1.如果某反应器最大压力为0.6MPa,允许最大绝对误差为±0.02MPa。现用 台测量范围为0~1.6MPa,准确度为1.5级的压力表来进行测量,问能否符合工 艺上的误差要求?若采用一台测量范围为0~1.0MPa,准确度为1.5级的压力表, 问能符合误差要求吗?试说明其理由。 解:对于测量范围为0~1.6MPa,准确度为1.5级的压力表,允许的最大绝对误 差为 1.6×1.5%=0.024(MPa) 因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量 范围为0~1.OMPa,准确度亦为1.5级的压力表,允许的最大绝对误差为 1.0×1.5%=0.015(MPa) 因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以 采用。 2.常用的压力计有哪些,其原理和特点各是什么? (1).弹性压力计 弹性压力计是基于各种形式的弹性元件,在被测介质的表压或真空度作用下产生 的弹性变形与被测压力成一定函数关系的原理制成的。它是工业生产和实验室中 应用最广的一种压力计。 (2).液柱式压力计 液柱式压力测量是以流体静力学理论为基础的压力测量方法。根据流体静力学, 定高度的液柱对底面产生的静压力要与被测压力相平衡,这样液柱的高度实际 上就反映了被测压力的大小。以此原理构造的液柱式压力计测压元件主要由装有 定介质液体的玻璃管组成,这种压力计结构简单,使用方便,测量精度高,但 测量结果只能就地读取,不能进行远传,而且测量的量程也受限于玻璃管的高度, 因而应用受到一定的限制。现在,液柱式压力计主要是在实验室或工程实验上使 用 (3).压力变送器 一般用压力表传递压力信息的距离不能很远,要向远距离传输压力信息,往往是 将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器,工业上常称为差压变送 器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。常用的有电容式压力变送器、电感 式压力变送器、霍尔式压力变送器等。 3.流量检测方法有哪些?有哪些常用的流量检测仪表? (1)节流差压法 在管路内安装上节流元件,使流体在此处流动状态发生变化,造成节流元件的上、 下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系,因此,检测此压差, 即可变换出流量。常用的节流元件有:孔板、喷嘴等。 (2)容积法 按一定的容积空间输送流体,容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。 记录运动次数或速度,则可得出一段时间内的累积流量。容积式流量计,有椭园 齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表等。 (3)速度法 测出流体的流速,再乘以管道截面即可得岀流量。按对流速测量的办法不同,能
1 1. 如果某反应器最大压力为 0.6MPa，允许最大绝对误差为±0.02MPa。现用一 台测量范围为 0～1.6MPa，准确度为 1.5 级的压力表来进行测量，问能否符合工 艺上的误差要求？若采用一台测量范围为 0～1.0MPa，准确度为 1.5 级的压力表， 问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为 0～1.6MPa，准确度为 1.5 级的压力表，允许的最大绝对误 差为 1.6×1.5% = 0.024(MPa) 因为此数值超过了工艺上允许的最大绝对误差数值,所以是不合格的。对于测量 范围为 0～1.0MPa，准确度亦为 1.5 级的压力表,允许的最大绝对误差为 1.0×1.5% = 0.015(MPa) 因为此数值小于工艺上允许的最大绝对误差,故符合对测量准确度的要求,可以 采用。 2. 常用的压力计有哪些，其原理和特点各是什么？ （1）．弹性压力计 弹性压力计是基于各种形式的弹性元件，在被测介质的表压或真空度作用下产生 的弹性变形与被测压力成一定函数关系的原理制成的。它是工业生产和实验室中 应用最广的一种压力计。 （2）．液柱式压力计 液柱式压力测量是以流体静力学理论为基础的压力测量方法。根据流体静力学， 一定高度的液柱对底面产生的静压力要与被测压力相平衡，这样液柱的高度实际 上就反映了被测压力的大小。以此原理构造的液柱式压力计测压元件主要由装有 一定介质液体的玻璃管组成，这种压力计结构简单，使用方便，测量精度高，但 测量结果只能就地读取，不能进行远传，而且测量的量程也受限于玻璃管的高度， 因而应用受到一定的限制。现在，液柱式压力计主要是在实验室或工程实验上使 用。 (3)．压力变送器 一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距离传输压力信息，往往是 将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器，工业上常称为差压变送 器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。常用的有电容式压力变送器、电感 式压力变送器、霍尔式压力变送器等。 3.流量检测方法有哪些？有哪些常用的流量检测仪表？ （1）节流差压法 在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、 下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差， 即可变换出流量。常用的节流元件有：孔板、喷嘴等。 （2）容积法 按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运动速度)与流量成正比。 记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。容积式流量计，有椭园 齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表等。 （3）速度法 测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。按对流速测量的办法不同，能
构成多种多样的流量仪表和检测系统,如常用的有:标志式、动压管式、热量式、 磁电式、超声式等。 (4)流体阻力法 利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力,作用力大小和流量大小有关。 如常用的靶式流量计,其阻力体是靶,由力平衡式传感器把靶的受力转换为电量 (5)流体振动法 在管道的特定条件下,使流体流过后产生振动,如涡街流量计、卡门流量计等。 (6)质量流量检测 质量流量检测分为间接式和直接式两种。间接式质量流量测量是在直接测出体积 流量的同时,直接再测出被测介质的密度,或测出压力、温度等参数求出介质密 度。因此检测系统的构成将由测体积流量的流量计(如节流差压式、涡轮式等) 和密度计或带有温度、压力等补偿环节来组成,其中还有相应的计算环节。直接 式质量流量测量是直接利用热、差压或动量来检测。 常用的流量检测仪表:流式差压流量计、容积式流量计、速度式流量计、质量流 量计、涡街流量计 4.某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa,要求远传显示,试选择一台DZ-Ⅱ型 压力变送器。如果压力由12MPa变化到15MPa,问这时压力变送器的输出变化了 多少?如果附加迁移机构,问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度? 解:如果已知某厂生产的DZ-Ⅱ型压力变送器的规格有: 0~10,16,25,60,100(MPa) 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0~10mA。 最高压力为15MPa,若贮罐内的压力是比较平稳的,取压力变送器的测量上限为 15×=22.5(MP 准确度等级为0.5级,这时允许的最大绝对误差为 25×059%=0.125MPa) 10=48(m 压力为12MPa时输出电流信号为25 压力为15MPa时,输出电流信 号为 ×10=6(m4 所以当贮罐内的压力由12MPa变化到15MPa时,变送器的输出电流只变化了 在用差压变送器来测量液位时,由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号 p并不一定等于0,故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量中 遇到,在其他参数的测量中也可能遇到。加上迁移机构,可以改变测量的起始点, 提高仪表的灵敏度(只不过这时仪表量程也要作相应改变)。 由题可知,如果确定正迁移量为TMPa,则变送器的量程规格可选为16MPa。那么 此时变送器的实际测量范围为7~23MPa,即输入压力为TMPa时,输出电流为0mA; 输入压力为23MPa时,输出电流为10mA。这时如果输入压力为12Ma,则输出电 2
2 构成多种多样的流量仪表和检测系统，如常用的有：标志式、动压管式、热量式、 磁电式、超声式等。 （4）流体阻力法 利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用力大小和流量大小有关。 如常用的靶式流量计，其阻力体是靶，由力平衡式传感器把靶的受力转换为电量。 （5）流体振动法 在管道的特定条件下，使流体流过后产生振动，如涡街流量计、卡门流量计等。 （6）质量流量检测 质量流量检测分为间接式和直接式两种。间接式质量流量测量是在直接测出体积 流量的同时，直接再测出被测介质的密度，或测出压力、温度等参数求出介质密 度。因此检测系统的构成将由测体积流量的流量计(如节流差压式、涡轮式等) 和密度计或带有温度、压力等补偿环节来组成，其中还有相应的计算环节。直接 式质量流量测量是直接利用热、差压或动量来检测。 常用的流量检测仪表：流式差压流量计、容积式流量计、速度式流量计、质量流 量计、涡街流量计 4. 某贮罐内的压力变化范围为 12~15MPa，要求远传显示，试选择一台 DDZ-Ⅱ型 压力变送器。如果压力由 12MPa 变化到 15MPa，问这时压力变送器的输出变化了 多少?如果附加迁移机构,问是否可以提高仪表的准确度和灵敏度? 解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为 0.5 级。 输出信号范围为 0～10mA。 最高压力为 15MPa，若贮罐内的压力是比较平稳的，取压力变送器的测量上限为 22.5(MPa) 2 3 15 = 选 0 ～ 25, 准 确 度 等 级 为 0.5 级 , 这 时 允 许 的 最 大 绝 对 误差为 250.5% = 0.125(MPa) 压力为 12MPa 时,输出电流信号为 10 4.8(mA) 25 12 = 压力为 15MPa 时，输出电流信 号为 10 6(mA) 25 15 = 所以当贮罐内的压力由 12MPa 变化到 15MPa 时,变送器的输出电流只变化了 1.2mA。 在用差压变送器来测量液位时，由于在液位 H=0 时,差压变送器的输入差压信号 Δp 并不一定等于 0，故要考虑零点的迁移。实际上迁移问题不仅在液位测量中 遇到，在其他参数的测量中也可能遇到。加上迁移机构，可以改变测量的起始点， 提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。 由题可知，如果确定正迁移量为 7MPa，则变送器的量程规格可选为 16MPa。那么 此时变送器的实际测量范围为7～23MPa，即输入压力为7MPa时，输出电流为0mA； 输入压力为 23MPa 时，输出电流为 10mA。这时如果输入压力为 12MPa，则输出电
12-7 ×10=3.125(m4) 流为23-7 输入压力为15MPa时,输出电流为 15-7 ×10=5(mA) 由此可知,当输入压力由12MPa变化到15MPa时,输出电流变化了1.875mA,比 不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。 变送器的准确度等级仍为0.5级,此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% 0.08MPa,所以,由于加了迁移机构,使仪表的测量误差减少了。变送器的准 确度等级仍为0.5级,此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5%=0.08MPa 所以,由于加了迁移机构,使仪表的测量误差减少了 5.物位检测有哪些方式?物位检测时应注意哪些问题?常用的液位检测仪表有 哪些 (1)直读式物位检测仪表采用侧壁开窗口或旁通管方式,直接显示容器中物 位的高度。方法可靠、准确,但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低 的场合。 (2)静压式物化检测仪表基于流体静力学原理,适用于液位检测。容器内的 液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系,当被测介质密度不变时,通过 测量参考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式等型式。 (3)浮力式物位检测仪表其工作原理基于阿基米德定律,适用于液位检测。 漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒,在液面变动时其浮力会产生相应的 变化,从而可以检测液位。这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等 (4)机械接触式物位检测仪表通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实 现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋翼式等 (5)电气式物位检测仪表将电气式物位敏感元件置于被测介质中,当物位变 化时其电气参数如电阻、电容等也将改变,通过检测这些电量的变化可知物位。 (6)其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤式仪表等 在实际生产过程中,被测对象很少有静止不动的情况,因此会影响物位测量的准 确性。各种影响物位测量的因素对于不同介质各有不同,这些影响因素表现在如 下方面。 (1)液位测量的特点 稳定的液面是一个规则的表面,但是当物料有流进流出时,会有波浪使液面波动。 在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沬的现象,使液面变得模糊。大型容器中常 会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。容器中的液体呈髙温、 高压或高黏度,或含有大量杂质、悬浮物等。 (2)料位测量的特点 料面不规则,存在自然堆积的角度。物料排出后存在滞留区。物料间的空隙不稳 定,会影响对容器中实际储量的计量。界位测量的特点 界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。 常用的液位检测仪表:电磁法测量液位、利用液位引起的压力进行检测、利用液 体的浮力进行检测
3 流 为 10 3.125(mA) 23 7 12 7 = − − 输入压力为 15MPa 时 , 输 出 电 流 为 10 5(mA) 23 7 15 7 = − − 由此可知，当输入压力由 12MPa 变化到 15MPa 时，输出电流变化了 1.875mA，比 不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。 变送器的准确度等级仍为 0.5 级，此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% = 0.08MPa，所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。变送器的准 确度等级仍为 0.5 级，此时仪表的最大允许绝对误差为(23-7)×0.5% = 0.08MPa， 所以，由于加了迁移机构，使仪表的测量误差减少了。 5．物位检测有哪些方式？物位检测时应注意哪些问题？常用的液位检测仪表有 哪些？ （1）直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物 位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低 的场合。 （2）静压式物化检测仪表 基于流体静力学原理，适用于液位检测。容器内的 液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过 测量参考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式等型式。 （3）浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。 漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的 变化，从而可以检测液位。这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。 （4）机械接触式物位检测仪表 通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实 现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋翼式等。 （5）电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变 化时其电气参数如电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。 （6）其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤式仪表等。 在实际生产过程中，被测对象很少有静止不动的情况，因此会影响物位测量的准 确性。各种影响物位测量的因素对于不同介质各有不同，这些影响因素表现在如 下方面。 (1）液位测量的特点 稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。 在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。大型容器中常 会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。容器中的液体呈高温、 高压或高黏度，或含有大量杂质、悬浮物等。 （2）料位测量的特点 料面不规则，存在自然堆积的角度。物料排出后存在滞留区。物料间的空隙不稳 定，会影响对容器中实际储量的计量。界位测量的特点 界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。 常用的液位检测仪表:电磁法测量液位、利用液位引起的压力进行检测、利用液 体的浮力进行检测
6.用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中转化炉的温度,已知热电偶工作端温 度为800℃,自由端(冷端)温度为30℃,求热电偶产生的热电势E(800,30)。 解:可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) E(800,30)=E(800,0)-E(30,0)=32.074(mV) 7.某支铂铑1-铂热电偶在工作时,自由端温度t=30℃,测得热电势E(t,t) =14.195mV,求被测介质的实际温度 解:可以查得 E(30,0)=0.173(m) E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV) 可以查得14.368mV对应的温度t为1400℃。 8.什么叫温标?什么叫国际实用温标? 用来衡量温度的标准尺度,简称为温标。为了使用方便,国际上协商确定,建立 种既使用方便、容易实现,又能体现热力学温度(即具有较髙准确度)的温标, 这就是国际实用温标,又称国际温标。 9.某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。 试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间(给定值为200℃)。 230 210 205 2022 t/min 解:最大偏差A=230-200=30℃余差C=205-200=5℃ 由图上可以看出,第一个波峰值B=230-205=25℃, 第二个波峰值B′=210-205=5℃, 故衰减比应为B:B′=25:5=5:1 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔 故周期T=20-5=15(min) 10.某一电压表在稳定时能够准确显示被测电压值。在被测电压突然变化时,指 针来回摆动,最后能够稳定在被测数值上。假定指示系统的衰减比为4:1。当电 压突然由0上升到220V后,指针最高能摆到252V。问经三次摆动,指针能到多少
4 6．用一只镍铬-镍硅热电偶,测量小氮肥厂中转化炉的温度,已知热电偶工作端温 度为 800℃,自由端(冷端)温度为 30℃,求热电偶产生的热电势 E(800,30)。 解：可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) E(800,30)=E(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV) 7．某支铂铑 10-铂热电偶在工作时，自由端温度 t0= 30℃,测得热电势 E(t,t0) =14.195mV，求被测介质的实际温度。 解:可以查得 E(30,0)=0.173(mV) E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV) 可以查得 14.368mV 对应的温度 t 为 1400℃。 8．什么叫温标？什么叫国际实用温标？ 用来衡量温度的标准尺度，简称为温标。为了使用方便，国际上协商确定，建立 一种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度(即具有较高准确度)的温标， 这就是国际实用温标，又称国际温标。 9．某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。 试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为 200℃）。 解: 最大偏差 A＝230-200＝30℃ 余差 C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值 B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值 B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为 B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期 T＝20-5＝15（min） 10．某一电压表在稳定时能够准确显示被测电压值。在被测电压突然变化时,指 针来回摆动,最后能够稳定在被测数值上。假定指示系统的衰减比为 4:1。当电 压突然由 0 上升到 220V 后,指针最高能摆到 252V。问经三次摆动,指针能到多少
伏(即第三个波峰值)。解:由于第一个波峰离开稳态值为 252-220=32(V)第二个波峰值为第一个波峰值的1/4,故为32×1/4=8(V) 第三个波峰值为第二个波峰值的1/4,故为8×1/4=2(V) 所以指针第三次摆动的最高峰值为222V 11.对一台比例积分控制器作开环试验。已知K=2,T=0.5min。若输入偏 差如图所示,试画出该控制器的输出信号变化曲线 解:对于PI控制器,其输入输出的关系式为 p=kcle+ 将输出分为比例和积分两部分,分别画出后再叠加就得到PI控制器的输出波形。 比例部分的输出为 Ke 当K=2时,T=0.5min时 积分部分的输出为 Ap,=4 edt 在t=0~1min期间,由于e=0,故输出为0。在t1~3min 4p1=4a=8 期间,由于e=1,所以t=3min时,其输出 在t=3~ 4min期间,由于c=-2,故t=4min时,其积分总输出 4p1=4at-42at=0
5 伏 (即第三个波峰值)。解：由于第一个波峰离开稳态值为 252 - 220 = 32 (V)第二个波峰值为第一个波峰值的 1/4，故为 32×1/4 = 8 (V) 第三个波峰值为第二个波峰值的 1/4 ，故为 8×1/4 = 2 (V) 所以指针第三次摆动的最高峰值为 222V。 11．对一台比例积分控制器作开环试验。已知 KC=2，TI= 0.5min。若输入偏 差如图所示,试画出该控制器的输出信号变化曲线。 解：对于 PI 控制器,其输入输出的关系式为 = + edt T p K e I C 1 将输出分为比例和积分两部分,分别画出后再叠加就得到 PI 控制器的输出波形。 比例部分的输出为 p K e p = C 当 KC = 2 时, TI = 0. 5min 时 积分部分的输出为 p = edt I 4 在 t=0～1min 期间,由于 e=0 ,故输出为 0。在 t=1～3min 期间,由于 e=1,所以 t=3min 时,其输出 = = 3 1 pI 4 dt 8 在 t=3～ 4min 期 间 , 由 于 e=-2, 故 t=4min 时 , 其积分总输出 = − = 3 1 4 3 pI 4 dt 4 2dt 0