儀表自動(dòng)化習(xí)題答案(DOC)

1、第 1 章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念1-3自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由哪些環(huán)節(jié)組成？解 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由檢測(cè)變送器、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象等四個(gè)環(huán) 節(jié)組成。1-5題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說(shuō)明圖中PI-307、TRC-303 FRC-305所代表的意義。題 1-5 圖加熱器控制流程圖解PI-307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號(hào)為3,儀表序號(hào)為07;TRC-303表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段 號(hào)為3,儀表序號(hào)為03;FRC-305表示集中儀表盤(pán)安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段 號(hào)為3,儀表序號(hào)為05。1-7在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，測(cè)量變送裝置、控

2、制器、執(zhí)行器各起什么作用？解測(cè)量變送裝置的功能是測(cè)量被控變量的大小并轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一 的輸出信號(hào)（如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等）送往控制器；控制器接受測(cè)量變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝上需要保持的被控變量的設(shè)定值 相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)（氣壓 或電流）發(fā)送出去執(zhí)行器即控制閥，它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門(mén)的開(kāi)啟 度，從而改變操縱變量的大小。1-8試分別說(shuō)明什么是被控對(duì)象、被控變量、給定值、操縱變量、操縱介 質(zhì)？解：被控對(duì)象（對(duì)象）一一自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過(guò)程、 生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。被控變量一一被控對(duì)象內(nèi)要求保持設(shè)定值的工藝參數(shù)

3、?？叵到y(tǒng)通常用該變量的名稱(chēng)來(lái)稱(chēng)呼，如溫度控制系統(tǒng)，壓力制系統(tǒng)等。給定值（或設(shè)定值或期望值）一一人們希望控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，即被控變 量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序變化的。操縱變量（調(diào)節(jié)變量）一一對(duì)被控變量具有較強(qiáng)的直接影響且便于調(diào)節(jié)（操 縱）的變量?；?qū)崿F(xiàn)控制作用的變量。操縱介質(zhì)（操縱劑）一一用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制作用的物料。1-11題1-11圖所示為一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反 應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)改變進(jìn)入夾套的冷卻水流量來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度不變。試畫(huà)出該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖，并指出該系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控變量、操縱變 量及可能影響被控變量的干擾是什么？并說(shuō)明該溫度控制

4、系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋 的閉環(huán)系統(tǒng)。題 1-11 圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)解該溫度控制系統(tǒng)的方塊圖擾總題解 1-11 圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中，被控對(duì)象：反應(yīng)器；被控變量：反應(yīng)器內(nèi)的溫度；操縱變量：冷卻水流量題 1-19 圖 溫度控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)若當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的被控溫度在干擾作用下升高時(shí)，其測(cè)量值與給定值比較，獲得偏差信號(hào)，經(jīng)溫度控制器運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制閥，使其開(kāi)度 增大，冷卻水流量增大，這樣使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來(lái)。 所以該溫度控制系統(tǒng)是 一個(gè)具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-12題1-11圖所示的溫度控制系統(tǒng)中，如果由于進(jìn)料溫度升高使反應(yīng)器內(nèi) 的溫度超過(guò)給定值，試說(shuō)明此時(shí)該控制

5、系統(tǒng)的工作情況， 此時(shí)系統(tǒng)是如何通過(guò)控 制作用來(lái)克服干擾作用對(duì)被控變量影響的？解：當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的溫度超過(guò)給定值（即升高）時(shí)，溫度測(cè)量元件測(cè)出溫度值 與給定值比較，溫度控制器TC將比較的偏差經(jīng)過(guò)控制運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)使 冷卻水閥門(mén)開(kāi)度增大，從而增大冷卻水流量，使反應(yīng)器內(nèi)的溫度降下來(lái)，這樣克 服干擾作用對(duì)被控變量影響。1-13按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分哪幾類(lèi)？解：按給定值形式不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為以下三類(lèi)：定值控制系統(tǒng)一一給定值恒定的控制系統(tǒng)。隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）一一給定值隨機(jī)變化的系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)一一給定值按一定時(shí)間程序變化的系統(tǒng)。1-19某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為（90

6、0-10）C?？紤]安全因素，控制 過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80C?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最 大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如題1-19圖所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程品 質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、超調(diào)量、衰減比、余差、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間（被控溫度進(jìn) 入新穩(wěn)態(tài)值的1%（即900匯（士1%二9C）的時(shí)間），并回答該控制系統(tǒng)能否滿(mǎn) 足題中所給的工藝要求？可能影響被控變量的干擾因素主要有水的壓力、溫度，環(huán)境溫度的高低等。A、B兩種物料的溫度、進(jìn)料量，冷卻題解 1-20 圖 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)方塊圖解最大偏差A(yù)=950-900=50C)；超調(diào)量B=950908=42(C)；由于B=918-908=

7、10(C)，所以，衰減比n=BB=42 10=4.2;余差C=908900=8C；振蕩周期T=45-9=36(min);過(guò)渡時(shí)間ts=47min。因?yàn)锳=50C80C,C=8C1.0%,所以該壓力表不符合1.0級(jí)精度。3-7什么叫壓力？表壓力、絕對(duì)壓力、負(fù)壓力(真空度)之間有何關(guān)系？解 (1) 工程上的壓力是物理上的壓強(qiáng)，即P=F/S(壓強(qiáng))。（2）絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力；表壓力二絕對(duì)壓力-大氣壓力；負(fù)壓力（真空度）=大氣壓力-絕對(duì)壓力3-10.作為感受壓力的彈性元件有哪幾種？解 彈簧管式彈性元件、薄膜式彈性元件（有分膜片式和膜盒式兩種）、波 紋管式彈性元件。3-11.彈簧管壓力計(jì)的測(cè)

8、壓原理是什么？試述彈簧管壓力計(jì)的主要組成及測(cè) 壓過(guò)程。解：（1）彈簧管壓力計(jì)的測(cè)壓原理是彈簧管受壓力而產(chǎn)生變形，使其自由端產(chǎn)生相應(yīng)的位移，只要測(cè)出了彈簧管自由端的位移大小，就能反映被測(cè)壓力p的大小。（2）彈簧管式壓力計(jì)的主要組成：彈簧管（測(cè)量元件），放大機(jī)構(gòu)，游絲， 指針，表盤(pán)。（3）彈簧管壓力計(jì)測(cè)壓過(guò)程為：用彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，壓力使彈簧管 產(chǎn)生很小的位移量，放大機(jī)構(gòu)將這個(gè)很小的位移量放大從而帶動(dòng)指針在表盤(pán)上指 示出當(dāng)前的壓力值。3-14電容式壓力傳感器的工作原理是什么？有何特點(diǎn)？解 見(jiàn)教材P.54P55。當(dāng)差動(dòng)電容傳感器的中間彈性膜片兩邊壓力不等時(shí)， 膜片變形，膜片兩邊電容器的電容量變

9、化（不等），利用變壓器電橋?qū)㈦娙萘康?變化轉(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化，從而反映膜片兩邊壓力的差異（即壓差）。其特點(diǎn)：輸出信號(hào)與壓差成正比；應(yīng)用范圍廣，可用于表壓、差壓、流量、 液位等的測(cè)量。3-15某壓力表的測(cè)量范圍為01MPa精度等級(jí)為1.0級(jí)， 試問(wèn)此壓力表 允許的最大絕對(duì)誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)來(lái)校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)上讀數(shù)為0.508MPa,試問(wèn)被校壓力表在這一點(diǎn)是否符合1級(jí)精度，為什么？解壓力表允許的最大絕對(duì)誤差為*1.0MPa 1.0%=0.01MPa在校驗(yàn)點(diǎn)0.5MPa處，絕對(duì)誤差為=0.5 -0.508=-0.008(MPa)該校驗(yàn)點(diǎn)的測(cè)量誤差為-0

10、.008100% - -1.57%0.508故該校驗(yàn)點(diǎn)不符合1.0級(jí)精度。3-16.為什么測(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍要根據(jù)測(cè)量大小來(lái)選?。窟x一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值有何問(wèn)題？解 （1）為了保證敏感元件能在其安全的范圍內(nèi)可靠地工作，也考慮到被 測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況， 對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地， 但還 必須考慮實(shí)際使用時(shí)的測(cè)量誤差，儀表的量程又不宜選得過(guò)大。（2）由于儀表的基本誤差厶m由其精度等級(jí)和量程決定，在整個(gè)儀表測(cè)量范圍 內(nèi)其大小是一定的，選一臺(tái)量程很大的儀表來(lái)測(cè)量很小的參數(shù)值這樣會(huì)加大測(cè)量 誤差。3-17如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa,允許最大絕對(duì)誤差為0.01M

11、P&現(xiàn) 用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa精度為1.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，問(wèn)能否符合 工藝上的誤差要求？若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為0i.0MPa精度為1.0級(jí)的壓力表， 問(wèn)能符合誤差要求嗎？試說(shuō)明其理由。解 用01.6MPa精度為1.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基本誤差.ma=1.6MPa 1.0%=0.016MPa0.01MPa允許值）該表不符合工藝上的誤差要求。用01.0MPa精度為1.0級(jí)的壓力表來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基本誤差.：ma=1.0MPa 1.0%=0.01MPa0.01MPa允許值）該表符合工藝上的誤差要求。3-18某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器， 其工作壓力范圍為1.11.6MPa,工藝要求就地 觀

12、察罐內(nèi)壓力，并要求測(cè)量結(jié)果的誤差不得大于罐內(nèi)壓力的5%，試選擇一臺(tái)合 適的壓力計(jì)（類(lèi)型、測(cè)量范圍、精度等級(jí)），并說(shuō)明其理由。解 空壓機(jī)緩沖器內(nèi)壓力為穩(wěn)態(tài)壓力，其工作壓力下限Pmin=1.1MPa工作壓力上限PmaF1.6MP&設(shè)所選壓力表量程為P,則根據(jù)最大、 最小工作壓力與選用 壓力表量程關(guān)系，有344Pmax4P=P：Pmax=：1.6 = 2.13（MPa ）4331PminP =P=3pmin=33根據(jù)壓力表量程系列（附表1）,可選YX-150型、測(cè)量范圍為02.5MPa的電接 點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，測(cè)量的最大誤差為丄mail.1 5%=0.055（MPa）則所選壓力表的

13、最大引用誤差應(yīng)滿(mǎn)足-0.055c,：；max100% =2.2%2.5-0要求，故可選精度等級(jí)為2.0級(jí)（或1.5級(jí)）的壓力表。3-19某合成氨廠(chǎng)合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa要求誤差不超過(guò)0.4MPa,試選用一臺(tái)就地指示的壓力表（給出型號(hào)、測(cè)量范圍、精度等級(jí)）。解 合成塔控制壓力14MPe為高壓，設(shè)所選壓力表的量程為p,則5p 14 : 23.3（MPa）根據(jù)壓力表量程系列（附表1），可選YX-150型、測(cè)量范圍為025MP啲電接 點(diǎn)壓力表。根據(jù)測(cè)量誤差要求，所選壓力表的最大允許誤差應(yīng)滿(mǎn)足0 4、max100% =1.6%25要求，故可選精度等級(jí)為1.5級(jí)的壓力表。3-20現(xiàn)有一臺(tái)測(cè)量范圍為

14、01.6MPa,精度為1.5級(jí)的普通彈簧管壓力表, 校驗(yàn)后，其結(jié)果為：被校表讀數(shù)/MPa000.40.81.21.6標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.000 0.3850.7901.2101.595標(biāo)準(zhǔn)表下行程讀數(shù)/MPa0.000 0.4050.8101.2151.595試問(wèn)這臺(tái)表合格否？它能否用于某空氣貯罐的壓力測(cè)量（該貯罐工作壓力為0.81.0MPa，測(cè)量的絕對(duì)誤差不允許大于0.05MPa）?解壓力表的校驗(yàn)表 3-1 壓力表的校驗(yàn)數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理結(jié)果被校表讀數(shù)/MPa0.00.40.81.21.6最大誤差標(biāo)準(zhǔn)表上行程讀數(shù)/MPa0.000 0.385 0.790 1.2101.595標(biāo)準(zhǔn)表下行

15、程讀數(shù)/MPa0.000 0.405 0.810 1.2151.595升降變差/MPa0.000 0.020 0.020 0.0050.0000.020標(biāo)準(zhǔn)表上、下行程讀數(shù)平均值 /MPa0.000 0.395 0.800 1.21251.595絕對(duì)誤差兇 MPa0.000 0.005 0.000 -0.0130.005-0.013儀表的最大引用誤差（從絕對(duì)誤差和升降變差中選取絕對(duì)值最大者做為 求儀表的最大引用誤差）、max- 100% =0.020100% = 1.25%PFS1.6所以，這臺(tái)儀表1.5級(jí)的精度等級(jí)合格?？諝赓A罐的壓力屬穩(wěn)態(tài)壓力，且PmaX=1.0MPa：1.6 2/3MPa

16、Pmin=0.8MPa 1.6 1/3MPa；最大誤差max=1.6 1.5%=0.024MPa0.05MPa所以這臺(tái) 儀表能用于該空氣貯罐的壓力測(cè)量。3-24.什么叫節(jié)流現(xiàn)象？流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生靜壓差？解：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)， 在節(jié)流裝置前后的管壁，流體的靜 壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象，稱(chēng)為節(jié)流現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置前后流體截面的該變， 造成流體流速的改 變，從而產(chǎn)生節(jié)流裝置前后的壓力差。3-28為什么說(shuō)轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)？解：轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流體流量時(shí)，轉(zhuǎn)子前后流體壓力的壓差為一常數(shù)，2V(Pt_Pf gp = Pl P2A=con st.3-32用轉(zhuǎn)子流量

17、計(jì)來(lái)測(cè)氣壓為0.65MPa溫度為40C的CO氣體的流量時(shí)， 若已知流量計(jì)讀數(shù)為50L/s，求CQ的真實(shí)流量(已知CO在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1.977kg/mi)o解 由題知：p=0.101325MPa p1=0.65+0.101325=0.751325(MPa);T=293K=273+40=313( K); ：、o=1.293kg/Nm3;1=1.977kg/Nm3,Q=50L/s。貝U3-33用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kg/m的不銹鋼制成，若用來(lái)測(cè)量密度為0.831kg/L苯的流量，問(wèn)測(cè)量范圍為多少？若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kg/m的鋁制成

18、，問(wèn)這時(shí)用來(lái)測(cè)量水的流 量及苯的流量，其測(cè)量范圍各為多少？解 由題知Pt=7920kg/m，Pf=0.831kg/L=831kg/m，PW=1000/m,Q=10 L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為(7920-1000)字31 .。9,(7920 -831) 1000Q=Q/KF10/0.9：11.1(L/min)所以，苯的流量測(cè)量范圍為011.1L/min。當(dāng)轉(zhuǎn)子材料改為鋁時(shí)，幾=2750kg/m，此時(shí)測(cè)水的流量的修正系數(shù)為幾-幾 _ (7920 -1000)2750 -1000Qo=Q/KQ=1O/2=5(L/mi n)所以，此時(shí)測(cè)水的流量的測(cè)量范圍為05L/min測(cè)苯的流量的修正系數(shù)為(恒

19、量):0p1T0pcT1Q0 =1.293 0.751325 293 1.977 0.101325 31350 =105(L/s)KQKrQ(P Pw)Pf _ 1(27501000)x831r一丫(2750831)1000Qf=Q/KfQ=5/0.87=5.75（L/min）所以，此時(shí)測(cè)苯的流量的測(cè)量范圍為05.75L/min。3-36渦輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)是什么？解：（1）渦輪流量計(jì)的工作原理：流體在管道中流動(dòng)時(shí)使葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 與流體的流速成線(xiàn)性關(guān)系，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖信 號(hào)，反映流體流速的大小。流速與管道截面的乘積就是流體的流量。（2）渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：安

20、裝方便、測(cè)量精度高、可耐高壓、反應(yīng)快、便于 遠(yuǎn)傳、不受干擾、容易磨損等特點(diǎn)。3-37電磁流量計(jì)的工作原理是什么？它對(duì)被測(cè)介質(zhì)有什么要求？解 電磁流量計(jì)的工作原理是基于管道中的導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)切割 磁力線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的 電磁感應(yīng)原理，流體的流速越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大, 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流量成正比。電磁流量計(jì)只能用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量。3-46什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？解（1）當(dāng)被測(cè)容器的液位H=0時(shí)，差壓液位計(jì)所感受的壓差8工0的現(xiàn)象, 稱(chēng)為液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移，3-48測(cè)量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況）時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓管 上裝有冷凝罐（見(jiàn)題3-

21、19圖），問(wèn)這時(shí)用差壓變送器來(lái)測(cè)量液位時(shí)， 要不要遷移？如要遷移，遷移量應(yīng)如何考慮？KfQ= 0.87解：差壓液位計(jì)正壓室壓力pi=ghi+gH+p負(fù)壓室壓力p2=gh2+ po正、負(fù)壓室的壓差：p=pp2= JgH（h2hi）gH=0時(shí)，二p= _（h2_hi）g。這種液位測(cè)量時(shí)，具有“負(fù)遷移”現(xiàn)象，為了使H=0時(shí)，H=0,該差壓變 送器測(cè)液位時(shí)需要零點(diǎn)遷移，遷移量為（h2_hi）乜3-54什么是熱電偶的熱電特性？熱電偶的熱電勢(shì)由哪兩部分組成？解：（1）將兩種不同的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個(gè)閉合回路（稱(chēng)為熱電偶），若兩接觸點(diǎn)溫度（T、To）不同，貝U回路中有一定大小電流，表明回 路中有

22、電勢(shì)產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱(chēng)為熱電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)或塞貝克（Seebeck）效應(yīng)?；芈分械碾妱?shì)稱(chēng)為熱動(dòng)勢(shì)，用EXB（T，To）或EAB（t，to）.（2）熱電偶的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。3-22常用的熱電偶有哪幾種？所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)是什么？為什么要使用補(bǔ)償 導(dǎo)線(xiàn)？并說(shuō)明使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)要注意哪幾點(diǎn)？解：（1）常用的熱電偶有如下幾種：代號(hào)分度號(hào)測(cè)蠱范屈/匸ia正熱電扱快期使用娠期使用鉗誌陽(yáng)曲梶WRRBLL-2鏈孔合仝曲犍K合金3Q016OO1800WRPSLB-3鉗樋 3 育金2013001600鎮(zhèn)鉆鎮(zhèn)硅WRNK KEU-2搽硅會(huì)金5010001200WREE E課豁合金羽擁臺(tái)金-40800900WR

23、FJ J鋼銀窘金-40 700750WRCCK銅標(biāo)合金-400300350（2）所配用的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)如下:熱電偶客稱(chēng)樸償導(dǎo)線(xiàn)IfrW為1皿捋靖為GC時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)蒸電勢(shì)/陽(yáng)燈1E囪色材料鉗南祐紅0. 6+5 0. 037裸鉆-謀睚（課網(wǎng)）虹藍(lán)4. 09S 0,105&捺樂(lè)3170.17Q島俐謙虹祠鐮白4. 27? Q. Q47（3）用廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)代替熱電偶使冷端遠(yuǎn)離熱端不受其溫度場(chǎng)變化的影 響并與測(cè)量電路相連接。使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)要注意：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo) 線(xiàn)與配對(duì)的熱電偶具有相同或相近的熱電特性；保持延伸電極與熱電偶兩個(gè)接點(diǎn)溫度相等。3-56用熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷

24、端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?有哪幾種？解：（1）熱電偶的熱電勢(shì)只有當(dāng)To（或t）恒定是才是被測(cè)溫度T（或t） 的單值函數(shù)。熱電偶標(biāo)準(zhǔn)分度表是以To=0C為參考溫度條件下測(cè)試制定的，只 有保持To=0C,才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線(xiàn)。 若ToM0C,則應(yīng)進(jìn)行冷端補(bǔ) 償和處理。（2）冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校貉娱L(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)法，0C恒溫法，冷端溫度修正法， 冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法等。3-57試述熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號(hào)各是什么？解：熱電偶溫度計(jì)由熱電偶（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線(xiàn)組成；輸入 信號(hào)是溫度，輸出信號(hào)是熱電勢(shì)。熱電阻溫度計(jì)由熱電阻（感溫元件）、顯示儀表和連接導(dǎo)線(xiàn)組成；輸入

25、信號(hào) 是溫度，輸出信號(hào)是電阻。3-58用K型熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV冷端（室溫）為25C,求設(shè)備的溫度？如果改用E型熱電偶來(lái)測(cè)溫，在相同的條件下，E熱電偶 測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解 用K型熱電偶測(cè)溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為t，則E（t，25）=20mV查K型 熱電偶分度表，E（25,0）=1.000mV。根據(jù)中間溫度定律，E（t，0）= E（t，25）+ E（25，0）=20+1.0=21.000 mV反查K型熱電偶分度表，得t=508.4C若改用E型熱電偶來(lái)測(cè)次設(shè)備溫度，同樣，根據(jù)中間溫度定律，測(cè)得熱電勢(shì) 為E （508.4，25） = EK（508.4，0）- E （25，0）

26、 =37678.6 -1496.5=36182.1V 36.18mV3-59現(xiàn)用一支鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30C,顯示儀表的機(jī)械零位在0C時(shí)，這時(shí)指示值為400C，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430C對(duì)不對(duì)？為什么？正確值為多少度？解 認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430C不對(duì)設(shè)換熱器內(nèi)的溫度為t，實(shí)測(cè)熱電勢(shì)為E（t,30），根據(jù)顯示儀表指示值為400C,則有E（t，30）= E（400，0），由中間溫度定律并查鎳鉻-銅鎳（E型）熱 電偶分度表，有E（t，0）= E（t，30）+ E（30，0）= E（400，0）+ E（30，0）=28943+180仁307442反查鎳鉻-銅鎳熱電

27、偶分度表，得器內(nèi)的溫度t=422.5C3-60試述熱電阻測(cè)溫原理？常用測(cè)溫?zé)犭娮栌心膸追N？熱電阻的分度號(hào)主要 有幾種？相應(yīng)的R）各為多少？解：（1）熱電阻測(cè)溫原理：電阻一溫度效應(yīng)，即大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻值 隨溫度而變化的現(xiàn)象。（2）常用測(cè)溫?zé)犭娮栌校恒K熱電阻和銅熱電阻。（3）鉑熱電阻的分度號(hào)主要有：+ Pt100，（R）=100）；+ Pt50，（F0=50門(mén)）；+ Pt1000，（R）=1000）；等銅熱電阻的分度號(hào)主要有：+ Cu100，（R）=100）；+ Cu50，（F0=50門(mén)）；等3-62用分度號(hào)為Ptl00鉑電阻測(cè)溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了Cul00的分度表，查 得的溫度為140C，問(wèn)實(shí)

28、際溫度為多少？解 查Cul00的分度表，140C對(duì)應(yīng)電阻為159.96，而該電阻值實(shí)際為Ptl00鉑電阻測(cè)溫時(shí)的電阻值，反查Ptl00的分度表，得實(shí)際溫度為157C3-63用分度號(hào)為Cu50百度電阻比W（100）=Ro/R=1.42的銅熱電阻測(cè)某一 反應(yīng)器內(nèi)溫度，當(dāng)被測(cè)溫度為50r時(shí)，該熱電阻的阻值 甩為多少？若測(cè)某一環(huán) 境溫度時(shí)熱電阻的阻值為921，該環(huán)境溫度為多少？解 分度號(hào)為Cu50百度電阻比W（100）=1.42的銅熱電阻，其RF50，RIQQ=501.42=71。則該銅熱電阻測(cè)溫的靈敏度k為71-50k0.21100-0（門(mén)/c）被測(cè)溫度為50C時(shí)，電阻值Rlo=50+O.21/C5

29、0C=605當(dāng)測(cè)某一環(huán)境溫度時(shí)，若熱電阻的阻值R=92，則對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度為t=(92 -50)/0.21=200 C。第 4 章顯示儀表4-10對(duì)于標(biāo)尺始端為0C的電子電位差計(jì)，當(dāng)熱電偶的熱端為0C,冷端為25C時(shí)，問(wèn)這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸入信號(hào)為多少？若熱端為0C,冷端也為0C時(shí), 這時(shí)應(yīng)指示多少度？輸入信號(hào)為多少？解 當(dāng)熱電偶的熱端為0C,冷端為25C時(shí)，應(yīng)指示0C；輸入信號(hào)為E(0，25)= -E(25,0)。若熱端為0C,冷端也為0C時(shí)，這時(shí)應(yīng)指示0C；輸入信號(hào)為E(0,0)=0。4-12如題4-12圖所示熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，熱電偶的型號(hào)為K,請(qǐng)回答：(1)這是工業(yè)上用的哪種溫度計(jì)？(2)顯

30、示儀表應(yīng)采用哪種儀表？該儀表的輸入信號(hào)是多少？應(yīng)指示多少溫度？60V25V6COVL1dQd QmaxK相對(duì)=ln R Rd()律當(dāng)l/L=0.8時(shí)，dL=R(3)由直線(xiàn)流量特性QmaxL，得Q= QmaxR豊I/L二02時(shí)，Q0.2=50匯30(.2)=3.29(m3/h)豊I/L二08時(shí)，Qo.8=50 x30(0.8JL)=25.32(m3/h)6-9閥的理想流量特性分別為直線(xiàn)流量特性和等百分比流量特性，試求出在理想情況下，相對(duì)行程分別為l/L=0.2和0.8時(shí)的兩種閥的相對(duì)放大系數(shù)dQc(/Qmax丿K相對(duì)d I/ L。(閥的可調(diào)比R=3QQ 1解當(dāng)閥=_ 1 +(R_1)_R1L，得

31、，得max1K =1 一一1dlRK相對(duì)二K = 1dL，即R與l/L的值無(wú)關(guān)，所以，對(duì)于相對(duì)行程分別為l/L=0.2和0.8時(shí)的直線(xiàn)流量特性閥，均有_ IZ _相對(duì)一K一K相對(duì)=1-1/R=1-1/30=0.967。當(dāng)閥的理想流量特性為等百分比流量特性時(shí)，由2=RAQ Qmax得dQdQmaxT 7T =ln R R d IL1，則K相對(duì)二In R RLL=1 n 30 300.81.726-10已知閥的最大流量Qax=100m/h,可調(diào)范圍R= 30。試分別計(jì)算在理想 情況下閥的相對(duì)行程為l/L=0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值Q,并比較不同理 想流量特性的控制閥在小開(kāi)度與大開(kāi)度時(shí)

32、的流量變化情況。直線(xiàn)流量特性。等百分比流量特性。(1)根據(jù)直線(xiàn)流量特性，相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系:Qax=100nVh，R=30，l/L=0.1、0.2、0.8、0.1、0.2、0.8、0.9時(shí)的流量值：分別在公式中代入數(shù)據(jù) 可計(jì)算出在相對(duì)行程為0.9等數(shù)據(jù),Q0.1=13nVhQm/h。0.2=22.67 m3/hQ0.8=80.67 m3/hQ0.9=90.33(2)根據(jù)等百分別代入上述數(shù)據(jù)，可得:3Q0.1=4.68m /h Q71.17m3/h。Q Qmax330.2=6.58m/h Q0.8=50.65m /h Q0.9=由上述數(shù)據(jù)可以算得，20%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為:對(duì)于直線(xiàn)

33、流量特性的控制閥，相對(duì)行程由10%變化到22.67 -13100% =74.4%13相對(duì)行程由80%變化到90%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為:90.33一80.67100% =1280.67。由此可見(jiàn)，對(duì)于直線(xiàn)流量特性的控制閥，在小開(kāi)度時(shí)，行程變化了 量就在原有基礎(chǔ)上增加了74.4%，控制作用很強(qiáng)，容易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩；在大10%，流開(kāi)度時(shí)（80%處）；行程同樣變化了10%，流量只在原有基礎(chǔ)上增加了12%，控 制作用很弱，控制不夠及時(shí)、有力，這是直線(xiàn)流量特性控制閥的一個(gè)缺陷。對(duì)于等百分比流量特性的控制閥，相對(duì)行程由10%變?yōu)?0%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為：6.58一4.68100% =40%4.68相對(duì)

34、行程由80%變到90%時(shí)，流量變化的相對(duì)值為:故對(duì)于等百分比特性控制閥，不管是小開(kāi)度或大開(kāi)度時(shí)，行程同樣變化了10%，流量在原來(lái)基礎(chǔ)上變化的相對(duì)百分?jǐn)?shù)是相等的，故取名為等百分比流量特性。具有這種特性的控制閥，在同樣的行程變化值下，小開(kāi)度時(shí)，流量變化小，控制比 較平穩(wěn)緩和；大開(kāi)度時(shí)，流量變化大，控制靈敏有效，這是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。6-11什么是串聯(lián)管道中的阻力比s ? s值的變化為什么會(huì)使理想流量特性 發(fā)生畸變？解串聯(lián)管道中的阻力比s為s值變化時(shí)，管道阻力損失變化，控制閥前后壓差變化，進(jìn)而影響到流量的 變化，即理想流量特性發(fā)生畸變。s = 1時(shí)，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全 降在閥上，工作特性與理

35、想特性一致。隨著s值的減小，直線(xiàn)特性漸漸趨近于快 開(kāi)特性，等百分比特性漸漸接近于直線(xiàn)特性。所以，在實(shí)際使用中，一般希望s值不低于0.3，常選s=0.30.5。s 0.6時(shí)，與理想流量特性相差無(wú)幾。6-12什么是并聯(lián)管道中的分流比x ?試說(shuō)明x值對(duì)控制閥流量特性的影響？解并聯(lián)管道中的分流比x為并聯(lián)管道控制閥全開(kāi)時(shí)流量 Q1max總管最大流量 Qmaxx值變化時(shí)，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差 異，因此，其理想流量特性將會(huì)發(fā)生畸變。x=1時(shí)，控制閥的流量就是總管的流71.17-50.6550.65100%= 40%系統(tǒng)總壓差控制閥全開(kāi)時(shí)閥上的壓即系統(tǒng)中最大流量時(shí)動(dòng)差_力損失

36、總和量，工作特性與理想特性一致。隨著x值的減小，旁路閥逐漸打開(kāi)，雖然控制閥 的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。6-13已知某控制閥串聯(lián)在管道中，系統(tǒng)總壓差為100kPa,阻力比為s=0.5閥全開(kāi)時(shí)流過(guò)水的最大流量為60mVh。閥的理想可調(diào)范圍R=30,假設(shè)流動(dòng)狀態(tài) 為非阻塞流。問(wèn)該閥的額定（最大）流量系數(shù)Kmax及實(shí)際的可調(diào)范圍R為多少？控制閥全開(kāi)時(shí)閥上的壓 差心 p p1系統(tǒng)總壓差即系統(tǒng)中最大流量時(shí)動(dòng)力損失總和.巾時(shí)閥上壓差 .巾1=.巾s=100 0.5=50 kPa，則實(shí)際的可調(diào)范圍R為Rr=RiS=300-21.216-14某臺(tái)控制閥的額定流量系數(shù)Kma尸100。當(dāng)閥前后壓差為2

37、00kPa時(shí)，其 兩種流體密度分別為1.2g/cm3和0.8g/亦，流動(dòng)狀態(tài)均為非阻塞流時(shí)，問(wèn)所 能通過(guò)的最大流量各是多少？KmaX=1Qmax/曰Q- =解由P，得10 Q二Kmax當(dāng)上1.2g/cm3時(shí)，max106-15對(duì)于一臺(tái)可調(diào)范圍R=30的控制閥，已知其最大流量系數(shù)為Kmax=100, 流體密度為1g/cm3。閥由全關(guān)到全開(kāi)時(shí)，由于串聯(lián)管道的影響，使閥兩端的壓差 由l00kPa降為60kPa,如果不考慮閥的泄漏量的影響， 試計(jì)算系統(tǒng)的阻力比（或 分壓比）s,并說(shuō)明串聯(lián)管道對(duì)可調(diào)范圍的影響（假設(shè)被控流體為非阻塞的液體）。解 由于阻力比s等于控制閥全開(kāi)時(shí)閥上壓差與系統(tǒng)總壓差之比， 在不

38、考慮 閥的泄漏量的影響時(shí)，閥全關(guān)時(shí)閥兩端的壓差就可視為系統(tǒng)總壓差， 故本系統(tǒng)總 壓差為l00kPa，閥全開(kāi)時(shí)兩端壓差為60kPa,所以阻力比：得控制閥全開(kāi)翳嚴(yán)才129（m3/h）當(dāng)?=0.8g/cm1時(shí),3-158(m /h)=10 60= 84.42(m3/h)Qmaxs 壬 0.6100由于該閥的Gax=100,R=30,在理想狀況下，閥兩端壓差維持為lOOkPa,33流體密度為1g/cm，則最大流量Qax=IOOm/h，最小流量QU=Qax/R=100/303=3.33m/ho對(duì)于非阻塞流的液體，Kmax= 10Qmax .巾o串聯(lián)管道時(shí)，由于壓差由I00kPa降為60kPa,故這時(shí)通過(guò)

39、閥的最大流量將不 再是lOOm/h，而是, p/二=10.60/1 = 77.46m3/ho這時(shí)的可調(diào)范圍由上可見(jiàn)，串聯(lián)管道時(shí)，會(huì)使控制閥的流量特性發(fā)生畸變，其可調(diào)范圍會(huì)有 所降低。如果s值很低，會(huì)使可調(diào)范圍大大降低，以至影響控制閥的特性，使之 不能發(fā)揮應(yīng)有的控制作用。當(dāng)然，從節(jié)能的觀點(diǎn)來(lái)看，s值大，說(shuō)明耗在閥上的壓降大，能量損失大， 這是不利的一面。6-16某臺(tái)控制閥的流量系數(shù)Kmax=200o當(dāng)閥前后壓差為1.2MPa,流體密度 為0.81g/cm3，流動(dòng)狀態(tài)為非阻塞流時(shí)，問(wèn)所能通過(guò)的最大流量為多少？如果壓差 變?yōu)?.2MPa時(shí)，所能通過(guò)的最大流量為多少？解由公式Kmax= 10Qmax

40、.卩得100V77.463.33=23.26oQmax題 7-14 圖液位控制當(dāng)壓差變?yōu)?.2MPa時(shí)，所能通過(guò)的最大流量為:上述結(jié)果表明，提高控制閥兩端的壓差時(shí)，對(duì)于同一尺寸的控制閥，會(huì)使所 能通過(guò)的最大流量增加。換句話(huà)說(shuō)，在工藝上要求的最大流量已經(jīng)確定的情況下， 增加閥兩端的壓差，可以減小所選擇控制閥的尺寸（口徑），以節(jié)省投資。這在控 制方案選擇時(shí)，有時(shí)是需要加以考慮的。例如離心泵的流量控制，其控制閥一般 安裝在出口管線(xiàn)上，而不安裝在吸入管線(xiàn)上，這是因?yàn)殡x心泵的吸入高度（壓頭）是有限的，壓差較小，將會(huì)影響控制閥的正常工作。同時(shí)，由于離心泵的吸入壓 頭損失在控制閥上，以致會(huì)影響離心泵的正常工

41、作。6-18什么叫氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式？其選擇原則是什么？解 氣動(dòng)執(zhí)行器（控制閥）的氣開(kāi)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥開(kāi)，無(wú)壓力控 制信號(hào)時(shí)閥處于全關(guān)；氣關(guān)式為，有壓力控制信號(hào)時(shí)閥關(guān)，無(wú)壓力控制信號(hào)時(shí)閥 處于全開(kāi)。氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。第 7 章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)7-27-2 題 7-27-2 圖是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。試畫(huà)出這一系統(tǒng)的方塊圖，并說(shuō)明各方 塊的含義，指出它們具體代表什么？假定該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)中，反應(yīng)器內(nèi)需維持一定溫度，以利反應(yīng)進(jìn)行，但溫度不允許過(guò)高，否則有爆炸危險(xiǎn)。試確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式 和

42、控制器的正、反作用。題 7-2 圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)解該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。QmaxKmaxLP _ 20010T 一 1012000.81= 769.8(m3/h)2000.81=314.3(m3/h)Kmax1020010題解 7-2 圖反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是反應(yīng)器；被控變量是反應(yīng)器內(nèi)溫度；操縱變量是蒸汽流量；控制器是溫度 控制器 TCTC。根據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開(kāi)型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是“正”作用；所以，控制器應(yīng)為“反”作用。7-137-13 試確定題 7-137-13 圖所示兩個(gè)系統(tǒng)中執(zhí)行器的正、反作用及控制器的正、反作用

43、。（1 1）題 7-137-13（a a）圖為一加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能過(guò)高，否則 容易分解；（2 2）題 7-137-13（b b）圖為一冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，要求物料溫度不能太低，否則 容易結(jié)晶。題 7-13 圖 溫度控制系統(tǒng)解 （1 1）根據(jù)工藝要求，題 7-137-13（a a）圖所示加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng) 為氣開(kāi)閥；加熱劑流量增加時(shí)，加熱器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器 應(yīng)為“反”作用。（2 2）根據(jù)工藝要求，題7-137-13（b b）圖所示冷卻器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開(kāi)閥；冷劑流量增加時(shí)，冷卻器內(nèi)溫度降低，被控對(duì)

44、象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“正” 作用。7-147-14 題 7-147-14 圖為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見(jiàn)，貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出，試在下 述兩種情況下，分別確定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及控制器的正、反作用。（1 1）選擇流入量 Q Qi為操縱變量；（2 2）選擇流出量 Q Qo為操縱變量。do檢測(cè)變送裝置 *3題 7-14 圖液位控制解 （1 1）當(dāng)選擇流入量 Q Qi為操縱變量時(shí)，為滿(mǎn)足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求, 執(zhí)行器應(yīng)為氣開(kāi)閥；由于被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。（2 2）當(dāng)選擇流入量 Q Qo為操縱變量時(shí)，為滿(mǎn)足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)

45、行器應(yīng)為氣關(guān)閥；此時(shí)被控對(duì)象是“反”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。7-157-15 題 7-157-15 圖所示為一鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)的示意圖，要求鍋爐不能燒干。試畫(huà)出 該系統(tǒng)的方塊圖，判斷控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式，確定控制器的正、反作用，并簡(jiǎn)述當(dāng)加熱 室溫度升高導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量增加時(shí)，該控制系統(tǒng)是如何克服擾動(dòng)的？題 7-15 圖 鍋爐氣包液位控制系統(tǒng)解該控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。題解 7-15 圖鍋爐氣包液位控制系統(tǒng)方塊圖其中：被控對(duì)象是鍋爐汽包；被控變量是鍋爐汽包內(nèi)液位；操縱變量是冷水流量；控制器是溫度控制器 LCLC?？刂崎y應(yīng)為氣關(guān)型式；被控對(duì)象是“正”作用，控制器應(yīng)為“正”作用。當(dāng)

46、加熱室溫度升高導(dǎo)致蒸汽蒸發(fā)量增加時(shí)，汽包內(nèi)液位下降，控制器 LCLC 輸出信號(hào)減小，氣關(guān)閥開(kāi)度增大（關(guān)?。?，冷水流量增大?？朔鼉?nèi)液位降低。7-167-16 題 7-167-16 圖所示為精餾塔溫度控制系統(tǒng)的示意圖，它通過(guò)控制進(jìn)入再沸器的蒸汽 量實(shí)現(xiàn)被控變量的穩(wěn)定。試畫(huà)出該控制系統(tǒng)的方塊圖，確定控制閥的氣開(kāi)氣、關(guān)型式和控制 器的正、反作用，并簡(jiǎn)述由于外界擾動(dòng)使精餾塔溫度升高時(shí)該系統(tǒng)的控制過(guò)程（此處假定精餾塔的溫度不能太高）。題 7-16 圖 精餾塔溫度控制系統(tǒng)解精餾塔溫度控制系統(tǒng)的方塊圖如下圖所示。f干擾4 眸匕匹|控制器.細(xì)值號(hào).話(huà)y縱變監(jiān)寸被控對(duì)象|工帥”-* 一spgfy檢測(cè)變送裝置

47、*題解 7-16 圖精餾塔溫度控制系統(tǒng)方塊圖控制閥應(yīng)為氣開(kāi)型式；被控對(duì)象是“正”作用，控制器應(yīng)為“反”作用。當(dāng)外界擾動(dòng)使精餾塔溫度升高時(shí)，控制器TCTC 輸出減小，控制閥開(kāi)度變小，蒸汽流量降低，精餾塔溫度下降。7-187-18 某控制系統(tǒng)采用 DDZ-DDZ-川型控制器，用臨界比例度法整定參數(shù)。已測(cè)得；k= 3030%、T Tk= 3min3min。試確定 PIPI 作用和 PIDPID 作用時(shí)控制器的參數(shù)。解 PIPI 作用時(shí)控制器的比例度=66%66%，積分時(shí)間 T T|=2.55min=2.55min。PIDPID 作用時(shí)控制器的比例度 . . =51%=51%，積分時(shí)間 T Ti=1.

48、5min=1.5min，微分時(shí)間 T TD=0.375min=0.375min。7-7-佃 某控制系統(tǒng)用 4:14:1 衰減曲線(xiàn)法整定控制器的參數(shù)。已測(cè)得：s s= 5050%、T Ts= 5min5min。試確定 PIPI 作用和 PIDPID 作用時(shí)控制器的參數(shù)。解 PIPI 作用時(shí)控制器的比例度.=60%.=60%，積分時(shí)間 T TI=2.5min=2.5min。PIDPID 作用時(shí)控制器的比例度 . . =40%=40%，積分時(shí)間 T TI=1.5min=1.5min，微分時(shí)間TD=0.5minmin。第 8 章復(fù)雜控制系統(tǒng)8-5題8-5圖所示為聚合釜溫度控制系統(tǒng)。試問(wèn)：(1) 這是一

49、個(gè)什么類(lèi)型的控制系統(tǒng)？試畫(huà)出它的方塊圖；(2) 如果聚合釜的溫度不允許過(guò)高，否則易發(fā)生事故，試確定控制閥的氣 開(kāi)、氣關(guān)型式；(3) 確定主、副控制器的正、反作用；(4) 簡(jiǎn)述當(dāng)冷卻水壓力變化時(shí)的控制過(guò)程；(5) 如果冷卻水的溫度是經(jīng)常波動(dòng)的，上述系統(tǒng)應(yīng)如何改進(jìn)？(6)如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，試畫(huà)出它的方 塊圖，并確定主、副控制器的正、反作用。測(cè)量值解 （1）這是一個(gè)溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)，其方塊圖如下:其中：主對(duì)象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主控制器是溫度控制器TC;副對(duì)象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副控制器是流量控制器FC;操縱 變量是冷卻水流量。（2）如

50、果聚合釜的溫度不允許過(guò)高，控制閥應(yīng)為氣關(guān)型式（“反”作用）（3）由于副變量就是操縱變量（冷卻水流量）本身，所以副對(duì)象是“正” 作用，因此副控制器FC為“正”作用。當(dāng)主變量（聚合釜內(nèi)的溫度）增加時(shí)，要使主變量減小，要求控制閥關(guān)??； 副變量（冷卻水流量）增加時(shí)，要使副變量減小，要求控制閥關(guān)大。因此主控制 器TC應(yīng)為“正”作用。（4）當(dāng)冷卻水壓力變化（如壓力增大）時(shí)，在控制閥開(kāi)度不變時(shí)，其流量 增大，聚合釜溫度會(huì)降低。首先，流量增大，畐壯制器FC輸出信號(hào)增大（“正” 作用），使氣關(guān)閥門(mén)開(kāi)度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主控 制器TC輸出減?。ā罢弊饔茫?，F(xiàn)C給定值減小，F(xiàn)C輸出增大，

51、進(jìn)一步關(guān)小控 制閥，減小冷卻水流量。這樣可以有效地控制因冷卻水壓力增大， 導(dǎo)致其流量增 大所造成的聚合釜內(nèi)溫度降低的影響。題 8-5 圖聚合釜溫度控制系統(tǒng)丙烯細(xì)題解 8-5 圖 1 溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖（5）如果冷卻水溫度經(jīng)常波動(dòng)，則應(yīng)選擇冷卻水溫度作為副變量，構(gòu)成溫 度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。（6）如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，其原理圖如下 圖所示。方塊圖如前所示，但其中的副對(duì)象是聚合釜夾套，副變量是夾套內(nèi)的水 溫，副控制器是溫度控制器T2C。畐寸控制器T2C為“反”作用，主控制器TiC也為 “反”作用。8-9題8-9圖是串級(jí)均勻控制系統(tǒng)示意圖，試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖，

52、并分析 這個(gè)方案與普通串級(jí)控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)。如果控制閥選擇為氣開(kāi)式，試確定LC和FC控制器的正、反作用。解 控制系統(tǒng)的方塊圖（略）。該串級(jí)控制系統(tǒng)的副變量就是其操縱變量本 身。當(dāng)控制閥選擇為氣開(kāi)式時(shí)，LC應(yīng)為“正”作用，F(xiàn)C應(yīng)為“反”作用。8-12試簡(jiǎn)述題8-12圖所示單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，在Q和Q2分別有波動(dòng)時(shí) 控制系統(tǒng)的控制過(guò)程。題解 8-5 圖 2 聚合釜溫度-冷卻水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)題解 8-5 圖 3 聚合釜溫度-夾套水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)題 8-9 圖串級(jí)均勻控制系統(tǒng)題 8-16 圖精餾塔控制系統(tǒng)題 8-12 圖單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)解 當(dāng)主流量Q變化時(shí)，經(jīng)變送器送至主控制器FiC(或其他計(jì)算

53、裝置)。FiC按預(yù)先設(shè)置好的比值使輸出成比例地變化，也就是成比例地改變副流量控制 器F2C的給定值，此時(shí)副流量閉環(huán)系統(tǒng)為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)， 從而Q2跟隨Q變化, 使得在新的工況下，流量比值K保持不變。當(dāng)主流量沒(méi)有變化而副流量由于自身 干擾發(fā)生變化時(shí)，此副流量閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)定值控制系統(tǒng)， 通過(guò)控制克服干 擾，使工藝要求的流量比值仍保持不變。8-16在題8-16圖所示的控制系統(tǒng)中，被控變量為精餾塔塔底溫度，控制手 段是改變進(jìn)入塔底再沸器的熱劑流量，該系統(tǒng)采用2C的氣態(tài)丙烯作為熱劑，在 再沸器內(nèi)釋熱后呈液態(tài)進(jìn)入冷凝液貯罐。試分析：(1) 該系統(tǒng)是一個(gè)什么類(lèi)型的控制系統(tǒng)？試畫(huà)出其方塊圖；(2) 若

54、貯罐中的液位不能過(guò)低，試確定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)型式及控制器 的正、反作用型式；(3) 簡(jiǎn)述系統(tǒng)的控制過(guò)程。解該控制系統(tǒng)是溫度-流量串級(jí)控制與液位簡(jiǎn)單控制構(gòu)成的選擇性控制系 統(tǒng) （串級(jí)選擇性控制系統(tǒng)）。系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。題解 8-16 圖 串級(jí)選擇性控制系統(tǒng)方塊圖根據(jù)工藝要求，貯罐中的液位不能過(guò)低，則調(diào)節(jié)閥應(yīng)為氣開(kāi)式。液位控制器LC應(yīng)為“正”作用；溫度控制器為“反”作用；流量控制器為 “正”作用。正常工況下，為一溫度-流量串級(jí)控制系統(tǒng)，氣態(tài)丙烯流量（壓力）的波動(dòng) 通過(guò)副回路及時(shí)得到克服。如塔釜溫度升高，則TC輸出減少，F(xiàn)C的輸出增加, 控制閥關(guān)小，減少丙烯流量，使溫度下降，起到負(fù)分饋的作用。

55、異常工況下，貯罐液位過(guò)低，LC輸出降低，被LC選中，這時(shí)實(shí)際上是一個(gè) 液位的單回路控制系統(tǒng)。傳級(jí)控制系統(tǒng)的FC被切斷，處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)。第 9 章典型設(shè)備控制方案9-2為了控制往復(fù)泵的出口流量，采用題9-2圖所示的方案行嗎？為什么？題 9-2 圖往復(fù)泵的流量控制解這種控制方案不行。往復(fù)泵的出口管道上不允許安裝控制閥，因?yàn)橥鶑?fù)泵活塞每往返一次，總有 定體積的流體排出。當(dāng)在出口管線(xiàn)上節(jié)流時(shí)，壓頭H會(huì)大幅度增加。在一定的轉(zhuǎn)速下，隨著流量的減少壓頭急劇增加。 因此，企圖用改變出口管道阻力來(lái)改變 出口流量，既達(dá)不到控制流量的目的，又極易導(dǎo)致泵體損壞。9-3試述題9-3圖所示的離心式壓縮機(jī)兩種方案的特點(diǎn)，它們?cè)诳刂颇康纳嫌惺裁床煌拷?第一種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；第二種控制方案控制旁路流量控制進(jìn)口流量的，其目的是控制入口流量恒定(足夠的吸入流量)以防“喘振”。9-6某換熱器，其載熱體是工藝中的主要介質(zhì)，其流量不允許控制。為了使