过程控制试题与课后题.doc

2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据：
标准表读数/℃
0
200
400
600
800
1000
被校表读数/℃
0
201
402
604
806
1001
求：1）该表最大绝对误差；=6
该表精度；
基本误差=6/1000=0.6%，为1.0级。
3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？最大绝对误差为6度，不能
2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为
1) 1.0级，0～250mA
2）2.5级，0～75mA
现要测量50mA的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？
解答：
分析它们的最大误差：
1）∆max＝250×1％＝2.5mA；
2）∆max＝75×2.5％＝1.875mA；
选择2.5级，0～75mA的表。
2-7 用一支K型热电偶测某设备的温度测得热电动势为20.3mV冷端温度为30度求设备温度如果改用S型热电偶来测相同条件下S型测得热电动势应为多少
E(t,0)=E(t,to)+E(to,0)=20.3+1.203=21.503(mV) E(t,to)=E(t,0)-E(to,0)=4.432-0.173=4.295(mV) SO 设备温度为520度。书后查表
2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA。当变送器输出电流为10mA时，对应的被测温度是多少？
解答：
； T=500。
3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？
解答：P74
1）控制器的比例度P越小，它的放大倍数就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P实现。
2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。
所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA），避免控制器处于饱和状态。
6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？
解答：
1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。
2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数
3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。
4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。

6-6 选择控制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么希望控制通道放大系数要大、时间常数小、纯滞后时间越小越好？而干扰通道的放大系数尽可能小、时间常数尽可能大？
解答：
1）控制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性密切相关。
2）控制通道的静态放大系数K0越大，系统的静态偏差越小，表明控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强，控制效果越好。
时间常数T0小，被控参数对控制变量的反应灵敏、控制及时，从而获得良好的控制品质。
纯滞后0的存在会使系统的稳定性降低。0值越大，对系统的影响越大。
3）扰动通道的静态放大系数Kf越小，表明外部扰动对被控参数的影响越小。时间常数Tf越大，外部干扰f（t）对被控参数y（t）的影响越小，系统的控制品质越好。
6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：
1）调节阀：气开式。
2）调节器：反作用。
3）框图：

6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。
解答：
1）被控参数选择：
热交换器出口温度。
2）控制参数选择：
载热介质流量。

3）检测仪表选择：
温度传感器与温度变送器。
4）调节阀选择：
流量特性选择：对数流量特性。
气开、气关方式选择：气开。
5）调节器选择：
调节规律选择：PI或PID。
正反作用方式选择：反作用方式。
系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋；
根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“－”，则调节器为“－”。
6）画出控制系统流程图：如图所示。
7）画出控制系统方框图：如图所示。
8）简述控制系统工作原理：
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。故设计如图7-43所示的控制系统。要求：
（1）画出控制系统框图；
（2）为保证设备安全，炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两个调节器的正反作用。
解答：
（1）控制系统框图如图所示。
（2）气开式。
（3）副调节器：反作用；
主调节器：反作用。

7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。
解答：
1）控制系统工艺流程图如图所示。

控制系统框图如图所示。

2）新增回路功能说明：

7-22 画出图7-45所示比值控制系统框图。该系统的总流量是否恒定？如果总流量不恒定，要作什么改动才能实现总流量恒定？
解答：
1）系统框图如图所示：图7-21a）。

2）是单闭环比值控制系统，总流量不能恒定。
3）采用双闭环比值控制系统，如图所示：图7-22。

7-30 图7-47所示的热交换器用来冷却裂解气，冷剂为脱甲烷塔的釜液。正常工况下要求釜液流量恒定，以保持脱甲烷塔工况稳定。但裂解气冷却后的出口温度不能低于15℃，否则裂解气中的水分会产生水合物堵塞管道。为此要设计一选择性控制系统，要求：
（1）画出系统流程图和框图；
（2）确定调节阀的气开、气关形式，调节器的正、反作用及选择器的类型。