填空
1、过程工业新产品开发中，第一次可行性研究的根本目的是：通过对（技术）、（经济）和（环境）的评估，做出该产品是否值得继续开发的决定。P9
2、第二次可行性研究，又称方案论证，可以估算工厂规模、投资费用、成本及经济效益等；要做出开发应该中止或继续的决定；可以作为同有关部门签订合同的依据。P10
3、第三次可行性研究，又称方案审定，着重在工程投资和经济效益方面做出详细评价。P11
4、（初步设计）是根据（中试结果）而进行的生产规模的全面设计，是工程研究的终结，也是开发研究成果的表现形式。
5、施工图设计为工程设计的一个阶段，这一阶段主要通过图纸，把设计者的意图和全部设计结果表达出来，作为施工制作的依据，它是设计和施工工作的桥梁。
6、工厂的总体布局要满足（生产）、（安全）和（发展）三个方面的要求。
7、工厂的公用工程通常包括（动力）、（给排水）、（采暖通风）、供电、制冷、办公及生活设施、交通道路及景观绿化等内容。
8、对大型石化装备的自动控制系统有三个基本要求，分别是（安全性）、（经济性）和（稳定性）。
9、经济分析与评价的基础是（投资估算）与（成本分析）。
10、固定资产投资方向调节税的两个序列分别是（基本建设序列）和（技术改造序列）。
11、流动资金等于（流动资产）减去（流动负债）。
12、工艺流程设计的基本原则是（先进）、高效、低耗、（环保）、（可持续发展）。
13、设备布置设计基本原则：满足工艺及流程要求、符合经济原则、符合安全生产要求、便于安装和维护、有良好的操作条件。
14、成组布置的塔，以外壁或（中心线）为基准排列，并设置联合平台。
15、反应设备主要有（搅拌反应器）、（固定床反应器）和（流化床反应器）三大类。
16、进行干燥设备选型时，应充分考虑（物料特性）、（对产品品质的要求）和（使用地环境及能源状况）。
17、设备安装的找正：设备支承的底面标高应以基础上的标高基准线为基准；设备的中心线位置应以基础上的中心划线为基准；立式设备的方位应以基础上的距离设备最近的中心划线为基准；立式设备的铅垂度应以设备两端部的测点为基准；卧式设备的水平度一般应以设备的中心线为基准。
18、系数连成法的计算基础：设备达到工程现场的费用A。特点：结果准确；方法简便；外界因素影响小；特别适用于新建厂的计算
19、环境影响评价的基本原则：为开发建设决策服务，坚持可靠、实用及综合分析的原则。要建立在基础数据、资料完整准确的基础上。要选用先进的、适用的方法和技术手段，保证环境影响评价工作的科学性、先进性。
20、工艺流程草图一般由（物料流程、图例、标题栏）组成。
21、为获得有关工艺的最新情报，最直接的办法是进行（致函）调查。
22、不确定性分析包括（盈亏平衡分析）、（敏感性分析）和概率分析。
23、工艺流程图是用于表达生产过程中（物料流动）次序和（生产操作）顺序的图样。
24、对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划，力求做到（施工、生产、维修）互不影响。
25、管道的布置与铺设分为（架空和埋地）两种。
26、管道穿过建筑物的楼板、房顶或墙壁时应加套管。
27、裸露的钢结构耐火极限只有0.25h；发生火灾后的持续时间多数在1h左右；标准规定耐火层的耐火极限不应低于1.5h。
28、管道支架生根于塔壁上，其固定点位置应经应力分析和位移计算确定。
27、泵的保护管道分为（平衡线、旁通线、防凝线、安全阀线）。
判断题
1、一座工厂或一套装置设计的核心是工艺设计。（√）
2、实验性研究是开发新产品的第一步。（×）信息研究
3、小试的目的是把小试成果和工作经验相结合，进行生产规模的详细流程设计。（×）原则
4、如果生产规模较大，在进行工艺开发时需要进行若干逐级放大的中试。（√）
5、为获得有关工艺的最新情报，最直接的办法是进行文献专利调查。（×）致函调查
6、投资是建设一座工厂或一套装置，并使之投入正常生产和运行所需要的资金。（√）
7、当生产规模大时宜采用间歇式生产装置。（×）连续式
8、工艺流程草图不编入设计文件。（√）
9、工艺流程草图一般由物料流程、图例、标题栏三部分组成。（√）
10、通常所说的PID图是指初步设计阶段的带控制点的工艺流程图，也称管道及仪表流程图。（×）施工设计阶段
11、设备类别代号P表示泵类设备。（√）
12、计量设备通常放在车间的中间层。（×）高层
13、高温压力容器及设备的设计温度一般高于350℃。（√）
14、在进行换热设备布置时，应避免直径较大的两个以上换热器叠放在一起。（√）
15、生产成本和费用是财务评价的前提。（√）
16、在工程建设期难以预料的工程项目所增加的费用，如自然灾害造成的损失和设备材料的价差等，属于开办费。（×）预备费
17、在正常生产期内发生的借款利息应计入成本。（√）
18、物料衡算是确定设备容量及主要尺寸的依据，是设备设计的前提。（√）
19、管式加热炉一般只烧油或气体燃料，长周期连续运转，也可以间断操作。（×）
选择题
1、下列选项中，（D）不属于过程工业的范畴。
A石油化工B化肥C食品D金属阀门生产
2、下列选项中，（B）又被称为“方案论证”。
A第一次可行性研究B第二次可行性研究
C第三次可行性研究D第四次可行性研究
3、下列选项中，（C）不属于生产过程自动控制设计的主要内容。
A自动检测系统设计B自动信号联锁保护系统设计
C自动报警装置设计D自动调节系统设计
4、下列选项中，（D）不是财务评价盈利分析的静态指标。
A投资利润率B投资利税率
C投资回收期D财务净现值
5、下列选项中，（D）不是工艺路线选择的总原则。
A生产上安全可靠B技术上先进
C经济上合理D施工周期短
6、下列选项中，（C）不属于工艺设计中的全局性问题。
A厂址选择B公用工程
C经济评价D自动控制
7、下列选项中，（A）是价格指数法的计算公式。
A C1 = C2(F1/F2)价格指数
B C1 = C2(S1/S2)n·f规模指数
C E(1+f1P1+f2P2+f3P3)+I百分比估算
D H = k1 k2k3k4k5k6k7A系数连成
名词解释
1、过程工业：以流态化物料（气体、液体或粉体）为主要处理对象、进行一系列的化学、物理过程，以改变物质的状态、结构、性质，最终得到所需产品的工业生产的总和。
2、过程装备：为特定工艺所设计或选定的、将各种具有不同性能的设备组合成一个整体的设备系统。主要包括：静设备（各种塔设备、反应设备、换热设备、干燥设备、储存设备、锅炉等）、动设备（压缩机、泵、离心机等）、管道及阀门、控制设备。
3、施工设计：施工设计是根据概念设计和初步设计作进一步具体、完善的设计，包括定型设备的规格，非标设备的结构图、零件图以及设备布置图等。上述设计完成后还要进行管线配制、电路、控制线路等施工设计。施工设计图是工程建设的指南。
4、流动资金：流动资金是指拟建项目建成投产后，为维持正常生产，垫支于劳动对象，准备用于支付工资和其他生产费用等方面所必不可少的周转资金。
5、财务评价：是遵循现行财税制度和规定，根据现行市场价格，计算工程项目在财务上的收入和支出，并测算一个项目投入的资金所能带来的利润，考察项目的盈利能力、消偿能力等财务状况，据以判别工程项目的财务可行性。
6、敏感性分析：是通过分析、预测项目主要因素发生变化时对经济评价指标的影响，从中找出敏感因素，并确定其影响程度。
7、概率分析：是研究预测各种不确定因素和风险因素发生的可能性及对项目评价指标影响的一种定量分析方法。一般是计算项目净现值的期望值及净现值≥0的累计概率，累计概率值越大，说明项目承担的风险越小，也可以通过模拟法测算项目评价指标(如内部收益率)的概率分布。在项目经济评价中不要求一律作概率分析，根据项目特点和需要，有条件时可进行概率分析。
8、环境影响评价：主要是在掌握环境质量现状的基础上，在进行新建、改建、扩建工程时，预测环境质量未来变化的趋势。采取必要措施,避免环境质量下降，使人类开发建设活动引起的环境变化，更加适合人类的生存和发展。
9、设备布置：设备布置就是确定各个设备在车间平面与立面上的位置；确定场地与建、构筑物的尺寸；确定管道、电气仪表管道，采暖通风管道的走向和位置。
10、经济分析与评价：工程建设中，需要作出大量决策，研究项目可行与否，一方面，要看经济上是否可行，另一方面还必须考虑安全、环保和社会影响等不能用金钱来定量表示的因素，此过程就是对项目进行经济分析与评价；经济分析与评价的内容：财务评价、国民经济评价及必要的社会效益分析；经济分析与评价的基础：投资估算与成本分析。
11、安全阀：是一种安全保护用阀。通过向系统外排放介质来防止管路或设备内介质压力超过规定数值。
12、爆破片：在设备或管道压力突然升高尚未引起爆炸前，由于爆破片两侧压力差达到预定温度下的预定值时，即先行破裂，排出设备或管道内的高压介质。因此爆破片是防止设备或管道破裂的一种安全泄放装置。由爆破片、夹持器、真空托架等零件组成。
13、管道空视图：管道空视图又叫管段图，是单根管道的详细图，一般表示从一个设备到另一个设备的整根管道。
14、管系热应力：除温度变化外，管道热胀可能性的大小对热应力的影响很大。温度变化时，管道系统的热胀可能性称为管系的柔性。管系的柔性与管系的几何形状、展开长度、管子直径和壁厚、管材弹性模量等有关。
简答题：
1、过程工业通常由六种基本的工业过程所组成，这六种基本工业过程分别是什么？
答：流体动力过程；热量传递过程；质量传递过程；动量传递过程；热力学过程；化学过程。
2、过程装备成套技术包含的主要内容是什么？
答：市场调查、产品的选择、工艺开发与工艺设计、经济性分析评估、环境评估、流程设计——工艺流程图、设备选型与设备设计、设备布置设计——设备布置图、管道设计——管道系统设计、控制系统设计、防腐设计与隔热设计、设备的安装、设备的开车与调试
3、过程工业新产品开发中实验性研究包含的主要内容是什么？
答：工艺方法：如原料路线、生产路线等研究；工艺条件：温度、压力、转化率、主副反应特点、催化剂等研究；物料平衡、能量平衡和生产成本估算；原材料、半成品和产品的质量的研究；产品用途。
4、小试阶段的主要工作内容有哪些？
答：制造样件：在此过程中，对制造工艺、制造条件及控制方法进行研究，对原料、产品进行研究，最终编制初步的物料衡算和能量衡算，提出“三废”治理初步方案；与实验性研究比较；小试时，要通过不断改变操作条件提高反应的转化率、选择率等；并试验出分离提纯的初步方法。
5、工艺设计的主要内容有哪些？
答：原料和技术路线的选择；工艺流程设计；物料衡算和能量衡算；工艺设备设计与选型；车间布置设计；管道设计；非工艺设计项目的考虑；编制设计文件，包括设计说明书，附图（流程图、布置图和设备图等）和附表（设备一览表和材料汇总表等）。
6、工艺设计的全局性问题包括哪些方面？
答：厂址的选择、总图布置、安全防火与环境保护、公用工程、自动控制、土建设计。
7、工艺设计中总图布置的任务是什么？
答：即工厂的总体布局，其任务是要总体解决全厂所有建筑物、构筑物在平面和立面的布置，运输网和地上、地下工程技术管网的布置，行政管理、福利及美化设施的布置等问题。
8、总体布局应满足的三个要求是什么？
答：a．生产要求；b．安全要求；c．发展要求
9、简述国民经济评价的概念和评价指标。
答：国民经济评价是在财务评价的基础上，采用国家规定的参数和影子价格调整项目的投入物和产出物，从而对项目的效益和费用进行计算分析。
国民经济评价以经济内部收益率为主要评价指标，经济净现值和经济净现值率等为辅助指标。项目初选时，还可计算投资净效益率等静态指标。
10、工艺流程设计的基本任务有哪些？
答：1、确定整个流程的组成；确定每个工序的组成；确定操作条件；确定控制方案；确定物流和能量的合理利用方案；确定公用工程的配套设施；确定三废治理方法；确定安全生产措施；画出工艺流程图。
11、简述设备布置设计的步骤。
答：（1）绘制车间建筑平面图（2）按设备外形尺寸制作设备模型（3）确定设备布置方案并完成平立面草图（4）安排辅助室和生活室（5）绘制正式设备布置图
12、设备安装时放置垫铁的目的是什么？
答：调高标高；将设备的负荷均匀地传递到基础上；增加设备的稳定性；便于地脚螺栓预留孔和基础的二次灌浆。
13、工程项目总投资构成图。
答：
14、工艺过程开发程序。
答：
15、中试。
答：定义：中试即中间试验的简称，介于小试和生产之间，如果生产规模较大，还需要进行若干逐级放大的中试。任务：考察从小试到中试的放大效应。
目的：带控制点的工艺流程图、工艺参数、物料衡算和能量衡算的数据等。
16、初步设计。
答：定义：根据中试结果而进行的生产规模的全面设计，是工程研究的终结，也是开发研究成果的表现形式。
内容：总工艺流程，生产方法，工厂组成，总图布置，水、电、气的供应方式和用量，关键设备及仪表选型，全厂储运方案，消防、劳动安全与工业卫生，环境保护及综合利用等。
17、工艺流程设计。
答：在确定的原料路线和技术路线的基础上，与工艺设计、车间布置设计密切相关，决定整个车间（装置）基本面貌的关键步骤，对设备设计和管道设计等起着决定性作用。
18、设备布置设计。
答：分为室内布置、室内和露天联合布置、露天布置；
高层：计量设备；中层：主要设备；底层：储槽、传动设备。
19、设备工艺计算的主要内容。
答：物料衡算、能量衡算、设备的特征尺寸计算、流体流动阻力与操作范围计算。
20、分离机选型目的。
答：获得有用的固相，排掉液相；获得有用的液相，排掉固相；分离固-液相，均收回或排掉；分离液-液相，均收回或不收回（脱水、澄清、浓缩、分级、分离）
21、干燥机选型。
答：物料特性、对产品品质要求、使用地环境及能源状况。
22、压力管道按用途分类。
答：工业管道、公用管道、长输管道。
23、管道施工图设计。
答：绘制详细的管道流程图和设备布置图；设计管道的平立面布置图,对温度较高的重要管道进行应力计算
24、阻尼器与减震器。
答：减振器与阻尼器是特殊的管道支吊架，其主要作用是限制管道的振动和抑制管道冲击荷载。
25、塔设备管道设计原则。
答：①与塔身平行，当塔体比较高，且不设置框架的时候，管道离开塔的管嘴后应立即向下；②塔与管道最外边缘的净距为300mm；③水平管段尽可能排成一排且取同一标高；④管道支架生根于塔壁上，其固定点位置应经应力分析和位移计算确定。⑤沿塔管道的垂直管段一般有足够长度，适宜安装孔板。
26、换热设备的管道布置。
答：沿管壳式换热设备纵向中心线正上方，除设有固定吊梁外，不得布置管道；集中布置的换热器管道阀门，其高度相同，手轮方位一致，强调美观；可根据管道布置的要求来确定接管的方位；接管可以平行、垂直或任意角度，也可在接管法兰前用弯头代替直管。
27、往复式压缩机管道设计。
答：管道布置应尽量低，支架敷设在地面上，并且是独立基础，加大支架的刚性。增多支架数量。
28、管道设计图的种类和绘制方法。
答：管道平面布置图+ 若干局部立面图；管道平面布置图+ 管道空视图
29管道集中载荷的来源。
答：阀门、三通、法兰等管件的质量；支吊架的支反力。
30、管道应力分类。
答：一次应力：一次总体薄膜应力；一次弯曲应力；一次局部薄膜应力
二次应力：由于变形受约束而产生的正应力或切应力；自限性；由于热胀冷缩和其它位移受约束而产生的应力；管道中大小头、不同直径或不同壁厚管子连接处因结构不连续而产生的应力
峰值应力：由于载荷、结构形状的局部突变而引起的局部应力集中的最高应力值；其特征是整个结构不产生任何显著的变形；是疲劳破坏和脆性断裂的可能根源；管道中小的弯曲半径处，焊缝咬边处等的应力。
31、管道应力许用值及安全性判据。
答：一次应力：极限载荷准则。二次应力：安全性准则。
32、管道振动的原因。
答：气流脉动、气柱共振、机械共振。
过程装备制造基础1-4章复习题
第1章铸造 一、名词解释 铸造，砂型铸造，造型，流动性，收缩性，特种铸造，金属型铸造，离心铸造二、填空题 1．合金铸造性能的优劣对能否获得优质的铸件有着重要影响，其中及 是影响成形工艺及铸件质量的两个最基本的问题。 2．任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个相互联系的收缩阶段，即、和。 3．铸件在凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔或缩松。凝 固温度范围窄的合金，倾向于“逐层凝固”，因此易产生；而凝固温度范围宽的合 全倾向“糊状凝固”，因此易产生。4．铸件在冷却收缩过程中，因壁厚不均等因素造成铸件各部分收缩的不一致，这种内应力称之为。铸件收缩受到铸型、型芯及浇注系统的机械阻碍而产生的应力称为 。 5．铸件结构的设计要考虑铸造工艺和合金铸造性能的要求，从合金铸造性能考虑，设计时应使铸件结构具有、、等要求。 6．铸造方法从总体上可分为砂型铸造和特种铸造两大类．常用的特种铸造方法有：、 、和等。 三、判断题 1．浇注温度越高，合金的流动性越好；因此，铸造生产中往往采用较高的浇注温度。( ) 2．为了保证良好的铸造性能，铸造合金，如铸
造铝合金和铸铁等，往往选用接近共晶成分的合金。 ( ) 3．灰口铸铁铸件壁越厚，强度越高；壁越薄强度越低。( ) 4．铸件中内应力越大，产生变形和裂纹的倾向也就越大( ) 5．离心铸造由于比重偏折现象严重、因此不适用于生产“双金属’’铸件。( ) 6．起补缩作用的冒口设置应保证金属液是最后凝固的位置。（）7. 为提高生产率，铸件浇注凝固后应立即开箱落砂。（）8. 压力铸造工艺适合各种金属铸造。（） 9．合金收缩经历三个阶段。其中，液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔、缩松的基本原因 而固态收缩是铸件产生内应力；变形和裂纹的主要原因。( ) 10．合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于得到轮廓清晰、薄而复杂的铸件；合金的流 动性愈好，补缩能力愈强，愈利于防止缩孔的产生。( ) 四、选择题 1．形状较复杂的毛坯，尤其是具有复杂内腔的毛坯．最合适的生产方法是( ) A．模型锻造B．焊接c铸造d热挤压 2．目前砂型铸造仍在金属毛坯的制造中占有相当的份额，其主要原因是〔〕 A毛坯的机械性能高B毛坯的成品率高C 生产成本低D．生产的自动化程度高 3．铸造合金在凝固过程中，液、固相混杂的双
过程装备控制技术课后习题 及参考答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
过程装备控制技术课后习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化生产过程自动化主要包含了哪些内容 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成自动控制系统常用的术语有哪些 答：自动控制系统主要有被控对象,测量元件和变送器，调节器，执行器等环节组成。 自动控制系统常用的术语有： 被控变量y；给定值y s；测量值y m；操纵变量m；干扰f；偏差信号（e）；控制信号u 3.什么是自动控制系统的方框图它与工艺流程图有什么不同 答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用什么是控制作用两者有什么关系 答：干扰作用是指除操纵变量以外的各种因素引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是通过对被控变量的测量得到测量值，使其与给定值比较，得出偏差信号。这个信号按一定规律计算出控制信号来改变操纵变变量克服干扰作用。两者关系是控制作用的一部分职能就是减小或消除干扰对被控变量的影响。 5.什么是闭环控制什么是开环控制定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统 答：闭环控制是控制系统的输出信号的改变回返回影响操纵变量的控制方式。 开环控制是控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。 定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，当输出信号变大时，反馈影响操纵变量使输出信号减小，反之则影响操纵变量是输出信号增大。可见定值控制系统满足闭环负反馈系统的要求。
监测诊断技术基础
监测诊断技术基础
设备状态监测与故障诊断
（第一章 设备检测诊断的概念和基础知识 ）
课程介绍
1.课程背景 2.教学内容 3.教学培养目标 4.教学要求
1
监测诊断技术基础
1.课程背景
监测诊断技术基础
设备状态监测与故障诊断(CMFD)。包含两 方面内容： ? 一是对设备的运行状态进行监测； ? 二是在发现异常情况后对设备的故障进行 分析、诊断，并给出是否有必要修理的结 论。 ? 它是随设备管理和设备维修发展起来的。
4
? 引子：设备状态与人的状态有相似之处 ? 随着现代化工业的发展，设备能否安全可靠地以最佳状态 运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障安全 生产都具有十分重要的意义。 生产都具有十分重要的意义 ? 如何有效地提高设备运行的可靠性，及时发现和预测出故 障的发生是十分必要的，这正是加强设备管理的重要环节 和最重要的工作。 ? 设备从正常到故障会有一个发生、发展的过程，因此对设 备的运行状况应进行日常的、连续的、规范的工作状态的 检查和测量，是设备管理工作的一部分。
3
监测诊断技术基础
? 设备故障诊断技术发展历史 1）1983－1985年：准备阶段 2）1986－1989年：实施阶段 3）1990－1995年：普及提高阶段 ） 年 普及提高阶段 4）1996－2000年：工程化、产业化阶段 5）2001年至今；传统诊断与现代诊断并存阶段
监测诊断技术基础
2.课程内容
基础知识 本课程内 容与方向 典型设备 诊断应用 诊断技术 与应用
6
诊断方案 和评价
5
1
一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（） 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、 （）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、 （）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。 二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越 短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分） （1）（1）画出本控制系统方框图。 （2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？ （3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。
φ θ 1 2 p R R σσδ + = 第六章 1.以弯曲为主要变形的杆件统称为梁，分类：简支梁、外伸梁、悬臂梁。 2.梁弯曲变形的基本量为挠度和转角 第七章 1.只有正应力σ没有剪应力τ的平面为主平面，主平面上的正应力σ为正应力。 2.最大拉应力理论（第一强度理论）认为材料的破坏是由最大拉应力引起的，即只要构件内危险点处的三个主应力中的最大拉应力达到单向拉伸时材料的极限应力σb ，就会引起破坏，第一理论的强度条件为σ≤[σ】 3.最大剪应力理论（第三强度理论）认为材料的破坏是由最大剪应力引起的，即只要构件内危险点处的最大剪应力达到单向拉伸时材料的极限剪应力，就会引起破坏 第八章 1.带传动由主动轮、从动轮和皮带组成。原理是借助带与带轮之间的摩擦或相互啮合，将主动轮的运动传给从动轮，以传递运动和动力。有平带、V 带、楔形带、圆带和同步带。 2.摩擦带传动的特点：（1）结构简单，制造、安装和维护方便；适用于两轴中心距较大的场合。（2）胶带富有弹性，能缓冲吸振，传动平稳。噪声小。（3）过载时可产生打滑，能防止薄弱零件的损坏，起安全保护作用。(4) 带与带轮之间有一定的弹性滑动，但不能保持准确的传动比；传动精度和传动效率低。（5）传动带需张紧在带轮上，对轴和轴承的压力较大（6）外廓尺寸大，结构不够紧凑（7）带的寿命较短，需经常更换 3.带的打滑是因为过载引起的，是可以避免的，而弹性滑动是由于带的弹性和拉力差引起的，是带传动正常工作时不可避免的现象。 第九章 1.齿轮传动的主要优点是：传动比恒定，效率高,工作平衡,寿命长,结构紧凑,传动速度和传递功率范围广,可实现平行轴、相交轴和交错轴之间的传动 2齿轮传动的主要缺点是：制造和安装要求精度高，精度低时噪 声、振动和冲击较大，不适应于轴间距较大的场合，无过载保护功能。 3.齿轮的失效形式有疲劳点蚀、轮齿折断、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形 第十章 1.轴的分类：按承载情况分为转轴、心轴和传动轴;按轴线的形式分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴 2.轴承的分类:按工作时的摩擦性质分为滑动轴承和滚动轴承;按所承受的载荷方向不同,分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承 3.联轴器的类型：按是否具有补偿能力，分为刚性联轴器和挠性联轴器 (一) 机械性能 1.强度:是指材料抵抗外载荷能力大小的指标。常用指标有屈服极限σs 和强度极限σb 2.塑性：是指材料在破坏前变形能力的大小。常用指标是延伸率δ5和断面收缩率ψ。 3.从化工设备的加工制造和安全运行角度考虑，要求材料的塑性要好。 4.压力容器所用材料一般要求δ5＝15％一20％以上 （二）金属材料 碳钢：C ≤2% 1.钢与铸铁的主要区别 铸铁：C=2~4.5% 钢的强度随碳含量的增大而增大，塑性随碳含量的增大而下降 碳钢的牌号：用钢中碳含量的万分之几表示 低碳钢，C ≤0.25%，强度较低，但塑性最好，焊接性能好，钢号：08 10 15 20 25，压力容器专用钢：20R 容器用钢 20G 锅炉用钢 中碳钢，C=0.3%~0.6%，钢号：30 35 40 45，强度较高，塑性、韧性较好，焊接性能较差，不适合制作容器，常作为轴。齿轮、螺栓等机械零件用钢 低合金钢：合金含量≤5% 合金钢 中合金钢：合金含量5~10% 高合金钢：合金含量》10% 不锈钢属于高合金钢。 不锈钢的牌号用钢中含碳量的千分之几、合金元素百分之几表示 2.常见的局部腐蚀有：应力腐蚀、小孔腐蚀，缝隙腐蚀、晶间腐蚀等，其中应力腐蚀的小孔腐蚀所占比例较大 3.普通碳素钢Q235-B,Q235-C 作为压力容器用材时要满足的要求： （三）压力容器 1.压力容器的结构：筒体、封头为主体，接管、法兰、支座、辅助孔为主要零部件 2.压力容器的分类 压力容器综合分类中第三类压力容器要求最高，第一类压力容器要求最低。 3.压力容器的失效形式: 内压容器：弹、塑性失效——强度不足;外压容器：整体失稳。 4.拉氏方程和区域平衡方程要求：a 搞清方程中各符号的含义：σφ 指经向应力;σθ 指周向 应力;δ为壳本厚度;R 1 ,R 2分别 为第一、二曲率半径；p 指介质压力 b 受气体压力作用下典型回转壳体上的应力情况：密闭圆柱形：R1 =无穷大,R2 =R=D/2，σθ=pD/2δ，σφ=pD/4δ，另外：筒壁上各点的应力大小不随位置而改变且其周向应力是经向应力的2倍。球形壳体：σθ=σφ=pD/4δ，可见当球体内部受均匀气体压力时，球体上任意点的应力均相等。从最大应力分析，球壳的周向应力仅为圆柱壳周向应力的一半，所以球壳的承载能
过程装备控制技术复习 题型： 1、填空20分 2、判断10分 3、问答题20分 4、计算题50分 1、工业生产对过程装备控制的基本要求；过程装备控制的主要参数； 流程工业的四大参量 2、控制系统的组成，简单控制系统方框图、各组成环节及其输入、输 出、系统各参量的作用。（方框图中具体实现控制作用的变量） 3、控制系统的分类：按给定值、按输出信号的影响、按系统克服干扰 的方式。 4、控制系统过渡过程的定义；阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使 用特点；评价控制系统的性能指标的计算。 5、被控对象特性的定义；连续生产过程所遵循的两个最基本的关系； 单容液位对象的自衡特性；有自衡和无自衡作用单容液位对象的区别；被控对象特性的描述形式；一阶被控对象；描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（区分控制通道和干扰通道）6、单回路控制系统参数选择的原则（被控变量、操纵变量、检测变送 环节）；基本的调节规律；位式、比例、积分、微分调节规律的调节原理（数学表达式）及其调节特点（简单水槽液位控制系统）；PID 调节器的参数整定：整定内容、整定方法（临界比例度法）。 7、复杂控制系统的分类；串级控制系统的工作原理、结构组成（主环、
副环、粗调、细、调）、工作特点、适用对象（串级控制系统的应用示例）；主、副回路的选择依据（让主要干扰位于副回路）； 8、前馈控制的控制原理（方框图）；一种前馈作用只能克服一种干扰； 前馈控制相较于反馈控制的特点；前馈-反馈控制系统 8、系统误差、随机误差和粗大误差的含义及减小误差的方法；仪表的 绝对误差、相对误差与引用误差；仪表的精度等级。（习题3-6 3-8）9、流量的概念；流量计的分类；压差式流量计的工作原理；结构上的 核心部件；常见的节流装置分类。 10、液位的概念；液位计的分类；静压式和电容式液位计的工作原理 10、变送器的作用、分类；气动变送器和电动变送器的区别；常用的标 准信号（电压、电流和气压信号）；常见的气动元件和组件；喷嘴-挡板机构的组成及工作原理；电动变送器输出信号与电源的连接方式及各自特点； 11、安全火花的定义；自动化仪表的防爆结构类型及各自特点；本质安 全防爆系统的构成及工作原理；齐纳安全栅的工作原理。 12、执行器按工作能源的分类；电动执行机构按照输入位移不同可分为 角行程和直行程两种；调节阀的理想流量特性和工作流量特性；常见的流量特性分类及其使用特点；管道串联时调节阀的工作特性； 调节阀的选型内容；调节阀的可调比。 13、为什么经常会出现电-气和气-电转换现象；常用的电-气转换部件； 电气转换器及电气阀门定位器的区别、作用及工作原理。 14、计算机控制系统的基本组成；计算机控制系统与常规模拟控制系统 的异同点；计算机在过程控制中的应用分类。 15、DDC是最基本的计算机控制系统；计算机控制系统PID算法与模
Kao7.流体动力过程是指遵循流体力学规律的过程，它涉及泵、压缩机、风机、管道和阀门等过程设备与元件。 流体是气体和液体的总称，包括哪几个方面的性质?答：1）流动性：切应力作用下流体会变形，且无恢复原状的能力。2）压缩性：温度不变时，流体的体积随压力增大而缩小的性质3）膨胀性：压力不变时，流体的体积随温度升高而增大的性质4）黏性：运动的流体，在相邻的流层接触面上，形成阻碍流层相对运动的等值而反向的摩擦力。反应了流体在运动状态下抵抗剪切变形速率的能力，它是运动流体产生机械能损失的根源。 1.产品的分类1）社会经济过程中的全部产品通常又可分为四类，即硬件产品、软件产品、流程性材料产品和服务型产品（国际标准化组织，ISO/DIS9000：2000）。 2）所谓“流程性材料”是指以流体（气、液、粉体等）形态存在的材料。 3）过程工业是加工制造流程性材料产品的现代制造业。 2.制造业的划分，按照“技术特征” 可将制造业分为哪两类？ 1）一类是以物质的化学、物理和生物转化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，多为流程性材料产品，产品计量不计件，连续操作，生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程工业（过程制造业），如涉及化学资源和矿产资源利用的产业（石油化工、冶金）等； 2）另一类是以物件的加工和组装为核心的产业，根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物质的内在结构，仅改变大小和形状，产品计件不计量，多为非连续操作，这类工业可统称为装备制造业。 3）二者关系：过程制造业为装备制造业提供原材料，同时装备制造业为过程制造业提供制造装备 3.过程工业包含的基本过程：1）流体动力过程：遵循流体力学规律的过程，涉及泵、压缩机、管道、阀门等。2）热量传递过程：遵循传热学规律的过程，涉及换热器。3）质量传递过程：遵循传质规律的过程，涉及干燥、蒸馏、浓缩、萃取。4）动量传递过程：遵循动量传递及固体力学规律的过程，涉及固体物料的输送、粉碎、造粒等。5）热力过程：遵循热力学规律的动力过程，涉及发电、燃烧、冷冻、空气分离等过程。6）化学反应过程：遵循化学反应诸规律的过程。 4.过程装置是流程性材料产品的工作母机: 1）成套过程装置是流程性材料产品的工作母机，它通常由一系列的过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管道、阀门等连接起来的连续系统，再配以控制仪表和电子电气设备，即能平稳连续地把以流体为主的各种材料，让其在装置中历经必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的流程性产品。 2）单元过程设备（如换热器、反应器、塔、储罐等）与单元过程机器（如压缩机、泵、离心机等）二者统称为过程装备。 5.什么是过程装备与控制工程? 1）过程装备与控制工程是结合数、理、化和多领域的工程知识，以安全和经济的方式解决诸多的工业问题的学科2）与过程制造业和装备制造业同时相关。6.一般机械原理与过程机械原理的区别? 1）一般机械原理研究机械中机构的结构和运动，以及机器的结构、受力、质量和运动。2）过程机械原理是研究机械及其系统中流程型物料的状态变化，以及这些物料和状态变化对机械及其系统影响的规律。
过程装备控制技术及应用试题 一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。 （A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。 （A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。 （A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。 （A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。 （A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。 （A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。 （A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。 （A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定 性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程
第6章切削加工基础知识 一、名词解释 切削运动，切削用量，高速钢，硬质合金，切削力，切削热，刀具磨损；材料的切削加工性。 二、填空题 1.对切削刀具材料的基本要求包括，，，和工艺性。 2.常用刀具材料有和。新型超硬刀具材料包括，， 。 3.砂轮的特性主要包括，，，，等。 4. 外圆车刀的切削部分由面切削刃. 以及组成。 5.切削加工通常产生四种类型的切屑即切屑、切屑、切屑和 切屑。 三、判断题 1. 主运动和进给运动可以由刀具和工件分别完成，也可以由刀具单独完成。（） 2. 总切削力等于切削力、进给力和背向力的总和。（） 3. 刀具的标注角度是指刀具在静止参考系中的主要角度。（） 4. 在切削时，刀具的前角越小，切削越轻快。（） 6 车床的主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的移动。（） 7.钻床的主运动是钻头的旋转运动，进给运动是钻头的轴向移动。（） 8.铣床的主运动是刀具的旋转运动，进给运动是工件的移动。（） 9..刀具前角的大小，可根据加工条件有所改变，可以是正值，也可以是负值，而后角不能是负值。( ) 10.刀具主偏角具有影响背向力（切深抗力）、刀尖强度、刀具散热状况及主切削刃平均负荷大小的作用。（） 11.加工塑性材料与加工脆性材料相比，应选用较小的前角和后角。（） 12.工艺系统刚度较差时（如车削细长轴），刀具应选用较大的主偏角。（） 13. 精加工与粗加工相比，刀具应选用较大的前角和后角。（） 14. 高速钢刀具与硬质合金刀具相比，应选用较小的前角和后角。（） 15. 高速钢并不是现代高速切削的刀具材料，虽然它的韧性比硬质合金高。（） 16 硬质合金受制造方法的限制，目前主要用于制造形状比较筒单的切削刀具。（） 17.金刚石刀具不宜加工铁系金属，主要用于精加工有色金属。（） 18. 当用较低的切削速度，切削中等硬度的塑性材料时，常形成挤裂切屑。（） 19.带状切屑容易刮伤工件表面，所以不是理想的加工状态，精车时应避免产生带状切屑，而希望产生挤裂切屑。（） 20.粗加工时产生积屑瘤有一定好处，故常采用中等切速粗加工；精加工时必须避免积屑瘤的产生，故切削塑性金属时，常采用高速或低速精加工。（） 21 磨具粒度的选择主要取决于工件的精度、表面粗糙度和生产率等。（） 22.磨具的组织表示磨具中磨料、结合剂和气孔三者之阊不同体积的比例关系。（） 23.磨具的硬度是指组成磨具的磨料的硬度。（） 24.磨削过程实际上是许多磨粒对工件表面进行切削、刻划和滑擦（摩擦抛光）的综作用 过程。( ) 25.工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，切削加工性就越差。（×） 26.低碳钢硬度低，切削加工性最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。（×）
1.1.1生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统：采用检测仪表（如热电偶、热电阻、压力传 感器等）对温度、压力、流量、液位等进行测量，自动控制的依据 ?信号连锁系统：信号连锁系统是一种安全装置，包括信号报警和联锁保护，信号连锁系统的作用， 在事故发生前，自动发出声光报警信号，引起操作员的注意以便及早采取措施 ?自动操作系统：按预先规定的程序周期性操作（如PLC程序控制） ?自动控制系统：根据实际的工艺参数变化进行自动调节（如PID调节期、计算机数控等） 1、工业生产对过程装备的基本要求是（安全性；经济性；稳定性）等。 2、压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板；喷嘴；文都利管）等。 3、液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式；静压式；电容式；光纤式） 4、在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度；积分时间；微分时间）。 5、调节阀的选型主要包括（阀的口径选择；型式选择；固有流量特性选择；材质选择）等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（直接数字控制系统；监督控制系统；分级控制系统； 集散控制系统）等几种类型。 7、PLC的程序表达方式常采用（梯形图；语句表；逻辑功能图）等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（错误。控制通道的滞后总是不利的，但干扰通道 中的容量滞后可以缓和干扰的影响，对控制系统有利。） 3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（错误。时间常数越大， 表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长） 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。） 5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的 工程整定法，就是避开被控对象的特性和数学描述，在被控对象运行时，直接在控制系统中，通过改变调节器参数，观察被控变量的过渡过程，来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是：首先将调节器的积分、微分作用全部去除，在纯比例作用调节比例度，直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程，此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期，最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比，且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控 制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程也相同，都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中，控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下，电路及 设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成，即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路，两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证：采用低的工作电压和小的工作电流；用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开；现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用 是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时，在没有人为干预的情况下，被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性，即在流出变化量很小
《过程装备成套技术》课程教学大纲 一、编写说明 （一）制定大纲的依据 依据教育部过程装备与控制工程专业教学指导分委员会制定的过程装备与控制工程专业培养方案，并参照本学科专业人才培养规格与培养模式的要求进行编写。 （二）课程简介 《过程装备成套技术》课程系统的讲述了过程工业中新产品工艺开发和项目可行性研究、工艺设计、经济性评价与环境评价、工艺流程设计及设备布置设计、机器和设备的型式选择、管道设计、绝热设计、生产自动控制到装置的安装、检验、试车、投产等与过程装置设计、建设全过程有关的各种工程知识。 （三）课程的地位与作用 《过程装备成套技术》是现代工业的关键技术之一，也是过程装备与控制工程专业的一门工程性很强的综合性专业课程。 （四）课程性质、目的和任务 《过程装备成套技术》是过程装备与控制工程专业必修课之一。学生在学习了先修课程的基础上，进一步拓宽专业知识面，补充过程装备设计专业方向有关过程工业产品开发、可行性研究、过程工艺设计、生产工艺参数自动控制、安装与试车等方面的专业知识，使学生了解过程工业从产品开发、装备设计与选型，直至开车投产全过程涉及的各种专业知识，从而为今后的工作打好基础。 （五）与其他课程的联系 《过程装备成套技术》与其他课程的联系十分紧密。本课程安排在《化工原理》、《过程装备控制技术及应用》等相关课程之后。 （六）对先修课的要求 《化工原理》对本门课程的支持点：化工工艺流程、化工工艺计算、物料衡算、能量衡算等； 《过程装备控制技术及应用》对本门课程的支持点：过程控制、被控变量的选择、操纵变量的选择、自动化装置的选型等。 二、大纲内容 （一）教学目的和任务 《过程装备成套技术》课程的教学目的和任务是补充先修课程中未涉及的从产品开发、可行性研究、工艺设计、专用设备设计、定型机器设备选型、生产自动控制到设备安装、调试、投产全过程所需知识，拓宽知识面、融会贯通、开拓思路，为本专业学生就业后承担过程工业生产体系不同环节的技术工作进行知识储备。
过程装备控制技术 习题及参考答案 第一章 控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 4.在自动控制系统中，什么是干扰作用？什么是控制作用？两者有什么关系？ 答：干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用；控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象，通过改变操纵变量克服干扰作用，使被控变量保持在给定值，两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用，不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值，而控制作用是使被控变量接近给定值。 9.试画出衰减比分别为n<1,n=1,n>1,n →∞ 时的过度过程曲线？ 答：如图所示： 10.表示衰减振荡过程的控制指标有哪些？ 答：表示衰减振荡过程的控制指标有： ①最大偏差A ——指过渡过程中被控变量偏离设定值的最大值，即被控变量第一个波的峰值与给定值的差。 ②衰减比n ——过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比。 ③回复时间（过渡时间）t s ——指被控变量从过渡状态回复到新的平衡状态的时间间隔，即整个过渡过程所经历的时间。 ④差e(∞ )——指过渡过程终了时被控变量新的稳态值与设定值之差。 ⑤振荡周期T ——过渡过程的第一个波峰与相邻的第二个同向波峰之间的时间间隔，其倒数称为振荡频率。 第二章 过程装备控制基础 1.什么是被控对象的特性？表征被控对象特性的参数有哪些？它们的物理意义是什么？ n<1，发散 振荡 n 〉1，衰减振荡 n=1，等幅振荡 n →∞，单调过程
《过程装备基础》试题库答案 第1章 第一种模式 （一）填空题 （1）A类难度 1．二力杆是指杆两端两个力沿此二力作用点的连线作用构件。 2．对所研究物体的位移起限制作用的周围物体称为约束。 3．约束作用于被约束物体的力称为约束反力。 4．光滑面约束产生的约束反力的方向沿接触面的公法线并指向被约束物体。5．两个力偶矩的值和转动方向完全相同，则称这两个力偶为等效力偶。6．平面汇交力系是指物体上各力的作用线在同一平面内并且相交于一点的力。7．平面一般力系的平衡条件是力系的合力等于零。 8．力偶是指两个大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的力组成的力系。9．生产实践中遇到的构件，大致可分为三类：即：杆件、平板、壳体。10．柔性约束产生的约束反力的方向是使柔索被拉直的方向。 （2）B类难度 1．柔性约束的特点是只限制被约束物体使柔索被拉直方向的位移，其约束反力只能是拉力。 2．固定铰链约束的特点是限制被约束物体的移动，不限制其转动。 3．固定端约束的特点是物体的移动和转动全部被限制。 4．解除约束是指把要研究的物体从约束它的其他物体中分离出来，其他物体对分离体的约束用约束反力来表示。 5．刚体是指在任何情况下，其大小和形状始终保持不变的物体。 6．力偶等效的条件是力偶矩彼此相等。 7．力在坐标轴上的投影是指从力F的始端Ａ和末端B分别向x轴作垂线，得垂足a和b，线段ab就是力F在x轴上的投影。 （二）判断题 （1）A类难度 1．力偶与力矩一样都使物体产生转动，但力偶与矩心无关。（A） A 正确 B 错误
2．力偶可以用力来平衡。（B ） A 正确 B 错误 3．可动铰链的约束垂直向上指向被约束物体。（A ） A 正确 B 错误 4．固定端约束限制物体的移动不限制物体的转动（B） A 正确 B 错误 5．力偶与力矩的作用是完全相同的（B） A 正确 B 错误 6．光滑铰链约束与光滑面约束本质是一样的。（A） A 正确 B 错误 7．受力图是反映物体受约束反力的图（B） A 正确 B 错误 （2）B类难度 1．柔性物体的受力和二力杆的受力是完全一样的。（B） A 正确 B 错误 2．固定铰链的约束反力的方向是不确定的。（A） A 正确 B 错误 3．可动铰链的约束与光滑面本质是一样的。（A） A 正确 B 错误 4．固定端约束与铰链约束不同的是固定端约束限制物体的转动。（A） A 正确 B 错误 5．力在坐标轴上的投影是标量，只反映力的大小。（B） A 正确 B 错误 第二种模式 （一）简要回答下列问题： 1．二力杆须满足什么条件？ 要点：杆两端作用的两个力沿此二力作用点的连线。 2．什么叫约束？约束反力如何确定？ 要点：对非自由体的位移起限制作用的周围物体称为约束。
1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器 5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大