器是温度控制器T2C。副控制器T2C为“反”作用，主控制器T1C也为“反”作用。

题解8-5图3 聚合釜温度-夹套水温度串级控制系统 题8-9图 串级均匀控制系统

8-9 题8-9图是串级均匀控制系统示意图，试画出该系统的方块图，并分析这个方案与普通串级控制系统的异同点。如果控制阀选择为气开式，试确定LC和FC控制器的正、反作用。

解 控制系统的方块图（略）。该串级控制系统的副变量就是其操纵变量本身。 当控制阀选择为气开式时，LC应为“正”作用，FC应为“反”作用。

8-12 试简述题8-12图所示单闭环比值控制系统，在Q1和Q2分别有波动时控制系统的控制过程。

题8-12图 单闭环比值控制系统

解 当主流量Q1变化时，经变送器送至主控制器F1C（或其他计算装置）。FlC按预先设置好的比值使输出成比例地变化，也就是成比例地改变副流量控制器F2C的给定值，此时副流量闭环系统为一个随动控制系统，从而Q2跟随Q1变化，使得在新的工况下，流量比值K保持不变。当主流量没有变化而副流量由于自身干扰发生变化时，此副流量闭环系统相当于一个定值控制系统，通过控制克服干扰，使工艺要求的流量比值仍保持不变。

8-16 在题8-16图所示的控制系统中，被控变量为精馏塔塔底温度，控制手段是改变进入塔底再沸器的热剂流量，该系统采用2℃的气态丙烯作为热剂，在再沸器内释热后呈液态进入冷凝液贮罐。试分析：

（1）该系统是一个什么类型的控制系统？试画出其方块图；

（2）若贮罐中的液位不能过低，试确定调节阀的气开、气关型式及控制器的正、反作用型式；

（3）简述系统的控制过程。

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题8-16图 精馏塔控制系统

解 该控制系统是温度-流量串级控制与液位简单控制构成的选择性控制系统（串级选择性控制系统）。系统方块图如下图所示。

题解8-16图 串级选择性控制系统方块图

根据工艺要求，贮罐中的液位不能过低，则调节阀应为气开式。

液位控制器LC应为“正”作用；温度控制器为“反”作用；流量控制器为“反”作用。

正常工况下，为一温度-流量串级控制系统，气态丙烯流量（压力）的波动通过副回路及时得到克服。如塔釜温度升高，则TC输出减少，FC的输出减少，控制阀关小，减少丙烯流量，使温度下降，起到负反馈的作用。

异常工况下，贮罐液位过低，LC输出降低，被LS选中，这时实际上是一个液位的单回路控制系统。串级控制系统的FC被切断，处于开环状态。

第9章 典型设备控制方案

9-2 为了控制往复泵的出口流量，采用题9-2图所示的方案行吗？为什么？

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题9-2图 往复泵的流量控制

解 这种控制方案不行。

往复泵的出口管道上不允许安装控制阀，因为往复泵活塞每往返一次，总有一定体积的流体排出。当在出口管线上节流时，压头H会大幅度增加。在一定的转速下，随着流量的减少压头急剧增加。因此，企图用改变出口管道阻力来改变出口流量，既达不到控制流量的目的，又极易导致泵体损坏。

9-3 试述题9-3图所示的离心式压缩机两种方案的特点，它们在控制目的上有什么不同？

题9-3图 离心式压缩机的控制方案

解 第一种控制方案是控制旁路回流量的大小，其目的是控制出口流量恒定；第二种控制方案控制旁路流量控制进口流量的，其目的是控制入口流量恒定（足够的吸入流量）以防“喘振”。

9-6某换热器，其载热体是工艺中的主要介质，其流量不允许控制。为了使被加热的物料出口温度恒定，采用了载热体旁路的控制方案如图1l—30(a)、(b)所示。试问该两种方案是否合理？为什么？

题9-6图 换热器控制方案

解 不合理。因为在图11—30(a)中，控制阀与旁路并联，在图(b)中控制阀与换热器 并联。这种并联的连接方式使阀的特性变坏，可调范围降低。且因换热器内流路简单，旁路更是如此，因此阻力小，压差小，必须选择大口径的控制阀，使投资增加。

9-7 题9-7图中 (a)、(b)表示蒸汽加热器，(c)、(d)表示氨冷器，都是属于一侧有相变

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的换热器。试从传热速率方程式来分析，上述各方案是通过什么方法来改变传热量，从而维持物料出口温度恒定的？

题9-7图 出口物料温度控制

解 题9-7图中(a)、(d)是通过改变冷热两流体的传热温差，来达到控制物料出口温度 的目的。

题9-7图中(b)、(c)是通过改变传热面积的方法，来达到控制物料出口温度的目的。 9-8 题9-8图所示蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在(90?1)℃。已知主要干扰为进口物料流量的波动。

题9-8图 蒸汽加热器

(1) 确定被控变量，并选择相应的测量元件；

(2) 制定合理的控制方案，以获得较好的控制质量；

(3) 若物料温度不允许过低，否则易结晶，试确定控制阀的气开、气关型式；

(4) 画出控制系统的原理图与方块图； (5) 确定温度控制器的正、反作用。

解 (1) 被控变量是出口物料的温度。测量元件应为热电阻体，可选Ptl00、Cu50或Cul00；也可选K型或E型热电偶测温元件。

(2) 应设计前馈-反馈控制系统。

题解9-8图1 前馈-反馈控制系统原理图

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