第三章温度检测及仪表
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10131313钟晓帆化工仪表及自动化总复习习题及答案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、常用概念1.化工自动化的主要内容:化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
2.自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置(测量元件与变送器、控制器、执行器)。
3.被控对象:在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象,简称对象。
4.被控变量:过程内要求保持设定数值的物理量。
5.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值的物料量或能量。
6.干扰作用:指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用。
7.设定值:被控变量的设定值。
8.偏差:个别测定值与测定的平均值之差。
9.闭环系统:指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
10.开环系统:指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。
11.控制系统的过渡过程:一个控制系统在处界干扰或给定干扰作用下,从原有的稳定状态过渡到新的稳定状态的过程称为过渡过程。
12.反馈:把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端的做法叫做反馈。
13.负反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相反,即偏差信号为两者之差,这种反馈叫做负反馈。
14.正反馈:反馈信号的作用方向与设定信号相同,反馈信号使原来的信号增强,这种反馈叫做正反馈。
三、问答题1. 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。
答: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。
第一章自动控制系统基本概念1.什么是化工自动化?它有什么重要意义?答:在化工等连续性生产设备上,配备一些自动化装置,代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行,称为化工自动化。
化工自动化的重要意义是:加快生产速度,降低生产成本,提高产品数量和质量;降低劳动强度,改善劳动成本,改变劳动方式;确保生产安全。
6.图1-16 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。
答:PI-307:表示测量点在蒸汽加热器的一台压力指示仪表,工段号为3,仪表序号为07。
仪表安装在现场。
TRC-303:表示测量点在蒸汽加热器出料管线上的一台温度记录控制仪表,工段号为3,仪表序号为03。
仪表安装在集中仪表盘面上。
FRC-305:表示测量点在蒸汽加热器进料管线上的一台流量记录控制仪表,工段号为3,仪表序号为05。
仪表安装在集中仪表盘面上。
8.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?答:在自动控制系统中,测量变送装置用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号(如气压信号或电压、电流信号等);控制器将测量变送装置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;执行器能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。
9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量?答:被控对象——自动控制系统中,需要实现控制的设备、机械或生产过程等。
被控变量——被控对象内要求保持一定数值(或按某一规律变化)的工艺参数(物理量)。
设定值——工艺规定被控变量所要保持的数值。
操纵变量——受控制器操纵的,用以克服干扰的影响,使被控变量保持一定数值的物料量或能量。
第一章,自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测,自动保护,自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈,开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈,负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈,当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统,随动控制系统,程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差,衰减比,余差,过渡时间,振荡周期对象的性质,主要包括换热器的负荷大小,换热器的结构、尺寸、材质等,换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始,经过控制,直到系统重新建立平衡,在这一段时间中,整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中,所以这种状态叫做动态。
第二章,过程特性及其数学模型1、什么是对象特征,为什么要研究它。
对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模:根据对象或生产过程的内部机理,列写出各种有关的平衡方程,从而获取对象的数学模型。
实验建模:用实验的方法来研究对象的特性,对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理,使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模:将机理建模和实验建模结合起来的,先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式,然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K:对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大,就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
第一章1.什么是化工自动化?它有什么重要意义?答:在化工设备上,配备上一些自动化装置,代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行,这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法,称为化工自动化。
实现化工自动化,能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全,为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2.化工自动化主要包括哪些内容?答:化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
3.自动控制系统怎样构成?各组成环节起什么作用?答: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的信号(如气压信号或电压、电流信号等)。
控制器将检测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,执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流人(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。
什么叫操纵变量?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值的物料量或能量。
(或:具体实现控制作用的变量叫做操纵变量)4.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同?答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。
闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制。
图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号,并与设定值相比较得到偏差信号,再根据偏差的大小和方向,调整蒸汽阀门的开度,改变蒸汽流量,使热物料出口温度回到设定值上。
可编辑修改精选全文完整版《化工仪表及自动化》课程教学大纲一、课程基本信息1.课程编号:2.课程名称:化工仪表及自动化3.英文名称:Chemical Engineering Instruments and Automation4. 课程简介:本课程是化学工程与工艺专业本科生开设的一门专业必修课程。
化工仪表及自动化是一门综合性的技术学科,它应用自动控制学科、仪表仪器学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。
化工安全生产技术课程的主要内容有自动控制系统的基本概念,过程特性及其数学模型,检测仪表及传感器,自动控制仪表,执行器,简单控制系统,复杂控制系统,新型控制系统计算机控制系统及典型化工单元的控制方案等。
二、课程说明1.教学目的和要求:通过本课程基本原理的学习,使学生通过本课程学习后,应使学生了解化工自动化的基本知识,理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用,能根据工艺的要求,与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案等。
2.与相关课程衔接:该课程是分析化学、化工原理之后的一门必修课程。
3.学时:总学时32、周学时24.开课学期:第7学期5.教学方法:多媒体讲授,并与学生互动教学。
6.考核方式:考查;成绩组成:平时成绩40%和考试成绩60%7.教材:厉玉鸣主编,化工仪表及自动化(第五版),化学工业出版社,2011年.8.教学参考资料:1)厉玉鸣主编.化工仪表及自动化(第四版).北京:化学工业出版社,2006.2)杨丽明,张光新.化工仪表及自动化.北京:化学工业出版社,2004.3)俞金寿.过程自动化及仪表.第二版.北京:化学工业出版社.三、课程内容与教学要求绪论:教学目标:了解和掌握化工自动化的定义,实现化工自动化的目的,了解和掌握化工自动化的发展历程及和其他学科的联系。
教学重点:化工自动化的定义,实现化工自动化的目的。
教学难点:实现化工自动化的目的。
授课时数:2学时第一章自动控制系统基本概念教学目标:理解化工自动化的主要内容,自动控制系统的基本组成及表示形式,掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。