仪表知识问答180问（一）

1．
为什么电磁流量计对接地要求高，接地应注意什么？
答：电磁流量计信号较弱，满量程时仅2.5~8mv，流量很少时仅几微伏，外界略有干扰就会影响测量精度，因此，变送器外壳、屏蔽线、测量导管以及变送器的管道都要接地，并要单独设置接地点，绝不能连接在电机、电器等公用地线或上下水管道上。转换器部分已通过电缆接地，故勿再接地，以免地电位不同而引入干扰。

2．
用吹气法测量稀硫酸贮罐的液位，已知稀硫酸密度ρ=1.25g/㎝3 ，测出U型管中的差压为200㎜Hg，问贮罐中液位为多少？



解：U型管的压力：
P = 200㎜Hg = 26.66 kPa
此压力即为稀硫酸液面至吹气管下端之压力,所以液面至吹气管下端之高度H为：
H = P/ρɡ = 26.66×103/1.25×104×9.807 = 217.6㎝
吹气管下端至罐底距离为150㎜;即15㎝，所以液位高度为:
217.6㎝ + 15㎝ = 232.6 ㎝ = 2.326 M

3．
有一气动浮筒液位变送器用来测量界面，其浮筒长度L=800㎜，被测液体的重度分别为ρ重=1.2g/㎝3，ρ轻=0.8g/㎝3
。试求输出为0%、50%和100%时所对应的灌水高度。
答：最高界面（输出为100%）所对应的最大灌水高度为：
L = 1.2×800/1.0 = 960 ㎜
最低界面 (输出为0%)所对应的最小灌水高度为：
l = 0.8×800/1.0 = 640 ㎜
由此可知用水代校时界面的变化范围为：L－l = 960－640 = 320 ㎜
显然，在最高界面时用水已不能进行校验，这时可将零位降到
800－320=480㎜处进行校验。其灌水高度和输出压力的对应关系为：


这样校验后，再把浮筒室灌水到640㎜，并把输出压力调整到20 kPa，完成全部校验。

4．
热电偶测温时为什么需要进行冷端补偿？
答：热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测量中的冷端温度不可能保持在0℃不变，也不可能固定在一个固定的温度不变，而热电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差，为了消除这种误差，必需进行冷端温度补偿。

5．
一台测温仪表的补偿导线与热电偶的极性接反了，同时又与仪表输入端接反了，问能产生附加误差吗？附加误差大约是多少？
答：能产生附加测量误差，误差值与补偿导线两端误差有关。表达式：未接反：e（表端）=e（热端）+e（冷端）；接反：e（表端）=e（热端）-e（冷端）。若温差为零，e（冷端）=0，仪表示值无附加误差，若热偶冷端温度高于仪表输入端温度，e（冷端）>0，仪表示值将比实际值低两倍的温差值，例如：实际温度为100℃冷端温度为25℃，仪表输入端温度为15℃，则仪表示值约为80℃，若热偶冷端温度低于仪表输入端温度，e（冷端）<0，仪表示值将比实际温度高两倍的温差值，例如实际温度为100℃，冷端温度为15℃，仪表输入端温度为25℃，则仪表示值约为120℃。

6．
某人将镍铬——镍硅补偿导线极性接反，当电炉温度控制于800℃时，若热电偶接线盒处温度为50℃，仪表接线板处温度为40℃，问测量结果和实际差多少?
Eu (800℃)=33.29 mv；Eu (50℃)=2.02 mv； Eu (40℃)=1.61 mv；
解：当补偿导线正确连接时，仪表实得电势为
33.29 － 1.61 = 31.68 mv
如补偿导线接反，则仪表实得电势为
(33.29-2.02)-(2.02-1.61)=30.86 mv
查表得741.5℃,和实际相差－19.5 ℃。

7．
定位器和调节阀阀杆连接的反馈杆脱落时，定位器的输出如何变化？
答：定位器和调节阀连接的反馈杆脱落，定位器就没有反馈，成了高放大倍数的气动放大器。如果定位器是正作用，即信号增加，输出也增加，则阀杆脱落，输出跑最大，如果是反作用，则跑零。

18．下图为加热炉温度调节系统，根据工艺要求，出现故障时炉子应当熄火。
试说明调节阀的气开、气关形式，并简述调节系统的动作过程？



故障情况下，气源压力为零，应切断燃料，以确保炉子熄火。故要求调节阀为气开式，气源中断时关闭。
当炉温增高时，要求燃料量减少，即减少调节阀开度。由于是气开阀，所以要求调节器输出减少，应选用反作用调节器。
调节系统的动作过程为：
进料减少，温度上升，调节器输出下降，调节阀关小，燃料量减少，炉温下降；反之，由于各种原因引起炉温下降，调节器输出增大，调节阀开大，燃料量增加，炉温升高。

19．什么是比例、积分、微分调节规律？在自动调节过程中起什么作用？
答：比例调节依据“偏差的大小”来动作，它的输出与输入偏差的大小成比例。比例调节及时有力，但有余差。在系统中起着稳定被调参数的作用；
积分调节依据“偏差是否存在”来动作，它的输出与偏差对时间的积分成比例，只有当余差消失时，积分才会停止，其作用是消除余差；
微分调节依据“偏差变化速度”来动作，它的输出与输入偏差变化的速度成比例，其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。

20．什么场合下选用比例（P）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）调节规律？

答：比例调节规律适用于负荷变化较小，纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统；
比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小、系统负荷变化较大（需要消除干扰引起的余差）、纯滞后不大（时间常数不是太大）而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统；
比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大，纯滞后不太大，不允许有余差的对象。

21、气动薄膜调节阀，若阀杆在全行程的50%位置，则流过阀的流量是否也在最大量的50%？
答：不一定，要以阀的结构特性而定。在阀两端压差恒定的情况下，如果是快开阀，则流量大于50%；如果是直线阀，则流量等于50%；如果是对数阀（等百分比阀），则小于50%。

22．气动调节阀的辅助装置有哪些？各起什么作用？
答：气动调节器的辅助装置有如下一些：

i.
阀门定位器——包括电气阀门定位器和气动阀门定位器，用于改善调节阀的工作特性，实现正确定位。

ii.
阀位开关——显示调节阀上、下限的行程工作位置。

iii.
气动保位阀——气源故障时，保持阀门当时位置。

iv.
三通、四通电磁阀——实现气路的自动切换。

v.
手轮机构——系统故障时，可切换进行手动操作。

vi.
气动继动器——使执行机构动作加快，减少传递时间。

vii.
空气过滤减压阀——作为气源净化、调压之用。

viii.
贮气罐——气源故障时，由它取代，使阀能继续工作。

23．图示氨冷器，用液氨冷却液铜，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定汽化空间，并避免液氨带入冰机造成事故，采用温度—液位串级调节。
a)
试画出温度——液位串级调节系统示意图和方块图；
b)
试确定气动调节阀的气开、气关形式；
c)
试确定调节器的正反作用形式。



24．何谓分程调节系统？设置分程调节系统的目的是什么？
答：分程调节系统就是一个调节器同时控制两个或两个发上的调节阀，每个调节阀根据工艺的要求在调节器输出的一段信号范围内动作。
设置分程调节系统的主要目的是扩大可调范围，所以能满足特殊调节系统的要求，如：
a)
善调节品质，改善调节阀的工作条件。
b)
满足开停车时小流量和正常生产时的大流量的要求，使之都能有较好的调节质量。
c)
满足正常生产和事故状态下的稳定性和安全性。

25．简述离心式压缩机喘振的原因。
答：压缩机在运转过程中，流量不断减小，小到最小流量界限时，就会在压缩机流道中出现严重的气体介质涡动，流动严重恶化，使压缩机出口压力突然大幅度下降。由于压缩机总是和管网系统联合工作的，这时管网中的压力并不马上降低，于是管网中原气体压力就会大于压缩机出口压力，因而管网中的气流就会倒流向压缩机，直到管网中的压力降至压缩机出口压力时倒流才停止。压缩机又开始向管网供气，压缩机的流量又增大，恢复正常工作，但当管网中的压力恢复到原来压力时，压缩机流量又减少，系统中气体又产生倒流，如此周而复始，产生周期性气体振荡现象就称为“喘振”。

26．什么叫可变极限流量的防喘振控制系统？常用的控制系统方法是什么？
答：在压缩机负荷有可能通过调速来改变的场合，因为不同转速工况下其极限喘振流量是一个变数，它随转速的下降而变小，所以最合理的防喘振控制方案应是留有适当的安全裕量，使防喘振调节器沿着控制线工作，这就构成可变极限流量的防喘振控制系统
常用的控制方案有两种：其一是采用测量压缩机的转速，经函数发生器作为流量调节器给定值。其二是根据防喘振控制线的数学表达式,建立数学模型，就可以用数字仪表和微处理器来实现。

27．微机系统与现场的输入、输出通道上，一般都加有光电隔离接口电路，这种接口线路有什么特点？
答：1）在输入输出通道上采用光电耦合器件，在输入端为发光源，输出端为受光器，用光线来耦合信号，使输入、输出没有电的直接联系，可以有效防止漏电、短路、打火、感应引起的过电压窜入微机系统，损坏部件。
2）输入信号采用电源回路，使输入回路有较低阻抗，可抑制由电容耦合造成的干扰信号。
3）信号的单向传送，输出端与输入端互相不影响，可防止工业控制系统的执行单元中电机、电磁阀、继电器等感性负载、输电线路长等出现的尖峰干扰。
4）无公共接地问题，使微机和驱动系统不因公共接地不良带来干扰。

22．请说明微处理器、微型计算机、微型计算机系统、单片机之间的区别？
答：（1）微处理器是大规模集成电路CPU，它由几片或一片大规模集成电路芯片组成，其中包括算术逻辑部件（ALU）、寄存器（REGISTEP）、控制器（UP）。
（2）微型计算机由微处理器加上半导体存储器和输入/输出接口电路组成，三者通过外部总线连接起来。
（3）计算机配上成套功能齐全的外围调和，以及较为丰富的系统软件后，一般就称为微型计算机系统。
（4）单片机是把计算机主要部分都集成在一个芯片上的单微型计算机，由于它的结构与指定功能都是按工业控制要求设计的，故又叫单片微型控制器。

29、调节阀由哪几部分组成？
答：根据国际电工委员会（IEC）对调节阀（国外叫做控制阀Control
Valve）的定义，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成，即
调节阀=执行机构+阀体部件
其中，执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力，使推杆产生相应的位移，从而带动调节阀的阀芯动作。阀体部件是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由阀芯的动作，改变调节阀节流面积，达到调节的目的。

30、调节阀执行机构分几大类？气动执行机构常见的有几种？
答：调节阀执行机构分气动、液动和电动三大类。
常见的气动执行机构有气动薄膜式、气动活塞式（气缸式）、气动长行程机构和侧装式气动薄膜机构（又叫增力型气动薄膜机构）。

31、调节阀根据结构形式分主要有哪几种？
答：主要有直通单座阀、直通双座阀、蝶阀、三通阀、隔膜阀、阀体分离阀和套筒阀（笼式阀）。

32、叙述直通单座调节阀的特点及应用场合。
答：直通单座调节阀阀体内只有一个阀芯和阀座，主要特点是：
a.泄漏量小，标准泄漏量为0.01％C；
b.许用压差小，DN100的阀△P为120kPa；
c.流通能力小，DN100的阀C=120.
这种阀适用于要求泄漏量小和压差较小的场合（当压差大时必须选用推力大的执行机构，或配用阀门定位器）。

33、试述套筒调节阀的主要优点，并说明为什么具有这些优点？
答：套筒调节阀是六十年代发展起来的新品种，它兼有单、双座阀的优点，在稳定性、寿命、装卸、维修等方面又优于单、双座阀，因此它已成为调节阀的主流，其结构如图所示。其主要优点是：
a.稳定性好
由于套筒阀的阀塞上的不平衡孔，可以减少介质作用在阀塞上的不平衡力。同时，套筒与阀塞间导向面大，加之不平衡力变化较小，因此不易引起阀芯振动。
b.互换性和通用性强
只要更换套筒，就可以得到不同的流量系数和不同的流量特性。
c.许用压差大，热膨胀影响小
从平衡原理上看，带平衡孔的套筒阀与双座阀一样，因此许用压差大。又由于套筒、阀塞采用同一种材料制成，温度变化引起的膨胀基本一样。同时，套筒、阀塞形状基本一致，故热膨胀影响小。（一般调节阀阀芯、阀座采用的不是同一种材料，因而随温度增加泄漏量也会增加）。
d.维修方便
套筒通过上阀盖被压紧在阀体上，不象单、双座阀那样，阀座是通过螺纹与阀体连接的，因此拆装非常方便，而且拆装套筒时阀体可不从管道上卸下来，对仪表维修工人来讲，这要算是最突出的优点了。
e.使用寿命长
由于阀塞底部为平面，在产生气蚀时，气泡破裂产生的冲击波作用在阀塞下面的窨内，冲击能量没有作用在阀塞上而是被介质自身吸收。而单、双座阀冲击能量却直接作用在其阀芯头部，因此套筒阀气蚀的破坏比单、双座阀小。另一方面，套筒密封面与节流面（窗口）分开，介质高速流动姑密封而后冲刷也大为减少。所以套筒阀的使用寿命比单、双座阀长。
f.噪音低
在产生闪蒸的情况下，由于套筒阀气蚀破坏小，加之的振动也小于单、双座阀（因套筒与阀塞有较大较长的导向），所以它比单、双座阀的噪音要低10分贝以上。

34、蝶阀有何特点，适用于什么场合？有哪些主要品种？
答：蝶阀又叫翻板阀，其优点是：
a.流通能力大，约为同口径双座阀的1.5～2倍；
b.价格便宜，特别是在口径较大时；
c.阻力损失小，流体通过时压降低；
d.沉积物不易积存；
e.结构紧凑，安装窨很小。
缺点：
a.操作转矩大，如口径较大或压差高时，需配用较大的执行机构；
b.泄漏量较大，普通型为2％C；
c.作为调节用的某些蝶阀，其转动角度被限制在60。，可调范围小。
蝶阀特别适用于低差压、大口径、大流量的气体和浆状液体。对于一般的调节阀DN300mm就是大阀，只有个别到DN450，而对于 蝶阀来说，DN500以下是小阀，DN500～1000是中规格阀，最大的蝶阀口径可达9m。可见，大口径管路用的调节阀主要是蝶阀
蝶阀的主要品种有：普通蝶阀、软密封蝶阀（采用聚四氟乙烯、橡胶密封圈，泄漏量很小）、偏心蝶伐（二偏心或三偏心）、高温蝶阀、高压蝶阀、低转矩蝶阀等。蝶阀的阀板有平板形、S形、鱼尾形等。

35、叙述隔膜调节阀的特点和适用场合。
答：隔膜调节阀用耐腐蚀衬里的阀体和腐蚀隔膜代替阀芯和阀座，由隔膜起调节作用。其结构如图所示。
优点：
a.采用橡胶和聚四氟乙烯等材料做隔膜，抗腐蚀性能好；
b.结构简单，流路阻力小；
c.流通能力较同口径的其他阀大；
d.能严密关闭；
e.流体被隔膜与阀门可动部件隔开，无需填料函也不会外泄。
缺点：
a.由于隔膜和衬里材质限制，耐压、耐温较低，一般只能用于1.6MPa、150℃以下；
b.控制特性差，可调范围小，流量特性近似快开特性，60％行程前近似线性，60％后流量变化很小。
隔膜调节阀适用于强酸、强碱等强腐蚀介质的调节，也能用于高粘度及悬浮颗粒流体的调节。

36、调节阀常用填料有哪两种，并填空。
答：调节阀常用填料有四氟填料和石墨填料。
a、（四氟填料）的摩擦力小，可不带定位器使用。
b、（石墨填料）的摩擦力大，应带定位器使用。
c、（石墨填料）的工作温度为－200~+600℃
d、（四氟填料）的工作温度为－40~+250℃
e、常温（－40~+250℃）下，应优先选用（四氟填料）
f、中温下（－40~+450℃），（四氟填料）必须加散热片使用。
g、中温下，（石墨填料）可以不带散热片使用，故经济性好。
h、（石墨填料）对于蒸汽、高温水介质使用最佳，应优先选用。
i、高温（+450~+600℃）下，不能使用（四氟填料）。
j、（四氟填料）使用寿命短，在极限温度下只能使用到3~5个月。
k、（石墨填料）的禁用介质为高温、高浓度强氧化剂。
l、（四氟填料）的禁用介质为熔融状碱金属、高温三氟化氯及氟元素。

37、填空
a.调节阀所能控制的最大流量（Qmax）与最小流量（Qmin）之比，称为调节阀的（ 可调比），以R表示。
b.当阀两端压差保持恒定时，上述流量比称为（ 理想可调比 ）
c.实际使用中，阀两端压差是变化的，这时上述流量比称为（ 实际可调比 ）。
d.理想可调比取决于（ 阀芯结构 ）。
e.实际可调比取决于（ 阀芯结构 ）和（ 配管状况 ）。
f.我国生产的直通单、双座调节阀，R值为（
30
）。

38、调节阀可控制的最小流量与泄漏量是一回事，这句话对吗？
答：不对。可控流量（Qmin）是可调流量的下限值，它一般为最大流量（Qmax）的2～4％，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，泄漏量仅为最大流量的0.5％～0.001％。

39、填空
a.被调介质流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀门相对行程（l/L）之间的关系称为调节阀的（流量特性）。
b.阀前后压差保持不变时，上述关系称为（理想流量特性）。
c.实际使用中，阀前后压差总是变化的，此时上述关系称为（工作流量特性）。
d.理想流量特性取决于（阀芯形状）。
e.工作流量特性取决于（阀芯形状）和（配管状况）。

40、填空（大、小、好、差）
a.关小与调节阀串联的切断阀，会使可调比变（小），流量特性变（差）。
b.打开与调节阀并联的旁路阀，会使可调比变（小），流量特性变（差）。
c.对可调比来说，切断阀比旁路阀的影响要（小）。
d.对流量特性来说，切断阀比旁路阀的影响要（大）。

41、有人认为，调节阀的气开、气关就是正作用与反作用，这种理解对吗？为什么？
答：这种理解不对。
调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。调节阀一般采用气动薄膜（有弹簧）执行机构，其作用方式有正、反两种。信号压力增大时，推杆下移的叫正作用执行机构；信号压力增大时，推杆上移的叫反作用执行机构。
阀体部件分为正、反装两种。阀杆下移时，阀芯与阀座间流通截面积变小的称为正装式，反之称为反装式。
调节阀的作用方式分为气开和气关两 种，有信号压力时调节阀关，列信号压力时调节阀开的为气关式，反之为气开式。气开、气关是由执行机构的正、反作用的阀体部件的正反装组合而成，组合方式见下表。



所以，把气开、气关理解为正、反作用是不对的。

42、填空
a.流量系数C的定义是：调节阀全开，阀前后为（100kPa），流体重度为（1gf/cm3）时，每（小时）所通过的流体（立方米）数。
b.国外采用Cv值表示流量系数，Cv的定义是：调节阀全开，阀前后压差为（1磅/英寸2）时，温度（60oF）的清水每（分钟）所通过的流体（美加仑）数。
c.C值和Cv值的换算关系是：1Cv=(17)C。

43、阀门定位器的作用有哪些？
答：阀门定位器的作用主要有：
1.改善调节阀的静态特性，提高阀门位置的线性度。
2.改善调节阀的动态特性，减少调节信号的传递滞后。
3.改变调节阀的流量特性。
4.改变调节阀对信号压力的响应范围实现分程控制。
5.使阀门动作反向。

44、下列记述中，哪一条是正确的？
A、阀门定位器的输出信号大小与输入信号大小成正比。
B、阀杆的行程与阀门定位器输入信号成正比。
C、阀杆行程与阀门定位器输出信号大小成正比。
答：B。

45、阀门定位器运行中出现如下现象：
1.有信号，无输出；
2.无信号，有输出；
3.输出压力缓慢或不正常。
试分析故障原因并提出解决办法。
答：见下表。



46、调节阀维修中应重点检查哪几个部位？
答：应重点检查以下五个部位：
1.阀体内壁。检查其耐压腐情况。
2.阀座。因介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松动，检查时应予注意。对高压场合，还应检查阀座密封面是否被冲坏。
3、阀芯。要认真检查阀芯各积分是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差情况下阀芯磨损更为严重，应予注意。另外还应检查阀杆是否也有类似现象，或与阀芯连接松动等。
4.膜片、“O”型圈和其他密封。检查其是否老化、裂损。
5.密封填料。检查聚四氟乙烯填料、密封润滑油脂是否老化、干涸，配合面是否被损坏。

47、有一台调节阀（被调介质300℃，1.6MPa）上盖漏，现让你去处理，应当注意什么？
答：1.应与工艺联系，办理检修工作票，将自动调节切换到旁路调节。
2.关闭上、下游阀，降温一段时间，然后慢慢打开排污阀，排放介质，判断上、下游阀是否关严。
3.阀内存液基本放净后，拆开上盖，换垫，注意垫片材质。
4.处理完毕，投自动时必须先检查排污阀是否关闭。

48、阀门定位器用于下述场合时如何加以调整？
1）.配反作用执行机构。
2）.要求反作用输出，即输入信号增大时，输出压力减小，也叫反作用定位器。
3）.配0.4～2.0X100kPa、0.6～1.8X100kPa弹簧范围的调节阀。
4）.用于分程控制。
答：1）.使用凸轮的反面，即将凸轮翻转180O安装。
2）.对于电-气阀门定位器，可把接线端子对调，即把原来的“-”端接电流的“+”端，原来的“+”端接电流的“-”端。
对于气动阀门定位器，将信号气路组件的波纹管从右边拆下后反装到左边。
3）.针1.4X100kPa的气源换成2.5X100kPa的气源，通过调零及调量程实现。
4）.两台定位器并联接受调节器信号，采用分程控制凸轮，通过调零和调量程，使第一台和第二台定位器分别在4～12mA（或0.2～0.6X100kPa）和12～20mA（或0.6～1.0X100kPa）信号范围内驱动阀杆走完全行程。
49、流开、流闭指的是什么？
答：流开、流闭是对介质流动方向而言，其定义为：在节流口，介质的流动方向向着阀打开方向流动（即与伐开方向相同）时，叫流开；反之，向着阀关闭方向流动（即与阀关方向相同）时，叫流闭。

50、在带阀门定位器的调节阀校验中，有人认为应分两步校验：1.先校调节阀，使其接受20～100kPa信号并作全行程变化；2.与定位器联校，要求定位器输出一定等于输入信号，并与调节阀行程成比例变化。这种校验法对吗？为什么？
答：这种校验法不对，也是不必要的。1.定位器与调节阀组成一闭合回路，已经形成一个整体，我们关心的是这个整体的输入与输出之间的关系，即调节器输出信号与阀杆行程之间的关系。至于蹭某一处，如定位器的输出为多少，一般没有必要去考虑。2.定位器的输出信号可以小到零，也可以大到气源压力，这完全取决于阀杆所受的不平衡力，要求它一定等于定位器的输入压力也是不对的。

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不错，实用的基础知识问答。

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