"化工仪表及自动化试卷包含填空题和综合题,主要涉及过程控制系统的基本组成、控制系统的分类、数学模型求取方法、系统品质指标、调节器的选择与作用、仪表自动化标准、检测仪表性能指标等内容。" 1、过程控制系统通常由测量元件、控制器、执行器和对象四个基本环节构成。测量元件负责获取被控参数的变化,控制器根据这些信息调整输出,执行器依据控制器的指令改变被控设备的工作状态,而对象则是受到控制的物理过程。 2、根据被控参数的不同,控制系统可以分为温度、压力、流量和液位控制系统。这些参数在化工生产中至关重要,确保了工艺过程的稳定运行。 3、求取过程数学模型的方法主要包括理论分析和实验辨识。理论分析基于物料和能量平衡关系,利用动态建模的方法构建模型。实验辨识则通过实际运行数据来估计模型参数。 4、干扰通道的时间常数越大,对被控变量的影响越慢,但可能造成更大的波动;容量滞后越多,调节质量越差,因为响应速度会减缓;纯滞后虽然不影响系统稳定性,但会影响调节时间,延长达到新稳态所需的时间。 5、选择控制方案时,调节通道的放大倍数应大于干扰通道的放大倍数,以确保系统的抗干扰能力。 6、当比例积分(PI)调节器加入积分作用后,为了保持系统的稳定性,通常需要适当减少比例度,以抵消积分作用引入的稳态误差。 7、控制系统品质指标包括上升时间、超调量、调节时间、稳态误差等,这些参数衡量了系统响应速度和精度。 8、串级调节系统中,主回路通常选用比例积分(PI)或比例微分(PD)调节规律,以快速响应大的扰动;副回路选用比例(P)调节,用于快速抑制小的扰动。如果副回路采用差压法测流量,通常需要压力补偿装置来修正由于压差变化引起的测量误差。 9、仪表自动化标准中,气动仪表的标准信号范围通常是0.02-0.1MPa;电Ⅱ型标准信号为4-20mA;电Ⅲ型标准信号为1-5V。 10、化工过程中,主要的检测仪表性能指标包括精度、重复性、灵敏度、量程比和反应时间,这些指标决定了仪表测量的可靠性和适用范围。 二、综合题涉及了执行器的构造和选择、热电偶的冷端补偿、控制器的输出响应曲线以及一个加热炉控制系统的分析设计。 1、气关式执行器的两种构造示意简图通常包括双座阀和单座阀。选择执行器类型时,要考虑安全因素,如过程失控时阀门应处于打开还是关闭状态以保护设备。 2、热电偶的冷端温度补偿是为了消除因环境温度变化而产生的测量误差。补偿方法包括冰点槽法、电桥补偿法和补偿导线法,原理都是在冷端产生与热电偶热端相等的温度变化,以保持热电偶的电压输出与温度成线性关系。 3、控制器的输出响应曲线,P输出表现为斜率与比例度相关的直线,PI输出则在P输出的基础上增加积分作用,形成逐渐上升的曲线,积分时间Ti决定上升的速度。 4、加热炉控制系统中,被控变量是炉出口介质温度t,控制变量是燃料量,干扰量可能是原料温度、压力变化等。控制流程图需描绘出从测量、比较、控制到执行的整个过程,并选择合适的执行器类型,如炉温过高时关闭燃料供应的气关式执行器。 以上是对化工仪表及自动化试卷内容的详尽解析,涵盖了控制系统的基本概念、工作原理和实际应用,对于理解化工过程的自动化控制具有重要参考价值。
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