分析题过程控制.docx
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分析题过程控制.docx
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分析题过程控制
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(12~20mA);冷水的分程区间在低信号区(4~12mA);
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),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选取;
解:
1)是串级分程控制系统;
2)最主要的被控变量是反应器内温度,最主要的操纵变量是冷剂流量;
3)图中T1C要整定的最慢,FC最快;
4)阀门V1是气关,保证反应物温度不致过高,从而生成其他产物。
阀门V2是气开;
5)T1C是反作用,T2C正作用,FC正作用;
6)T1C:
PIDT2C:
P(PI,I弱)FC:
P
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