化工儀表與自動(dòng)化習(xí)題解

1、測(cè)量?jī)x表自動(dòng)化習(xí)題（教材）,,解：表1的最大引用誤差為：故表1的精度等級(jí)為1.0級(jí)。表2的最大引用誤差為：故表2的精度等級(jí)為1.5級(jí)。,P13 1.3 有兩臺(tái)測(cè)量?jī)x表，其測(cè)量范圍分別是0～800℃和600～1100℃，已知其絕對(duì)誤差的最大值均為±6℃，試求它們的精度等級(jí)。,答：該表的實(shí)際回差為故該表不符合要求。或，該表允許的最大絕對(duì)誤差為：故不符合要求。,P13 1.4 有一只0～1.6MPa

2、、1.5級(jí)的壓力表，校驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)其正、反行程的差值為0.025MPa，問(wèn)此表的回差是否符合要求？,,,解：在三點(diǎn)處的最大允許絕對(duì)誤差均為：在1MPa處的相對(duì)誤差為：在5MPa處的相對(duì)誤差為：在10MPa處的相對(duì)誤差為：,P13 1.5 有一測(cè)量范圍0～10MPa, 精度為0.5級(jí)的壓力表，它在lMPa、5MPa、10MPa三點(diǎn)處最大允許絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差各應(yīng)是多少？,,,,P13 1.6 某壓力表（0～1MPa，精度1.0級(jí)

3、），問(wèn)此表允許的最大絕對(duì)誤差是？若校驗(yàn)該表，在0.5MPa時(shí)，正行程為0.497MPa，反行程為0.508MPa，問(wèn)該表是否符合要求?,解：最大的絕對(duì)誤差：該表的回差為：結(jié)論：不符合1.0級(jí)的精度要求。,或，該表的實(shí)際回差為：故不符合1.0級(jí)的精度要求。,P13 1.8．一測(cè)量范圍為0~1000℃的溫度計(jì)，經(jīng)校驗(yàn)得到數(shù)據(jù)： (1)試確定該溫度計(jì)的精度等級(jí)； 解（1）該溫度計(jì)的最大回差在600℃處為

4、 因此，該儀表的精度等級(jí)為1.5。,(2)若該溫度計(jì)原來(lái)的精度等級(jí)為1.0級(jí)，允許的最大絕對(duì)誤差和回差各應(yīng)是多少？現(xiàn)是否滿足原1.0精度的要求？解: （2）若該溫度計(jì)的精度等級(jí)為1.0級(jí)，允許的最大絕對(duì)誤差和回差分別為,由于不滿足原1.0級(jí)別的精度要求?；?Δmax=12℃ > 10℃ 不滿足原1.0級(jí)的精度要求,℃,℃,P30 3. 某臺(tái)空氣機(jī)的緩沖罐，工作壓力范圍為1.1～1.6MPa。工藝要求就地觀察罐內(nèi)

5、的壓力，并要求測(cè)量誤差不得大于罐內(nèi)壓力的的±5％，試選擇一只合適的壓力儀表（類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí)）。,解：①選類型。選用普通彈簧管壓力表 ②選量程 以穩(wěn)定壓力計(jì)算得 故選測(cè)量范圍為0～2.5MPa 且滿足③選精度。由選擇：取1.5級(jí)即可綜上，選擇測(cè)量范圍為0～2.5MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)取1.5級(jí)的普通彈簧管壓力表即可。,解：選用碳鋼或不銹鋼材料制成的壓力表（氨用壓力表） 由于

6、P測(cè)>10Mpa，被測(cè)最大壓力不超過(guò)儀表測(cè)量上限的3/5，即 故測(cè)量范圍應(yīng)為0～25MPa。且滿足14>(25-0)/3 測(cè)量的所允許的誤差為土0.4 MPa，精度等級(jí)為：因此精度等級(jí)取1.5級(jí)即可。,P30 2.4 某合成氨廠合成塔壓力指標(biāo)為14土0.4 MPa，要求就地指示壓力。試選壓力儀表(類型、測(cè)量范圍、精度等級(jí))用于測(cè)量。,,P30 2.5 一只測(cè)量范圍為0～1.6MPa，精度為1.5級(jí)的普通彈

7、簧管壓力表，校驗(yàn)后問(wèn)該表合格否? 能否用于某空氣儲(chǔ)罐的壓力測(cè)量(該儲(chǔ)罐工作壓力為0.8~1.0MPa，測(cè)量的絕對(duì)誤差不允許大于0.05 MPa)?,解:(1) 根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果，該表的實(shí)際最大引用誤差為：該表的實(shí)際最大回差為： 因此該表合格。,(2)由于儲(chǔ)罐工作壓力為穩(wěn)定壓力。 1.0*3/2<1.6Mpa 范圍合適 0.02<0.05Mpa 精度合適 該表可以用于空氣儲(chǔ)罐的壓力測(cè)量。,解：

8、 即 差壓為187.5Kpa。,P30 2.6 DDZ—Ⅲ型差壓變送器，測(cè)量范圍為0～250kPa，求輸出信號(hào)為16mA時(shí)，差壓是多少?,,,思考題：仿照壓力表校驗(yàn)方法，如何用水對(duì)浮筒液位計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)？浮筒式液位計(jì)的校驗(yàn)一般采用灌液和掛重的方法在工作

9、現(xiàn)場(chǎng)一般使用灌液法，一般用水作為標(biāo)準(zhǔn)液體，也就是用水代替實(shí)際工作液進(jìn)行校驗(yàn)。在校驗(yàn)時(shí)根據(jù)實(shí)際測(cè)量介質(zhì)的工作密度和刻度，換算為用水校驗(yàn)時(shí)的刻度值，并在浮筒上作好標(biāo)記。 工作介質(zhì)密度比水大，能否校驗(yàn)到100％？一般在檢修間使用掛重法，先根據(jù)不同高度的液位計(jì)算對(duì)應(yīng)的掛重，準(zhǔn)備好砝碼和砝碼盤，把砝碼盤掛在懸掛浮筒的位置上，根據(jù)計(jì)算的掛重，分別在砝碼盤中放置砝碼，觀察并記錄浮筒液位計(jì)的輸出。,HwAρw g =HxAρx g,Hx 、H

10、w—分別為被測(cè)介質(zhì)的液位高度和水的高度；ρx 、ρw —分別為被測(cè)介質(zhì)的密度和水的密度；,以水代校法,Fw=Fx,答：,（2）被測(cè)介質(zhì)：非水,校驗(yàn)點(diǎn)(%L): 0 25 50 75 100 Hw (%L): 0 輸出(mA): 4 8 12 16 20,（1）被測(cè)介質(zhì):水 校驗(yàn)點(diǎn)(%L): 0 25

11、50 75 100 輸出(mA): 4 8 12 16 20,ρ2>ρ1 , h1>h2 , 為負(fù)遷移。遷移量為,P55 3.7 按圖3—36和圖3—37的安裝方法，假定 有無(wú)遷移?何種遷移?遷移量應(yīng)如何考慮?,,,,解：如圖3-36所示 正負(fù)差壓分別是：,,,圖3-36,,如圖

12、3-37所示，正負(fù)差壓分別是： 遷移量為： ，為負(fù)遷移。,圖3-37,,,當(dāng) 時(shí)，當(dāng) 時(shí)，測(cè)量范圍為15.827~26.999Pa ，量程為13.965KPa。,P55 3.11 如圖3—39所示的液位系統(tǒng)，當(dāng)用差壓法測(cè)量時(shí)，其量程和遷移量是多少?應(yīng)如何遷移? 測(cè)量范圍是多少? 氣相無(wú)冷凝 已知ρ＝950 kg／m3，H＝1.5 m，hl=0.5 m，h2 ＝1

13、.2 m，h3＝3.4 m,,,,圖3-39,解：,,,,,,,正遷移,P56 3.16 用水較法校驗(yàn)浮筒液位變送器，被測(cè)介質(zhì)密度為850kg/m3 ,輸出信號(hào)為4～20mA ，求當(dāng)輸出為20％、40％、60％、80％、100％時(shí)，浮筒應(yīng)被水浸沒(méi)的高度。,HwAρw g =HxAρx g,以水代校法,Fw=Fx,校驗(yàn)點(diǎn)(%L): 20 40 60 80 100 Hw (%L):

14、輸出(mA): 4 8 12 16 20,P88 4.5．用一臺(tái)電容式差壓變送器與節(jié)流裝置配用測(cè)量流量，變送器的測(cè)量范圍為0~10KPa，對(duì)應(yīng)流量為0~320m3／h, 求輸出為14mA時(shí)，差壓是多少？流量是多少？,解：(1) 差壓為：,,(2) 差壓式流量計(jì)的基本流量方程為：,解：(1) 差壓為,P88 4.6．用一臺(tái)電動(dòng)Ⅲ型差壓變送器配孔板測(cè)量流量，原設(shè)計(jì)差壓范圍為0~63kP

15、a，流量范圍為0~125T／h, 安裝時(shí)誤裝了一臺(tái)差壓范圍為0~40KPa的差壓變送器，啟用后流量穩(wěn)定，儀表輸出為10mA，試問(wèn)： （1）實(shí)際流量是多少？ （2）若采用0~63kPa的差壓變送器，此時(shí)變送器的輸出應(yīng)為多少？,對(duì)應(yīng)流量為,(2) 此時(shí)變送器的輸入仍為15Kpa，變送器的輸出為,,P88 4.10 用一臺(tái)電動(dòng)Ⅲ型靶式流量計(jì)測(cè)量加熱爐燃料油流量，已知流量計(jì)的測(cè)量范圍為0~40m3／h, 產(chǎn)生的最大作用力Fma

16、x＝22N，問(wèn)當(dāng)變送器輸出為8mA時(shí)，靶的受力為多少？此時(shí)的流量應(yīng)為多少？,解：(1) 變送器的輸出與靶的受力成線性關(guān)系 ,因此,(2) 靶式流量計(jì)的流量公式為：,因此此時(shí)的流量為,P88 4.14．用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量表壓為31.992KPa、溫度為40℃的N2氣的流量，若巳知流量計(jì)讀數(shù)為10m3／h, 求N2氣的真實(shí)流量（巳知N2在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.165Kg／m3）應(yīng)是多少？,解：已知 Q0=10m3／h，T0=293.

17、15K，P0=0.10133MPa P=0.031992＋0.101325=0.133317MPa， T=40＋273.15=313.15K,ρ0＝1.2046kg／m3，ρ1＝1.165kg／m3。,N2在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量為11.285m3/h,P88 4.15.用水標(biāo)定的流量計(jì),測(cè)量范圍為0～1000 m3／h, 現(xiàn)將不銹鋼轉(zhuǎn)子(密度為7.92g／cm3)更換成相同形狀的鋁轉(zhuǎn)子(密度為2.86g／cm3

18、), 用來(lái)測(cè)量水的流量。試問(wèn)更換轉(zhuǎn)子后的測(cè)量范圍應(yīng)是多少?,,解：,,,測(cè)量范圍為0～518.45m3／h,P110 5.2．用鎳鉻一鎳硅熱電偶測(cè)量某爐膛溫度，現(xiàn)測(cè)得的熱電勢(shì)為31.64 mv，巳知熱電偶冷端溫度為30 ℃，求熱端溫度ｔ=? ℃。,解：由E(t, 0)＝E(t, t0)+E(t0, 0) 查鎳鉻一鎳硅分度表知 E(30, 0)為：1.203mv，,E(t, 0)＝31.64+1.203＝32.843mv,查表知，

19、熱端溫度t約為789.44℃,P110 5.4 用鉑銠-鉑熱電偶測(cè)溫，冷端溫度為30℃，顯示儀表（無(wú)冷端補(bǔ)償措施）讀數(shù)為985 ℃，所測(cè)的實(shí)際溫度應(yīng)是多少?,解：查鉑銠- 鉑熱電偶分度表知： E(985, 0) =9.412mv=E(t,t0) E(30, 0) =0.173mv,E(t, 0)＝9.412mv＋0.173mv＝9.585mv， 查表知，熱端溫度為1000℃,P110 5.5．用Ｋ分度號(hào)熱電偶測(cè)量某

20、設(shè)備的溫度，測(cè)得回路中的熱電勢(shì)為20mv、巳知冷端溫度為25℃，求設(shè)備的實(shí)際溫度? 若用S分度號(hào)的熱電偶來(lái)測(cè)量，在相同溫度條件下，測(cè)得的熱電勢(shì)應(yīng)是多少?,解：（1）巳知冷端溫度為25℃， 查表知對(duì)應(yīng)電勢(shì)為1.0mv，則，,E(t, 0)＝20＋1.0＝21mv，查表知設(shè)備的實(shí)際溫度約為508.44℃,（2）若用S分度號(hào)的熱電偶來(lái)測(cè)量， 冷端溫度為25℃，對(duì)應(yīng)電勢(shì)為0.142mv， 熱端溫度為5

21、08.44℃，對(duì)應(yīng)電勢(shì)約為4.317mv,熱電偶測(cè)得電勢(shì)應(yīng)為4.317-0.142＝4.175mv,P110 5.9．用分度號(hào)為Pt100 鉑電阻測(cè)溫，但錯(cuò)用了Cu100 的分度表，查得溫度為140 ℃，問(wèn)實(shí)際溫度為多少？,解：查Cu100 的分度表， 140℃，對(duì)應(yīng)電阻值為159.96Ω，,查Pt100 的分度表， 159.96 Ω對(duì)應(yīng)溫度為157.08℃， 實(shí)際溫度為157.08℃。,P136 6.

22、3. 一支分度號(hào)為E的熱電偶與自動(dòng)電位差計(jì)配套測(cè)溫，熱電偶冷端溫度t0=42℃，如果不采用補(bǔ)償導(dǎo)線而采用普通銅線進(jìn)行熱電偶與自動(dòng)電位差計(jì)之間的連接，設(shè)儀表接線端子處（溫度補(bǔ)償電阻R2處）的溫度為t1=28 ℃，求自動(dòng)電位差計(jì)顯示385℃時(shí)測(cè)量誤差是多少℃？,答：查表知： t＝385℃，對(duì)應(yīng)電勢(shì)：27.744mvt1＝28℃，對(duì)應(yīng)電勢(shì)：1.678mvt0＝42℃，對(duì)應(yīng)電勢(shì)：2.544mv,實(shí)際熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)為：27.74

23、4－1.678＝26.066mv,由于未配用補(bǔ)償導(dǎo)線，實(shí)際冷端溫度為42℃。,因此熱端溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)為：26.066＋2.544＝28.61mv,查表知，對(duì)應(yīng)溫度為：395.8℃，誤差為-10.8℃。,P136 6.8.一測(cè)溫系統(tǒng)，采用Ｋ分度號(hào)熱電偶測(cè)溫，并采用相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶信號(hào)引入自動(dòng)電位差計(jì)顯示溫度，但錯(cuò)用了與Ｅ分度號(hào)配用的自動(dòng)電位差計(jì)。當(dāng)儀表顯示160℃時(shí)，問(wèn)實(shí)際溫度應(yīng)是多少？（室溫25℃）,解：查表知：當(dāng)溫度為160℃時(shí)

24、，對(duì)應(yīng)電勢(shì)為10.501mv當(dāng)溫度為25℃時(shí)，對(duì)應(yīng)電勢(shì)為1.495mv,實(shí)際熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)為：10.501－1.485＝9.006mv,查K熱電偶分度表為：T為25℃時(shí)，對(duì)應(yīng)電勢(shì)為1mv,實(shí)際溫度對(duì)應(yīng)電勢(shì)為9.006＋1＝10.006mv，查表知，對(duì)應(yīng)溫度為246.4℃,P136 6.9. 一支分度號(hào)為Cu100的銅電阻測(cè)溫，錯(cuò)接了按Cu50分度的顯示儀表，則顯示溫度為147℃，求實(shí)際溫度？,答：查Cu50熱電阻分度表，14

25、7℃對(duì)應(yīng)電阻為81.49Ω 對(duì)應(yīng)Cu100的電阻值為-43℃。,P136 6.12.已知某兩線制溫度變送器，內(nèi)部無(wú)線性化功能。它配鎳鉻-康銅熱電偶，測(cè)量范圍為200~600℃，遷移和量程已調(diào)教完畢。問(wèn)變送器輸出電流分別為8mA，12mA和16mA時(shí)熱電偶熱端溫度是多少？這些結(jié)果受冷端溫度變化的影響嗎？,解：題為兩線制溫度變送器且內(nèi)部無(wú)線性化功能， 即輸出電流和熱電勢(shì)成線性關(guān)系。即：,對(duì)于鎳鉻康銅熱電偶測(cè)溫范圍為20

26、0~600 ℃，查表知,當(dāng) 時(shí)，,當(dāng) 時(shí)，,當(dāng) 時(shí)，,,不受冷端溫度變化的影響,P235 2．畫出各系統(tǒng)的方塊圖，說(shuō)明各方塊的輸入、輸出的含義。確定各系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式及控制器的正反作用,（a）控制對(duì)象為反應(yīng)器， 操縱變量為蒸汽流量， 被控變量為反應(yīng)器溫度,調(diào)節(jié)閥：氣開；控制器：反應(yīng)器溫度?（Dv>0）

27、 ?希望閥門? ? Mv ?（△Mv<0?反作用,返 回,下一頁(yè),上一頁(yè),（b）控制對(duì)象為鍋爐汽包， 操縱變量為給水流量， 被控變量為鍋爐汽包液位,調(diào)節(jié)閥：氣關(guān)；控制器：鍋爐水位?（Dv>0） ?希望閥門? ? Mv ?（△Mv>0）?正作用,返 回,下一頁(yè),上一頁(yè),P235 2．,（c）控制對(duì)象為容器， 操縱變量為Qi流量， 被控變量為容器

28、壓力,調(diào)節(jié)閥：氣開；控制器：容器壓力?（Dv>0） ?希望閥門? ? Mv ?（△Mv<0）?反作用,或控制器：容器壓力?（Dv0）?反作用,返 回,下一頁(yè),上一頁(yè),16.5．在圖16-39所示的熱交換器中，物料與蒸汽換熱要求出口溫度達(dá)到規(guī)定的要求。試分析下述情況下應(yīng)采用何種控制方案為好。畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與方塊圖，并確定控制器的正、反作用。,(1) 物料流量F比較穩(wěn)定，而蒸汽壓力P波動(dòng)較大。,(2) 蒸汽