类，可分为（气动仪表），（电动仪表）和（液动仪表）。
4、比例度数值越大，比例作用（越强）。
积分时间（越大），积分作用越弱。
微分时间越大，微分作用（越强）。
5、工业常用热电偶的分度号为：
（E）型、（K）和（T）型（也可答S型和J型）。
二、单选题（每题1分，计10分）
1.在自动控制系统中，最终实现对被控变量控制作用的设备为（B）
A.控制器B.执行器C.测量变送器D.被控对象
2.热电偶产生的热电势与（A）有关。
A.热电极材料及两端温度B.偶丝的粗细
C.偶丝的长短D.偶丝的形状
3.仪表精度等级的数字小，说明仪表的精度（A）。
A.高B.低C.不变D.无法判断
4.压阻式压力传感器是基于（C）的原理工作的。
A.扩散硅受压电容变化B.扩散硅受压电荷变化
C.扩散硅受压电阻值变化D.扩散硅受压电流变化
5.测气体压力时，取压点应选在管道的（A），使引压管路和仪表内不集液。
A.上侧B.中上侧C.下侧D.中下侧
6.差压式仪表使用时必须安装（B），以防仪表单侧受压过载，损坏弹性元件。
A.积液灌B.三阀组C.隔离灌D.冷凝灌
7.以下哪一项不是差压式流量计的主要特点？
（B）
A.结构简单，无可移动部件B.测量精度高
C.压力损失较大D.适应性强，技术成熟
8.以下关于热电偶测温布线要求的说法错误的是（C）
A.按规定配用补偿导线B.应有良好的绝缘屏蔽线
C.可以和电源线合管D.应避免交流动力线
9.以下关于称重式液罐计量仪的描述哪一项是错误的？
（D）
A.是一种测量储罐储量的仪表B.具有很高的精度和灵敏度
C.测量不受密度变化的影响D.是一种测量液位的仪表
10.在石油化工行业应用最广泛的执行器是（B）。
A.电动执行器B.气动执行器C.液动执行器D.以上都不对
三、简要回答下列问题（每题5分，计25分）
1、什么是自动控制系统的过渡过程？
它有哪几种基本形式？
答：
系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为自动控制系统的过渡过程。
基本形式为非周期（单调）过程，衰减振荡过程，等幅振荡过程，发散振荡过程。
（答对任意三个即可）
2、什么是仪表的精度？
精度等级是如何确定的？
答：
仪表的精度是指仪表的测量值与实际值相互一致的程度。
将仪表的相对百分误差去掉±号和%号后，按照国家有关部门对精度等级的规定，确定仪表的精度等级。
3、气动执行器由哪两部分构成？
各起什么作用？
答：
气动执行器由执行机构和调节机构两部分构成。
执行机构接受控制器来的信号，推动调解阀。
调解阀改变阀芯和阀座之间的流通面积，进而改变流量。
4、前馈控制有几种形式？
主要应用在什么场合？
答：
主要有单纯前馈控制，前馈反馈控制。
应用场合：
干扰频繁、幅值大，反馈控制不及时；干扰是可测不可控的变量；对象控制通道滞后大，反馈控制不及时。
5、原来测量水的节流式流量计，现在用来测量相同测量范围的油的流量，读数是否正确？
为什么？
答：
不正确。
因为Q=K，油和水的密度不同，所以读数不正确。
四、（10分）下图为某塔的部分控制流程图，试分别说明图中的符号所代表的意义。
图中有几个控制回路？
各为什么控制回路？
答：
PI-206为压力指示仪，就地安装仪表，工段号为2，仪表序号为06。
LICA-202为有报警功能的液位指示控制器，仪表盘面安装仪表，工段号为2，仪表序号为02。
TRC210为温度记录控制器，仪表盘面安装仪表，工段号为2，仪表序号为10。
图中有两个控制回路，分别为温度和液位控制回路。
干扰
给定
控制器
执行器
被控对象
测量变送单元
五、（10分）如图为储槽液位系统，若选择流入量Q1为操纵变量，试设计简单液位控制系统，画出控制流程图及系统的方块图，指出被控对象，被控变量，干扰变量。
当储槽液位升高超过给定值，试说明该系统的工作情况。
被控对象：
储槽；被控变量：
储槽液位；干扰变量流出流量Q2
丙烯
溶剂
冷却水
工作过程：
当储槽液位升高超过给定值时，控制器将测量值与给定值进行比较，运算后输出控制信号，使控制阀关小，使液位重新回到给定值。
六、（10分）如图所示为聚合釜反应器，工艺要求反应温度稳定、无余差、超调量小。
已知主要干扰为冷却水温度不稳定。
（1）试设计一串级控制系统，画出控制流程图。
T2C
T1C
丙烯
溶剂
冷却水
（2）试确定控制阀的气开、气关形式，说明理由。
（3）请指出主、副被控变量是什么？
（4）确定主、副控制器的正反作用，说明理由。
答：
（1）控制流程图如图所示。
（2）气关式。
事故状态下，应使控制阀全开，保证聚合釜温度不过高。
（3）主变量为反应温度，副变量为夹套内水温。
（4）主控制器反作用，副控制器反作用。
对于副控制器，当测量信号增加时，应使控制阀开大，对于气关阀来说，需要一个小信号，控制器输入增加，输出减小，应为反作用。
对于主控制器，主参数温度增加，应使副参数夹套内水温降低，应为反作用。
七、计算题（共计20分）
1、（7分）某化学反应器工艺规定操作温度为200±4℃。
考虑安全因素，生产过程中温度偏离给定值最大不得超过20℃。
现在设计的温度控制系统在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。
试求系统的过渡过程品质指标：
最大偏差，余差，衰减比和过渡时间，根据这些指标确定该控制系统能否满足题中所给的工艺要求，请说明理由。
解：
最大偏差为230-200=30℃
余差为205-200=5℃
衰减比为（230-205）/（210-205）=25:
5=5:
1
过渡时间为22min
由于最大偏差30℃超过了工艺允许的20℃，余差5℃超过了工艺允许的4℃，所以该控制系统不能满足题中所给的工艺要求。
2、（8分）如果某反应器最大压力为0.8MPa（平稳压力），允许最大绝对误差为0.01MPa。
现有一台测量范围为0~1.0MPa，精度为1级的压力表，问能否用于该反应器的压力测量？
请选择合适量程和精度的仪表。
解：
精度：
=/1*100%=0.01/1*100%=1%
符合精度要求
量程：
0.8MPa>2/3*1=0.67MPa
量程不合格，所以不能。
若量程选择0~1.6MPa，则0.8MPa<2/3*1.6=1.072MPa
此时=/1.6*100%=0.01/1.6*100%=0.62%精度应选0.5级
所选表为精度0.5级，量程0~1.6MPa
3、（5分）用E型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20622，冷端（室温）为20℃，设备的实际温度为多少？
解：
=20℃=+=20622+1192=21814
查表得设备的实际温度为310℃。
E型热电偶分度表（mV）
t/℃
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
200
300
400
0.000
13.421
21.036
28.946
0.591
14.164
21.817
29.747
1.192
14.912
22.600
30.550
1.801
15.664
23.386
31.354
2.402
16.420
24.174
32.159
3.048
17.181
24.964
32.965
3.685
17.945
25.757
33.772
4.330
18.713
26.552
34.579
4.985
19.484
27.348
35.387
5.648
20.259
28.146
36.196
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