工程控制習(xí)題答案

1、2-12-1圖圖為一蒸汽加熱器，利用蒸汽將物料加熱到所需溫度后排出，試問：為一蒸汽加熱器，利用蒸汽將物料加熱到所需溫度后排出，試問： 影響物料出口溫度的主要因素有哪些？一般情況下，其中哪些為可控量，哪些影響物料出口溫度的主要因素有哪些？一般情況下，其中哪些為可控量，哪些為不可控量？為不可控量？如果要設(shè)計(jì)一溫度控制系統(tǒng)，一般應(yīng)選擇什么量為被控變量和操縱變量？為什如果要設(shè)計(jì)一溫度控制系統(tǒng)，一般應(yīng)選擇什么量為被控變量和操縱變量？為什么？么？如果物料溫度過高時(shí)會(huì)分解，試確定控制閥的氣開、氣關(guān)形式和控制器的正、如果物料溫度過高時(shí)會(huì)分解，試確定控制閥的氣開、氣關(guān)形式和控制器的正、反作用方向？反作用方向？

2、2-2 2-2 管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。1 1）指出該系統(tǒng)中主、副對(duì)象、主、副變量、操縱變量、）指出該系統(tǒng)中主、副對(duì)象、主、副變量、操縱變量、主、副擾動(dòng)變量、主、副調(diào)節(jié)器各是什么？主、副擾動(dòng)變量、主、副調(diào)節(jié)器各是什么？2 2）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定各個(gè)環(huán)節(jié)的正反）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定各個(gè)環(huán)節(jié)的正反作用方向；作用方向；3 3）當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)）當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。自動(dòng)控制的。圖圖2-2 2-2 加熱爐出口溫度簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)加熱爐出口溫度簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)P43 P43 圖圖2-32-

3、3加熱爐加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng) 2-32-3如圖如圖1-51-5所示的夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)圖所示的夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)圖 1 1）指出該系統(tǒng)中主被控對(duì)象、副被控對(duì)象、主被）指出該系統(tǒng)中主被控對(duì)象、副被控對(duì)象、主被控變量、副被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量各是什控變量、副被控變量、操縱變量、擾動(dòng)變量各是什么？么？2 2）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖. .3 3）當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)）當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。自動(dòng)控制。5 5答：答： 影響物料出口溫度的主要因素有：加熱蒸影響物料出口溫度的主要因素有：加熱蒸汽

4、的流量、壓力；被加熱物料的流量、入口溫度；汽的流量、壓力；被加熱物料的流量、入口溫度；傳熱情況等。一般情況下，可控量為加熱蒸汽流量，傳熱情況等。一般情況下，可控量為加熱蒸汽流量，其它量為不可控量。其它量為不可控量。 如果要設(shè)計(jì)一溫度控制系統(tǒng)，一般應(yīng)選擇加熱如果要設(shè)計(jì)一溫度控制系統(tǒng)，一般應(yīng)選擇加熱器內(nèi)的物料溫度或物料出口溫度為被控變量，這是器內(nèi)的物料溫度或物料出口溫度為被控變量，這是工藝生產(chǎn)中的主要直接操作指標(biāo)。工藝生產(chǎn)中的主要直接操作指標(biāo)。 應(yīng)選擇加熱蒸汽量為操縱變量，因?yàn)樗强煽亓浚瑧?yīng)選擇加熱蒸汽量為操縱變量，因?yàn)樗强煽亓浚覍?duì)物料溫度的影響較顯著。而且對(duì)物料溫度的影響較顯著。（3 3）

5、應(yīng)選氣開閥，反作用控制器。）應(yīng)選氣開閥，反作用控制器。干擾作用干擾作用 T T給定值給定值控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器蒸汽加熱器蒸汽加熱器f f溫度測(cè)量元件與變送器溫度測(cè)量元件與變送器T Ts se= Te= Tm m T Ts su um mT Tm m偏差偏差控制信號(hào)控制信號(hào)操縱變量操縱變量出口溫度出口溫度正正正正反反正正2-22-2解：解：1 1）主主對(duì)象對(duì)象 ：加熱爐內(nèi)加熱管的管壁；：加熱爐內(nèi)加熱管的管壁；副對(duì)象副對(duì)象 ：加熱爐的爐膛：加熱爐的爐膛主變主變 量：量：原原料的出口溫度料的出口溫度T1T1；副變副變 量：量：爐膛內(nèi)的溫度爐膛內(nèi)的溫度T2T2；操縱變量：操縱變量：燃料的流量；燃料

6、的流量；主擾動(dòng)量主擾動(dòng)量f1f1：被加熱被加熱原原料的進(jìn)口的溫度、壓力、流量料的進(jìn)口的溫度、壓力、流量副擾動(dòng)量副擾動(dòng)量f2f2：燃料油的壓力、溫度；霧化燃料油用的過熱燃料油的壓力、溫度；霧化燃料油用的過熱蒸汽的壓力、流量；燃燒器的配風(fēng)、爐膛的漏風(fēng)以及環(huán)境蒸汽的壓力、流量；燃燒器的配風(fēng)、爐膛的漏風(fēng)以及環(huán)境溫度等。溫度等。T T1 1給定值給定值控制器控制器1 1控制閥控制閥爐管爐管f f1 1溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器1 1u u1 1m me e1 1控制器控制器2 2爐膛爐膛溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器2 2e e2 2u u2 2f f2 2T T2 2正正正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)3 3）當(dāng)燃料

7、油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。在穩(wěn)定工況下，原料油出口溫度和爐膛溫度處于在穩(wěn)定工況下，原料油出口溫度和爐膛溫度處于相對(duì)穩(wěn)定狀相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，控制燃料油的閥門保持在一定的開度。當(dāng)燃料油，控制燃料油的閥門保持在一定的開度。當(dāng)燃料油負(fù)荷突負(fù)荷突然增加然增加，這個(gè)干擾會(huì)使?fàn)t膛的溫度，這個(gè)干擾會(huì)使?fàn)t膛的溫度T T2 2升高升高，原料油出口溫度，原料油出口溫度T T1 1也會(huì)隨之提高也會(huì)隨之提高，此時(shí)溫度檢測(cè)變送器，此時(shí)溫度檢測(cè)變送器TT1TT1將信號(hào)送給主控將信號(hào)送給主控制器制器TC1TC1， e e1 1增大增大，主控制器輸出

8、，主控制器輸出u u1 1減小減小，即副控制器的給，即副控制器的給定值減小，副控制器的輸入偏差定值減小，副控制器的輸入偏差e e2 2增大增大，副控制器的輸出信，副控制器的輸出信號(hào)號(hào)u u2 2減小減小，控制閥，控制閥開度減小開度減小，即操縱變量燃料油，即操縱變量燃料油m m減小減小，爐，爐膛溫度膛溫度T T2 2下降下降，從而爐管內(nèi)原料油出口溫度，從而爐管內(nèi)原料油出口溫度T T1 1也會(huì)隨之下降也會(huì)隨之下降。T T1 1給定值給定值控制器控制器1 1控制閥控制閥爐管爐管f f1 1溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器1 1u u1 1m me e1 1控制器控制器2 2爐膛爐膛溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量

9、變送器2 2e e2 2u u2 2f f2 2T T2 2正正正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)2 2）夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖）夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖2-32-3解解（1 1）主主被控對(duì)象被控對(duì)象 ：反應(yīng)器；反應(yīng)器；副被控對(duì)象副被控對(duì)象 ：夾套：夾套 主被控變量：主被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度反應(yīng)器內(nèi)的溫度T1T1；副被控變量：夾套內(nèi)的溫度副被控變量：夾套內(nèi)的溫度T2T2； 操操 縱縱 變變 量：蒸汽流量；量：蒸汽流量； 主擾動(dòng)量主擾動(dòng)量f1f1：反應(yīng)器物料進(jìn)口的溫度、壓力、流量，反應(yīng)器物料進(jìn)口的溫度、壓力、流量， 副擾動(dòng)量副擾動(dòng)量f2f2：蒸汽的壓力、流量、溫度蒸汽的壓力、流量、溫度T T1 1給定

10、值給定值控制器控制器1 1控制閥控制閥反應(yīng)器反應(yīng)器f f1 1溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器1 1u u1 1m me e1 1控制器控制器2 2夾套夾套溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器2 2e e2 2u u2 2f f2 2T T2 2正正正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)3 3）當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，試分析該系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制?？刂啤．?dāng)蒸汽當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，負(fù)荷突然增加，反應(yīng)器內(nèi)的溫度反應(yīng)器內(nèi)的溫度T1T1將升高將升高，此時(shí)溫，此時(shí)溫度檢測(cè)變送器度檢測(cè)變送器TT1TT1將信號(hào)送給主控制器將信號(hào)送給主控制器TC1TC1， e e1 1增大增大，主，主控制器輸出控制

11、器輸出u u1 1減小減小，即副控制器的給定值減小，副控制器，即副控制器的給定值減小，副控制器的輸入偏差的輸入偏差e e2 2增大增大，副控制器的輸出信號(hào)，副控制器的輸出信號(hào)u u2 2減小減小，控制閥，控制閥開度減小開度減小，即操縱變量，即操縱變量m m減小減小，夾套內(nèi)的蒸汽溫度，夾套內(nèi)的蒸汽溫度T T2 2下降下降，從而反應(yīng)器內(nèi)的溫度從而反應(yīng)器內(nèi)的溫度T T1 1也會(huì)隨之下降。也會(huì)隨之下降。T T1 1給定值給定值控制器控制器1 1控制閥控制閥反應(yīng)器反應(yīng)器f f1 1溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器1 1u u1 1m me e1 1控制器控制器2 2夾套夾套溫度測(cè)量變送器溫度測(cè)量變送器2 2

12、e e2 2u u2 2f f2 2T T2 2正正正正正正負(fù)負(fù)負(fù)負(fù)例3-1 用一支鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量，已知熱電偶冷端溫度為t0為20，測(cè)量得到E（t0,0）=7.341mv，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。mv454. 7113. 0341. 7)tt ()0t ()0t (113. 0)0 ,(000，則查表得到：EEEmvtE反查S分度表得其對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為810。例3-2，用S型熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度為40，而實(shí)際測(cè)量的熱電勢(shì)為9.352mv。試求預(yù)測(cè)的溫度值。接查出根據(jù)上值，由分度表直，所以，由分度表查出，而，由題意表示，表示，冷端溫度用解：設(shè)被測(cè)溫度用1000tmv587. 9

13、235. 0352. 9)0t (mv235. 0)040()040()40t ()0t (mv352. 9)40t (40ttt00EEEEEE例3-3簡(jiǎn)述壓力表的安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)及問題：1.取壓點(diǎn)應(yīng)選在被測(cè)介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路交叉、轉(zhuǎn)彎、死角或其它容易形成漩渦的地方。 測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流向垂直并消除管壁鉆孔毛刺機(jī)焊渣。測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；測(cè)量氣體時(shí)，則應(yīng)取在管道上方，以免導(dǎo)壓管內(nèi)積存液體。導(dǎo)壓管的敷設(shè)原則：當(dāng)被測(cè)介質(zhì)容易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加裝保溫、伴熱管線。取壓口到壓力表之間應(yīng)裝切斷閥，位置要靠近取壓口。壓力表的安裝要

14、求：壓力表應(yīng)安裝在便于觀察和檢修的地方安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免真的和高溫影響。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)，必須當(dāng)被測(cè)介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)，必須加裝伴熱管加裝伴熱管后再行保溫；當(dāng)測(cè)量腐后再行保溫；當(dāng)測(cè)量腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝隔離罐加裝隔離罐；當(dāng)測(cè)量高溫蒸氣壓力時(shí)，應(yīng)；當(dāng)測(cè)量高溫蒸氣壓力時(shí)，應(yīng)加裝冷凝加裝冷凝盤管盤管；測(cè)量含塵氣體時(shí)，應(yīng)；測(cè)量含塵氣體時(shí)，應(yīng)加裝灰塵捕集器加裝灰塵捕集器；測(cè)量高于；測(cè)量高于6060度的介質(zhì)度的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)時(shí)，應(yīng)加裝環(huán)行圈加裝環(huán)行圈； 當(dāng)測(cè)量液體壓力時(shí)，在導(dǎo)壓管系統(tǒng)最高處應(yīng)當(dāng)測(cè)量液體壓力時(shí)，在導(dǎo)壓管系統(tǒng)最高處應(yīng)安裝集氣瓶安裝集氣瓶；當(dāng)測(cè)量氣體壓力有可能有液體冷凝時(shí)，在導(dǎo)壓管

15、系統(tǒng)最低處應(yīng)當(dāng)測(cè)量氣體壓力有可能有液體冷凝時(shí)，在導(dǎo)壓管系統(tǒng)最低處應(yīng)加裝水分離器加裝水分離器；當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有可能產(chǎn)生沉淀時(shí)，應(yīng)在儀表前；當(dāng)被測(cè)介質(zhì)有可能產(chǎn)生沉淀時(shí)，應(yīng)在儀表前安安裝沉降器裝沉降器。5 5取壓口與壓力表之間應(yīng)取壓口與壓力表之間應(yīng)加裝隔離閥加裝隔離閥。6 6在測(cè)量較小壓力時(shí)，若儀表與取壓口不在同一水平高度，則在測(cè)量較小壓力時(shí)，若儀表與取壓口不在同一水平高度，則應(yīng)對(duì)應(yīng)對(duì)測(cè)壓進(jìn)行校正測(cè)壓進(jìn)行校正例3-4 簡(jiǎn)述測(cè)溫儀表的安裝事項(xiàng)以及注意的問題。1.測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)具有代表性，不應(yīng)把測(cè)溫元件插到被測(cè)介質(zhì)的死角區(qū)域；測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)盡量避免具有電磁場(chǎng)干擾源的場(chǎng)合，否則應(yīng)采取抗干擾措施。2.測(cè)溫元件的插入深度，應(yīng)使感溫元件能夠充分地感受到被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。例如，當(dāng)保護(hù)套的端部應(yīng)對(duì)著工藝管道中介質(zhì)的流向。3.若安裝測(cè)溫元件的工藝管經(jīng)過?。―N80mm）時(shí)，應(yīng)接裝擴(kuò)大管。4.應(yīng)盡量避免測(cè)量元件外露部分的熱損失而引起的測(cè)量誤差。為此，一是保證有足夠的插入深度（斜插或在彎頭處安裝）；二是對(duì)外露部分加裝保溫層進(jìn)行保溫。5.用熱電偶測(cè)量爐膛溫度時(shí)，應(yīng)避免熱電偶與火焰直接接觸，否則必然會(huì)使測(cè)量值偏