制药过程控制原理与仪表
号能量形式的转换，最后获得一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示出来。 2. 何谓仪表的精度等级？
答 仪表的精确度简称精度，是用来表示仪表测量结果的可靠程度。任何测量过程都存在着测量误差。在使用仪表测量生产过程中的工艺变量时，不仅需要知道仪表的指示值，而且还应该了解仪表的精度。
仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来划分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。目前中国生产的仪表精度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。仪表的精度等级是将仪表允许相对百分误差的“±”号及“%”去掉后的数值，以一定的符号形式表示在仪表标尺板上，如1.0外加一个圆圈或三角形。精度等级1.0，说明该仪表允许相对百分误差为1.0%。 3. 电动模拟式变送器、数字式变送器二者的输出信号有什么不同？
答 模拟式变送器的输出信号一般为统一标准的模拟量信号，例如：DDZ- II型仪表输出0~10mA DC，DDZ-III型仪表输出4~20mA DC等，在一条电缆上只能传输一个模拟量信号。智能式变送器的输出信号则为数字信号，数字通信可以实现多个信号在同一条通信电缆(总线)上传输，但它们必须遵循共同的通信规范和标准。
11.电动模拟式变送器的电源和输出信号的连接方式有哪几种？目前在工业现场最常见的是哪一种？
答 电动模拟式变送器传输电源和输出信号有四线制和二线制两种连接方式。目前大多数变送器均为二线制连接方式。 15.测压仪表有哪几类？各基于什么原理？
答 测压仪表按其转换原理不同，主要有四大类：液柱式压力计，它是将被测压力转换成液柱高度来进行测量的；弹性式压力计，它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移来进行测量的；电气式压力计，它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量来进行测量的；活塞式压力计，它是根据液压原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡祛码的质量来进行测量的。 16.作为感受压力的弹性元件有哪几种？各有什么特点？
答 主要的弹性元件有：①弹簧管，可分单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压范围较宽，最高可测量高达1000MPa的压力；②膜片，可分平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围较弹簧管式的为低，通常可与其他转换环节结合起来，组成相应的变送器；③波纹管，这种弹性元件易变形，常用于微压与低压的测量。
24.体积流量、质量流量、瞬时流量、累积流量的含义各是什么？
答 流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量，也就是所谓的瞬时流量；在某一段时间内流过流体的总和，称为总量或累积流量。
以体积表示的瞬时流量称为体积流量，以质量表示的瞬时流量称为质量流
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量。
26.什么叫节流现象？流体经节流装置时为什么会产生静压差？
答 节流现象流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。
流体经节流装置时，由于流速发生变化，使流体的动能发生变化，根据能量守恒定律，动能的变化必然引起静压能变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差。
27.试述差压式流量计测量流量的原理。并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？
答 根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程，可以导出流体流经节流装置时的压差与流量之间有一定的对应关系，其定量关系符合流量基本方程式。根据这个方程式，就可以由测量得到的压差来计算出流过的流量值，这就是差压式流量计测量流量的原理。
由于流量基本方程是在一定的条件下推导而得的，这些条件包括节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件(密度、温度、压力、雷诺数等)，当以上这些条件改变时都会影响流量的测量。
37.根据工作原理不同，物位测量仪表有哪些主要类型？
答 按其工作原理主要有下列几种类型。
(1)直读式物位仪表(2)差压式物位仪表(3)浮力式物位仪表(4)电磁式物位仪表(5)核辐射式物位仪表(6)声波式物位仪表(7)光学式物位仪表。 40.在液位测量中，如何判断“正迁移”和“负迁移”？
答 在液位测量中，当被测液位H=0时，如果差压变送器的输人信号△p>0，则为“正迁移”；反之，当H=0时，△p 50.热电偶补偿导线的作用是什么？在选择使用补偿导线时需要注意什么问题？ 答 由热电偶测温原理知道，只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数。茬实际应用中，由于热电偶的工作端与冷端离得很近，而且冷端又暴露在空间，易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。当然也可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，但是这样做会多消耗许多贵重金属材料。解决这一问题的方法是采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这种专用导线称为“补偿导线”。 在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配，极性不能接错，热电偶与补偿导线连接端所处的温度不应超过100℃。 52.用热电偶测温时，要进行冷端温度补偿，其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 答 冷端温度补偿的方法有以下几种：(1)冷端温度保持为0℃的方法；(2)冷端温度修正方法；(3)校正仪表零点法；(4)补偿电桥法；(5)补偿热电偶法。 56.试述DDZ-III型温度变送器的用途。 答 DDZ-III型温度变送器的用途在于它与各种类型的热电偶、热电阻配套使用，将温度转换成4~20mA和1~5V的统一标准信号，又可与具有毫伏输出的各 第9页 制药过程控制原理与仪表 种变送器配合，使其转换成4~20mA和1~5V的统一输出信号。然后，它和显示单元、控制单元配合，实现对温度及其他各种参数进行显示、控制。 二. 例题分析 1. 如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得出下列数据： 被校表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 标准表正行程读数/MPa 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 标准被校表反行程读数/MPa 0 2.02 4.03 6.06 8.03 10.01 (1)求出该压力表的变差； (2)问该压力表是否符合1. 0级精度？ 解(1)首先计算出各点正、反行程标准表读数的差值，找出其中的最大差值(指绝对值)。本题的最大绝对差值发生在6MPa处，其值为6.06-5.94=0.12(MPa)。 变差?最大绝对差值0.12?100%??100%?1.2% 量程10?0(2)由于该表的变差已超过1.0级表的允许误差，故不符合1.0级精度。 2. 某压力表的测量范围为0~1MPa，精度等级为1级，试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为0.5MPa时，标准压力计上读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否符合1级精度，为什么？ 解 最大绝对误差?max?(1?0)?1%?0.01(MPa) 在0.5MPa处，校验得到的绝对误差为0.508-0.5=0.008(MPa)，此值小于该压力表的允许最大绝对误差，故在这一校验点符合1级精度。 3. 如果某反应器最大压力为0.8MPa，允许最大绝对误差为0.01MPa。现用一台测量范围为0~1.6MPa，精度为1级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0~1.0MPa，精度为1级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解 测量范围为0~1.6MPa，精度为1级的压力表的允许最大绝对误差为 (1.6?0)?1%?0.016(MPa) 已经超出了工艺上允许的最大绝对误差，故不能符合工艺上的误差要求。若采用一台测量范围为0~1.0MPa，精度为1级的压力表，这时允许的最大绝对误差为 (1.0?0)?1%?0.01(MPa) 故能符合工艺上的误差要求。 4. 某控制系统根据工艺设计要求，需要选择一个量程为0~100m3/h的流量计，流量检测误差小于±0.6m3/h，试问选择何种精度等级的流量计才能满足要求？ 解 工艺上允许的相对百分误差为 第10页 制药过程控制原理与仪表 ???0.6?100%??0.6% 100?0因此选择0.5级精度的流量计才能满足要求。 5. 某温度控制系统，最高温度为700℃，要求测量的绝对误差不超过±10℃，现有两台量程分别为0~1600℃和0~1000℃的1.0级温度检测仪表，试问应该选择哪台仪表更合适？如果有量程均为0~1000℃，精度等级分别为1. 0级和0.5级的两台温度变送器，那么又应该选择哪台仪表更合适？试说明理由。 解 对于量程为0~1600℃和0~1000℃的l.0级仪表，其允许的最大绝对误差分别为：(1600-0)×1%=16(℃)和(1000-0) ×1%=10(℃)，因此。0~1600℃量程的仪表其绝对误差已经超出了工艺上允许的绝对误差(±10℃)，故不能选用。另外，对于最高温度仅为700℃的温度控制系统，其量程也没有必要选0~1600℃这么大量程的仪表。因此，本温度控制系统应该选择0~1000℃量程的1.0级温度检测仪表，这时其绝对误差也能满足要求(±10℃)。 如果有量程均为0~1000℃，精度等级分别为1.0级和0.5级的两台温度变送器，应该选择1.0级的更为合适。这时两台仪表都能满足工艺要求，应该选择其中精度较低的仪表，这样可以节省投资，日常维护也比较方便。 6. 某一标尺为0~500℃的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为 标准表读数/℃ 0 100 200 300 400 500 被校表读数/℃ 0 103 198 303 406 495 (1)求出仪表最大绝对误差值； (2)确定仪表的允许误差及精度等级； (3)经过一段时间使用后重新校验时，仪表最大绝对误差为±8℃，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？ 解(1)首先计算出各点的绝对误差，找出其中的最大绝对误差是在400℃这一点，其值为?max?406?400?6(℃)； (2) ?允??max6?100%??100%?1.2%故该温度计的精度等级确定为1.5量程500?0级； (3)当仪表最大绝对误差变为±8℃后，相对百分误差 ??8?100%?1.6%，已经超过了1.5级仪表的最大允许相对百分误差1.5%，500?0故已不符合仪表出厂时的精度要求。 7. 如何根据待测工艺变量的要求来选择仪表的量程和精度？现欲测往复泵出口压力(约1.2MPa)，工艺要求±0.05MPa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：1.0级，1.5级，2.5级，4.0级，测量范围为0~1.6MPa，0~2.5MPa，0~4.0MPa。试选择压力表的量程和精度。 解 量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。一般而言，仪表的上 第11页