2、（8分）从保证控制质量的角度，控制阀设计中应考虑哪几个方面？阀的理想流量特性有哪几种形式？
答：①控制阀的设计应考虑：阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量特性选择。 ②理想流量特性有4种形式：1） 直线特性2） 等百分比特性3） 快开特性 4） 抛物线特性
4、(20分) 某列管式蒸汽加热器，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） 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、气关式。 （4） 画出控制流程图与方框图。
答：①被控变量为列管式蒸汽加热器物料出口温度，因测量温度较低但精度较高选择铂热电阻为测量元件。
②干扰为蒸汽压力，控制方案选用副参数为蒸汽压力主参数为物料出口温度的串级控制。③控制阀选用的气开式
④控制流程图与方框图如图
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5、（10分）某化学反应器工艺规定操作温度为400±2oC，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6oC。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的±2%为准）和振荡周期。 答：
由反应曲线可知：最大偏差A=45-40=5℃余 差C=41-40=1℃ 衰 减 比过渡时间：Ts=23min
三、计算题：（10分）
计算下图各热电偶回路所产生的热电势（10分）。
如图为S型热偶测温线路，由于疏忽将其中第二段补偿导线接反，求：①输入到显示仪表的总电势为多少？②由于第二段补偿导线接反引入的误差是多少？
答：①E1=ES(800,50)-ES(50,0) =(7.345-0.299)-0.299=6.747 (mV)
② E2=ECD(800,0)-6.747= 7.345-6.747 =0.598(mV)
《化工仪表与自动化》课程测试试题五
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一、 填空题（36分）
1、在阶跃扰动作用下，自动控制系统的过渡过程有__发散震荡__、等幅震荡___、非震荡衰减_ 和__衰减震荡__等基本形式。
2、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__程序控制系统_等控制系统。
3、对象的数学模型就是_利用数学的表达式来描述对象的特点 ___。
4、液位变送器测量进行零点迁移时只改变__测量范围____，不改变__量程_____。
5、 在常用的热电偶温度计中，精度较高的是___S _热电偶，线性最好的是_K__ _热电偶，灵敏度较高的是__E _热电偶。
6．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。
7．描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数、滞后时间 ，如果时间常数越大，系统的响应速度 越慢 ，系统的稳定性 越好 。
8．差压式流量计由 节流件 、 导压管 和 显示仪器 组成。常用的标准取压方式有 角接取压 和 法兰取压 。
9．指出你所知道的几种复杂控制系统串级控制系统、均匀控制系统、分程控制系统、选择控制系统、前馈控制系统、比值控制系统等。
二、综合题（54分）
1、（10分）在控制系统中如何得到执行器的类型？画出执行器类型的简单结构示意简图。 答：
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在控制系统中，执行器类型的获得是靠改变执行机构和调节机构的作用方向来得到的，一般情况下，对于大口径的执行器，执行机构采用正作用，靠改变调节机构的正反装来得到执行器的气开气关类型，对于小口径的执行器，调节机构选择正装，故只能靠改变执行机构的正反作用来得到执行器的气开气关类型
2、（14分）比较差压式流量计与转子式流量计的异同点。 答：①相同点：两者都是利用节流原理来测量流量。
②不同点： 差压式流量计 转子式流量计 节流件固定安装 节流件安装不固定 节流件前后差压变化 节流件前后差压固定 输入输出非线性 输入输出线性
4、(20分) 如图为釜式反应器，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； 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）。
答：① 构成控制系统时的被控变量是釜内温度。操纵变量是冷却剂流量，干扰量是：冷却剂压力和温
度、搅拌速度以及环境温度。 ② 控制流程图见下图1。 ③ 执行器应选择气关类型。 ④ 控制系统方框图见下图2。
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⑤ 该系统克服干扰的过程：当干扰作用使温度t升高，测量大于给定，控制器输入偏差增大，其输出控制信号减少，气关阀开大，冷却剂流量增加，釜内温度下降，维持给定。
图1
图2
三、计算题：（10分）
计算下图热电偶温度计所产生的热电势以及温度计所显示的温度（10分）。 注：C D---- S型热电偶；CˊDˊ----S型热电偶补偿导线；
答：① E=ECD(300,25) =(2.323-0.142) =2.181 (mV)
②因为电子电位差计有自动冷端温度补偿装置，所以测量不受环境温度影响，温度计所显示的温度为300℃。
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