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化工过程控制工程习题集

化工过程控制工程习题集. 之五（计算题）. 1.有一台差压变送器，其测量范围为0~100毫米水柱，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%（最大迁移量=-100%），试问该表的最大迁移量是多少毫米水柱？. 答案：负迁移就是在不改变量程的条件下将零点（或称起点）向负方向迁移，迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。 迁移量=1000×100%=1000（毫米水柱），因此，对0—1000毫米水柱的变送器可迁移成-1000—0毫米水柱。.

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化工过程控制工程习题集

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  1. 化工过程控制工程习题集 之五（计算题）

  2. 1.有一台差压变送器，其测量范围为0~100毫米水柱，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%（最大迁移量=-100%），试问该表的最大迁移量是多少毫米水柱？1.有一台差压变送器，其测量范围为0~100毫米水柱，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%（最大迁移量=-100%），试问该表的最大迁移量是多少毫米水柱？ 答案：负迁移就是在不改变量程的条件下将零点（或称起点）向负方向迁移，迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。迁移量=1000×100%=1000（毫米水柱），因此，对0—1000毫米水柱的变送器可迁移成-1000—0毫米水柱。

  3. 2.某压力表刻度范围0～100kPa，在50 kPa处计量检定值49.5kPa，求在50 kPa处仪表指示值的绝对误差，示值相对误差和示值引用误差？ 答案：仪表指示值的绝对误差=50-49.5=0.5 kPa仪表指示值的相对误差=(0.5/50)×100%=1%仪表指示值的引用误差=(0.5/100)×100%=0.5%

  4. 3.下列数据时7台压缩机在同一时刻的三段入口的压力测量值（单位：kPa），各台压缩机三段入口接同一气体总管。是计算这一时刻进入各台压缩机三段入口气体压力的平均值及均方误差。3.下列数据时7台压缩机在同一时刻的三段入口的压力测量值（单位：kPa），各台压缩机三段入口接同一气体总管。是计算这一时刻进入各台压缩机三段入口气体压力的平均值及均方误差。 P3入为11.0×102,11.0×102,10.5×102,10.5×102,10.7×102,10.7×102,10.2×102,10.2×102,10.5×102 答案：P均=1/7×（11.0+11.0+10.5+10.5+10.7+10.7+10.2+10.2+10.5×102 =10.63×102 kPa计算出各测量值的误差为（+0.37+0.37-0.13-0.13+0.07-0.43-0.13）×102∑(P3入—P均)2 =[0.372+0.372+(-0.13)2+(-0.13)2+0.072+(-0.43)2+(-0.13)2]×104 =+0 5143×104.σ= ±(0.5143/(7-1))1/2×102=±0.29×102 kPa故三段入口气体压力的平均值是10.63×102kPa,均方根误差是±0.29×102 kPa。

  5. 4.有一测温点，热电偶的基本误差σ1=±4℃，补偿导线的基本误差σ2=±4℃，温度记录仪表的记录基本误差σ3=±6℃，由于线路中的接触电阻、热电偶冷断温度不长不完善，仪表桥路电阻值的变化，仪表工作环境电磁场的干扰等原因所引起的附加误差为σ4=±6℃，试计算这一温度测量系统的误差是多少？4.有一测温点，热电偶的基本误差σ1=±4℃，补偿导线的基本误差σ2=±4℃，温度记录仪表的记录基本误差σ3=±6℃，由于线路中的接触电阻、热电偶冷断温度不长不完善，仪表桥路电阻值的变化，仪表工作环境电磁场的干扰等原因所引起的附加误差为σ4=±6℃，试计算这一温度测量系统的误差是多少？ 答案：这一测温系统的误差σ=±（σ12+σ22+σ32+σ42）1/2 =±10.2℃

  6. 5.生产过程的数据记录、实验数据记录以及数据处理应当遵循的最基本的原则是什么？请应用这一原则，计算如下题目。用五位数字电压表测一只20%精度的150Ω电阻上的电压，显示值为10．523V，试计算出该电阻的耗散功率和流过的电流。5.生产过程的数据记录、实验数据记录以及数据处理应当遵循的最基本的原则是什么？请应用这一原则，计算如下题目。用五位数字电压表测一只20%精度的150Ω电阻上的电压，显示值为10．523V，试计算出该电阻的耗散功率和流过的电流。 答案：有效数字原则。因为电阻150Ω的精度为20%，即150±（150×20%）=150±30,故电阻150Ω可写成1.5×102Ω,而10.523V可写为10.523±（10.523×20%）=10.523±2.105,故可写成1.05×10V。于是得电流(1.05×10)/(1.5×102)=7.0×10mA(1.05×10)2/1.5×102=7.4×102Mw。

  7. 6.1151GP压力变送器的测量范围原为0～100 kPa，现零位正迁移100%，则①仪表的测量范围变为多少？ ②仪表的量程是多少？ ③输入多少压力时，仪表的输出为4、 12、20mA? 答案：仪表的原测量范围是0～100 kPa，现零位正迁移100%，所以：①    仪表的测量范围成为100～200 kPa；②    仪表的量程是200-100=100kPa；③    输入为100kPa试，仪表的输出为4mA；输入为150kPa试，仪表的输出为12mA；输入为200kPa试，仪表的输出为20mA。

  8. 7。计算孔板前后的差压。已知饱和蒸汽最大的流量为25000kg/h，表压力为0.961MPa，管道内径为200mm，孔径为140mm，流量系数为0.68。7。计算孔板前后的差压。已知饱和蒸汽最大的流量为25000kg/h，表压力为0.961MPa，管道内径为200mm，孔径为140mm，流量系数为0.68。 答案：计算差压采用公式ΔPmax=M2max/[(0.003999αd2)2ρ1]式中ΔPmax—最大压差，KPa；Mmax—最大质量流量，kg/h；α—流量系数；d—孔板孔径，mm；ρ1—被测流体密度，kg/m3。已知条件：Mmax=25000kg/h, α=0.68 D=200mm d=140mmβ=d/D=140/200=0.7，ρ1 =5kg/m3（饱和蒸汽绝压P1=0.961MPa）代入公式ΔPmax=（25000）2/[（0.003999×0.68×1402）2×5]=44.002Kpa

  9. 8。用双波纹管差压计（一次元件为孔板）测量天然气的流量。假定孔板的设计条件是：Pd=0.8MPa（绝压）；td=20℃。而实际使用的工作条件是：Pa=0.648MPa(绝压)；ta=20℃。现差压计的指示值是3000Nm3/h，问实际流量是多少（假定气体组分和孔板设计的其它条件均为变化）？8。用双波纹管差压计（一次元件为孔板）测量天然气的流量。假定孔板的设计条件是：Pd=0.8MPa（绝压）；td=20℃。而实际使用的工作条件是：Pa=0.648MPa(绝压)；ta=20℃。现差压计的指示值是3000Nm3/h，问实际流量是多少（假定气体组分和孔板设计的其它条件均为变化）？ 答案：仅考虑压力、温度偏离设计条件时的修正公式为：Qa=Qd(PaTd/PdTa)1/2 =3000(0.648×293.15)0.5/(0.8×293.15)0.5其中Qa、Qd分别为实际值和和指示值。

  10. 9。某节流装置在设计试，介质的密度为520kg/m3，而在实际使用种，介质的密度为480kg/m3，如果设计时，差压变送器的输出为100kPa，对应的流量为50t/h，则在实际使用时，对应的流量为多少？9。某节流装置在设计试，介质的密度为520kg/m3，而在实际使用种，介质的密度为480kg/m3，如果设计时，差压变送器的输出为100kPa，对应的流量为50t/h，则在实际使用时，对应的流量为多少？ 答案：根据以质量流量为单位的基本公式 M=π/4αd2(ρΔp)0.5现在除了介质密度以外，其余条件均不改变，所以π/4αd2(Δp)0.5不变，于是M 实/M 设=[π/4αd2(ρ实Δp)0.5]/ [π/4αd2(ρ设Δp)0.5]M 实=M 设(ρ实/ρ设)现设计介质密度ρ设=520kg/m3,实际介质密度ρ实=480kg/m3，变送器输出100kPa时的设计流量M 设=50t/h。所以实际流量M 实=50（480/520）0.5=48.04t/h。

  11. 10。某套节流装置蒸汽流量计，原设计蒸汽压力为2.94MPa,温度为400℃。实际使用种，被测出蒸汽压力为2.84MPa(温度不变)，当流量级指示数为102t/h试，问真正的流量指示指示多少？10。某套节流装置蒸汽流量计，原设计蒸汽压力为2.94MPa,温度为400℃。实际使用种，被测出蒸汽压力为2.84MPa(温度不变)，当流量级指示数为102t/h试，问真正的流量指示指示多少？ 答案：蒸汽流量计的压力或温度实际值如与原设计只有差别，应当修正。流体流量与流体密度有下述关系 Mˊ=M(ρˊ/ρ)0.5式中，M—从蒸汽流量计上读得的指示数或从流量积算器上读的得质量流量总数；Mˊ—实际的质量流量值；ρ—节流装置设计时的密度；ρˊ—被测流体实际密度。从水蒸气密度表中查得，2.94MPa、400℃时ρ=9.8668kg/m3；2.84MPa、400℃时ρˊ=9.5238kg/m3。则Mˊ=102×(9.5238/9.8668)0.5=100.2 t/h真正的流量是100.2 t/h

  12. 11。有一台电动差压变送器，表量程为25000Pa，对应的最大流量为50t/h，工艺要求40t/h时报警。问：①不带开方器时，报警值设定在多少？②带开方器时，报警信号设定在多少？11。有一台电动差压变送器，表量程为25000Pa，对应的最大流量为50t/h，工艺要求40t/h时报警。问：①不带开方器时，报警值设定在多少？②带开方器时，报警信号设定在多少？ 答案①不带开方器时对应40t/h流量的差压ΔP1= 25000(40/50)2=16000Pa对应40t/h流量的输出P出1=（16000/25000）16+4=12.24mA∴报警值S=12.24mA②带开方器时, ∵ΔQ=KΔP 对应40t/h流量的差压 ΔP2= 25000(40/50)=20000Pa 对应40t/h流量的输出 P出2=（20000/25000）16+4=16.8mA ∴报警值S=16.8mA

  13. 12。与节流装置配套得差压变送器的测量范围为0～39.24kPa，二次仪表刻度为0～10t/h。1）若二次仪表值时50%，变送器输入差压ΔP为多少？变送器输出电流为多少？2）若将二次表刻度改为0～7.5t/h,应如何调整？12。与节流装置配套得差压变送器的测量范围为0～39.24kPa，二次仪表刻度为0～10t/h。1）若二次仪表值时50%，变送器输入差压ΔP为多少？变送器输出电流为多少？2）若将二次表刻度改为0～7.5t/h,应如何调整？ 答案：①流量与差压的关系式为：M=K(ΔP)0.5 (K为一常数)M100%=K(39.24)0.5 =10 t/h ⑴M50%=K(ΔP)0.5 =5 t/h (2)(1)式比（2）式 （10/5）2= 39.24/ΔP ΔP =9.81 Kpa变送器输出电流范围为4～20mA。39.24/9.81=(20-4)/(I0-4) I0=8mA ②因节流装置及流量特性不变，k仍为原来的常数。将二次仪表刻度改为0～7.5t/h，只需将差压变送器量程压缩即可。M100%=K(39.24)0.5 =10 t/h （3）M100%=K(ΔPˊ)0.5 =7.5t/h (4)(3)式比（4）式 （10/7.5）2= 39.24/ΔPˊ ΔP ˊ=22.07 Kpa将变送器测量范围改为0～22.7kPa，二次表刻度即为0～7.5t/h。

  14. 13。用差压变送器测流量，差压ΔP=25kPa，二次仪表量程为0～200t/h,计数器在满量程时每小时走1000个字，变送器输出电流为4～20mA。求：①流量为80t/h、100t/h对应的ΔPx值和电流值？ ②在上述条件下，计数器每小时走的字数和每个字所表示的流量数？ 答案：根据差压流量公式qm=k(Δp)0.5。Δp x/Δp m=(qx/qm)2。①    Δp x =Δp m(qx/qm)2=25(80/200)2=4kPaI=(Δp x/Δp m )×16mA + 4 mA =6.56mA Δp x =25(100/200)2=6.25kPaI=(Δp x/Δp m )×16mA + 4 mA =8mA 设走的字数为X80∶200=X∶1000 X=(80×1000)/200=400字/h100∶200=X∶1000 X=(100×1000)/200=500字/h每一个字所表示的流量数为：（200t/h）/(1000/h)=0.2字。

  15. 14。用孔板测量某液体流量，变送器差压为0～16000Pa,而此记录仪表的标尺长100mm，刻度为0～5t/h。该流体流量始终在3～5t/h范围内变化。为了提高该仪表的测量精度和灵敏度，现在想通过更换变送器和二次仪表记录表的标尺，使起始流量为3t/h。问变送器得差压测量范围为多少？几个主要中间刻度点3.5、4、4.5t/h在标尺上的位置距标尺起点各是多少毫米？14。用孔板测量某液体流量，变送器差压为0～16000Pa,而此记录仪表的标尺长100mm，刻度为0～5t/h。该流体流量始终在3～5t/h范围内变化。为了提高该仪表的测量精度和灵敏度，现在想通过更换变送器和二次仪表记录表的标尺，使起始流量为3t/h。问变送器得差压测量范围为多少？几个主要中间刻度点3.5、4、4.5t/h在标尺上的位置距标尺起点各是多少毫米？ 答案：由流量关系式 M=K(ΔP)0.5可得K=M/(ΔP)0.5当ΔP=16000Pa，M=5t/h时可算出K=M/(ΔP)0.5 =5/(16000)0.5=0.0395当起始流量为3t/h时：ΔP 0=(Q0/K)2=(3/0.0395)2=5760Pa所以差压变送器的测量范围为5760～16000Pa。可选用0～10000Pa的差压变送器正迁移5760Pa。满量程调整到10240Pa。几个主要中间刻度点相对应得孔板产生得差压分别为：ΔP 3.5=(3.5/0.0395)2=7840Pa ΔP4=(4/0.0395)2=10240Pa ΔP 4.5=(4.5/0.0395)2=12960Pa 上述信号在标尺的对应位置离标尺起点的距离分别为：S1=(7840-5760)/(16000-5760)×100%=20.3mmS2=(10240-5760)/(16000-5760)×100%=43.8mmS3=(12960-5760)/(16000-5760)×100%=70.3mm。

  16. 15。孔板和差压变送器配套测流量，变送器的测量范围为0～80kPa，对应的流量为0～100t/h。仪表投入使用后发现，管道内的实际流量很小，变送器的输出只有5.5mA左右。如果希望变送器输出在8mA左右，则如何更改差压变送器的测量范围，更改后测量的最大流量是多少？15。孔板和差压变送器配套测流量，变送器的测量范围为0～80kPa，对应的流量为0～100t/h。仪表投入使用后发现，管道内的实际流量很小，变送器的输出只有5.5mA左右。如果希望变送器输出在8mA左右，则如何更改差压变送器的测量范围，更改后测量的最大流量是多少？ 答案：①变送器的输出5.5mA时得差压Δp按公式：Δp=Δpmax(I0-4)/16已知 变送器的量程差压Δpmax =80kPa，输出电流I0=5.5mA。故Δp=80（5.5-4）/16=7.5kPa##②变送器更改后的量程Δp改因为变送器输入7.5kPa时的输出为8mA，所以 Δp改=7.5/[(8-4)/16]=30kPa③变送器Δp改=30kPa式的流量，因为流量和差压的关系为M=K(ΔP)0.5 （K为比例常数）所以Mmax/M=(Pmax/P)0.5已知：Mmax=100t/h；Pmax=80kPa,s所以得变送器量程更改后测得的最大流量为：100/M=(80/30)0.5 M=61.23 t/h。

  17. 16。若最大流量为6t/h，积算速度R=2000字/h，则积算常数k为多少？16。若最大流量为6t/h，积算速度R=2000字/h，则积算常数k为多少？ 答案：积算常数k和积算速度R之间的关系如下式所示：K=Qmax/R其中 Qmax-----与积算器输入信号100%相对应的流量值，由使用单位根据所选用的节流装置及差压变送器确定；R-----与Qmax相对应的计数器在1h内所积累的字数；K-----计数器每单位计数所代表的流量值。根据上式： K=(6×1000)/2000=3kg/字

  18. 17。有一台差压变送器，其测量范围为0～10000Pa，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%，试问该仪表的最大迁移量是多少？17。有一台差压变送器，其测量范围为0～10000Pa，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移100%，试问该仪表的最大迁移量是多少？ 答案：负迁移就是在不改变量程的条件下，将零点（或称起点）向负方向迁移，迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。 迁移量=100000×100%=10000Pa，因此，对0～10000Pa的变送器可迁成-10000～0 Pa。

  19. 谢谢使用 再见！ • 制作人： 杨为民

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