过程装备控制技术习题及参考答案（第二版已经整理）(8)

-220V 现场变送器 010mA

现场变送器 （a）

（b）

8．本质安全防爆型系统是由哪些要素构成的？需要采取哪些措施才能保证整个系统达到防爆要求？

答：本质安全防爆型系统是由安装载危险场所中的本质安全电路及安装载非危险场所中的非本质安全电路和防爆安全栅组成。 采取措施以达到防爆要求的方法有：

① 本质安全防爆仪表采用低的工作电压和小的工作电流。 ② 用防爆安全栅将危险场所和非危险场所的电路隔开。

③ 在现场仪表导控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。

9．试分析气动调节仪表与电动调节仪表各自具有什么特点。 答：气动调节仪表线路简单，直观，容易被使用者掌握，使用压缩空气作为气源，是天然防爆仪表，信号范围为20～100KPa，电动调节仪表采用统一标准的电信号，4～20mA DC传输信号，并采用线路集成电路，使可靠性提高，维修工作量减少，结构合理，功能多样，整套仪表可构成安全火花型防爆系统，而且可与计算机连用。

10．简述膜片式PI调节器的工作原理。

答：膜片式PI调节器是根据力矩平衡原理工作的，由比较部分，比例部分，积分部分，放大部分，开关部分等组成。其中比较部分由

测量气室，给定气容，和比较部分芯杆所联系起来的膜片组，比例部分使输出?P入。积分部分用积分气容和跟踪气室串联在积分出?KpP正反馈回路里，?P出?KpTi?t0入Pdt，开关部分用以控制调节器输出的

通断。输入回路作用是将输入信号与给定信号进行比较，取出偏差信号，并进行电平移动。

11．PID调节器是由哪些基本部分组成的？试分析各部分所完成的功能。

答：PID调节器的基本组成有输入电路，运算电路和输出电路组成。输入电路是检测偏差信号，信号经滤波电路后输出导PID运算电路。（输入电路包括偏差检测电路，内给定稳压电源电路，内外给定切换开关，正反作用开关及滤波电路等）。

PID运算电路：根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例，微分和积分的运算，是调节器实现PID控制规律的关键环节。 输出电路：将运算电路的输出信号做最后一次放大，或者作为运算电路之回路中放大器的组后一级，提供调节器的输出信号。

12．何为基型调节器？它具有哪些主要特点？

答：基型调节器是一种具有PID运算功能，并能对被调参数，给定值及阀门位置进行显示的调节器。

特点：①采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高万仪表的精度，稳定性和可靠性，降低了能耗。

②有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持，因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性，提高了操作性能。

③采用集成电路便于各种功能的扩展。

④ 采用标准信号制，接受1－5V DC测量信号，输出4～20mA DC信号，由于空气受点不是从零点开始的，故容易识别断电、断线等故障

⑤ 能与计算机联用。

13．试说明基型调节器产生积分饱和现象的原因。

答：∵在基型调节器的PI电路中，接有运算放大器，对于理想的比例积分电路，只要输入信号Usc2存在，积分作用就不会终止，直到输出电压被限制在运算放大器的最大或最小允许输出为止，即产生积分饱和现象，一般称输出电压未被限制为正常工作状态，输出电压被限制后称为饱和工作状态。

14．试分析DTZ－2100型气刻度指示调节器的工作原理。它试由哪些部分组成的？各部分的主要功能试什么？

答：DT8－2100型气刻度指示调节器的工作原理是：输入信号经测量指示回路进行连续指示，并输入输入回路与经给定指示电路指示的给定值进行比较得出偏差信号，偏差信号经比例微分，比例积分回路运算后，送入输出回路将1－5V DC电压信号转换成4～20mA DC信号，作为调节器的输出信号。

组成：由指示单元和控制单元两部分组成，其中指示单元由测量指示电路和给定指示，分别实现对测量信号和给定信号进行连锁指示。控制单元由输入电路——作用是将输入信号与给定信号进行比较，取出偏差信号，并进行电平移位；比例微分回路——功能为：∵回路的输出值大小不仅与输入信号的大小、极性有关，而且与输

入信号变化的速度有关，因此对输入信号进行PD运算，对于容量大、惯性大，具有滞后的调节对象有益。比例积分回路——作用是为调节器引入积分功能，从而使调节器的输出值与偏差对时间的积分成正比例。输出回路——作用使将PI回路输出的1－5V DC电压信号转换成以电流负端为基准的4～20mA DC信号，作为调节器的输出信号。手动操作回路——在控制回路中实现手动操作。 15．DDZ－III型调节器的输入电路为什么要进行电平移动？ 答：DDZ－III型调节器采用标准信号制，接受来自变送器的或转换器输出的1～5V DC测量信号，输出4～20mA DC信号。其输入电路将丙丁以0伏为基准的输入信号转换成以电平10伏为基准的偏差输出，由于电气受点不是从0开始的，故容易识别断电、断线故障，传输信号标准化。

16．有一电动比例调节器，器输入电流范围为4～20mA，输出电压范围是1－5V。 试计算当比例度规定在40％时，输入电流变化4mA所引起的输出电压变化量为多少?

xmaxpmaxe?xmin?0.4 p?pmin解：∵??4即 20?4?0.4

?u5?1?u?2.5V

即：输出电压变化量为2.5V

17．全刻度指示调节器与偏差指示调节器有哪些主要区别？

答：全刻度指示调节器与偏差指示调节器基本电路相同，只是指示电路有差异，全刻度指示调节器能对被调整参数（即调节器输入信号）做0～100％全刻度范围显示，显示值与给定值之差即为偏差值。偏差指示调节器则没有输入信号的全刻度指示，而是直接指示偏差大小。

18．在DDZ－III型调节器中，什么是软手操状态？什么是硬手操状态？如何实现调节器无扰动切换？

答：软手操状态——软手操回路直接改变调节器的输出信号实现手动操作。在进行软手时，输出电流以某种速度进行变化。一停止手操，输出就停止变化。硬手操状态——硬手操回路也可以直接改变调节器的输出信号实现手动操作。在进行硬手操回路时输出值大小与硬手操作杆的位置有对应关系。由于在“自动”与“手动”之间增加了一种过渡状态——保持状态，从而实现无扰动切换。

19.气动执行器主要由哪些部分组成的？各部分的作用是什么？ 答：气动执行器由气动执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它按调节器输出气压信号（20～100KPa）的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生位移，推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分，其内腔直接与被调介质接触，调节流体的流量。

20．试分析说明调节阀的流量特性理想流量特性及工作流量特性。 答：调节阀的流量特性是指被调介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即：

qvqvmaxl?f()。调节阀的理想流量特性是指

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