单回路控制

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1、细心整理一、单回路限制系统1一个简洁限制系统由那几局部组成？各有什么作用？2 什么是简洁限制系统？试画出简洁限制系统典型方块图。答：所谓简洁限制系统，通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器或变送器、一个调整器和一个执行器所构成单闭环限制系统，有时也称为单回路限制系统。 简洁限制系统典型方块图如下列图所示。题2 方块图3在石油化工生产过程中，时时利用液态丙烯汽化吸取裂解气体热量，使裂解气体温度下降到规定数值上。下列图是一个简化丙烯冷却器温度限制系统。被冷却物料是乙烯裂解气，其温度要求限制在151.5。假如温度太高，冷却后气体会包含过多水分，对生产造成有害影响；假如温度太低，乙烯裂解气会产生

2、结晶析出，杜塞管道。题3 图 丙烯冷却器（） 指出系统中被控对象、被控变量和操作变量各是什么？（） 试画出该限制系统组成方块图。答：被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气出口温度；操作变量为气态丙烯流量。（） 该系统方块图：题3 方块图4 反响温度限制系统示意图。、两种物料进入反映，通过变更进入夹套冷却水流量来限制反响器内温度保持不变。图中表示温度变送器，便是温度限制器。试画出该温度限制系统方块图，并指出该限制系统中被控对象、被控变量、操作变量及可能影响被控变量变更扰动各是什么？题4图 反响器温度限制系统答：反响器温度限制系统中被控对象为反响器；被控变量为反响器内温度；操作变量为冷却水流量

3、；干扰为、物料流量、温度、浓度、冷却水温度、压力及搅拌器转速。反响器温度限制系统方块图：题4方块图5 乙炔发生器是利用电石和水来产生乙炔气装置。为了降低电石消耗量，提高乙炔收率，确保生产平安，设计了如下图温度限制系统。工艺要求发生器温度限制在。试画出该温度限制系统方块图，并指出图中被控对被控变量、操作变量及可能存在扰动。题5图 乙炔发生器答：乙炔发生器温度限制系统方块图如下列图所示图中T、TO分别为乙炔发生器温度及其设定值。题5 方块图被控对象：乙炔发生器；被控变量：乙炔发生器内温度；操纵变量：冷水流量；扰动量：冷水温度、压力；电石进料量、成分等。6 列管式换热器。工艺要求出口物料温度保持恒定

4、。经分析假如保持物料入口流量和蒸汽流量根本恒定，那么温度波动将会减小到工艺允许误差范围之内。现分别设计了物料入口流量和蒸汽流量两个限制系统，以保持出口物料温度恒定。题6图1试画出对出口物料温度限制系统方块图；2指出该系统是开环限制系统还是闭环限制系统，并说明理由。答：1限制系统方块图如下列图所示。题6方块图 2限制系统为开环限制系统。从方块图可以看出，对物料入口流量和蒸汽流量均为闭环限制系统；而对于出口物料温度，未经过测量变送环节反响到系统输入端，没有形成闭环系统。原料加热剂气开(题7图)TTTCFCFT7. 画出图示系统方框图：8. 一个简洁限制系统总开环增益放大系数应是正值还是负值？9.

5、什么是对象限制通道和扰动通道？假设它们可用一阶加时滞环节来近似，试述KP、Kf、p、f对限制系统质量影响。10增大过程增益对限制系统限制品质指标有什么影响？过程时间常数是否越小越好？为什么？11. 确定广义对象传递函数为，假设比值必需时，TP大小对限制质量有什么影响？为什么？1. 一个简洁限制系统变送器量程变更后，对限制质量有什么影响？举例说明。2. 某温度限制系统已经正常运行，由于原温度变送器量程200300损坏，改用量程为0500同分度号温度变送器，限制系统会出现什么现象？应如何解决？3. 一个简洁限制系统中，限制阀口径变更后，对系统质量有何影响？4. 试述限制阀流量特性选择原那么，并举例

6、加以说明。5. 对图示限制系统接受线性限制阀。当负荷G1增加后，系统响应趋于非周期函数，而G1削减时，系统响应震荡加剧，试分析其缘由，并设法解决之。OG2题5，6图蒸汽G1 C1 iTTTC6. 确定蒸汽加热器如下图，该系统热量平衡式为：G1C1(0-i)=G2(为蒸汽冷凝潜热)。1主要扰动为i时，选择限制阀流量特性。2主要扰动为G1时，选择限制阀流量特性。3设定值变更时，选择限制阀流量特性。1. 试确定习题7中限制器正反作用。假设加热变成冷却，且限制阀由气开变为气关，限制器正反作用是否须要2 图中，限制系统调整器应中选用正作用方式，还是反作用方式？ (a) (b) (c) (d)题2图答：

7、(a)正作用；(b) 反作用；(c) 正作用；(d) 反作用；3 图中液面调整回路，工艺要求故障状况下送出气体中也不许带有液体。试选取调整阀气开、气关型式和调整器正、反作用，再简洁说明这一调整回路工作过程。 答：因工艺要求故障状况下送出气体不许带液，故当气源压力为零时，阀门应翻开，所以调整阀是气关式。当液位提升时，要求调整阀开度增大，由于所选取是气关调整阀，故要求调整阀输出削减，调整器是反作用。其工作过程如下：液位液位变送器输出调整器输出调整阀开度液体输出液位。题3图4 图示为加热炉温度限制系统。依据工艺要求，出现故障时炉子应当熄火。试说明调整阀气开、气关型式，调整器正、反作用方式，并简述限制

8、系统动作过程。题4图答：故障状况下气源压力为零，应切断燃料，以确保炉子熄火。故要求调整阀为气开式，气源中断时关闭。 当炉温增高时，要求燃料量削减，即减小调整阀开度。由于是气开阀，所以要求调整器输出减小，应选用反作用调整器。 限制系统动作过程为： 进料温度调整器输出调整阀开度燃料量炉温。反之，由于各种缘由引起炉温调整器输出调整阀开度燃料量炉温。5请判定图示温度限制系统中，调整阀和调整器作用型式。题5图1当物料为温度过低时易析出结晶颗粒介质，调整介质为过热蒸汽时；2当物料为温度过高时易结焦或分解介质，调整介质为过热蒸汽时；3当物料为温度过低时易析出结晶颗粒介质，调整介质为待加热软化水时；4当物料为

9、温度过高时易结焦或分解介质，调整介质为待加热软化水时。 答：1气关调整阀，正作用调整器；2气开调整阀，反作用调整器；3气开调整阀，正作用调整器；4气关调整阀，反作用调整器。6 图为一蒸汽加热器，它主要作用是对工艺介质加热，要求此介质出口温度恒定。1选择被控变量和限制变量，组成调整回路，并画出方块图。 2确定调整阀气开、气关型式和调整器正反作用。3当被加热流体为热敏介质时，应选择怎样调整方案为好？题6图答：1被控变量：流体出口温度，限制变量操纵变量：蒸汽流量。方块图：2对于非热敏介质或易结晶介质，调整阀应选气关式，调整器作用方向应是正作用。3对于热敏介质，为防止局部过热而气化，调整参数不宜为蒸汽

10、而选冷凝水为好。即将调整阀装于冷凝水管线上。7 图为一液体储槽，须要对液位加以自动限制。为平安起见，储槽内液体严格制止溢出，试在下述两种状况下，分别确定调整阀气开、气关型式及调整器正、反作用。题7图1选择流入量Qi为操纵变量； 2选择流出量Qo为操纵变量。答：(1)中选择流入量Qi为操纵变量时，调整阀安装在流入管线上，这时，为了防止液体溢出，在调整阀膜头上气源突然中断时，调整阀应处于关闭状态，所以应选用气开型式调整阀，调整器应选择反作用方向； (2)中选择流出量Qo为操纵变量时，调整阀安装在流出管线上，这时，为了防止液体溢出，在调整阀膜头上气源突然中断时，调整阀应处于全开状态，所以应选用气关型

11、式调整阀，反作用方向调整器。8 有一冷却器，以冷却水作为冷剂来冷却物料温度，现选择冷却水流量为操纵变量，物料出口温度被控变量。试确定在下述3种状况下调整阀气开、气关型式和调整器正、反作用。 1被冷却物料温度不能太高，否那么对后续生产不利； 2被冷却物料温度不能太低，否那么易凝合； 3冷却器置于室外，而该地区冬季温度最低达0以下。答：(1)应选气关型调整阀、反作用式调整器；(2)应选气开型调整阀、正作用式调整器；(3)应选气关型调整阀、反作用式调整器；整定1调整器参数整定任务是什么？工程上常用调整器参数整定有哪几种方法？答：调整器参数整定任务是：依据已定限制方案，来确定调整器最正确参数值包括比例

12、度、积分时间Ti、微分时间Td，以便使系统能获得好调整质量。 调整器参数整定方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用是工程整定法。 属于调整器参数工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和经验凑试法等。2 什么是临界比例度法？有何特点？答：临界比例度法是在纯比例运行下通过试验，得到临界比例度k和临界周期Tk，然后依据经验总结出来关系，求出调整器各参数值。 这种方法比拟简洁，易于驾驭和判定，适用于一般限制系统。但是不适用于临界比例度小系统和不允许产生等幅振荡系统，否那么易影响生产正常进展或造成事故。3什么是衰减曲线法？有何特点？答：衰减曲线法是在纯比例运行下，通过使系统产生衰减振荡，得到衰减比例

13、度s和衰减周期Ts或上升时间T升，然后依据经验总结出来关系求出调整器各参数值。这种方法比拟简便，整定质量高，整定过程平安牢靠，应用广泛，但对于干扰频繁、记录曲线不规那么系统难于应用。4 选择。某限制系统接受比例积分作用调整器。某人用先比例后加积分凑试法来整定调整器参数。假设比例带数值已根本相宜，在参与积分作用过程中，那么 。 A.应适当减小比例带； B.应适当增加比例带； C.无需变更比例带。答：B。 因为随着积分作用增加，系统过渡过程振荡将加剧，所以为了使系统得到与用纯比例作用一样衰减比或到达同样调整质量，应适当增加调整器比例带。这就相当于削减了放大倍数。对二阶系统将会使衰减系数增大。5.

14、一个纯比例简洁限制系统，增加积分作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样衰减比，比例度要增加，为什么？6. 一个过程限制系统对象有较大容量滞后，而另一系统由于测量点位置造成纯滞后。假设对两个系统均接受微分限制，试问效果如何？7. 接受响应曲线法整定限制器参数，选用单比例限制时，=KPP/TP100%,即KP，P/TP,为什么？而选择比例积分限制时，=1.44KPP/TP100%，即比例度增加，为什么？8. 接受临界比例度法整定限制器参数，在单比例限制时，=2K(临界比例度)，为什么？9. 某一温度限制系统，接受4:1衰减曲线法进展整定，测得系统衰减比例度s=25%，衰减振荡周期Ts=10min，当限制器接受P和PI限制作用时，试求其整定参数值。10. 某一个过程限制系统，利用临界比例度法进展限制器参数整定。当比例度为12%时，系统出现等幅振荡，其临界振荡周期为180s，试求接受PID限制器时整定参数值。11. 有一个过程限制系统(接受DDZ-型仪表)，当广义对象输入电流即限制器输出电流为14mA时，其被控温度测量值为70。当输入电流突然从14mA增至15mA，并待被控温度到达稳定时，其测量值为74。设测温仪表量程为50-100。同时由试验测得广义对象时间常数TP=3min，滞后时间P=1.2min，试求衰减比为4:1时PI限制器整定参数值。