过程控制系统与仪表课后习题答案完整版 下载本文

6-10 选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么?

解答:

保证人身安全、系统与设备安全是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。

6-11 调节器正、反作用方式的选择依据是什么?

解答:

确定原则是整个单回路构成负反馈系统。

6-12 在蒸气锅炉运行过程中,必须满足汽-水平衡关系,汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时,汽包中的水易被烧干引发生产事故,甚至会发生爆炸,为此设计如图6-28所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用;画出该控制系统的框图。

解答:见图2-28 1)调节阀:气关方式。 2)调节器:正作用。 3)框图:

6-13 在如图6-29所示的化工过程中,化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行,必须用热水通过加热套加热反应物料,以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低,不但会导致反映停止,还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞,为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用;画出该控制系统的框图。

解答:

1)调节阀:气开式。 2)调节器:反作用。 3)框图:

6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。

20

解答:P193

1)比例控制:是最简单的调节规律,它对控制作用和扰动作用的响应都很迅速。比例调节只有一个参数,整定简便。比例调节的主要缺点是系统存在静差。

2)积分控制:积分调节的特点是没有静差。但它的动态偏差最大、调节时间长,只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。

3)微分控制:超前调节。

6-21 试比较临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法及经验法的特点。

解答:P201 临界比例度法:

衰减曲线法:

响应曲线法: 经验法:

6-22 如图6-30所示热交换器,将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的?T??1?C,而且不能发生过热情况,以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统,实现热物料的温度控制,并确定调节阀的气开、气关方式,调节器的正反作用方式,以及调节器的调节规律。

解答: 1)被控参数选择:

热交换器出口温度。

2)控制参数选择:

载热介质流量。

3)检测仪表选择:

温度传感器与温度变送器。

21

4)调节阀选择:

1 流量特性选择:对数流量特性。 ○

2 气开、气关方式选择:气开。 ○

5)调节器选择:

1 调节规律选择:PI或PID。 ○

2 正反作用方式选择:反作用方式。 ○

系统各环节正、负符号判别:被控过程:+;变送器:+;调节阀:+; 根据系统构成负反馈条件:各环节符号之积必为“-”,则调节器为“-”。 6)画出控制系统流程图:如图所示。 7)画出控制系统方框图:如图所示。 8)简述控制系统工作原理:

第7章 思考题与习题

7-1 与单回路系统相比,串级控制系统有哪些主要特点?

解答:P212—7.1.2

7-2 分析串级系统的工作原理,说明为什么副回路的存在会使系统抑制扰动的能力增强。

解答:P208—7.1.1

7-5 在串级控制系统中当主回路为定值(设定值)控制时,副回路也是定值控制吗?为什么?

解答:P212

不是,副回路是随动控制。

7-8 在某生产过程中,通过加热炉对冷物料加热,根据工艺要求,需对热物料出口温度进行严格控制。对系统分析发现,主要扰动为燃料压力波动。故设计如图7-43所示的控制系统。要求: (1)画出控制系统框图;

22

(2)为保证设备安全,炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。 (3)确定两个调节器的正反作用。

解答:

(1)控制系统框图如图所示。 (2)气开式。

(3)副调节器:反作用; 主调节器:反作用。

7-9 简述前馈控制的工作原理,与反馈控制相比,它有什么优点和局限?

解答:

1)当系统出现扰动时,立即将其测量出来,通过前馈控制器,根据扰动量的大小来改变控制量,以抵消扰动对被控参数的影响。P221

2)优点:前馈控制器在扰动出现时立即进行控制,控制及时,对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。

局限:P224—1)、2)

7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案?

解答:

由于前馈控制的局限性。

7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。如果蒸气用量经常发生变化,为了改善控制质量,将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统,画出控制系统工艺流程图和框图,并对新增回路的功能进行简单说明。

解答:

1)控制系统工艺流程图如图所示。

控制系统框图如图所示。

2)新增回路功能说明:

23