《儀表與自動化》解題參考

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1、儀表與自動化》解題參考 Oct.25，2007 第1章自動控制系統(tǒng)基本概念 1- 3自動控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？ 解自動控制系統(tǒng)主要由檢測變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對象等四個環(huán)節(jié)組成。 1-5題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中PI-307、TRC-303FRC-305所代表的意義。 FRC 305 1-5圖加熱 力指示儀表, 空制流程圖 段號為3 題解PI-307表示就地安裝的壓 TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指 儀表序號為03；| FRC-305表示集進(jìn)表盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3,儀表序號為05。

2、 1-7在自動控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什解測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特號（如氣壓信號或電壓、電流信號等）送往控制器；| 控制器接受測量變送器送來的信號，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號（氣壓或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動地根據(jù)控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變量的大小。 記錄功能的溫 彳 度控制儀表；工段號為3, 么作用？ 定的、統(tǒng)一的輸出信 1- 8．試分別說明什么是被控對象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介質(zhì)？解：被控對象（對象）—

3、—自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè) 備或機(jī)器。 被控變量——被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱來稱呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。 給定值（或設(shè)定值或期望值）——人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變量的期望 2 值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。 操縱變量（調(diào)節(jié)變量）——對被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。 操縱介質(zhì)（操縱劑）——用來實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。 1-11題1-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)

4、器內(nèi)的溫度不變。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說明該溫度控制系統(tǒng)是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 AB 題i-ii圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng) q 對舉 解該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 控制器 題解1-11圖 其中，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的可能影響被控變量的干擾因素主要有A、B溫度，環(huán)境溫度的高低等。 若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測量值與給定值比較，獲得偏差信號，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號去驅(qū)動控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來。所以該溫度控制系統(tǒng)

5、是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 1-12題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值，試說明此時(shí)該控制系統(tǒng)的工作情況，此時(shí)系統(tǒng)是如何通過控制作用來克服干擾作用對被控變量影響的？ 解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過給定值（即升高）時(shí)，溫度測量元件測出溫度值與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過控制運(yùn)算后，輸出控制信號使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來，這樣克服干擾作用對被控變量影響。 1-13按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可分哪幾類？解：按給定值形式不同，自動控制系統(tǒng)可以分為以下三類： 退度檢91、磁器- 應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)

6、萬塊 冷卻水流量 、進(jìn)料量，冷卻水的壓力、 3 €定值控制系統(tǒng)——給定值恒定的控制系統(tǒng)。 €隨動控制系統(tǒng)(自動跟蹤系統(tǒng))——給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)。€程序控制系統(tǒng)——給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。 1- 19某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10)°C?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80Co現(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲

7、線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過渡時(shí)間(被控溫度進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±1%(即900，(±1%)=±9C) 的時(shí)間)，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？ 950 C,所以，該控制系寥滿足題中所給的工藝要求。 題1-19圖解最大偏差A(yù)=95亡900=50(C超調(diào)量B=950—908=42(C)；由于B?=918—908=10所以余差C=908—900=8C； 振蕩周期T=45—9=36(min)；過渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50C<80C,C= 1-20題l-20(a)圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系

8、統(tǒng)的方塊圖，被控對象、被控變量、操縱變量和可能存在的干擾是什么？現(xiàn)因生產(chǎn)需要，要求出口物料溫度從80C提高到81C，當(dāng)儀表給定值階躍變化后，被控變量的變化曲線如題1-20(b)所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)： )； 減比n=BB?=4210=4.2； 匕出 最大偏差、衰減比和余差(提示：該系統(tǒng)為隨圖間加 控制系統(tǒng)，新的給定值為81C)。 英汽 TC 81.5 題1-20圖蒸汽加熱器溫度控制 解蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。 時(shí)間/ 81-0 8C1.A 80.7 題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 其中：被控對象是蒸汽加熱器；被控

9、變量是出口物料溫度；操縱變量是蒸汽流量。 可能存在的干擾主要有：進(jìn)口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環(huán)境溫度的變化等。 該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)： 最大偏差A(yù)=81.5-81=0.5(°C)； 由于B=81.5—80.7=0.8(C),B'=80.9—80.7=0.2(C),所以，衰減比n=BB'=0.80.2=4；余差C=80.7—81=—0.3(C)o 第2章被控對象的數(shù)學(xué)模型 2- 1什么是對象特性？為什么要研究對象特性？ 解對象特性就是的對象的輸出—輸入關(guān)系。 研究對象的特性，就是用數(shù)學(xué)的方法來描述對象輸入量與輸出量之間的關(guān)系。當(dāng)采用自動化裝置組成自

10、動控制系統(tǒng)時(shí)，首先也必須深入了解對象的特性，了解它的內(nèi)在規(guī)律，才能根據(jù)工藝對控制質(zhì)量的要求，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)，選擇合適的被控變量和操縱變量，選用合適的測量元件及控制器。在控制系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，也要根據(jù)對象特性選擇合適的控制器參數(shù)(也稱控制器參數(shù)的工程整定)，使系統(tǒng)正常地運(yùn)行。被控對象的特性對自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量的影響很大，所以必須對其深入研究。 2- 2何為對象的數(shù)學(xué)模型？靜態(tài)數(shù)學(xué)模型與動態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么區(qū)別？ 解對象特性的數(shù)學(xué)描述(方程、曲線、表格等)稱為對象的數(shù)學(xué)模型。 穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時(shí)的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；動態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在輸入量改變以后輸出量的變化

11、情況。穩(wěn)態(tài)與動態(tài)是事物特性的兩個側(cè)面，可以這樣說，動態(tài)數(shù)學(xué)模型是在穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的發(fā)展，穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是對象在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型的一個特例。 2- 8反映對象特性的參數(shù)有哪些？各有什么物理意義？ 解：放大系數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間, 放大系數(shù)K在數(shù)值上等于對象(重新)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出變化量與(引起輸出變化的)輸入變化量之比，即 K=輸出量的變化量 輸入量的變化量 對象的放大系數(shù)K越大，就表示對象的輸入量有一定變化時(shí)，對輸出量的影響越大, 5 或被控變量對這個量的變化就越靈敏，所以，K實(shí)質(zhì)上是對象的靈敏度。 時(shí)間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量

12、達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需時(shí)間；或當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始變化速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間。 時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間也越大對象在受到輸入作用后，被控變量卻不能立即而迅速地變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象；或輸出變量的變化落后于輸入變量的變化的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象用滯后時(shí)間€表示。 對象的滯后時(shí)間€，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時(shí)。 2-11已知一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時(shí)間常數(shù)為5min,放大系數(shù)為10,純滯后時(shí)間為2min，試寫出描述該對象特性的一階微分方程式。 解該對象特性的一階微分方程為

13、 5*2),y(t,2)=10x(t) dt 2-12如題2-12圖所示的RC電路中，已知R=5kO,C=2000?F。試畫出ei突然由0階躍變化到5V時(shí)的e變化曲線，并計(jì)算出t=T、t=2T、t=3T時(shí)的e值。' 解RC電路的微分方程為 de dt 當(dāng)e=5V時(shí)，微分方程的解為 I oo -e-t^)=5(1—e"0)(V) 當(dāng)t=T時(shí)， 當(dāng)t=2T時(shí) 當(dāng)t=3T時(shí) (該系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T=RC=5x103x2000x10-6=10s)eo=5(1-e-T/T)=5(1-e-1)=3.16V；eo=5(1-e-2T/T)=5(1-e-2)=4.32V；eo=5(1-e

14、-3T/T)=5(1—e-3)=4.75V。 (V) ；題解2-12圖RC電路的階躍響應(yīng)曲線 2-13已知一個簡單水槽，其截面積為0.5m2，水槽中的液體由正位移泵抽出，即流出 7 3.0 題2-14圖重油預(yù)熱爐的 解*7^ （唸）燃料變化量 x(t), 0,t<0; 0.5(t/h)，50/6(kg/min),t>0 由題圖知,該系統(tǒng)x（t）的關(guān)系（方程）為 屬于一階系統(tǒng)，輸出量（溫度）的變化量y（t）相對于輸入（燃料）變化量 T繆+y(t)，Kx(t) r/min 當(dāng)x(t)=A=50/6(kg/min)=cons

15、t.時(shí)(方程的解為斗 y(t)=KA(1-e")°C由題圖知，y(x)=KA=150—120=30C,則 K=30/A=30/(50/6)=3.6(C/(kg/min)) 首先不考慮延遲，y(t)的變化從t0=2min開始，到t1=8min時(shí)，實(shí)際變化時(shí)間t=6min, 流量是恒定的。如果在穩(wěn)定的情況下，輸入流量突然在原來的基礎(chǔ)上增加了0.1m3/h，試畫出水槽液位€h的變化曲線。 解這是一個積分對象，則 2-14為了測定某重油預(yù)熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為t0=0）突然將燃料氣流量從2.5t/h增加到3.0t/h，重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應(yīng)曲線如題2-14圖所示。假

16、定該對象為一階對象，試寫出描述該重油預(yù)熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸出量與輸入量），并解出燃料量變化量為單位階躍變化量時(shí)溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式。 由題圖知 y(t)=y(6)=30(l—e-6/T)=145—120=25(°C) 由此解出T=3.35(min) 所以 y(t)=30(1—e—t/3.35)C 若考慮滯后時(shí)間仁2min,則 yQ= T 0,t<2min; y(t—T)=30(1—e—(t—2)/3.35),t>2min微分方程為 3.35空t+y(t+2)=3.6x(t) dtt 系統(tǒng)的特性參數(shù)是系統(tǒng)的固有特性,不會隨輸入信號的

17、變化而變化,因此,前面求解過程中所確定的K和T的值是不變的。所以，當(dāng)燃料變化量x(t)=A=1時(shí)，溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式為 yT(t)=y(t—T)=3.6(1—e-(t-2)/3.35)C 第3章檢測儀表與傳感器 3- 1什么叫測量過程？ 解測量過程就是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程 3- 5某一標(biāo)尺為0?1000C的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺上的各點(diǎn)測量結(jié)果分 別為： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/C 0 200 400 600 700 800 900 1000 被校表讀數(shù)/C 0 201 402 604 706 805 903 1001

18、 (1) 求出該溫度儀表的最大絕對誤差值； (2) 確定該溫度儀表的精度等級； (3) 如果工藝上允許的最大絕對誤差為±8C，問該溫度儀表是否符合要求?解(1)校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理： 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)C 被校表讀數(shù)C 絕對誤差C 由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對誤差：C； 儀表誤差：=±x100%=±0.6%， max1000 儀表的精度等級應(yīng)定為1.0級； 儀表的基本誤差：△m=1000x(±1.0%)=±10C該溫度儀表不符合工藝上的誤差要求。 3-6如果有一臺壓力表，其測量范圍為0?

19、lOMPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù): 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數(shù)/MPa 0 L98 3.96 5.94 7.97 9.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa 0 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01 （1）求出該壓力表的變差； （2）問該壓力表是否符合1.0級精度? 解（1）校驗(yàn)數(shù)據(jù)處理: 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數(shù)/MPa 0 198 3.96 5.94 7.97 9.99 被校表反行程讀數(shù)/MPa 0 2.02 4.03

20、6.06 8.03 10.01 壓力表的變差/% 0 0.4 0.7 1.2 0.6 0.2 被校表正、行程讀數(shù)平均值 /MPa 0 2.00 3.995 6.00 8.00 10.00 儀表絕對誤差/MPa 0 0.00 —0.005 0.00 0.00 0.00 由以上數(shù)據(jù)處理表知，該壓力表的變差:1.2%； （2）儀表誤差：?=±xlOO%=±0.5%； max10 但是，由于儀表變差為1.2%>1.0%，所以該壓力表不符合1.0級精度。 3- 7.什么叫壓力?表壓力、絕對壓力、負(fù)壓力（真空度）之間有何關(guān)系? 解（1）工程上

21、的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即P=F/S（壓強(qiáng)）。（2）絕對壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力=絕對壓力€大氣壓力；負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力€絕對壓力 3-10.作為感受壓力的彈性元件有哪幾種? 解彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、波紋管式彈性元件。 3-11.彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是什么?試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測壓過程。解:（1）彈簧管壓力計(jì)的測壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測壓力p的大小。 （2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成:彈簧管（測量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲，指針，表盤。 （3）彈簧

22、管壓力計(jì)測壓過程為:用彈簧管壓力計(jì)測量壓力時(shí)，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個很小的位移量放大從而帶動指針在表盤上指示出當(dāng)前的壓力值。 3-14電容式壓力傳感器的工作原理是什么?有何特點(diǎn)? 解見教材第3章3.2.5節(jié)。當(dāng)差動電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)，膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康淖兓D(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。 其特點(diǎn)：輸出信號與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、液位等的測量。 3-15某壓力表的測量范圍為0?IMPa,精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是

23、多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級精度，為什么？ 解壓力表允許的最大絕對誤差為 €=1.0MPax1.0%=0.01MPa max 在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對誤差為 該校驗(yàn)點(diǎn)的測量誤差為 €=0.5—0.508=—0.008(MPa) —0.008 =x100%=一1.57% 0.508 故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級精度。 3-16．為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)測量大小來選?。窟x一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有何問題？ 解（1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地

24、工作，也考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地，但還必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本誤差€由其精度等級和量程決定，在整個儀表測量范圍內(nèi)其大小m是一定的，選一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值這樣會加大測量誤差。 3-17如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa，允許最大絕對誤差為0.01MPa?，F(xiàn)用一臺測量范圍為0?1.6MPa,精度為1.0級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為0?1.0MPa,精度為1.0級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。 解用0?1.6MPa、精度為

25、1.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差 A=1.6MPax1.0%=0.016MPa>0.01MPa（允許值） 1max該表不符合工藝上的誤差要求。 用0?1.0MPa、精度為1.0級的壓力表來進(jìn)行測量的基本誤差 A=1.0MPax1.0%=0.01MPa>0.01MPa（允許值） 2max 該表符合工藝上的誤差要求。 3-18某臺空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為1.1?1.6MPa,工藝要求就地觀察罐內(nèi)壓力，并要求測量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的±5%，試選擇一臺合適的壓力計(jì)（類型、測量范圍、精度等級），并說明其理由。 解空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限p.=1.1

26、MPa,工作壓力上限 min pmax=1.6MPa。設(shè)所選壓力表量程為p，則根據(jù)最大、最小工作壓力與選用壓力表量程關(guān)系，max 3 P§P max4 有 p>4p=4x1.6=2.13(MPa) 3max3 p?pnp，3p€3xl.l€3.3（MPa） min3min 根據(jù)壓力表量程系列（附表1）,可選YX-150型、測量范圍為0?2.5MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為 …,1.1x5%=0.055（MPa） max 則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足 8，0.055x100%€2.2% max2.5一0 要求，故可選精度等級為1

27、.5級的壓力表。 3-19某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa,要求誤差不超過0.4MPa，試選用一 臺就地指示的壓力表（給出型號、測量范圍、精度等級）。 解合成塔控制壓力14MPa為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p,貝9 p?5x14沁23.3（MPa） 根據(jù)壓力表量程系列（附表1）,可選YX-150型、測量范圍為0~25MPa的電接點(diǎn)壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿足 0.4 8，x100%€1.6% max25 要求，故可選精度等級為1.5級的壓力表。 3-20現(xiàn)有一臺測量范圍為0?1.6MPa，精度為1.5級的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后，

28、其結(jié)果為： 被校表讀數(shù)/MPa 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa 0.000 0.385 0.790 1.210 1.595 標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa 0.000 0.405 0.810 1.215 1.595 試問這臺表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測量（該貯罐工作壓力為0.8?1.0MPa,測量的絕對誤差不允許大于0.05MPa）? 解壓力表的校驗(yàn) 表3-1壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果 被校表讀數(shù)/MPa 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa 0

29、.000 0.385 0.790 1.210 1.595 標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa 0.000 0.405 0.810 1.215 1.595 升降變差/MPa 0.000 0.020 0.020 0.005 0.000 0.020 標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值/MPa 0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595 絕對誤差…/MPa 0.000 0.005 0.000 -0.013 0.005 -0.013 儀表的最大引用誤差（從絕對誤差和升降變差中選取絕對值最大者做為…，求儀表的m最大引用誤差）

30、…=±—m,100%=±,100%=±1.25% maxP1.6F?S 所以，這臺儀表1.5級的精度等級合格。 空氣貯罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且p=1.0MPa<1.6,2/3MPa；p.=0.8MPa〉1.6，l/3MPa；maxmin 最大誤差厶=1.6，1.5%=0.024MPa<0.05MPa。所以這臺儀表能用于該空氣貯罐的壓力測 max 量。 3- 24．什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱為節(jié)流現(xiàn)象。 流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改

31、變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。 3- 28為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？ 解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差A(yù)p為一常數(shù)，即 VY

32、p1=1.977kg/Nm3，Q0=50L/s。貝V 1.293x0.751325x293 1.977,0.101325,313 ?50=105(L/s) p?p?T 010?Q= p?p?T0 101 3-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測量范圍為0?10L/min,轉(zhuǎn)子用密度為7920kg/m3的不銹鋼制成，若用來測量密度為0.831kg/L苯的流量，問測量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kg/m3的鋁制成，問這時(shí)用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少？ 解由題知pt=7920kg/m3，Pf=0.831kg/L=831kg/m3，pw=1000/m3，Q

33、0=10L/min測苯的流量的修正系數(shù)為 卩S

34、廣…w”，SO?1000）x831,0.87 fQS?…心（2750—831）x1000 rfw Qrf=Qr0/KfQ=5/0.87=5.75（L/min） 所以，此時(shí)測苯的流量的測量范圍為0?5.75L/min。 3- 36渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動時(shí)使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與流體的流速成線性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信號，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。 （2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。 3- 37電磁流量計(jì)的工

35、作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？ 解電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動勢也越大，感應(yīng)電動勢與流量成正比。電磁流量計(jì)只能用來測量導(dǎo)電液體的流量。 3- 46什么是液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移問題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？ 解（1）當(dāng)被測容器的液位H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差△pM0的現(xiàn)象，稱為液位測量時(shí)的零點(diǎn)遷移， 3-48測量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況）時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐（見題3-19圖），問這時(shí)用差壓變送器來測量液位時(shí)，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？ 冷凝

36、罐 負(fù)壓室壓力 正、負(fù)壓室的壓差 H=0時(shí)，Ap=—(h2?h1)pg。 解：差壓液位計(jì)正壓室壓力 這種液位測量時(shí)，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時(shí)，€p=0,該差壓變送器測液位時(shí)需要零點(diǎn)遷移，遷移量為（h2-坷）pg 3-54什么是熱電偶的熱電特性？熱電偶的熱電勢由哪兩部分組成？ 解：（1）將兩種不同的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個閉合回路（稱為熱電偶）, 若兩接觸點(diǎn)溫度（T、T。）不同，則回路中有一定大小電流，表明回路中有電勢產(chǎn)生，該現(xiàn)象 稱為熱電動勢效應(yīng)或塞貝克（Seebeck）效應(yīng)。回路中的電勢稱為熱動勢，用EAB（T，T0） AB0 或EAB（t，t0）

37、. （2）熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。 3-22．常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補(bǔ)償導(dǎo)線？并說明使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？ 解：（1）常用的熱電偶有如下幾種： 熱電偶名稱 代號 分度號 舊 鉗銬3。-鉗銬6 WRR B LL-2 2^配用的補(bǔ)償:導(dǎo)線如下： FDD Q tnq ( 熱電偶名稱 離熱端不受其溫度場變溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對的熱特性；保持延伸電極與熱電偶兩個接點(diǎn)溫度相等。 度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸? 銅 熱電偶的熱電勢只有當(dāng)To（或to）恒定是才是被測溫度TC或t

38、）的單值函數(shù)。測試制定的，，只有保持T0=0C，才能直冷端補(bǔ)償和處理。 C恒溫法，冷端溫度修正法，冷端 （3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)要注意?在?定的具有相同或相近的熱電特「mm.:3-56用熱電偶測溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫種?鐮珞-鎳硅（鐮鋁） 化的影響并與測 電偶 熱電接 準(zhǔn)分度表是鐮=0°c為參考溫度條件下|度表或度曲線。若T0MO°C，則應(yīng)進(jìn)行贏償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法，0 溫度 自動補(bǔ)償法等。 3-57試述熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號各是什么？ 解：熱電偶溫度計(jì)由熱電偶（感溫元件）、顯示儀表和連

39、接導(dǎo)線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是熱電勢。 熱電阻溫度計(jì)由熱電阻(感溫元件)、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號是溫度，輸出信號是電阻。 3-58用K型熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV,冷端(室溫)為25C,求設(shè)備的溫度？如果改用E型熱電偶來測溫，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？ 解用K型熱電偶測溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為t,則E(t，25)=20mV,查K型熱電偶分度表，E(25，0)=1.000mV。根據(jù)中間溫度定律， E(t，0)=E(t，25)+E(25，0)=20+1.0=21.000mV 反查K型熱電偶分度表，得t=508.4°C 若改用E型熱電

40、偶來測次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為 E(508.4,25)=E(508.4，0)—E(25，0)=37678.6—1496.5=36182.1pV，36.18mV。 EKK 3-59現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30C,顯示儀表的機(jī)械零位在0C時(shí)，這時(shí)指示值為400C,則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430C對不對？為什么？正確值為多少度？ 解認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430C不對。 設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t,實(shí)測熱電勢為E(t,30),根據(jù)顯示儀表指示值為400C,則有E(t,30)=E(400,0),由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳(E型)熱電偶分度表，有

41、 E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=E(400,0)+E(30,0)=28943+1801=30744pV反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度t=422.5C 3-60．試述熱電阻測溫原理？常用測溫?zé)犭娮栌心膸追N？熱電阻的分度號主要有幾種？相應(yīng)的R0各為多少？ 解：(1)熱電阻測溫原理：電阻－溫度效應(yīng),即大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的現(xiàn)象。 (2) 常用測溫?zé)犭娮栌校恒K熱電阻和銅熱電阻。 (3) 鉑熱電阻的分度號主要有： ? Pt100,(R0=100?)； ? Pt50,(R0=50?)； ? Pt1000,(R0=1000?)；等 銅熱電阻的分度號

42、主要有： ? Cu100,(R0=100?)； ? Cu50,(R0=50?)；等 3-62用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計(jì)算時(shí)錯用了Cul00的分度表，查得的溫度為140C,問實(shí)際溫度為多少？ 解查Cul00的分度表，140C對應(yīng)電阻為159.96?，而該電阻值實(shí)際為Ptl00鉑電阻測溫時(shí)的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實(shí)際溫度為157C 3-63用分度號為Cu50、百度電阻比W(100)=R100/R0=1.42的銅熱電阻測某一反應(yīng)器內(nèi)溫度，當(dāng)被測溫度為50C時(shí)，該熱電阻的阻值R50為多少？若測某一環(huán)境溫度時(shí)熱電阻的阻值為92?，該環(huán)境溫度為多少？ 解分度號為Cu50、

43、百度電阻比W(100)=1.42的銅熱電阻，其R0=50?，R100=50…1.42=71?。則該銅熱電阻測溫的靈敏度k為 17 71—50 100-0 €0.21(,/。0 被測溫度為50°C時(shí)，電阻值R50=5O,+O.21,/°Cx5O°C=6O.5,。 當(dāng)測某一環(huán)境溫度時(shí)，若熱電阻的阻值Rt=92,，則對應(yīng)的環(huán)境溫度為t=(92-50)/0.21=200°C。 第4章顯示儀表 4- 10對于標(biāo)尺始端為0°C的電子電位差計(jì)，當(dāng)熱電偶的熱端為0°C,冷端為25C時(shí)，問這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸入信號為多少？若熱端為0°C,冷端也為0C時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸入信號為多少？

44、 解當(dāng)熱電偶的熱端為0°C,冷端為25C時(shí)，應(yīng)指示0°C；輸入信號為E(0，25)=-E(25，0)。 若熱端為0°C,冷端也為0°C時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示0°C；輸入信號為E(0，0)=0。 4- 12如題4-12圖所示熱電偶測溫系統(tǒng)，熱電偶的型號為K,請回答： (1) 這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？ 25C (2) 顯示儀表應(yīng)采用哪種儀表？該儀表的輸入信號是多少？應(yīng)指示多少溫度？ 題4-12圖熱電偶測溫系統(tǒng)圖 60X2 解(1)這是工業(yè)上 示儀表或電子電位差計(jì)顯示儀表；儀表的 (2)顯示儀表應(yīng)采用 輸入信號是K型熱電偶的熱電勢E(600,25),- E(600,25)

45、=E(600,0)-E(25,0)=24902(—?00=23902(?V)；25V 指示溫度應(yīng)為600C(顯示儀表內(nèi)具有冷端溫度自動補(bǔ)償，能直接顯示被測溫度)。 4- 13測溫系統(tǒng)如題4-13圖所示。請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？已知熱電偶為K, 但錯用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160C時(shí)，請計(jì)算實(shí)際溫度t為多少度？(室x 溫為25C) 解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度當(dāng)與E型熱電偶配套的顯示儀表指示為 題4-13圖亠測溫系統(tǒng)圖 E 入信號 表外實(shí) 室溫為25°C.時(shí)，顯示應(yīng)為E型熱電偶在熱端為160°C、冷端為25C時(shí)的熱電勢eE(160,，2

46、R。匕I I控制室 19 當(dāng)被測溫度為測量下限時(shí)，平衡條件是 當(dāng)被測溫度升高后，熱電橋的平衡條件是 B Rp Ri 橋的 (2) 用式(1)減式(2),則得 3 Rt 題解4- tR3-riR3= 此時(shí) + 際配用的是K型熱電偶，其輸入的熱電勢Ee(160,25),實(shí)際應(yīng)為K型熱電偶在熱端為tJC、冷端為25C時(shí)的熱電勢EK(t,25)，即EK(t,25)=Ee(160,25)。" KxKxE E(160,25)=E(160,0)€E(25,0) EEE 查E型熱電偶分度表Ee(160,0)=10501pV,Ee(25,0)=149

47、6.5pV,則 EE Ee(160,25)=10501—1496.5=9004.5pV EK(tx,0)=EK(tx,25)+EK(25,0) =9004.5+1000(查K型熱電偶分度表) =10004.5(pV) 反查K型熱電偶分度表，得t=246.4C x 4- 14試述電子自動平衡電橋的工作原理？當(dāng)熱電阻短路、斷路或電源停電時(shí),指針應(yīng) 指在什么地方？為什么？ 解電子自動平衡電橋的原理電路如下圖所示。 電子平衡電橋測溫原理圖 最小值及Rt0，滑動觸點(diǎn)應(yīng)在RP的左端, RA r?3,R 1R+Rt 23 從上式可以看出：滑動觸點(diǎn)B的位置就可以反映熱電阻阻值

48、的變化，亦即反映了被測溫度的變化。并且可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 當(dāng)熱電阻短路時(shí)，Rt=0,為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向左滑動，直至始端；當(dāng)熱電阻斷路時(shí)，Rt=…，為了使電橋平衡，指針應(yīng)盡可能地向右滑動，直至終終端；當(dāng)電源停電時(shí)，指針指在任何位置，電橋輸出都為0，(電橋“平衡”)。 4- 19有一分度號為Cul00的熱電阻，接在配分度號為Ptl00的自動平衡電橋上，指針讀數(shù)為143C，問所測實(shí)際溫度是多少? 解溫度為143C時(shí)，分度號為Ptl00的熱電阻阻值(查Ptl00分度表)為154.700。而自動平衡電橋上實(shí)際接的是分度號為Cul00的熱電阻，利用154.70

49、€查Cul00分度表，得所測實(shí)際溫度為128°C。 4- 20有一配K分度號熱電偶的電子電位差計(jì)，在測溫過程中錯配了E分度號的熱電偶，此時(shí)儀表指示196C，問所測的實(shí)際溫度是多少?此時(shí)儀表外殼為28Co 解電子電位差計(jì)指示196C，輸入信號為 E(196,28)=E(196,0)—E(28,0)=7.977—1.122=6.855(mV), K 而該熱電勢實(shí)際是由E型熱電偶提供的。設(shè)所測的實(shí)際溫度為t,則有 E匸(t,0)=E匸(t,28)—E(28,0)=E(196,28)+E匸(28,0)=6.855+1.679=8.534(mV) EEEKE 查E型熱電偶分度表，得所測的

50、實(shí)際溫度為t=132.2C 第5章自動控制儀表 5- 1什么是控制器的控制規(guī)律？控制器有哪些基本控制規(guī)律？ 解控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸入信號e之間的關(guān)系，即 P，f(e)，f(z—x) 控制器的基本控制規(guī)律有：位式控制(其中以雙位控制比較常用)；比例控制(P)；積分控制(I);微分控制(D)。 5- 4何為比例控制器的比例度？一臺DDZ—II型液位比例控制器，其液位的測量范圍為0?1.2m,若指示值從0.4m增大到0.6m,比例控制器的輸出相應(yīng)從5mA增大到7mA,試求控制器的比例度及放大系數(shù)。 解比例控制器的比例度就是指控制器的輸入變化相對值與相應(yīng)的輸出變化相

51、對值之比的百分?jǐn)?shù),用式子表示為： 8，epxl00% .x—xp—p… maxminmaxmin 式中e——輸入變化量； p——相應(yīng)的輸出變化量； x—x――輸入的最大變化量，即儀表的量程； maxmin p—p――輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。 maxmin 根據(jù)題給條件,該控制器的比例度為 8°?6—0-47—5100%833% 8，x100%，83.3% 1.2—010—0 對于單元組合儀表,其放大系數(shù)為 KP=1/8=1/83.3%=120% 5-5一臺DDZ—III型溫度比例控制器，測量的全量程為0?1000C,當(dāng)指示值變化100C，控制器

52、比例度為80%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？ ep—p20—41001.6 解8，maxmin，X，，80% px—xp1000—0p maxmin 控制器的輸出變化量p=1.6/80%=2(mA) 5- 9一臺具有比例積分控制規(guī)律的DDZ—II型控制器，其比例度8為200%,穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為5mA。在某瞬間，輸入突然變化了0.5mA,經(jīng)過30s后，輸出由5mA變?yōu)?mA, 試問該控制器的積分時(shí)間TI為多少？解控制器的放大倍數(shù) —P=1/€=1/200%=0.5 控制器的輸入變化量為A=0.5mA；控制器的輸出變化量為Ap=6-5=l(mA)，經(jīng)歷時(shí)間t=30s。由 Ap

53、 K ?KA+—pAt 0.5…0.5…30 T?二 PT ?10(s) iAp-—A1-0.5…0.5 P 5-10某臺DDZ—III型比例積分控制器，比例度€為100%，積分時(shí)間人為2min。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為5mA。某瞬間，輸入突然增加了0.2mA，試問經(jīng)過5min后，輸出將由5mA變化到多少？ 解控制器的放大倍數(shù) —P=1/€=1/100%=1 控制器的積分時(shí)間T[=2min,穩(wěn)態(tài)輸出p0=5mA；控制器的輸入變化量為A=0.2mA。經(jīng)歷時(shí)間t=5min。則輸出變化量 —1 Ap?—AHAt?1…0.2+…0.2…5?0.7(mA) pT2 I 所以，經(jīng)歷

54、時(shí)間5min后，控制器的輸出為 p=p0+Ap=5+0.7=5.7(mA) 5- 12試寫出比例積分微分(PID)三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 解PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 p?K[e+丄Jedt+Tde PIT1Ddt丿 其中，e—輸入變化量；p—相應(yīng)的輸出變化量；—P—放大倍數(shù)；T—稱為積分時(shí)間；TD—微分時(shí)間。 5- 13試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點(diǎn)。 解比例控制規(guī)律的特點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)；存在余差(有差控制)積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制動作緩慢，控制不及時(shí)；無余差(無差控制)微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制響應(yīng)快，故有超前控制之稱；但它的輸出不能反映偏差的大

55、小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用這種控制器，它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或比例積分微分控制器。 5-26請寫出下面對應(yīng)的ACMY-S80的STL指令 00000 00001 0000201( (1)L] OR L] O] Al A 'NOT.NOTIDLDID OUT 00000( 2)LD 00000 ooeoc?3 00001 LD OR 000醴 100004 T.D ^^<00003一 3I ORNOT^ 00006 00002 ANDLD -0100

56、0 ORLD AND 00001 OUT 01000 卄 第6章執(zhí)行器 6- 1氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？ 解氣動執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)（閥）兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)輸入控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力F和直線位移1,推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將控制信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與操縱介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。 6- 4試分別說明什么叫控制閥的流量特性和理想流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？ 解控制閥的流量特性是指操

57、縱介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系： Qf（l, Q?L丿 max 式中，相對流量Q/Q是控制閥某一開度時(shí)流量Q與全開時(shí)流量Q之比；相對開度l/L maxmax 是控制閥某一開度行程l與全開行程L之比。 在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。主要有： ?直線流量特性 ?等百分比（對數(shù)）流量特性 ?拋物線流量特性 ?快開流量特性 QR max d=RI:-1 Qmaxd(QQma)KdUL丿 12 Q丿 max max 等四種。 6- 7什么叫控制閥的可調(diào)范圍？在串、并聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會變化？

58、解控制閥的可調(diào)范圍(可調(diào)比)是其所能控制的最大流量Q與最小流量Q.的maxmin 比值，即 R—Q Rmax Q min在串、并聯(lián)管道中，由于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會變小。 6-8已知閥的最大流量Q=50m3/h，可調(diào)范圍R=30。 max (1) 計(jì)算其最小流量Q.，并說明Q.是否就是閥的泄漏量。 minmin (2) 若閥的流量特性為直線流量特性，問在理想情況下閥的相對行程l/L為0.2及0.8 時(shí)的流量值Q。 (3) 若閥的流量特性為等百分比流量特性，問在理想情況下閥的相對行程為0.2及 0.8時(shí)的流量值Q。 解(1)由R=Qmax，得Q=Qmax=50沁

59、1.67(m3/h)。Q.不是閥的泄漏量, QminR30min min 而是比泄漏量大的可以控制的最小流量。 ，得0€ R (2)由直線流量特性2€1 QR max €501+(30-1)x0.2〕=11.33(m3/h)30 =301+(30-1)x0.8〕=40.33(m3/h) ?心°.2時(shí)，Q0.2 ?心°8時(shí)，Q0.8 24 # (3)由等百分比流量特性2€R‘：-1)，得Q€Q”R'L-1〔, qmax max ?心0.2時(shí)，Q0.2€50X30心)€3.2953/h) ?l/L=0.8時(shí)，Q€50x30?0.8-1)二2

60、5.32(m3/h) 0.8 d' 下，相對行程分別為l/L=0.2和0.8時(shí)的兩種閥的相對放大系數(shù)'K。(閥的 dL相對 6- 9閥的理想流量特性分別為直線流量特性和等百分比流量特性，試求出在理想情況“Q) 可調(diào)比R=30) ，得 max 解當(dāng)閥的理想流量特性為直線流量特性時(shí)，由2=1…]+(R-1)丄QR…L 25 K=1-丄,即K=K=1，R與l/L的值無關(guān)，所以，對于相對行程分 R相對R drq1 de；》= 別為l/L=0.2和0.8時(shí)的直線流量特性閥，均有 K相對=1，1/R=1，1/30=0.967。 當(dāng)閥的理想流量特性為等百分比流量特性時(shí)，

61、由旦=R(：，1?，得 Q drq1 1€Qm）LlnR-RILT… dlL rrQ1? Id€m）LdL rrQ1? r￡）丿= ，則K=lnR-RL，1 相對 d ?當(dāng)l/L=0.2時(shí)， d ?當(dāng)l/L=0.8時(shí)， max K=lnR-RILt…=ln30x30（02，i）=0.22相對 K=lnR-RIA…=ln30x30（0$-1）=1.72相對 6-10已知閥的最大流量Q=100m3/h，可調(diào)范圍R=30。試分別計(jì)算在理想情況下 max 閥的相對行程為l/L=0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值Q，并比較不同理想流量特性的控制閥在小開度與大

62、開度時(shí)的流量變化情況。 (1) 直線流量特性。 (2) 等百分比流量特性。 解(1)根據(jù)直線流量特性，相對流量與相對行程之間的關(guān)系： Q.1 max 分別在公式中代入數(shù)據(jù)Q=100m3/h,R=30，l/L=0.1、0.2、0.8、 max 在相對行程為0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值： Q01=13m3/hQ02=22.67m3/hQ08=80.67m3/h (2)根據(jù)等百分比流量特性的相對流量與相對行程之間的關(guān)系 0.9等數(shù)據(jù)，可計(jì)算出 Q°9=90.33m3/h。 :，1 QR Q Q max 分別代入上述數(shù)據(jù)，可得： Q01=4.68m3/

63、hQ02=6.58m3/hQ08=50.65m3/hQ09=71.17m3/h。 由上述數(shù)據(jù)可以算得，對于直線流量特性的控制閥，相對行程由10％變化到20％時(shí)流量變化的相對值為： 22.67—13].彳/ x100%=74.4%； 相對行程由80％變化到90％時(shí)，流量變化的相對值為： 90.33—80.67 80.67 x100%€12%。 由此可見，對于直線流量特性的控制閥，在小開度時(shí)，行程變化了10％，流量就在原有基礎(chǔ)上增加了74.4％，控制作用很強(qiáng)，容易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大開度時(shí)（80％處）；行程同樣變化了10％，流量只在原有基礎(chǔ)上增加了12％，控制作用很弱，控制不夠

64、及時(shí)、有力，這是直線流量特性控制閥的一個缺陷。 對于等百分比流量特性的控制閥，相對行程由10％變?yōu)?0％時(shí)，流量變化的相對值為： 6.58—4.68 468 x100%€40% 28 相對行程由80％變到90％時(shí)，流量變化的相對值為： 71.17-50.65 50.65 x100%=40%。 # 故對于等百分比特性控制閥，不管是小開度或大開度時(shí)，行程同樣變化了10％，流量在原來基礎(chǔ)上變化的相對百分?jǐn)?shù)是相等的，故取名為等百分比流量特性。具有這種特性的控制閥，在同樣的行程變化值下，小開度時(shí)，流量變化小，控制比較平穩(wěn)緩和；大開度時(shí)，流量變化大，控制靈敏有效，這是

65、它的一個優(yōu)點(diǎn)。 6- 11什么是串聯(lián)管道中的阻力比s?s值的變化為什么會使理想流量特性發(fā)生畸變？解串聯(lián)管道中的阻力比s為 €控制閥全開時(shí)閥上的壓差 S€系統(tǒng)總壓差血卩系統(tǒng)中最大流量時(shí)動力損失總和? s值變化時(shí)，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進(jìn)而影響到流量的變化，即理想流量特性發(fā)生畸變。s=1時(shí)，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性與理想特性一致。隨著s值的減小，直線特性漸漸趨近于快開特性，等百分比特性漸漸接近于直線特性。所以，在實(shí)際使用中，一般希望s值不低于0.3,常選s=0.3?0.5。s〉0.6時(shí),與理想流量特性相差無幾。 6-12什么是并聯(lián)管道中的分流比x?

66、試說明x值對控制閥流量特性的影響？ 解并聯(lián)管道中的分流比x為 并聯(lián)管道控制閥全開時(shí)流量Q X—..-..1max 總管最大流量Q max x值變化時(shí)，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差異，因此，其理想流量特性將會發(fā)生畸變。x=1時(shí)，控制閥的流量就是總管的流量，工作特性與理想特性一致。隨著x值的減小，旁路閥逐漸打開，雖然控制閥的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。 6-13已知某控制閥串聯(lián)在管道中，系統(tǒng)總壓差為100kPa，阻力比為s=0.5。閥全開時(shí)流過水的最大流量為60m3/h。閥的理想可調(diào)范圍R=30，假設(shè)流動狀態(tài)為非阻塞流。問該 閥的額定（最大）流量系數(shù)K及實(shí)際的可調(diào)范圍R為多少？ maxr ，得控制閥全開時(shí) 解由控制閥全開時(shí)閥上的壓差A(yù)p 解田s—1— 系統(tǒng)總壓差蛆卩系統(tǒng)中最大流量時(shí)動力損失總和）Ap 閥上壓差€p]=€pxs=100x0.5=50kPa,則 Kmax，10QmaxP€p，60f， 1 實(shí)際的可調(diào)范圍R為R，Rs，30x0.5，21.21 rr 6-14某臺控制閥的額定流量系數(shù)K=100。當(dāng)閥前后壓差為