发布时间 : 星期一 文章过程控制系统及仪表 王再英等 课后答案（全）更新完毕开始阅读854cf09a5f0e7cd1842536ef
1分析选用不同量程的表所需的精度等级： ○
0～1.6 MPa量程：???0～2.5 MPa量程：???0～4.0 MPa量程：???0.05?100%??3.125%，可选2.5级表； 1.60.05?100%??2%，可选1.5或2.0级表； 2.50.05?100%??1.2%，可选1.0级表。 4.02量程选择：被测最大压力＝1/3～2/3量程上限 ○
0～1.6 MPa量程：
1.232?? 1.64311.22? 32.530～2.5 MPa量程：?0～4.0 MPa量程：
1.21?0.3? 4.03综合分析，选用1.5级或2.0级，0～2.5 MPa量程的表最合适。
2-13 如果某反应器最大压力为1.0MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。现用一台测量范围为0～1.6MPa，精度为1级的压力表来进行测量，问能否符合工艺要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa，精度为1级的压力表，能符合要求吗？试说明其理由。
解答：工艺要求：最大压力为1.0MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。 分别求出两台仪表的最大允许误差，进行判断。
1）精度为1级，量程为0～1.6MPa的表，其最大绝对误差： ?1.6max＝1.6×1％＝0.016 MPa，> 0.01 MPa, 所以不符合要求； 2）精度为1级，量程为0～1.0MPa的表，其最大绝对误差：
?1.0max＝1.0×1％＝0.01 MPa，＝ 0.01 MPa, 所以最大误差符合要求，但是压力表的最大测量值应≤ 2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。
所以，该表也不符合要求。
2-14 某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.0～1.6MPa，工艺要求就地观察罐内压力，并要测量结果的误差不得大于罐内压力的±5%。试选择一块合适的压力表（类型、测量范围、精度等级），并说明其理由。
解答：
根据题意知：压力范围1.0～1.6MPa，
允许最大误差：?max＝1.6×（＋5％）＝＋0.08 MPa 1）量程确定：
4
应满足工作最大压力小于仪表量程的2/3处，即1.6 MPa×2/3＝2.4 MPa 可以选量程为0～2.5 MPa的弹簧压力表。 2）精度等级确定：
求出基本误差，以确定满足要求的精度等级。
???0.08?100%??3.2% ，允许的精度等级为2.5级。 2.5综上分析，选择量程为0～2.5 MPa，精度等级为2.5级的弹簧压力表。 该表的最大绝对误差：?max＝2.5×（＋2.5％）＝＋0.0625 MPa，<0.08 MPa 所以满足要求。
2-15①电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化，然后用电路测电容。 ②特点：灵敏度高，量程宽，过载能力强，测量精度高，可达0.2级。
2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？
解答：
1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。
2）原理：基于液体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
3）影响因素：P47
1流量系数的大小与节流装置的形式、孔口对管道的面积比m及取压方式密切相关； ○
2流量系数的大小与管壁的粗糙度、孔板边缘的尖锐度、流体的粘度、温度及可压缩○性相关；
3 流量系数的大小与流体流动状态有关。 ○
2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？ 解答：
1）转子流量计是定压式流量计(P47)
虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。
2）差压式流量计是变压降式流量计(P45)
是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。
2-21 椭圆齿轮流量计的特点是什么？对被测介质有什么要求？
解答：1）特点：流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。
5
粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘皮愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。
椭圆齿轮流量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量。
2）对被测介质的要求：不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。
如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。 2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？
解答：P51 1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。
2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(100??cm)，不能测量油类或气体的流量。
2-24 超声波流量计的特点是什么？
解答：超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用范围广阔。测量液体流量精度可达0.2级，测量气体流量精度可达0.5级。
2-25Δp = p1-p2 = ( h1r1g + Hr1g + p0 ) －( h2r2g + p0 )
H=0时，Δp = h1r1g- h2r2g，若r1=r2，则Δp<0，需要负迁移。
2-26 用法兰式差压变送器测液位的优点是什么？
解答：P57 测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固等液体的液位，在膜盒、毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，使被测介质不进入毛细管与变送器，以免堵塞。可节省隔离罐。
2-27 试述电容式物位计的工作原理。
解答：利用电容器的极板之间介质变化时，电容量也相应变化的原理测物位，可测量液位、料位和两种不同液体的分界面。
2-28 超声波液位计适用于什么场合？
解答：P60 适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘性液体的测量。
第3章 习题与思考题
3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？ 解答：
1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
6
2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。
3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？ 解答：
1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。
3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。
3-3 比例控制为什么会产生余差？
解答：产生余差的原因：比例控制器的输出信号y与输入偏差e之间成比例关系：
y?Kpe
为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。
3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？ 解答：
1）积分控制作用的输出变化量y是输入偏差e的积分：y?1edt ?T12）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。
3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。 解答： 1）y?1edt ?T1 7