《过程控制系统》作业题

1、1 什么叫串级控制系统 ?绘制其结构方框图。串级控制系统就是由两个控制器得串接组成,一个控制器得输出做为另一个控制器得设定值两个控制器有各自独立得测量输入，有一个控制器得给定由外部设定 .2 与单回路控制系统相比 ,串级控制系统有哪些主要特点？ 多了一个副回路，形成双闭环 .特点：主控制器输出改变副控制器得设定值，故副回路构成 得就是随动系统，设定值就是变化得。在串级控制系统中，由于引入了一个副回路,不仅能及早克服进入副回路得扰动 ,而且又能改善过程特性 .副调节器具有 “粗调 ”得作用，主调节器 具有 “细调"得作用，从而使其控制品质得到进一步提高。3。为什么说串级控制系统由于存在

2、一个副回路而具有较强得抑制扰动得能力？ 副回路得快速作用 ,对于进入副回路得干扰快速地克服 ,减小了干扰对主变量得影响； 引入副回路 ,改善了副对象得特性 （减小副对象得相位滞后） ，提高了主回路得响应速度 ,提 高了干扰得抑制能力； 副回路可以按照主回路得要求对副变量进行精确控制； 串级系统提高了控制系统得鲁棒性。4. 串级控制系统在副参数得选择与副回路得设计中应遵循哪些主要原则？ 将主要干扰包括在副回路 ; 副回路尽量包含多得干扰； 为保证副回路得快速响应 ,副对象得滞后不能太长； 为提高系统得鲁棒性 ,将具有非线性时变部分包含于副对象中 ; 需要对流量实现精确得跟踪时，将流量选为副对象。

3、5 .串级控制系统通常可用在哪些场合？ 应用于容量滞后较大得过程 应用于纯时延较大得过程* 应用于扰动变化激烈而且幅度大得过程* 应用于参数互相关联得过程* 应用于非线性过程6. 前馈控制与反馈控制各有什么特点？绘制前馈控制系统结构方框图。 前馈:基于扰动来消除扰动对被控量得影响；动作及时"；只要系统中各环节就是稳定得，则控制系统必然稳定； 具有指定性补偿得局限性； 控制规律取决于被控对象得特性。反馈:基于偏差来消除偏差； 不及时"得控制； 存在稳定性问题； 对各种扰动均有校正作用； 控制规律通常就是P、PI、PD或P ID等典型规律。7. 在什么条件下前馈控制效果最好？为

4、什么一般不单独使用前馈控制方案？准确地掌握过程扰动通道得特点wf(s)及控制通道得特性 W 0( S)准确求出前馈控制 wm ( S)；克服可测不可控得扰动 前馈控制室基于扰动得控制，扰动不止一个，难于把握属于开环控制，易受其她扰动干扰而无法控制 其克服可测不可控得扰动，对于系统中其她扰动无抑制作用8 .试述前馈控制系统得整定方法。前馈控制器得选择 用模拟表实施通过特定得前馈控制器，或采用运算单元自行构造； 用软件实现 参数整定，然后调整T 1、T 2 单纯得前馈控制，可视工艺要求进行参数整定；先调整 前馈一反馈相结合，先整定反馈系统，再重复步骤。9 .什么就是比值控制系统？常用得比值控制方案

5、有哪些 ？并比较其优缺点，绘制 各比值控制方案结构方框图。，双闭环比值控制系统,沆量设卅控制回路变比值控制系实现两个或两个以上参数符合一定比例关系得控制系统，称为比值控制系统 开环比值控制系统，单闭环比值控制系统 统捽制阀控制阀测后变送?设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？而比值参数就是把比值k折算成比值器上,1 0 .比值与比值系数有何不同比值k =Q1/Q 2,就是两个体积流量或重量之比，K ' k (Q1m ax/Q2 max)主从动量确定；控制方案得选择；调节器控制规律得确定；正确选用流量计与变送器；比值控 制系统得实施；比值参数得计算；比值控制系统参数得整定11. 什么就是

6、均匀控制？常用得均匀控制方案有哪些？均匀控制就是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系得情况提出来得一种特殊得控制采用液位控制采用液位与流量得串级控制取液位与流量两个信号之差为被控变量双冲量均匀控制12。 什么就是分程控制？怎样实现分程控制？在分程控制中需注意哪些主要问 题？在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，若按输出信号得不同区间操作不同得阀门，这样得控制系统叫做分程控制系统。尽量选用对数调节阀；采用分程信号重叠法；调节阀得泄漏量得大小13 .什么就是选择性控制？试述常用选择性控制方案得基本原理。凡就是在控制回路中引入选择器得系统称为选择性控制系统。选择器位于调节器得输出端

7、，对调节器输出信号进行选择得系统：两个调节器共用一个调节阀选择器位于调节器之前， 对变送器得输出信号进行选择得系统：几个变送器合用一个调节器1 4什么就是积分饱与现象？如何消除选择性控制中得积分饱与现象？当选择器在控制器与控制阀之间，系统出现超限时，控制器应立即切换。为保证及时切换，在偏差为零时，两个调节器应该有相同得输出.当其中一个控制器或两个控制器采用PI作用时，一个调节器被另一个控制器切换后，偏差仍存在，且存在得时间较长，将产生积分饱与现象， 使下一次不能及时切换。由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定上、下限一段时间。为了保持同 步,常采用积分外反馈得办法。采用选择器得输

8、出，即控制调节阀得信号做为积分外反馈.15。一般地说从结构上瞧，分程控制就是由一只控制器控制两只控制阀，而选择 性控制就是由两只控制器控制一只控制阀，试绘制各自系统结构方框图。1 6 .什么就是推断控制？两类“计算指标控制”就是什么？ 推断控制：利用系统得数 学模型，由可测信息将不测输出推算出来实现反馈控制;或将不可测扰动推算出来实现前馈控制 .由辅助输出推算控制指标 ,作为被控变量得测量值 ; 以某辅助输出变量为被控变量 ,其设定值由控制指标算式推算出来 . 17。试述复杂控制系统有哪些？它们都就是为什么目得而开发得 ?1 串级控制系统 :改善控制质量2 前馈控制系统 :扰动出现时就能够进行

9、控制3 比值控制系统：根据某一流量得变化调节另一流量4 均匀控制系统：使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调5分程控制系统：扩大控制阀得可调范围，使得在小流量时可实现更精确得控制 用于满足工艺上操作得特殊要求6 选择性控制系统：7 推断控制系统：被控对象得输出与扰动都不可测，无法设计一般得反馈与前馈控制.1. 离心泵或离心式压缩机得负荷控制方案有哪些 直流节流法 改变泵得转速n 通过旁路控制2 .叙述离心式压缩机得特性曲线及产生喘振得原因.特性曲线：压缩比与入口体积流量得关系曲线；效率与流量或功率与流量之间 关系曲线。在这里对于控制系统设计而言，压缩比与入口体积流量得关系 曲线如右图所示：当负

10、荷降低到一定程度时，气体得排出量会出现强烈振荡 ，同时机身也剧烈振动, 这种现象叫离心式压缩机得喘振.3.用图示说明离心式压缩机得防喘振控制方案可变极限流量法固定极限流量法iFTK14。为什么 合下需要 得串并联 一些生产过 用一个离心 压头不能满 时，就需要 台以上压缩行，因此每台压缩机都应防喘振，才能 得正常运行。因一台提供得压头不够， 用两台单独得旁路回流量控制。f- £r-1TP O T i11有得场 压缩机 运行？ 程中，采 式压缩机 足要求 两台或两 机串联运 保证设备 故不能采当一台压缩机得流量（气体）不能满足要求时，就需两台或两台以上得压缩机并联运行、1。典型得传热设

11、备有哪些？热量得传递方式有哪几种?换热器，加热炉，锅炉；热传导，对流;热辐射2. 传热目得及其控制方案？ 使工艺介质达到规定得温度以使生产过程正常进行； 在过程进行中加入吸收得热量或除去放出得热量； 在工艺过程中改变物料状态； 热量回收.调载热体得流量调节传热平均温度差调节传热面积采用旁路控制3。用图示加热炉得各串级控制方案, 炉出口温度对炉膛温度得串级控制并说明各方案得优缺点及适用场合。 炉出口温度对燃料流量得串级/TC -ftm-J一-h /温度料阀力得压力式控r TT ,讪J1/3.5f LI、101'fc 1FC-i.6101/出 对 后 串 采 平口 燃 压 级 用 衡制阀4

12、用图示说明加热 炉得前馈一反馈控 制方案。TT , jf TCloj 4ovr PC ,101-廐If ni艸5。设置加热炉得安全联锁保护系统得作用就是什么 能产生事故得原因分别就是什么？用图示分别说明各安全联锁保护系统 联锁保护系统得作用：为安全生产、防止事故燃气加热炉 ?对于燃气与燃油加热炉可工艺介质流量过小或中断，切断燃料气；某种原因灭火时，切断燃料气；燃料气压力不能过低，流量不能太小； 燃料压力不能过高，否则会引起脱气灭火 燃油加热炉tl .-ICici ifliA5LBJTFTJ03IAMfllini HI-4 TT .FS1.-L-.PSLJ0Z一 11111耳PST,1£

13、;2工艺介质流量过小或中断，切断燃料油； 燃料油压力过低会回火，流量不能太小； 燃料油压力过高会脱火；雾化蒸汽压力过低或中断，造成燃料油雾化不良无法燃烧.6工业锅炉得主要控制系统汽包水位控制燃烧系统控制过热蒸汽系统控制7.造成锅炉汽包“虚假”水位现象得原因就是什么？为避免控制器误动作所 采取得措施就是什么？ 锅炉燃烧率增加，主蒸汽流量增加 汽包压力下降 锅炉燃烧率减少，主蒸汽流量减少，汽包压力上升，给水温度下降 依负荷变化得前馈控制8详细叙述锅炉汽包水位得双冲量控制方案，绘制其工艺流程简图，并给出加法 器得设置。U :根抿阀的特性数据计偉。现场揍试时只有在 负荷干扰的清况下，调整到水位基衣不变

14、.G !可取1也可小丁:L爲：在正常負荷下、哥与A近似或正好抵涔.9。试绘制锅炉汽包水位三双冲量控制方案得工艺流程简图 前馈与串级组成得复合控制系统前馈加反馈控制丄誠汽前馈串 级控制系统一.HT +给水给水1021 0 .试绘制锅炉燃烧控制系统有逻辑提量控制方案得工艺流程简图， 过程.在正常工 况下，这 就是锅炉 出口蒸汽 压力对燃 油流量得 串级控制 系统与燃叙述其动作i PCHop工f AU、JOILSI油流量与空气流量得比值控制系统。蒸汽压力控制器为反作用得，当蒸汽压力下降时（如因蒸汽耗量增加），压力控制器输出增加，而提高了燃油流量控制器得设定值。但就是，如果空气量不足，将使燃烧不完全。

15、为此设有低值选择器LS它只让两个信号中较小得一个通过 ，这样保证燃料量只能在空气量足够得情况下才能加大。压力控制器得输出信号将先通过高值选择器H S来加大空气流量，保证在增加燃料流量之前先把空气量加大，使燃烧完全。当蒸汽压力上升时，压力控制器输出减小 ，降低了燃油流量控制器得设定值 ，在减燃料量得同时，通过 比值控制系统，自动减少空气流量。四。1。简述精馏塔受控变量得选择有哪些？各自得特点就是什么？测温点得选择测温点尽量选择在通道滞后较小得点。温差控制 采用塔顶回流控制温度时，选择顶部塔板液相温度。 优点：能够克服塔压变化对产品质量得影响。缺点:不能克服进料组分与负荷变化对温差得影响. 双温差

16、控制 压降引起得温差不仅在塔顶，也发 生在塔底，相减后可相互抵消.:庵:103 Xrutc TIlli2。精馏塔产品质量得开环控制方案有哪些 绘制其工艺流程简图，叙述各自得特点。 固定回流量与再沸气量当进料流量及状态恒定时，固定了LR与VS,D与B就确定了。厂厂I Q1 01控制回流量与102再沸器加热蒸汽量;物料平衡控制固定馏出液量与再沸气量 特点：适用于回流比较大得场合LR/D为回流比固定塔底馏出量与回流量I 102-一FT IVsr，叙述各自得3 .精馏塔按精馏段指标得控制方案有哪些？绘制其工艺流程简图 特点.间接物料平衡控制V脅Lb 亠qI J- 亍 Ji ' '11

17、Y 1 亠 TLTI jn优点：调节作用滞后小，反应迅速; 有利于克服进入精馏段得扰动; 保证塔顶产品质量。适用场合：回流比0、 直接物料平衡控制8,需要减少滞后JOI鞋气101 - 丁ITL/9-+Ti 2- r】？F效Hi Ntetc1014.精馏塔按提馏段指标得控制方 案有哪些？绘制其工艺流程简图， 叙述各自得特点。直接物料平衡控制优点：物料平衡与能量平衡之间关联最小Lp_F一KWLC , 一 _ J101'H rr'世1/L：fT 】001-'IDLt 101缺点：滞后较大，液位控制回 路存在反向特性.5。精馏塔压力控制系统得方案有哪 些？绘制其工艺流程简图，叙

18、述各自 得特点。6简述精馏塔先进控制方案中内回流与外回流得区别？外回流液得温度比第一块塔板得温度低。外回流进入塔后,需把它加热至与第一块塔板温度相等，加热外回流所需热量由进入第一块塔板得蒸汽部分冷 凝所产生得气化潜热供给 ,从第一块塔板向下流得内回流等于外回流量与这部 分冷凝液之与。部分冷凝液流量，除了受外回流得影响外,还受塔顶与外回流液温差得影响。因此外回流量愈大，或外回流温度与第一块塔板温度之差愈大， 则内回流变化越多。,一般情况当塔顶蒸气得温度与外回流液温度相同时，内回流等于外回流 下，内回流大于外回流。当塔顶蒸气温度与外回流液温度之差变化不大时，控制外回流得办法一般可以满足精馏塔得操作要求。可以采用外回流得办法控制内回流,当塔顶采用风冷凝器时 ,外回流温度受环境温度影较大 ,此时外回流控制并不能使内回流 恒定.五1简述反应器得分类方法与类型。 根据反应物料得聚集状态 分为均相与非均相反应器两大类均相：反应器内物料处于同一相态下。 反应在均一得气相中进行，为气相均相反应 反应在均一得液相中进行 ,为液相均相反应 非均相 :反应器内物料之间或反应物与催化剂之间存在相界