分析題 過程控制

1、筆記上的分析題題（1）1）畫出控制系統(tǒng)的方塊圖，說明各環(huán)節(jié)方塊圖輸入輸出物理意義，并指出該系統(tǒng)主回路“廣義對象”的輸入輸出關(guān)系；1） 請選擇調(diào)節(jié)閥為氣開還是氣關(guān)閥，并確定調(diào)節(jié)器TC、PC的正反作用；解：1） 2） 選擇“氣開閥”，即； 假設(shè)調(diào)節(jié)器Tc、Pc為正作用，那么 因此控制器Tc、Pc作用方向不能為正，故Tc、Pc為反作用。題（2）1） 問題：下圖的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否有錯？錯在哪里？應(yīng)作如何改正，為什么？解：1）有錯；2）有題目可知，工藝要求是控制塔釜溫度，溫度是主被控變量，所以圖中的主副控制器位置搞錯了；3）應(yīng)該以溫度控制器為主控制器，流量控制器為副控制器，則溫度控制器的輸出是流量控制器

2、的給定，而不是流量控制器輸出是溫度控制器的給定，否則就不能起到克服蒸汽壓力干擾的作用。改正如下圖：題（3）1） 問題：試分析如圖所示酒精蒸餾塔塔頂溫度控制方案，以塔頂溫度作為被控變量的合理性；解：1）系統(tǒng)直接被控變量應(yīng)是酒精濃度，難以測量，應(yīng)選擇間接變量作為被控變量；2）由相率定量：自由度（F）=組分?jǐn)?shù)（C）+相數(shù)（P）-2因為：酒精蒸餾塔內(nèi)進行酒精與水的分離組分?jǐn)?shù)=2（即酒和水兩種組分），且相數(shù)=2（氣、流兩相）所以：自由度數(shù)=2+2-2=2由此可見系統(tǒng)應(yīng)該控制兩個參數(shù)才合理，但是由圖可知，冷凝罐上不通大氣，因此實際上已經(jīng)恒定了冷凝罐與蒸餾塔的壓力，客觀上塔壓已被控制，而溫度與酒精濃度存在一

3、一對應(yīng)關(guān)系，因此用塔頂溫度作為被控變量是合理的。題（4）（比值控制系統(tǒng)）問題：如圖所示單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，工藝要求的流量比,濃度為30%NaOH的正常流量為，試求：A. 確定流量儀表的量程上限；B. 儀表采用信號制，計算采用比值器方案的比值系數(shù)K；C. 采用乘法器方案的設(shè)定值Is；D. 采用除法器方案的設(shè)定值Ksp；解：A.一般正常流量選滿量程的70%，則；由題意； B.該系統(tǒng)采用差壓法測量流量，且無開放器。 C.采用乘法器方案時： D.采用除法器方案題（5）（分程控制系統(tǒng)）問題：（1） 選擇兩調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)屬性；（2） 溫度控制器的正反作用；（3） 協(xié)調(diào)兩調(diào)節(jié)閥的動作；（4） 如何克服廣義

4、對象的非線性；解：設(shè)計思路：（1） 確定閥的氣開、氣關(guān)形式，從安全角度，為了避免氣源故障時，反應(yīng)器溫度過高，所以要求無氣時輸入熱量處于最小情況，蒸汽閥選氣開式，冷水閥選氣關(guān)式。溫度控制器應(yīng)選反作用。（2） 決定分程區(qū)間 根據(jù)工藝要求，當(dāng)溫度偏高時，總是先關(guān)小蒸汽再開大冷水。而由于溫度控制器為反作用，溫度增高時其輸出信號下降。兩者綜合起來即是要求信號下降時先關(guān)小蒸汽，再開大冷水。這就意味著蒸汽的分程區(qū)間在高信號區(qū)（1220mA）；冷水的分程區(qū)間在低信號區(qū)（412mA）； 工作過程：當(dāng)反應(yīng)釜備料工作完成后，溫度控制系統(tǒng)投入運行，因為起始溫度低于設(shè)定值，所以具有反向作用的溫度控制器輸出信號升高（最大

5、），B閥打開，用蒸汽加熱以獲得熱水，再通過夾套對反應(yīng)釜加熱，升溫，引起化學(xué)反應(yīng)，一旦化學(xué)反應(yīng)進行下去，到反應(yīng)溫度升高并超過設(shè)定值后，則控制器的輸出信號下降。將逐漸關(guān)閉B閥，接著打開A閥通入冷水移走反應(yīng)熱，從而把反應(yīng)溫度控制在設(shè)定值。題（6）（選擇控制系統(tǒng)）問題：1）越線參數(shù)是什么；2）調(diào)節(jié)閥氣開氣關(guān)特性的選擇；3）控制器正反作用的選擇；4）選擇器（低選器LS或高選器HS）的選擇；解：1）越線參數(shù)液氨蒸發(fā)器液位； 兩個控制系統(tǒng)的工作邏輯規(guī)律如下： 正常工作下由溫控器進行溫度控制； 非正常情況下液位控制器（此時溫度即使仍偏高為次要，保護氨壓縮機不致順壞已上升為主要矛盾）等引起生產(chǎn)不正常因素消失，液

6、位恢復(fù)到正常區(qū)域，此時應(yīng)恢復(fù)控制器閉環(huán)運行；2）氣源中斷時，為使氨蒸發(fā)器的液位不致因過高而滿溢，則應(yīng)選擇氣開閥；3）LC選反作用，TC選正作用4)由于液位控制器為反作用，當(dāng)測量值超過設(shè)定值時，控制器輸出信號會減小。該信號減小后，要求在選擇器中被選中，顯然該選擇器應(yīng)為低選器。參數(shù)整定：為取代及時，（LC）一般采取較窄比例度，即K較大。題（7）（變比值控制系統(tǒng)）氧化爐溫度對氨氣/空氣串級比值控制系統(tǒng)題（8）（汽包水位控制）見典型操作單元自己找的分析題（感覺可能會考類似的）題（8）（控制系統(tǒng)的組成及方框圖）如圖所示是一壓力自動控制系統(tǒng)。試指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量和擾動變量，并畫出該

7、系統(tǒng)的方框圖。被控對象：壓力罐 被控變量：儲罐內(nèi)的壓力操縱變量：進料流量 擾動變量：進料壓力方框圖如下：題（9）（控制系統(tǒng)的組成及方框圖）對于如圖所示的加熱爐溫度控制系統(tǒng)。試1） 指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控變量、操縱變量和擾動變量；2） 畫出該系統(tǒng)的方框圖；3） 如何選擇控制閥的氣開氣關(guān)形式；4） 如何選擇溫度控制器的正反作用，以使閉環(huán)系統(tǒng)為負反饋系統(tǒng)?1）被控對象：加熱爐 被控變量：原料出口溫度操縱變量：燃料流量 擾動變量：進料流量、溫度、燃料溫度、壓力、成分2）3） 控制閥選氣開型4）控制器應(yīng)為反作用式題（10）（控制期的正反作用選擇） 精餾塔提餾段溫度控制系統(tǒng)如圖所示，途中，Pv為調(diào)節(jié)

8、閥閥前壓力1） 為保證再沸器的安全，蒸汽調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用氣關(guān)閥還是氣開閥，為什么？2） 確定調(diào)節(jié)器TC、PC的正反作用，并畫出該系統(tǒng)完整的方框圖；1）2）題（11）（控制期的正反作用選擇） 如圖為貯槽液位控制系統(tǒng)，為安全起見，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、氣關(guān)形式及控制器的正、反作用。 1）選擇流入量Qi為操縱變量； 2）選擇流出量Qo為操縱變量；1） 當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時，為了防止液體溢出，在控制閥膜頭上氣源突然中斷時，控制閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以應(yīng)選擇氣開閥，為正作用方向，控制器應(yīng)選擇反作用方向；2） 當(dāng)選擇流出量Qo為操縱變量時，為了防止液體溢出，在

9、控制閥膜頭上氣源突然中斷時，控制閥應(yīng)處于全開狀態(tài)，所以應(yīng)選用氣關(guān)閥，為反作用方向。控制器應(yīng)選擇反作用方向。題（12）（串級控制系統(tǒng)）如圖所示的反應(yīng)釜內(nèi)進行的是放熱化學(xué)反應(yīng)，而釜內(nèi)溫度過高會發(fā)生事故，因此采用夾套通冷水來進行冷卻，以帶走反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量。由于工藝對該反應(yīng)過程溫度控制精確度要求很高，單回路控制滿足不了要求，需用串級控制；1） 當(dāng)冷卻水壓力波動時主要干擾時，應(yīng)怎樣組成串級？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。2） 當(dāng)冷卻水入口溫度波動是主要干擾時，應(yīng)怎樣組成串級？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 題（13）（前饋控制系統(tǒng)） 有時前饋-反饋控制系統(tǒng)從其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看與串級控制系統(tǒng)十分相似。試問如何來區(qū)分他們？試分析判

10、斷下圖所示的兩個系統(tǒng)各屬于什么系統(tǒng)？并說明理由。圖（a）是前饋-反饋控制系統(tǒng)，圖（b）是串級控制系統(tǒng)。前饋反饋控制系統(tǒng)有一個閉合回路，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路；前饋反饋控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥在定值控制系統(tǒng)中，第二個圖中的調(diào)節(jié)閥在隨動系統(tǒng)中。題（14）（分程控制系統(tǒng)）下圖為化學(xué)反應(yīng)器的過程控制系統(tǒng)；1） 說明圖中的控制策略屬于哪類控制系統(tǒng)；2） 最主要的被控變量是什么？最主要的操縱變量是什么？3） 圖中那個控制器要整定的最慢，哪個控制器要整定的最快？為什么？4） 閥門V1是氣開還是氣關(guān)？為什么？V2是氣開還是氣關(guān)？為什么?5） 指出各圖中控制器的正反作用，并給出選取的理由；6） 給出圖中控制規(guī)律的