杭电过程控制2013复习(1)
时间:2025-04-02
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1.一个过程控制系统主要由被控对象、检测元件、变送器、调节器和调节阀等几部分组成。
4.如图所示,为某造纸厂网前箱的温度控制系统。纸浆用泵从储槽送至混合器,在混合器内用蒸汽加热至72℃左右,经过立筛、圆筛除去杂质后送到网前箱,再去铜网脱水。为了保证纸张质量,工艺要求网前箱温度保持在61℃左右,为了达到此控制要求,设计了如图所示的温度-温度串级控制系统。要求: (1)将图中的控制流程图补充完整;
(2)指出该串级系统的主被控变量、副被控变量及控制量分别是什么; (3)画出该系统的结构框图;
(4)指出控制阀的气开、气关型式; (5)确定主、副控制器的正、反作用。
5.在石油化工生产过程中,常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量,使裂解气体的温度下降到规定的数值上。图中所示的是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。被冷却的物料时乙烯裂解气,其温度要求控制在(15±1.5)℃。如果温度太高,冷却后的的气体会包含过多的水分,对生产造成有害影响;如果温度太低,乙烯裂解气会产生结晶析出,堵塞管道。 (1)指出系统中被控对象、被控变量和控制量各是什么? (2)画出该控制系统的结构框图
(1)在丙烯冷却器温度控制系统中,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;操纵变量为气态丙烯的流量。 (2)该系统方块图如图所示。
6.图示为一列管式换热器。工艺要求出口物料温度保持恒定。经分析如果保持物料入口流量和蒸汽流量基本恒定,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控制系统,以保持出口物料温度恒定。
(1)试画出对出口物料温度的控制系统方块图;
(2)指出该系统是开环控制系统还是闭环控制系统,并说明理由。 答:(1)控制系统方块图如图所示。
(2)控制系统为开环控制系统。从方块图可以看出,对物料入口流量和蒸汽流量均为闭环控制系统;而对于出口物料温度,未经过测量变送环节反馈到系统输入端,没有形成闭环系统。
7. 用蒸汽加热的贮槽加热器,进料量Q1稳定,而Q1的初始温度T1有较大波动,生产工艺要求槽内物料温度T恒定。Q2为下一工艺的负荷,要求Q2的温度为T。试设计一过程控制系统,并画出控制系统框图。
解:应用前馈-反馈控制系统对冷物料进行前馈补偿控制、对被控参数:出口热物料进行反馈控制。系统控制流程图如下图所示。
控制系统组成框图:
8.干燥器的流程图如下图所示,干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。夹套内通入的是经列管式加热器加热后的热水,加热器采用的是饱和蒸汽。为了提高干燥速度,应有较高的温度θ,但θ过高会使物料的物性发生变化,这是不允许的,因此要求对干燥温度θ进行严格的控制。(在此系统中蒸汽流量对热水温度的影响比冷水流量要大。) (1)汽压力波动是主要干扰,应采用何种控制方案,为什么? (2)水流量波动是主要干扰,应采用何种控制方案,为什么?
(3)水流量和蒸汽压力都经常波动,应采用何种控制方案,为什么?画出控制流程图; (4)画出方块图,确定阀门的气开气关形式和控制器的正反作用。
答:(1)应采用干燥温度与蒸汽流量的串级控制系统。采用蒸汽流量为副变量,当蒸汽压力有所波动,引起蒸汽流量变化,马上由副回路及时克服,减少或者消除蒸汽压力波动对主变量θ的影响,提高控制质量。
(2)如果冷水流量波动是主要干扰,应采用干燥温度与冷水流量的串级控制系统。选择冷水流量为副变量,及时克服冷水流量波动对干燥温度的影响。
(3)如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动,由于它们都会影响加热器的热水出口温度,这时可以选择干燥温度和热水温度的串级控制系统,干燥温度为主变量,热水温度为副变量。在此系统中,蒸汽流量和冷水流量都可以作为调节变量,考虑到蒸汽流量的变化对热水温度
的影响较大,故选择蒸汽流量为调节变量。构成的流程图如图所示。
方块图如图所示:
为了防止干燥温度过高,应选择气开阀门 副对象特性为“+”,所以副控制器为反作用控制器; 主对象特性为“+”,所以主控制器为反作用控制器。
9.如图示为锅炉汽包液位调节系统,试回答以下问题:
(1)如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象,这是为什么? (2)试设计双冲量控制系统实现控制,画出流程图; (3)确定阀门的气开气关形式; (4)确定控制器的正反作用。
答:
(1)在锅炉汽包液位控制系统中,在燃料量不变的情况下,若蒸汽负荷突然有较大幅度的增加,由于汽包内蒸汽压力瞬时下降,汽包内的沸腾突然加剧,水中的汽泡迅速增多,将水位抬高,形成了虚假的水位上升现象,这种升高的液位并不代表汽包贮液量的真实情况, …… 此处隐藏:1692字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
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