过程控制仪表试卷

考试试卷纸系(院)课程名称班级姓名学号密封线课程名称:过程控制仪表（B卷闭卷）适用专业年级:测控061、自动化061-2考试时间100分钟题号一二三四五六七八九十总分统分人签名题分30203515100得分考生注意事项：1、本试卷共1页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。(答案请写在密封线内和答卷纸上，否则不记分)一、填空题（每空1分，共30分）1、工业生产对过程控制的要求最终可以归纳为安全性、经济性、稳定性2、检测误差若按检测数据中呈现的规律可分为系统误差、随机误差、粗大误差3、热电偶温度仪是基于原理制成的，热电阻的测温原理是以为基础。4、温度变送器的特点有、、、、。5、调节器基本的连续调节规律有、、。6、DDZ-Ⅲ型力平衡差压变送器的结构包括、、、。7、在用红外式检测仪进行检测时，待测气体需要满足的条件、、、。8、执行器按照工作能源可分为、、。9、调节器参数的工程整定方法有、、。二、分析与问答（每题10分，共20分）1、图2-1为换热器的示意图，加热蒸汽通过换热器中的排管把热量传给排管内流动的被加热物料，物料的出口温度用蒸汽来调节。（1）、画出该系统的方框图；（2）、方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么？整个系统的输入信号和输出信号又是什么？图2-12、用热电阻检测温度时，当检测点与仪表间的距离较远时，应如何避免引线电阻带来的误差？三、综合题（35分）1、如3-1图所示，为锅炉的生产情况，即冷水进入汽鼓，经燃烧加热产生蒸汽，在生产过程中，工艺要求汽鼓里大水不能被水烧干，不然将产生事故，甚至发生爆炸。为了保证锅炉的安全生产，试设计一个简单的液位控制系统，并指出调节器的类型。（15分）图3-12、如下图所示为管式加热炉的原料油与燃料油阀前压力的控制系统。生产工艺要求一旦发生事故，应立即关闭燃料油的供应，试问：（20分）（1）、该控制系统的类型；（2）、画出该控制系统的框图；（3）、确定调节阀的气关、气开形式，并说明理由；（4）、选择调节器的正、反作用方式。图3-2四、计算分析(15分)1、某测温仪表的测量范围为0～500℃，输出信号为4～20mADC，欲将该仪表用于测量200～1000℃的某信号，试问应作如何调整？（8分）2、用一只K型热电偶测量一个电炉的温度t，已知冷端的温度为30℃，测得的热电势为21.995mV，求该电炉的实际温度。分度表如下：（7分）工作端温度0102030405060708090热电势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4632.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.73740016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34627.77223.19823.62424.05024.476第1页共1页第1页共2页《过程控制仪表》课程试题参考答案及评分标准(B卷)适用专业年级：测控061、自动化061-2考试时间:100分钟一、填空题（每空1分，共30分）1、（3分）安全性、经济性、稳定性。2、（3分）系统误差、随机误差、粗大误差。3、（2分）热电效应、热阻效应。4、（5分）采用了线性集成运算放大电路、采用了通用模块与专用模块相结合的设计方法、采用了线性化电路、采用了统一的24VDC集中供电、采用了安全火花防暴措施。5、（3分）比例（P）、积分（I）、微分（D）。6、（4分）测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、电磁反馈机构。7、（4分）待测气体必须存在红外吸收峰、待测气体与混合气体中其他气体无化学反应、若混合气体中有干扰组分，则先进行预处理、保证kcl﹤1。8、（3分）液动（液压）执行器、气动执行器、电动执行器。9、（3分）经验法、临界比例度法、衰减曲线法。二、分析与问答（每题10分，共20分）1、（10分）（1）、框图中用文字表达也可以。（共5分）（2）（每点1分，共5分）控制器)(sGc的输入信号是偏差)(sE（)()(sBsR），输出为控制信号)(sU；执行器)(vG的输入信号为控制信号)(sU，输出信号为调节阀的开度)(sM；被控对象)(0sG的输入信号为调节阀的开度)(sM，输出信号为被控参数温度)(sC；检测变送环节)(sGm的输入信号为被控参数温度)(sC，输出信号为检测元件得到的温度实际值)(sB；整个系统的输入信号为设定值)(sR，输出值信号为热物料的温度)(sC。2、答出在大概意思即可。（10分）热电阻工作在热体现场，而显示仪表安装在远离现场的控制室，因此二者之间的连接导线电阻必然会给热电阻工作造成误差。为了避免引线误差，工业上通常采用三线制接法，如右图所示。三线中两线同时由热电阻一端接出，并且在桥式电路中分别电桥电源回路和一个桥臂，它与热电阻另一端引线电阻形成相邻桥臂。只要引线电阻相等（均为wr），引线电阻的影响就会对消，电桥输出电压u就唯一得取决于热电阻的变化。三、综合题（35分）1、（15分）设计步骤：（1）被控参数的选择。根据工艺要求，由于液位测量比较容易，可以直接选择温度为直接被控参数。（2分）（2）控制参数的选择。影响锅炉液位的参数有两个，一个是给水量，一个是蒸汽的量。由工艺过程可知，生产的蒸汽量是送给用户的，它的用量大小是不可知的，因此选给水量作控制参数比较合理。（3分）（3）控制仪表的选择。a、测量元件及变送器的选择。可选用差压式传感器与DDZ-Ⅲ型差压变送器以实现锅炉液位的测量和变送。（2分）b、调节阀的选择。根据生产工艺、设备安全原则，宜选用气开型调节阀，选对数流量特性的调节阀即可满足要求。（2分）c、调节器的选择。由于锅炉液位的精度要求比较高，需要消除稳态误差，因此必须选择PI调节规律。当执行器的开度增大（减小），液位高度也增加（减小），故为正作用过程，0K为正；因调节阀选为气开型，vK也为正；测量环节的mK一般为正。因此，根据单回路系统各部分增益为正的原则，调节器的cK应为正，即为反作用方式的调节器。（3分）据此可画出液位控制系统的带控制点的工艺流程图，如右图。（2分）（4）调节器参数整定。采用响应曲线法进行参数整定。（1分）2、（20分）（1）该系统为压力-温度串级控制系统。从带控制点的工艺流程图可知，压力调节器的设定值是温度调节器的输出值，并且有两个回路，所以是串级控制系统。（4分）（2）该系统的框图为：（4分）其中)(1scG为主调节器：温度调节器；)(2scG为副调节器：压力调节器；)(01sG为主被控对象：加热炉；)(02sG副被控对象：燃料管道；)(1smG为主测量环节：温度；)(2smG为副测量环节：压力；)(sC为被控参数：温度；)(sR为设定值。（3）当压力调节器的输出为0时，为了保证加热炉的安全，此时应该要关闭蒸汽，因此调节阀应该选气开型。（4分）（4）主副调节器正反作用的确定。a、副调节器正反作用的确定。因调节阀选为气开型，vK为正；当调节阀的开度增大（减小），燃料压力增大（减小），副被控对象的被控参数压力也增加（减小），故为正作用过程，20K为正；副测量环节的2mK一般为正，为了保证副环是负反馈，即2022mVCKKKK﹥0，因此2cK﹥0，即为反作用。（4分）b、主调节器正反作用的确定。副被控对象的被控参数压力增加（减小），主被控对象的被控参数温度也增加（减小），故为正作用过程，10K为正；主测量环节的1mK一般为正，由于副环已经校正为正，所以1cK﹥0，即为反作用。（4分）四、计算分析(15分)1、（8分）答：其调整过程下如图所示。1）首先将仪表的量程从0～500℃调整到0～800℃，使其输入在0℃时的输出为4mA，输入在800℃时的输出为20mA。2）然后再将仪表的零点由0℃迁移到200℃，最后得到200～1000℃的测量范围。2、（7分）答：由分度表查得E（30，0）=1.023mV，因为E（t，30）=21.995mV，所以E（t，0）=E（t，30）+E（30，0）=21.995+1.023=23.198mV再通过分度表反查，可得该电炉的温度的实际温度为560℃。第2页共2页