《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 Pl-307、TRC-303、 FRC-305所代表的意義。 題1-5圖加熱器控制流程圖 解 PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為 3，儀表序號為07; TRC-303表示集中儀表盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為 3， 儀表序號為03; FRC-305表示集中儀表盤安裝的，

2、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。 1- 7在自動控制系統(tǒng)中，測量變送裝置、控制器、執(zhí)行器各起什么作用？ 解測量變送裝置的功能是測量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信 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。 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)？

3、解：被控對象（對象） 一一自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè) 備或機器。 被控變量一一被控對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)。 控系統(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） 一一人們希望控制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標，即被控變量的期望 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） 一一對被控變量具有較強的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操縱）的變 量。或?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。 操縱介質(zhì)（操縱劑）一一用來實現(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兩種物料進入反應(yīng)器進行 反應(yīng)，通過改

4、變進入夾套的冷卻水流量來控制反應(yīng)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)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 解 該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖 題解1-11圖 反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖 其中，被控對象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量。 可能影響被控變量的干擾因素主要有 A、B兩種物料的溫度、進料量，冷卻水的壓力、 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，其測量值與給定值比較，獲得偏差信 號，經(jīng)溫度控制器運算處理后，輸出控制信號去

5、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)是一個具有負反饋的閉環(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，試說明此時該控制系統(tǒng)的工作情況，此時系統(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，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

6、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： 定值控制系統(tǒng) 一一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)) 一一給定值隨機變化的系統(tǒng)。 程序控制系統(tǒng)一一給定值按一定時間程序變化的系統(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 80C?，F(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過 渡過程曲線如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差、 超調(diào)量、衰減 比、余差、振蕩周期和過渡時間(被控溫度進入新穩(wěn)態(tài)值的 _1% (即900 (一 1%) =_9C)

7、 的時間)，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？ 題1-19圖 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線 4 # 解 最大偏差 A=950 -900=50 (C)； 超調(diào)量 B=950-908=42 (C); 由于 B =918 -908=10 (C)，所以，衰減比 n=B: B =42: 10=4.2; 余差 C=908 -900=8 C； 振蕩周期 T=45 -9=36(min); 過渡時間ts=47min。 因為A=50 C <80 C, C=8 C <10 C,所以，該控制系統(tǒng)能滿足題中所給的工藝要求。 1-20題l-20(a)圖是蒸汽加熱器的溫度控

8、制原理圖。試畫出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出 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81 C,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)圖 所示。試求該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標：最大偏差、衰減比和余差(提示：該系統(tǒng)為隨動 控制系統(tǒng)，新的給定值為 81 C) o s1SQ&O 闕,0_…” —_____ 時 M/min (1) (b) 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。 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；被控變量是

9、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： 最大偏差 A=81.5_81=0.5 (C); 由于 B=81.5 40.7=0.8 (C) , B =80.9 ^80.7=0.2 (C),所以，衰減比 n =B: B =0.8: 0.2=4； 余差 C=80.7￡仁-0.3 (C)。 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 驢俞入關(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)

10、系。 當(dāng)采用 自動化裝置組成自動控制系統(tǒng)時，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)投入運行時，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)時的輸入量與輸出量之間的關(guān)系；

11、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)模型是對象在達到平 衡狀態(tài)時的動態(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、時間常數(shù)T和滯后時間. 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)時的輸出變化量與 (引起輸出變 化的)輸入變化量之比，即 輸出量的變化量 IK — .. .. 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，對輸出量的影響越大， 或被控變量對這個量的變化就越靈敏，所

12、以， K實質(zhì)上是對象的靈敏度。 時間常數(shù)T是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后， 被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值的 63.2%所需 時間；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，達到新的穩(wěn) 態(tài)值的時間。 時間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間也越大 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)象用滯后時間.表示。 對象的滯后時間 ，使對象的被控變量對輸入的變化響應(yīng)滯后，控制不及時。 2- 11已知一個對象特性是具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為 5min，放大

13、系數(shù)為 10,純滯后時間為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 dy(t 2) 5 y(t 2) =10x(t) dt 2- 12如題2-12圖所示的RC電路中，已知 R= 5^ 1, C= 2000。試畫出&突然由0 階躍變化到5V時的eo變化曲線，并計算出t = T、t= 2T、t= 3T時的e。值。 題2-12圖 RC電路 解RC電路的微分方程為 T de。 dt 6 當(dāng)e=5v時，微分方程的解為 _t/T _t/10 eo=5(1 -e ) = 5(1 -e ) (V) (該系統(tǒng)的時間常數(shù) T=RC =5

14、103 2000 10"6=10s) 當(dāng) t=T 時，e°=5(1 -eJ/T)= 5(1 -e4)=3.16V ; 當(dāng) t=2T 時，eo=5(1 -e^T/T)= 5(1 -e')=4.32V ; 當(dāng) t=3T 時，eo=5(1 -e^T/T)= 5(1 -e j=4.75V。 # # 題解2-12圖 RC電路的階躍響應(yīng)曲線 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 0.1m /h，試 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 畫出水槽液位Ch的變化曲線。 解這是一個積分對象，

15、則 題解2-13圖 水槽液位h的變化曲線 8 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to=O)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溫度變化量的 函數(shù)表達式。 (a)燃料豈的階底變化 ■ f/min 題2-14圖 解 (輸入)燃料變化量 x(t)?0, t <0； 05(t/h) =50/6(kg/min),t 蘭

16、 0 由題圖知，該系統(tǒng)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 x(t)的關(guān)系(方程)為 dy(t)丄 T y(t)=Kx(t) dt 當(dāng) x(t)= A=50/6(kg/min)=const.時，方程的解為 -t/T y(t)=KA(1 -e ) C 由題圖知，y(：：)=KA=150 -120=30 C ,貝U K=30/A=30/(50/6)=3.6( C /(kg/min)) 首先不考慮延遲，y(t)的變化從t°=2min開始，到t1=8min時，實際變化時間 t=6min , 由題圖知 由此解出 所以 若考慮滯后時間 _

17、6/T y(t)=y(6)=30(1 -e )=145—120=25 (C) T=3.35(mi n) t/3.35. o_ y(t)=30(1 -e )C =2min，貝U Q t<2mi n; y/t)=」 _(t_2)/3.35\ 丄、? $(t _巧=30(1 _e ),t A 2min 微分方程為 3.35 dy^t 引 y (t 2) =3.6x(t) dt " 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，溫度變化量的函 數(shù)表達式為 y(t)=

18、y(t y)=3.6(1 y工4/3.35) 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)的測量單位進行比較的過程 2- 5某一標尺為0~1000 C的溫度儀表出廠前經(jīng)校驗， 其刻度標尺上的各點測量結(jié)果分 別為: 標準表讀數(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 (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； ⑶如果工藝上允許的最大絕對誤差為 -8C,問該溫度儀表是

19、否符合要求? 解(1)校驗數(shù)據(jù)處理: 標準表讀數(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 絕對誤差/ C 0 +1 +2 +4 +6 +5 +3 +1 由以上數(shù)據(jù)處理表知，最大絕對誤差： +6 C； (2) 儀表誤差：、max = — 100% = 0.6% , max 1000 儀表的精度等級應(yīng)定為 1.0級； (3) 儀表的基本誤差： m=1000 (_1.0%)=_10C ,該溫度儀表不符合工藝上的誤差要 求。

20、 3-6如果有一臺壓力表，其測量范圍為 0~10MPa，經(jīng)校驗得出下列數(shù)據(jù): 標準表讀數(shù)/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數(shù)/MPa 0 L 98 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 ）校驗數(shù)據(jù)處理: 標準表讀數(shù)/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表正行程讀數(shù)/MPa 0 1 98 3.96 5.94 7.97 9.99

21、 被校表反行程讀數(shù)/MPa 0 2.02 4.03 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：;.a = 0.005 100%= 0.5% ； 10 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-

22、7.什么叫壓力？表壓力、絕對壓力、負壓力 （真空度）之間有何關(guān)系？ 解 （1 ）工程上的壓力是物理上的壓強，即 P=F/S （壓強）。 （2） 絕對壓力是指物體所受的實際壓力； 表壓力=絕對壓力/氣壓力； 負壓力（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 .彈簧管壓力計的測壓原理是什么？試述彈簧管壓力計的主要組成及測壓過程。 解：（1）彈簧管壓力計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

23、，就能反映被測壓力 p的大小。 （2 ）彈簧管式壓力計的主要組成：彈簧管（測量元件） ，放大機構(gòu)，游絲，指針，表 盤。 （3） 彈簧管壓力計測壓過程為：用彈簧管壓力計測量壓力時，壓力使彈簧管產(chǎn)生很小 的位移量，放大機構(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？ 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，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：輸出信號與壓差

24、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?1MPa,精度等級為1.0級，試問此壓力表允許的最大 絕對誤差是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為 0.5MPa時，標準壓力計 上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點是否符合 1級精度，為什么？ 解壓力表允許的最大絕對誤差為 厶 max=1.0MPa 1.0%=0.01MPa 在校驗點0.5MPa處，絕對誤差為 =0.5-0.508=-0.008（MPa） 該校驗點的測量誤差為 r -0.008 100% - -1.57% 0.508 故該校驗點不符合1.

25、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，但還必須考慮實際使用 時的測量誤差，儀表的量程又不宜選得過大。 （2）由于儀表的基本誤差-m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 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。現(xiàn)用一臺測 量范圍為0~1.6MPa，

26、精度為1.0級的壓力表來進行測量，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1.0級的壓力表來進行測量的基本誤差 . ：1max=1.6MPa 1.0%=0.016MPa>0.01MPa（允許值） 該表不符合工藝上的誤差要求。 用0~1.0MPa、精度為1.0級的壓力表來進行測量的基本誤差 ? ：2max=1.0MPa 1.0%=0.01MPa>0.01MPa（允許值） 該表符合工藝上的誤差要求。 3-18某臺空壓機的緩沖器，其工作壓力范圍為 1.1~1.6MPa

27、，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 （類型、 測量范圍、精度等級），并說明其理由。 解 空壓機緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限 Pmin = 1.1MPa，工作壓力上限 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， 有 3 — 4 4 Pmax P = P Pmax 1.6 = 2.13（MPa ） 4 3 3 p_3pmin =3 1.1 =3.3( MPa) 1 Pmin P = 3 根據(jù)壓力表量程系列（附表 1），可選YX-150型、測量范圍

28、為0~2.5MPa的電接點壓力表。 根據(jù)測量誤差要求，測量的最大誤差為 .：max叩.1 5%=0.055（MPa） 則所選壓力表的最大引用誤差應(yīng)滿足 M 0.055 “C" c 、max 100% =2.2% 2.5-0 要求，故可選精度等級為 1.5級的壓力表。 3-19某合成氨廠合成塔壓力控制指標為 14MPa，要求誤差不超過 0.4MPa，試選用- 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U 5 p 14 ： 23.3（MPa） 3 根據(jù)壓力表量程系列（附表 1）,可選YX-15

29、0型、測量范圍為 0~25MPa的電接點壓力表。 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 、max 100% =1.6% 25 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，校驗后， 其結(jié)果為： 被校表讀數(shù)/MPa 0. 0 0. 4 0. 8 1 . 2 1 . 6 標準表上行程讀數(shù)/MPa 0. 000 0. 385 0. 790 1 . 210 1 . 595 標準表下行程讀數(shù)/MPa 0. 000 0. 405 0. 810 1 . 215 1

30、. 595 0.8~1.0MPa, 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 測量的絕對誤差不允許大于 0.05MPa）？ 解壓力表的校驗 表3-1壓力表的校驗數(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 標準表上行程讀數(shù)/MPa 0.000 0.385 0.790 1.210 1.595 標準表下行程讀數(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

31、0.020 標準表上、下行程讀數(shù)平均值 /MPa 0.000 0.395 0.800 1.2125 1.595 絕對誤差應(yīng)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 厶m,求儀表的 最大引用誤差） 『 Am 0.020 :.max - 100% 100%=_1.25% Pfs 1.6 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 Pmax=1.0MPa ：：：1.6 2/3MPa ; pmin=0.8MPa

32、 1.6 1/3MPa ; 最大誤差. max=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 量。 3- 24 .什么叫節(jié)流現(xiàn)象？ 流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？ 解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，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，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變，造成流體流速的改變，從而 產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。 3- 28為什么說轉(zhuǎn)子流量計是定壓式流量計? 解：轉(zhuǎn)子流量計測量流體流量時，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差 ?巾為一常數(shù)，即 P = Pi —p2 = =con

33、st.(恒量) 14 # 3- 32用轉(zhuǎn)子流量計來測氣壓為 0.65MPa、溫度為40 C的CO2氣體的流量時，若已知 流量計讀數(shù)為50L/S，求CO2的真實流量(已知CO2在標準狀態(tài)時的密度為 1.977kg/m3)。 解 由題知：Po=O.1O1325MPa，p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa) ; To=293K， 3 3 T 1=273+40=313 (K); R=1.293kg/Nm ； A=1.977kg/Nm ，Qo=5OL/s。貝U :% p1 T0 "卩 0 T1 50 = 105(L/s) 1.293 0.7

34、51325 293 '1.977 0.101325 313 3-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計， 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？若這時轉(zhuǎn)子材 料改為由密度為 2750kg/m3的鋁制成，問這時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 4=7920kg/m3，專=0.831kg/L=831kg /m3，?w/=1000/m3，Q°=10 L/min 測苯的流量的修正系數(shù)為 (7920 -1000)^831 c。9 .(7920 -831) 1000 所以，

35、苯的流量測量范圍為 當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時， Qr=Q0/KQ=10/0.9 11.1(L/mi n) 0 ?11.1L/min。 ::r=2750kg /m3，此時測水的流量的修正系數(shù)為 KrQ (7920 -1000) 2750 —1000 # # Qr0=Q0/KrQ=10/2=5(L/mi n) 所以，此時測水的流量的測量范圍為 0?5L/min 15 16 測苯的流量的修正系數(shù)為 KfQ ：(275O-1OOO)x831_087 ,(2750-831) 1000 一 . Qrf=Qro/KfQ=5/O.87=5.75

36、（L/min ） 所以，此時測苯的流量的測量范圍為 0?5.75L/min。 3- 36渦輪流量計的工作原理及特點是什么？ 解：（1 ）渦輪流量計的工作原理：流體在管道中流動時使葉輪旋轉(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）渦輪流量計的特點：安裝方便、測量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于遠傳、不 受干擾、容易磨損等特點。 3- 37電磁流量計的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？ 解 電磁流量計的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場中流動時切割磁力線而 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的

37、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。電磁流量計只能用來測量導(dǎo)電液體的流量。 3-46什么是液位測量時的零點遷移問題？怎樣進行遷移？其實質(zhì)是什么？ 解（1）當(dāng)被測容器的液位 H=0時，差壓液位計所感受的壓差 .中工0的現(xiàn)象，稱為液 位測量時的零點遷移， 3-48測量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況 ）時，經(jīng)常在負壓管上裝有冷凝 罐（見題3-19圖），問這時用差壓變送器來測量液位時，要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng) 如何考慮？ 題3-19圖 高溫液體的液位測量 解：差壓液位計正壓室壓力 P1=「gh1+「gH+po 負壓室壓力 p

38、2=「gh2+ po 正、負壓室的壓差 ：p=P1-p2= 引“2-"）「g H=0 時,」p= -(h2-h1)：g。 這種液位測量時，具有“負遷移”現(xiàn)象，為了使 H=0時，.ip=O,該差壓變送器測液 位時需要零點遷移，遷移量為 （h2 _hi） [g 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)?；芈分械碾妱莘Q為熱動勢，用 Eab（t，T

39、o） 或 EAB（t，to）. （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？所配用的補償導(dǎo)線是什么？為什么要使用補償導(dǎo)線？ 并說明使用補償導(dǎo)線時要注意哪幾點？ 解：（1）常用的熱電偶有如下幾種： 代號 5 F麼號 熱電摂材料 測棍范圈/c '10 正熱電扱 負軸趕械 長期使用 擁期使用 鉗鍵咖的梶￡ WRR LL-2 羽鏈孔合仝 柏犍￡合金 3 G0—1600 1800 鉗犍葉拍 WRP - LB-3 鉗鏈3符金 WRN K Eu-a 躍鉗會金 搽就會金 -50

40、—1000 1200 WRE E 謀豁合金 羽譚臺金 — 40^600 他 WRF J — 鐵 銅攥音金 —4*0—TOO 750 WRC 丁 CK 銅樑合金 -400—300 350 （2）所配用的補償導(dǎo)線如下: 燼電偶容稱 補 償 IfhW為1陽掙端為QC 時的標準菸電if/mV 正 負 厠色 材料 （ML『殆 紅 算 0. S45 ± 0. 037 虹 藍 4.095±0,105 & 蹤 氛 317 ±0. 17Q 舉 虹

41、 4. E7T士 乩 Q47 （3）用廉價的補償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端遠離熱端不受其溫度場變化的影響并與測 量電路相連接。使用補償導(dǎo)線時要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補償導(dǎo)線與配對的熱電偶 具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個接點溫度相等。 3-56用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償？其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸?種？ 解：（1）熱電偶的熱電勢只有當(dāng) To （或t。）恒定是才是被測溫度 T （或t）的單值函數(shù)。 熱電偶標準分度表是以 To= 0C為參考溫度條件下測試制定的， 只有保持To= 0C,才能直 接應(yīng)用分度表或分度曲線。若 0C,則應(yīng)進行冷端補償和處理。

42、 （2）冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L導(dǎo)線法， 0C恒溫法，冷端溫度修正法，冷端溫度 自動補償法等。 3-57試述熱電偶溫度計、熱電阻溫度計各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號各是 什么？ 解：熱電偶溫度計由熱電偶（感溫元件） 、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成；輸入信號是溫 度，輸出信號是熱電勢。 熱電阻溫度計由熱電阻(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

43、測溫時，設(shè)設(shè)備的溫度為 t,貝U 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=21.000 mV 反查K型熱電偶分度表，得 t=508.4 C 若改用E型熱電偶來測次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測得熱電勢為 Ee(508.4 , 25)= Ek(508.4 , 0)-Ek(25, 0)=37678.6-1496.5=36182.1」V ：36.18mV。 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 的機械

44、零位在0c時，這時指示值為400C,則認為換熱器內(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 E(t, 0)= E(t, 30)+ E(30, 0)= E(400, 0)+ E(30, 0)=28943+1801=30744」V 反查鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表，得換熱器內(nèi)的溫度 t=422.5 C 3-60 ?試述熱電阻測溫原理？常用測溫?zé)犭娮栌心膸追N

45、？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：電阻一溫度效應(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=50l】)； ? Pt1000, ( R0=10000);等 銅熱電阻的分度號主要有： + Cu100 , ( R0=100“)； + Cu50, (R0=50“);等 3-62用分度號為Ptl00鉑電阻測溫，在計算時錯用了 Cul00的分度表，查得的溫度為 140 C,問實際溫度為多少

46、？ 解 查Cul00的分度表，140C對應(yīng)電阻為159.96 1，而該電阻值實際為 Ptl00鉑電阻 測溫時的電阻值，反查 Ptl00的分度表，得實際溫度為 157C 3-63用分度號為Cu50、百度電阻比 W(100)=R100/R°=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，該熱電阻的阻值 R50為多少？ 若測某一環(huán)境溫度時熱電阻 的阻值為92門，該環(huán)境溫度為多少？ 解 分度號為Cu50、百度電阻比 W(100)=1.42的銅熱電阻，其R3=5^1 , R100=50 1.42=711?則該銅熱電阻測溫的靈敏度 k為 71-50 k 02(」/C) 100

47、-0 被測溫度為50C時，電阻值 R50=50l 1+0.211 ]/C 50 C =60.5門。 當(dāng)測某一環(huán)境溫度時，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對于標尺始端為0C的電子電位差計，當(dāng)熱電偶的熱端為 0C,冷端為25C時, 問這時應(yīng)指示多少度？輸入信號為多少？若熱端為 0C,冷端也為0 C時，這時應(yīng)指示多 少度？輸入信號為多少？ 解 當(dāng)熱電偶的熱端為 0C,冷端為25C時，應(yīng)指示0C； 輸入信號為 E(0, 25)= -E(25 , 0)。 若熱端為0C,冷端也為0C時，這時應(yīng)指

48、示 0C；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？ (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？ 60V 25V 顯示儀表 2兀 題4-12圖 熱電偶測溫系統(tǒng)圖 解 (1)這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。 (2)顯示儀表應(yīng)采用 XCZ-101型動圈式顯示儀表或電子電位差計顯示儀表；儀表的 輸入信號是K型熱電偶的熱電勢 E(600 , 25), E(600, 25)= E(600, 0) -E(25 , 0)=24

49、902 -1000=23902 (? lV); 指示溫度應(yīng)為600 C(顯示儀表內(nèi)具有冷端溫度自動補償，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？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，請計算實際溫度 tx為多少度？(室 溫為25C) K E |控制室 題4-13圖測溫系統(tǒng)圖 解 這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。 當(dāng)與E型熱電偶配套的顯示儀表指示為 160C、室溫為25C時，顯示儀表的輸入信號 應(yīng)為E型熱電偶在熱端為 160C、冷端為25 C時的熱電勢Ee(160 , 2

50、5)。而顯示儀表外實 際配用的是K型熱電偶，其輸入的熱電勢Ee（160,25）,實際應(yīng)為K型熱電偶在熱端為txC、 冷端為 25C時的熱電勢 EK（tx, 25）,即即 Ek&, 25）= Ee（160, 25）。 Ee（160 , 25）= Ee（160，0） - Ee（25，0） 查 E 型熱電偶分度表 Ee（160，0） = 10501 -V，Ee（25，0）=1496.5 ，則 Ee（160，25）=10501 -1496.5=9004.5」V EK（tx，0） =EK（tx，25）+ Ek（25，0） =9004.5+1000（查K型熱電偶分度表） =10004.5（ W

51、） 反查K型熱電偶分度表，得 tx=246.4 °C 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， 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。 當(dāng)被測溫度為測量下限時， 尺有最小值及 Rt0，滑動觸點應(yīng)在 Rp的左端，此時電橋的 平衡條件是 R3 （ Rt0+ Rp） = R2R4 （1） 當(dāng)被測溫度升高后，熱電阻阻值增加 ■: Rt，滑動觸點應(yīng)右移動才能使電橋平衡，此時 電橋的平衡條件是 R3 （ Rt0+）Rt+Rp—r1）=R?（R4+ ⑴ （2） 用式（1）減式（2）,則得 」Rt R3 -

52、 nR3= R2「1 即 r1 空 Rt （3） R2 + R3 從上式可以看出：滑動觸點B的位置就可以反映熱電阻阻值的變化， 亦即反映了被測 溫度的變化。并且可以看到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 當(dāng)熱電阻短路時，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，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，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143 C,問所測實際溫度是多少 ？ 解 溫度為1

53、43C時，分度號為 Ptl00的熱電阻阻值（查 Ptl00分度表）為154.70, 5而 自動平衡電橋上實際接的是分度號為 CulOO的熱電阻，利用154.70, 1查CulOO分度表，得 所測實際溫度為128 C。 4- 20有一配K分度號熱電偶的電子電位差計，在測溫過程中錯配了 E分度號的熱電 偶，此時儀表指示196C，問所測的實際溫度是多少 ？此時儀表外殼為28C。 解 電子電位差計指示196C,輸入信號為 Ek(196, 28)= E(196, 0)_E(28, 0)=7.977-1.122=6.855(mV), 而該熱電勢實際是由 E型熱電偶提供的。設(shè)所測的實際溫度為

54、 t，則有 EE(t, 0)= EE(t, 28)-Ee(28, 0)= Ek(196, 28)+ Ee(28, 0)=6.855+1.679=8.534(mV) 查E型熱電偶分度表，得所測的實際溫度為 t=132.2 C 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) ;比例控制(P);積 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) 分控制(I);微分控制(D)。 其液位的測量范圍 5mA增大到7mA , 5

55、- 4何為比例控制器的比例度？ 一臺 DDZ — H型液位比例控制器， 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 試求控制器的比例度及放大系數(shù)。 / e / P 、 (Xmax —Xmin / Pmax — Pmin / 勺00% 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)的輸出變化相對值 之比的百分數(shù)，用式子表示為： 式中 e 輸入變化量； P 相應(yīng)的輸出變化量； Xmax Xmi n 輸入的最大變化量， 即儀表的量程； Pmax —Pmin -輸出的最大變化量, 即控制器輸出的工作范圍。

56、6 = 根據(jù)題給條件，該控制器的比例度為 0.6 -0.4 7 -5 100% =83.3% 1.2-0 丿 10-0 對于單元組合儀表，其放大系數(shù)為 Kp=1/&1/83.3%=120% 5- 5 一臺DDZ —川型溫度比例控制器，測量的全量程為 0?1000C，當(dāng)指示值變化 100 C,控制器比例度為 80%，求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？ 解 、.=-.Pmax 一九=20 一4 I00 I6 = 80% P Xmax 一Xmin P 1000 一0 P 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 — H型控

57、制器，其比例度 「?為200 %，穩(wěn)態(tài)時 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間 Ti為多少? 解控制器的放大倍數(shù) Kp=1/、=1/200%=0.5 控制器的輸入變化量為 t=30s。由 A=0.5mA ;控制器的輸出變化量為 Ap=6_5=1（mA），經(jīng)歷時間 心 = p= KPA - At TI 得 〒 K-At 0.5 匯 0.5 汽 30 ，?、 Ti 10(s) 也 p—K-A 1—0.5X0.5 5-10 某臺 DDZ — -川型比例積分控制器，比例度 、:

58、為100%，積分時間 Ti為2min。穩(wěn) 態(tài)時，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) K-=1/、=1/100%=1 控制器的積分時間 T|=2min，穩(wěn)態(tài)輸出 p°=5mA ;控制器的輸入變化量為 A=0.2mA。 經(jīng)歷時間t=5min。則輸出變化量 K i 邙…+產(chǎn)心+嚴?0? 所以，經(jīng)歷時間5min后，控制器的輸出為 p= po+ip=5+O.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)表達式。 解PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達

59、式為 p = K P e + 丄［edt + TD 匹 I 「’ dt 丿 其中，e—輸入變化量；p—相應(yīng)的輸出變化量； Kp—放大倍數(shù)；Ti—稱為積分時間；Td — 微分時間。 5- 13試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點。 解 比例控制規(guī)律的特點是反應(yīng)快，控制及時；存在余差 （有差控制） 積分控制規(guī)律的特點是控制動作緩慢，控制不及時；無余差 （無差控制） 微分控制規(guī)律的特點是控制響應(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， 所以不能單獨使用這種控制器，它常與比例或比例積分組

60、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 解 (1) LD 00000 OR 00003 LD NOT 00001 OR NOT 00004 AND LD AND 00002 OUT -01000 (2)LD 00000 LD 00002 OR 00005 LD 00003 OR NOT 00006 AND LD OR LD AND 00001 OUT 01000 6早執(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)行機構(gòu)和控制機構(gòu)（閥）兩

61、部分組成。執(zhí)行機構(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I，推動控制機構(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？ （相對位 解 控制閥的流量特性是指操縱介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度 移）間的關(guān)系： 24 # 式中，相對流量Q/Qmax是控制閥某一開度時流量 Q與全開時流量 Qmax之比；相對開度I/

62、L 是控制閥某一開度行程 I與全開行程L之比。 在不考慮控制閥前后壓差變化時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 Q Q max 專_1 （R—計； Qmax d Q Qmax =K A ； d l L Qmax Q _ 1 1 Qm a x R I  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？ 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 Qmax與最小流量 Qmin的 比值，即 Qmax m in 在串、并聯(lián)管道中，由

63、于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會變小。 3 6- 8已知閥的最大流量 Qmax= 50m /h，可調(diào)范圍R = 30。 (1)計算其最小流量 Qmin，并說明Qmin是否就是閥的泄漏量。 ⑵ 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 I/L為0.2及0.8 時的流量值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時的流量值Q。 解(1)由 R=Qm竺，得 Qmin = 2= = 50 ： 1.67(m3/h)。Qmin不是閥的泄漏量, Qmin R 30 而是比泄漏量大的可以控制的最小流量。 (2) 由直線流量特

64、性 2 =丄1 .(R_1)丄，得Q二區(qū) 1 ? (R — 1)丄, Qmax R] L」 R [ L」 50『 1 3 ?I/L= 0.2 時，Q02 1+(30 —1) X0.2」= 11.33(m / h) 30 ?I/L= 0.8 時，Q08 二50 1 +(30 —1)x0.8】=40.33(m3/h) 30 (3) 由等百分比流量特性 色=R嚴，得Q二Qmax R L , Qmax ?l/L= 0.2 時，Q0.2 =50 x30(0.2-*)=3.29(m3/h) ?l/L= 0.8 時，Q0.8 =50 P0(0z)=25.32(m3/h) d I二K相

65、對。(閥的 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 d ? / 下，相對行程分別為I/L = 0.2和0.8時的兩種閥的相對放大系數(shù) ? Qmax =丄1 (R -1)丄，得 R _ L 可調(diào)比R=30) 解 當(dāng)閥的理想流量特性為直線流量特性時，由 2 1 Qmax 26 d Q d . Qmax K dlL 一 別為l/L = 0.2和0.8時的直線流量特性閥，均有 K 相對=1 —1/R=1 -1/30=0.967。 日_丄，即K相對二K =1 -丄與l/L的值無關(guān)，所以，對于相對行程分 R R 當(dāng)閥的理想流量特性為

66、等百分比流量特性時，由_Q Qm d Q d Qm a x 」 =ln R R d IL K，則K相對=ln R R d Q 母當(dāng) l/L = 0.2 時， 2 Qmax * = k相對=ln R R dlL d1Q J ★當(dāng)|/l = 0.8時， K相對=In R只 d(l[) 3 6-10已知閥的最大流量 Qmax= 100m /h,可調(diào)范圍 R= 30。試分別計算在理想情況下 閥的相對行程為l/L=0.1、0.2、0.8、0.9時的流量值 Q,并比較不同理想流量特性的控制閥 在小開度與大開度時的流量變化情況。 (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： —p(R -1 )丄丨 Qmax R L L 分別在公式中代入數(shù)據(jù) Qmax= 100m3/h, R= 30, I/L=0.1、0.2、0.8、0.9等數(shù)據(jù)，可計算出 在相對行程為0.1、0.2、0.8、0.9時的流量值： 3 3 3 Qo.1= 13m /h Qo.2= 22.67 m /h Qo.8= 80.67 m