单回路控制.docx

- 让每个人公平地提升自我一、单回路掌握系统1 一个简洁掌握系统由那几局部组成？各有什么作用？2 什么是简洁掌握系统？试画出简洁掌握系统的典型方块图答：所谓简洁掌握系统，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的单闭环掌握系统，有时也称为单回路掌握系统简洁掌握系统的典型方块图如以下图所示题 2 方块图3 在石油化工生产过程中，常常利用液态丙烯汽化吸取裂解气体的热量，使裂解气体的温度下降到规定数值上以下图是一个简化的丙烯冷却器温度掌握系统被冷却的物料是乙烯裂解 气，其温度要求掌握在〔15±〕℃假设温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响；假设温度太低，乙烯裂解气会产生结晶析出，杜塞管道题 3 图 丙烯冷却器〔１〕 指出系统中被控对象、被控变量和操作变量各是什么？〔２〕 试画出该掌握系统的组成方块图答：〔１〕被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操作变量为气态丙烯的流量〔３〕 该系统的方块图：题 3 方块图4 反响温度掌握系统示意图Ａ、Ｂ两种物料进入反映，通过转变进入夹套的冷却水流量来掌握反响器内的温度保持不变。

图中ＴＴ表示温度变送器，ＴＣ便是温度掌握器试画出该温度掌握系统的方块图，并指出该掌握系统中的被控对象、被控变量、操作变量及可能影响被控变量变化的扰动各是什么？2题 4 图 反响器温度掌握系统答：反响器温度掌握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；干扰为Ａ、Ｂ物料的流量、温度、浓度、冷却水的温度、压力及搅拌器的转速 反响器的温度掌握系统的方块图：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，提高乙炔的收率， 确保生产安全，设计了如下图温度掌握系统工艺要求发生器温度掌握在〔８０±１〕℃试画出该温度掌握系统的方块图，并指出图中的被控对被控变量、操作变量及可能存在的扰 动题 5 图 乙炔发生器答：乙炔发生器温度掌握系统方块图如以下图所示〔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经分析假设保持物料入口流量和蒸汽流量根本恒定，则温度的波动将会减小到工艺允许的误差范围之内。

现分别设计了物料入口流量和蒸汽流量两个掌握系统，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的掌握系统方块图；（2） 指出该系统是开环掌握系统还是闭环掌握系统，并说明理由答：〔1〕掌握系统方块图如以下图所示题 6 方块图〔2〕掌握系统为开环掌握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掌握系统；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7. 画出图示系统的方框图：加热剂TC气开FCFTTT原料(题 7 图)8. 一个简洁掌握系统总的开环增益〔放大系数〕应是正值还是负值？9. 什么是对象的掌握通道和扰动通道？假设它们可用一阶加时滞环节来近似，试述K 、K 、P fτ 、τ 对掌握系统质量的影响p f10 增大过程的增益对掌握系统的掌握品质指标有什么影响？过程的时间常数是否越小越好？为什么？11. 广义对象的传递函数为K e- τPSPt，假设 TP 的比值肯定时，TP 大小对掌握质量有什么影响？为什么？(T S + 1)P P1. 一个简洁掌握系统的变送器量程变化后，对掌握质量有什么影响？举例说明2. 某温度掌握系统已经正常运行，由于原温度变送器〔量程 200~300℃〕损坏，改用量程为0~500℃的同分度号的温度变送器，掌握系统会消灭什么现象？应如何解决？3. 一个简洁掌握系统中，掌握阀口径变化后，对系统质量有何影响？4. 试述掌握阀流量特性的选择原则，并举例加以说明。

5. 对图示掌握系统承受线性掌握阀当负荷 G1 增加后，系统的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6. 蒸汽加热器如下图，该系统热量平衡式为：G1C1(θ0-θi)=G2G2λ(λ为蒸汽的冷凝潜热)1） 主要扰动为θi 时，选择掌握阀的流量特性TC（2） 主要扰动为 G1 时，选择掌握阀的流量特性3） 设定值变化时，选择掌握阀的流量特性 TTθO1. 试确定习题 7 中掌握器的正反作用假设加热变成冷却，且掌握阀由气开变为气关，掌握器的正反作用是否需要2 图中，掌握系统的调整器应中选用正作用方式， 还是反作用方式？蒸汽题 5，6 图G1 C1 θi(a) (b)(c) (d)题 2 图答： (a)――正作用；(b) ――反作用；(c) ――正作用；(d) ――反作用；3 图中的液面调整回路，工艺要求故障状况下送出的气体中也不许带有液体试选取调整阀气开、气关型式和调整器的正、反作用，再简洁说明这一调整回路的工作过程答：因工艺要求故障状况下送出的气体不许带液，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上升时，要求调整阀开度增大，由于所选取的是气关调整阀，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 图示为加热炉温度掌握系统依据工艺要求，消灭故障时炉子应当熄火试说明调整阀的气开、气关型式，调整器的正、反作用方式，并简述掌握系统的动作过程题 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掌握系统的动作过程为：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 请判定图示温度掌握系统中，调整阀和调整器的作用型式题 5 图（1） 当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质，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的介质，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的介质，调整介质为待加热的软化水时；（4） 当物料为温度过高时易结焦或分解的介质，调整介质为待加热的软化水时答：〔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，它的主要作用是对工艺介质加热，要求此介质出口温度恒定1） 选择被控变量和掌握变量，组成调整回路，并画出方块图2） 打算调整阀的气开、气关型式和调整器的正反作用3） 当被加热的流体为热敏介质时，应选择怎样的调整方案为好？题 6 图答：〔1〕被控变量：流体出口温度，掌握变量〔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，调整器的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而选冷凝水为好马上调整阀装于冷凝水管线上7 图为一液体储槽，需要对液位加以自动掌握为安全起见，储槽内液体严格制止溢出，试在下述两种状况下，分别确定调整阀的气开、气关型式及调整器的正、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； - 让每个人公平地提升自我(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，所以应选用气关型式调整阀， 反作用方向的调整器。

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 种状况下的调整阀气开、气关型式和调整器的正、反作用1） 被冷却物料温度不能太高，否则对后续生产不利；（2） 被冷却物料温度不能太低，否则易分散；（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 调整器参数整定的任务是什么？工程上常用的调整器参数整定有哪几种方法？答：调整器参数整定的任务是：依据已定的掌握方案，来确定调整器的最正确参数值〔包括比例度δ、积分时间Ti、微分时间Td〕，以便使系统能获得好的调整质量调整器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法属于调整器参数的工程整定法主要有临界比例度法、衰减曲线法和阅历凑试法等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δk 和临界周期Tk，然后依据阅历总结出来的关系，求出调整器各参数值这种方法比较简洁，易于把握和推断，适用于一般的掌握系统。

但是不适用于临界比例度小的系统和不允许产生等幅振荡的系统，否则易影响生产的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，得到衰减比例度δs 和衰减周期 Ts〔或上升时间T 升〕，然后依据阅历总结出来的关系求出调整器各参数值这种方法比较简便，整定质量高，整定过程安全牢靠，应用广泛，但对于干扰频繁、记录曲线不规章的系统难于应用4 选择某掌握系统承受比例积分作用调整器某人用先比例后加积分的凑试法来整定调整器的参数假设比例带的数值已根本适宜，在参加积分作用的过程中，则〔 〕A.应适当减小比例带； B.应适当增加比例带； C.无需转变比例带由于随着积分作用的增加，系统过渡过程的振荡将加剧，所以为了使系统得到与用纯比例作用一样的衰减比或到达同样的调整质量，应适当增加调整器的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85. 一个纯比例简洁掌握系统，增加积分作用后，对系统质量有什么影响？为了保持同样的衰减比，比例度δ要增。