工程控制習(xí)題答案

2-1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：①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？②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？③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？

2-2管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。

1）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？

2）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定各個(gè)環(huán)節(jié)的正反作用方向；

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)自動(dòng)控制的。圖2-2加熱爐出口溫度簡單控制系統(tǒng)P43圖2-3加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)

2-3：如圖1-5所示的夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)圖

1）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)變量各是什么？2）畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖.

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)控制。5答：①影響物料出口溫度的主要因素有：加熱蒸汽的流量、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，其它量為不可控量。②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?，而且?duì)物料溫度的影響較顯著。（3）應(yīng)選氣開閥，反作用控制器。干擾作用T給定值控制器執(zhí)行器蒸汽加熱器f溫度測量元件與變送器Tse=Tm－TsumTm偏差－控制信號(hào)操縱變量出口溫度正正反正2）加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖2-2解：1）主對(duì)象：加熱爐內(nèi)加熱管的管壁；副對(duì)象：加熱爐的爐膛主變量：原料的出口溫度T1；副變量：爐膛內(nèi)的溫度T2；操縱變量：燃料的流量；主擾動(dòng)量f1：被加熱原料的進(jìn)口的溫度、壓力、流量副擾動(dòng)量f2：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)境溫度等。T1給定值控制器1控制閥爐管f1溫度測量變送器1u1me1－控制器2爐膛溫度測量變送器2－e2u2f2T2正正正負(fù)負(fù)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)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相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，控制燃料油的閥門保持在一定的開度。當(dāng)燃料油負(fù)荷突然增加，這個(gè)干擾會(huì)使?fàn)t膛的溫度T2升高，原料油出口溫度T1也會(huì)隨之提高，此時(shí)溫度檢測變送器TT1將信號(hào)送給主控制器TC1，e1增大，主控制器輸出u1減小，即副控制器的給定值減小，副控制器的輸入偏差e2增大，副控制器的輸出信號(hào)u2減小，控制閥開度減小，即操縱變量燃料油m減小，爐膛溫度T2下降，從而爐管內(nèi)原料油出口溫度T1也會(huì)隨之下降。T1給定值控制器1控制閥爐管f1溫度測量變送器1u1me1－控制器2爐膛溫度測量變送器2－e2u2f2T2正正正負(fù)負(fù)2）夾套反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖

2-3解（1）主被控對(duì)象：反應(yīng)器；副被控對(duì)象：夾套主被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度T1；副被控變量：夾套內(nèi)的溫度T2；操縱變量：蒸汽流量；主擾動(dòng)量f1：反應(yīng)器物料進(jìn)口的溫度、壓力、流量，副擾動(dòng)量f2：蒸汽的壓力、流量、溫度T1給定值控制器1控制閥反應(yīng)器f1溫度測量變送器1u1me1－控制器2夾套溫度測量變送器2－e2u2f2T2正正正負(fù)負(fù)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)控制。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然增加，反應(yīng)器內(nèi)的溫度T1將升高，此時(shí)溫度檢測變送器TT1將信號(hào)送給主控制器TC1，e1增大，主控制器輸出u1減小，即副控制器的給定值減小，副控制器的輸入偏差e2增大，副控制器的輸出信號(hào)u2減小，控制閥開度減小，即操縱變量m減小，夾套內(nèi)的蒸汽溫度T2下降，從而反應(yīng)器內(nèi)的溫度T1也會(huì)隨之下降。T1給定值控制器1控制閥反應(yīng)器f1溫度測量變送器1u1me1－控制器2夾套溫度測量變送器2－e2u2f2T2正正正負(fù)負(fù)例3-1用一支鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度測量，已知熱電偶冷端溫度為t0為20℃，測量得到E（t0,0）=7.341mv，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。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型熱電偶測溫，已知冷端溫度為40℃，而實(shí)際測量的熱電勢為9.352mv。試求預(yù)測的溫度值。例3-3簡述壓力表的安裝應(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)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)，必須加裝伴熱管后再行保溫；當(dāng)測量腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝隔離罐；當(dāng)測量高溫蒸氣壓力時(shí)，應(yīng)加裝冷凝盤管；測量含塵氣體時(shí)，應(yīng)加裝灰塵捕集器；測量高于60度的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝環(huán)行圈；當(dāng)測量液體壓力時(shí)，在導(dǎo)壓管系統(tǒng)最高處應(yīng)安裝集氣瓶；當(dāng)測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；當(dāng)被測介質(zhì)有可能產(chǎn)生沉淀時(shí)，應(yīng)在儀表前安裝沉降器。5．取壓口與壓力表之間應(yīng)加裝隔離閥。6．在測量較小壓力時(shí)，若儀表與取壓口不在同一水平高度，則應(yīng)對(duì)測壓進(jìn)行校正例3-4簡述測溫儀表的安裝事項(xiàng)以及注意的問題。1.測溫點(diǎn)應(yīng)具有代表性，不應(yīng)把測溫元件插到被測介質(zhì)的死角區(qū)域；測溫點(diǎn)應(yīng)盡量避免具有電磁場干擾源的場合，否則應(yīng)采取抗干擾措施。2.測溫元件的插入深度，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.若安裝測溫元件的工藝管經(jīng)過?。―N<80mm）時(shí)，應(yīng)接裝擴(kuò)大管。4.應(yīng)盡量避免測量元件外露部分的熱損失而引起的測量誤差。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)使測量值偏高。同時(shí)應(yīng)避免把熱電偶裝在旁或與加熱物體過近之處。其接線盒不應(yīng)碰到爐壁，以免使熱電偶的冷端溫度過高。6.熱電偶的接線盒出線孔應(yīng)向下，以防因密封不良而使水