過程控制試題與課后題

1、2-1 某一標(biāo)尺為01000的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)：標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/02004006008001000被校表讀數(shù)/02014026048061001求：1）該表最大絕對(duì)誤差；=6該表精度；基本誤差=6/1000=0.6%，為1.0級(jí)。3）如果工藝允許最大測(cè)量誤差為±5，該表是否能用？最大絕對(duì)誤差為6度，不能2-5 有兩塊直流電流表，它們的精度和量程分別為1) 1.0級(jí)，0250mA2）2.5級(jí)，075mA現(xiàn)要測(cè)量50mA的直流電流，從準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性考慮哪塊表更合適？解答：分析它們的最大誤差：1）max250×12.5mA；2）max75×2.51.875mA

2、；選擇2.5級(jí)，075mA的表。2-7 用一支K型熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為20.3mV冷端溫度為30度求設(shè)備溫度如果改用S型熱電偶來(lái)測(cè)相同條件下S型測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為多少 E(t,0)=E(t,to)+E(to,0)=20.3+1.203=21.503(mV) E(t,to)=E(t,0)-E(to,0)=4.432-0.173=4.295(mV) SO 設(shè)備溫度為520度。書后查表 2-11 某DDZ-型溫度變送器輸入量程為2001000，輸出為420mA。當(dāng)變送器輸出電流為10mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度是多少？解答：； T=500。 3-7 比例控制器的比例度對(duì)控制過程有什么影響？調(diào)整

3、比例度時(shí)要注意什么問題？解答：P741）控制器的比例度P越小，它的放大倍數(shù)就越大，它將偏差放大的能力越強(qiáng)，控制力也越強(qiáng)，反之亦然，比例控制作用的強(qiáng)弱通過調(diào)整比例度P實(shí)現(xiàn)。2）比例度不但表示控制器輸入輸出間的放大倍數(shù)，還表示符合這個(gè)比例關(guān)系的有效輸入?yún)^(qū)間。一表的量程是有限的，超出這個(gè)量程的比例輸出是不可能的。所以，偏差的變化使控制器的輸出可以變化全量程（16mA），避免控制器處于飽和狀態(tài)。6-5 選擇被控參數(shù)應(yīng)遵循哪些基本原則？什么是直接參數(shù)？什么是間接參數(shù)？?jī)烧哂泻侮P(guān)系？解答：1）原則：必須根據(jù)工藝要求，深入分析、生產(chǎn)過程，找出對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、生產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能降耗等具有決

4、定性作用，能較好反映生產(chǎn)工藝狀態(tài)及變化的參數(shù)作為被控參數(shù)。2）直接參數(shù)：能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測(cè)量的參數(shù)3）間接參數(shù)：與質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、易于測(cè)量的變量，間接反映產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)過程的實(shí)際情況。4）兩者關(guān)系：間接參數(shù)是直接參數(shù)的單值函數(shù)。6-6 選擇控制變量時(shí)，為什么要分析被控過程的特性？為什么希望控制通道放大系數(shù)要大、時(shí)間常數(shù)小、純滯后時(shí)間越小越好？而干擾通道的放大系數(shù)盡可能小、時(shí)間常數(shù)盡可能大？解答：1）控制變量和干擾變量對(duì)被控參數(shù)的影響都于過程的特性密切相關(guān)。2）控制通道的靜態(tài)放大系數(shù)K0越大，系統(tǒng)的靜態(tài)偏差越小，表明控制作用越靈敏，克服擾動(dòng)的能力越強(qiáng)，控制效果越

5、好。時(shí)間常數(shù)T0小，被控參數(shù)對(duì)控制變量的反應(yīng)靈敏、控制及時(shí)，從而獲得良好的控制品質(zhì)。純滯后0的存在會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。0值越大，對(duì)系統(tǒng)的影響越大。3）擾動(dòng)通道的靜態(tài)放大系數(shù)Kf越小，表明外部擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響越小。時(shí)間常數(shù)Tf越大，外部干擾f（t）對(duì)被控參數(shù)y（t）的影響越小，系統(tǒng)的控制品質(zhì)越好。6-13 在如圖6-29所示的化工過程中，化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。為使化學(xué)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，必須用熱水通過加熱套加熱反應(yīng)物料，以保證化學(xué)反應(yīng)在規(guī)定的溫度下進(jìn)行。如果溫度太低，不但會(huì)導(dǎo)致反映停止，還會(huì)使物料產(chǎn)生聚合凝固導(dǎo)致設(shè)備堵塞，為生產(chǎn)過程再次運(yùn)行造成麻煩甚至損壞設(shè)備。為此設(shè)計(jì)如圖6-29所示的溫度控制系

6、統(tǒng)。試確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)方式和調(diào)節(jié)閥的TC正、反作用；畫出該控制系統(tǒng)的框圖。解答：1）調(diào)節(jié)閥：氣開式。2）調(diào)節(jié)器：反作用。3）框圖：6-22 如圖6-30所示熱交換器，將進(jìn)入其中的冷卻物料加熱到設(shè)定溫度。工藝要求熱物料溫度的，而且不能發(fā)生過熱情況，以免造成生產(chǎn)事故。試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱物料的溫度控制，并確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)方式，調(diào)節(jié)器的正反作用方式，以及調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律。解答：1）被控參數(shù)選擇：熱交換器出口溫度。2）控制參數(shù)選擇： 載熱介質(zhì)流量。3）檢測(cè)儀表選擇：溫度傳感器與溫度變送器。4）調(diào)節(jié)閥選擇： 流量特性選擇：對(duì)數(shù)流量特性。 氣開、氣關(guān)方式選擇：氣開。5）調(diào)節(jié)器選擇：

7、調(diào)節(jié)規(guī)律選擇：PI或PID。 正反作用方式選擇：反作用方式。系統(tǒng)各環(huán)節(jié)正、負(fù)符號(hào)判別：被控過程：；變送器：；調(diào)節(jié)閥：；根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋條件：各環(huán)節(jié)符號(hào)之積必為“”，則調(diào)節(jié)器為“”。6）畫出控制系統(tǒng)流程圖：如圖所示。7）畫出控制系統(tǒng)方框圖：如圖所示。8）簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)工作原理：7-8 在某生產(chǎn)過程中，通過加熱爐對(duì)冷物料加熱，根據(jù)工藝要求，需對(duì)熱物料出口溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。對(duì)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，主要擾動(dòng)為燃料壓力波動(dòng)。故設(shè)計(jì)如圖7-43所示的控制系統(tǒng)。要求：（1）畫出控制系統(tǒng)框圖；（2）為保證設(shè)備安全，爐溫不能過高。確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式。（3）確定兩個(gè)調(diào)節(jié)器的正反作用。解答：（1）控制系統(tǒng)框圖如圖所

8、示。（2）氣開式。（3）副調(diào)節(jié)器：反作用； 主調(diào)節(jié)器：反作用。7-14 圖7-44為一單回路水位控制系統(tǒng)。如果蒸氣用量經(jīng)常發(fā)生變化，為了改善控制質(zhì)量，將單回路控制系統(tǒng)改為前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)，畫出控制系統(tǒng)工藝流程圖和框圖，并對(duì)新增回路的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。解答：1）控制系統(tǒng)工藝流程圖如圖所示?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖所示。2）新增回路功能說(shuō)明：7-22 畫出圖7-45所示比值控制系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)的總流量是否恒定？如果總流量不恒定，要作什么改動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)總流量恒定？解答：1）系統(tǒng)框圖如圖所示：圖7-21a）。2）是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，總流量不能恒定。3）采用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，如圖所示：圖7-22。7-30 圖7-47所示的熱交換器用來(lái)冷卻裂解氣，冷劑為脫甲烷塔的釜液。正常