分析题 过程控制

1、笔记上的分析题题（1）1）画出控制系统的方块图，说明各环节方块图输入输出物理意义，并指出该系统主回路“广义对象”的输入输出关系；1） 请选择调节阀为气开还是气关阀，并确定调节器TC、PC的正反作用；解：1） 2） 选择“气开阀”，即； 假设调节器Tc、Pc为正作用，那么 因此控制器Tc、Pc作用方向不能为正，故Tc、Pc为反作用。题（2）1） 问题：下图的串级调节系统是否有错？错在哪里？应作如何改正，为什么？解：1）有错；2）有题目可知，工艺要求是控制塔釜温度，温度是主被控变量，所以图中的主副控制器位置搞错了；3）应该以温度控制器为主控制器，流量控制器为副控制器，则温度控制器的输出是流量控制器

2、的给定，而不是流量控制器输出是温度控制器的给定，否则就不能起到克服蒸汽压力干扰的作用。改正如下图：题（3）1） 问题：试分析如图所示酒精蒸馏塔塔顶温度控制方案，以塔顶温度作为被控变量的合理性；解：1）系统直接被控变量应是酒精浓度，难以测量，应选择间接变量作为被控变量；2）由相率定量：自由度（F）=组分数（C）+相数（P）-2因为：酒精蒸馏塔内进行酒精与水的分离组分数=2（即酒和水两种组分），且相数=2（气、流两相）所以：自由度数=2+2-2=2由此可见系统应该控制两个参数才合理，但是由图可知，冷凝罐上不通大气，因此实际上已经恒定了冷凝罐与蒸馏塔的压力，客观上塔压已被控制，而温度与酒精浓度存在一

3、一对应关系，因此用塔顶温度作为被控变量是合理的。题（4）（比值控制系统）问题：如图所示单闭环比值控制系统，工艺要求的流量比,浓度为30%NaOH的正常流量为，试求：A. 确定流量仪表的量程上限；B. 仪表采用信号制，计算采用比值器方案的比值系数K；C. 采用乘法器方案的设定值Is；D. 采用除法器方案的设定值Ksp；解：A.一般正常流量选满量程的70%，则；由题意； B.该系统采用差压法测量流量，且无开放器。 C.采用乘法器方案时： D.采用除法器方案题（5）（分程控制系统）问题：（1） 选择两调节阀的气开气关属性；（2） 温度控制器的正反作用；（3） 协调两调节阀的动作；（4） 如何克服广义

4、对象的非线性；解：设计思路：（1） 确定阀的气开、气关形式，从安全角度，为了避免气源故障时，反应器温度过高，所以要求无气时输入热量处于最小情况，蒸汽阀选气开式，冷水阀选气关式。温度控制器应选反作用。（2） 决定分程区间 根据工艺要求，当温度偏高时，总是先关小蒸汽再开大冷水。而由于温度控制器为反作用，温度增高时其输出信号下降。两者综合起来即是要求信号下降时先关小蒸汽，再开大冷水。这就意味着蒸汽的分程区间在高信号区（1220mA）；冷水的分程区间在低信号区（412mA）； 工作过程：当反应釜备料工作完成后，温度控制系统投入运行，因为起始温度低于设定值，所以具有反向作用的温度控制器输出信号升高（最大

5、），B阀打开，用蒸汽加热以获得热水，再通过夹套对反应釜加热，升温，引起化学反应，一旦化学反应进行下去，到反应温度升高并超过设定值后，则控制器的输出信号下降。将逐渐关闭B阀，接着打开A阀通入冷水移走反应热，从而把反应温度控制在设定值。题（6）（选择控制系统）问题：1）越线参数是什么；2）调节阀气开气关特性的选择；3）控制器正反作用的选择；4）选择器（低选器LS或高选器HS）的选择；解：1）越线参数液氨蒸发器液位； 两个控制系统的工作逻辑规律如下： 正常工作下由温控器进行温度控制； 非正常情况下液位控制器（此时温度即使仍偏高为次要，保护氨压缩机不致顺坏已上升为主要矛盾）等引起生产不正常因素消失，液

6、位恢复到正常区域，此时应恢复控制器闭环运行；2）气源中断时，为使氨蒸发器的液位不致因过高而满溢，则应选择气开阀；3）LC选反作用，TC选正作用4)由于液位控制器为反作用，当测量值超过设定值时，控制器输出信号会减小。该信号减小后，要求在选择器中被选中，显然该选择器应为低选器。参数整定：为取代及时，（LC）一般采取较窄比例度，即K较大。题（7）（变比值控制系统）氧化炉温度对氨气/空气串级比值控制系统题（8）（汽包水位控制）见典型操作单元自己找的分析题（感觉可能会考类似的）题（8）（控制系统的组成及方框图）如图所示是一压力自动控制系统。试指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量，并画出该

7、系统的方框图。被控对象：压力罐 被控变量：储罐内的压力操纵变量：进料流量 扰动变量：进料压力方框图如下：题（9）（控制系统的组成及方框图）对于如图所示的加热炉温度控制系统。试1） 指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量；2） 画出该系统的方框图；3） 如何选择控制阀的气开气关形式；4） 如何选择温度控制器的正反作用，以使闭环系统为负反馈系统?1）被控对象：加热炉 被控变量：原料出口温度操纵变量：燃料流量 扰动变量：进料流量、温度、燃料温度、压力、成分2）3） 控制阀选气开型4）控制器应为反作用式题（10）（控制期的正反作用选择） 精馏塔提馏段温度控制系统如图所示，途中，Pv为调节

8、阀阀前压力1） 为保证再沸器的安全，蒸汽调节阀应选用气关阀还是气开阀，为什么？2） 确定调节器TC、PC的正反作用，并画出该系统完整的方框图；1）2）题（11）（控制期的正反作用选择） 如图为贮槽液位控制系统，为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两种情况下，分别确定执行器的气开、气关形式及控制器的正、反作用。 1）选择流入量Qi为操纵变量； 2）选择流出量Qo为操纵变量；1） 当选择流入量Qi为操纵变量时，为了防止液体溢出，在控制阀膜头上气源突然中断时，控制阀应处于关闭状态，所以应选择气开阀，为正作用方向，控制器应选择反作用方向；2） 当选择流出量Qo为操纵变量时，为了防止液体溢出，在

9、控制阀膜头上气源突然中断时，控制阀应处于全开状态，所以应选用气关阀，为反作用方向。控制器应选择反作用方向。题（12）（串级控制系统）如图所示的反应釜内进行的是放热化学反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精确度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制；1） 当冷却水压力波动时主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。2） 当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图； 题（13）（前馈控制系统） 有时前馈-反馈控制系统从其系统结构上看与串级控制系统十分相似。试问如何来区分他们？试分析判

10、断下图所示的两个系统各属于什么系统？并说明理由。图（a）是前馈-反馈控制系统，图（b）是串级控制系统。前馈反馈控制系统有一个闭合回路，串级控制系统有两个闭合回路；前馈反馈控制系统中的调节阀在定值控制系统中，第二个图中的调节阀在随动系统中。题（14）（分程控制系统）下图为化学反应器的过程控制系统；1） 说明图中的控制策略属于哪类控制系统；2） 最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3） 图中那个控制器要整定的最慢，哪个控制器要整定的最快？为什么？4） 阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是气关？为什么?5） 指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6） 给出图中控制规律的