化工仪表及自动化 课后 答案 第5版 厉玉鸣(史上最全版本) 下载本文

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

(3) 控制阀应为气关型。

(4) 控制系统原理图如题解9-8图1所示, 控制系统方块图如题解9-8图2所示。

题解9-6图2 前馈-反馈控制系统方块图

图中TC为反馈控制器,FC为前馈控制器(或前馈补偿装置)。 (5) TC应为正作用。

9-9 题9-9图所示的列管式换热器,工艺要求出口物料温度稳定,无余差,超调量小。已知主要干扰为载热体(蒸汽)压力不稳定。试确定控制方案,画出该自动控制系统原理图与方块图;若工艺要求换热器内不允许温度过高,试确定控制阀的气开、气关型式,并确定所选控制器的控制规律及正、反作用。

如果主要干扰是入口介质流量不稳定,又如何设计控制方案?

题9-9图 列管式换热器

解 根据工艺要求,可以设计如下图所示的前馈-反馈控制系统,

题解9-9图1 列管式换热器的前馈-反馈控制系统

其方块图如下图所示,

题解9-9图2 列管式换热器的前馈-反馈控制系统方块图

其中,被控对象是列管式换热器;被控变量是出口物料温度;操纵变量是蒸汽流量;主要干扰是蒸汽压力不稳定;前馈控制器是压力控制器PC;反馈控制器是温度控制器TC。

由于工艺要求换热器内温度不宜过高,则控制阀应确定为气开型,控制器TC应为“反”作用,PC应为“反”作用;

(如果工艺要求换热器内温度不宜过底,则控制阀应确定为气关型,控制器TC应为“正”作用,PC应为“正”作用。)

温度控制器TC一般为比例积分控制规律;压力控制器PC一般为比例控制规律。 还可以设计温度-压力串级控制系统。

如果主要干扰是入口介质流量不稳定,可以设计如下图所示的温度与流量的前馈-反馈控制系统

题解9-9图3 列管式换热器的温度与流量的前馈-反馈控制系统

也可以设计成温度-流量串级控制系统。

9-20某原油加热炉系统如题9-20图所示,工艺要求原油出口温度稳定,无余差,已知燃料入口的压力波动频繁,是该控制系统的主要干扰。试根据上述要求设计一个温度控制系统,画出控制系统原理图和方块图,确定调节阀的作用形式,并选择合适的控制规律和控制器的正、反作用。(加热器内不允许温度过高)

如果原油的流量波动频繁,如何设计使原油出口温度稳定的控制系统?

题9-20图 原加热炉的温度控制

解 根据工艺要求,可以设计如下图所示的温度-压力串级控制系统,

题解9-20图1 加热炉温度-压力串级控制系统

控制系统的方块图如下图所示,

题解9-20图2 加热炉温度-流量串级控制系统方块图

其中,主对象是加热炉,主变量是出料温度,主控制器是温度控制器TC;副对象是加热燃料管道,副变量燃料压力,副控制器是压力控制器PC。

工艺要求加热器内不允许温度过高,则控制阀应确定为气开型,主控制器TC应为“反”作用,副控制器PC应为“反”作用。主控制器TC一般为比例积分控制规律,副控制器PC一般为比例控制规律。