过程装备控制技术及应用复习题(3)

2019-03-04 11:16

工业对象。

20.P:比例调节规律;PI:比节规律PID:比分调节规律 21.仪表特性:测量范围、测量精度、工作可靠性。 工作和环境:被测对象状况、液位计放置情况。 输出方式:是否连续测量、信号传递和显示等

22.①技术指标:误差、精度等级、灵敏度、变差、量程、响应时间漂移等。②使用指标:维修是否方便、运行是否安全可靠、抗干扰能力、体积和自动化程度等.。③经济指标:使用寿命、功耗、价格等。

23.差压变送器用来把差压、流量、液位等被测参数转换成统一的标准信号,并将它传送给指示记录仪表或调解器,实现对以上参数的显示、记录和调节

24.①.单通道数据采集,被采集模拟信号只有一个②多通道数据采集,被采集模拟信号有两个或两个以上。i多路A/D转换方式。ii多路共享A/D转换模式。iii多路开关方式

25.普遍采用两线制, 24VDC电源电压和负载电阻串联接到变送器与变送器。连接到变送器的导线只有两根,两根导线同时传送变送器所需的电源电压和4~20mA的DC输出电流 26. 简述定比值控制系统的基本结构形式

27. 用于易燃易爆液体的液面报警、不同介质界面的测定、监控液位防止液体泄漏。

28. 首先考虑流体的性质和状态,其次考虑工艺允许的压力损失,最大最小额定流量,同时注意使用场合,测量精度要求,以及显示的方式等。

29.恒温法是把热电偶冷端放在人造的恒温装置中,常用的恒温装置有冰点槽和电热式恒温箱;冰点槽用于实验室精确测温或鉴定热电偶,而在生产现场一般用热电式恒温箱。

30.系统在经受扰动后,在控制作用下被控变量将从一个稳态过渡到另一个稳态,过度的基本形式:发散振荡过程、等幅震荡过程、衰减振荡过程和非振荡的单调过程。

31.控制系统的性能指标主要有:i以阶跃响应曲线表示的质量指标包括最大偏差、衰减比、过渡时间、余差以及振荡周期。ii偏标包括平方误标、时间平方误标、绝对误标、时间乘绝对误标

32.应用浮力原理,利用漂浮在液面上的浮子来实现液位测量的;恒浮力式液位计在测量的过程中,浮子受到的浮力是不变的,而变浮力式液位计在测量的过程中,浮子受到的浮力是变化的。

33.由于数据的采样处理、控制都是离散的,一个控制器可以对多个对象、多个回路的控制;实时数据采样、实时判断、实时控制都是计算机程序完成的,帮对系统功能的扩充修改极为方便;在模拟控制系统中很多由硬件难以完成的功能,在计算机控制系统中都可以方便地由软件完成,既简化了硬件线路又提高了可靠性。 34.作用:电-气阀门定位器直接接受气动调节器的输出或电动调节器的输出经过转换后的气压信号,产生与调节器输出成比例的气压信号,去控制气动执行器。 主要功能:用来改善调节阀的定位精度;改善阀门的动态特性;改变阀门的动作方向;控制。 35.特点:能迅速克服进入副回路的干扰;能改善被控对象的特性,提高系统克服干扰的能力;主回路对副对象具有“鲁棒性”,提高了系统的控制精度。应用场合:凡是利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合,都可采用串级控制系统,特别是在被控对象的容量滞后大、干扰强、要求高的场合,采用串级控制可以获得明显的效果。

论述题

1.⑴工艺管道及控制流程如下图所示。

⑵控制系统的方块图如下图所示。 ⑶调节器的气开/气闭形式

根据加热炉的性质,应选气闭阀,以防气源中断时,输入过量的燃料,烧毁加热炉。

⑷说明调节过程 调节过程:例如当加热炉出口温度T增高时,测量值增加,与给定值比较得出偏差信号,经调节器运算后的输出信号,控制调节阀,减少其开度,进而减少燃料油的流量,使加热炉出口温度T保持在给定值上。

2.选择什么调节规律,要综合考虑多种因素,通常,应根据对象特性.负荷变化.主要扰动

和控制要求等具体情况,同时考虑系统的经济性以及系统投入方便等,有以下几点: 1)简单控制系统适用于控制负荷变化较小的被控对象,如果负荷变化较大,无论选择哪种控制规律,简单控制系统都难以满足控制质量要求,应设计选用复杂控制系统;

2)在一般的控制系统中,比例控制是必不可少的。当广义对象控制通道时间常数较小,负荷变化较小,而工艺要求不高时,可选择单纯的比例调节规律。

3)当广义对象控制通道时间常数较小,负荷变化较小,而工艺要求无余差时,可选用比节规律。

4)当广义对象控制通道时间常数较在,或容量滞后圈套时,应引用。如工艺允许有余差,可选用比节规律;工艺要求无余差是时,则选用比分调节规律。

3.(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。

(3)调节器的气开/气闭形式

根据乙烯裂解气的性质,应选气闭阀,以防气源中断时,输入过量的液态丙烯,乙烯裂解气产生结晶析出堵塞管道。 (4)调节过程

因为气态丙烯为控制变量,被控变量为乙烯裂解气的出口温度。当乙烯裂解气的出口温度升高时,测量值增加,与给定值比较后的偏差信号经调节器运算后,控制调节阀的开度,使其开度增加,增加气态丙烯流量,使乙烯裂解气的出口温度下降。 4.选择要考虑以下几个方面:

I根据生产所要求的温度范围、允许的误差,选择合适的仪表要有足够的量程和精度,同时注意经济性。

II根据生产现场对仪表功能的要求,选择确定仪表的类型。

III根据仪表的工作条件,选择合适的仪表和保护措施,防止过多的维护和管理费用。 而正确安装才能正确测温,安装时注意一下两个方面

I正确选择具有代表性的测温点,测温元件应插入被测物足够深处。对于管道流体的测量,应当迎着流体的流动方向插入。

II要有合适的保护措施,加装保护套管,在插入口处密封等;这样可以延长测温元件的使用寿命,减小测量误差。

5. 答:(1)控制系统的方框图

(2)从锅炉本身安全角度出发,以便当气源中断时,能继续供水,防止锅炉烧坏,因此选择气关型阀。

(3)由液位控制系统图看出,液位为被控制量,供水为控制变量。例如:当液位升高时,测量值增加与给定值比较后得出偏差信号,偏差信号经调节器计算后输出信号控制调节阀的开度,使阀开度减小,降低液位,使液位保持在给定值上。

(4)由于调节器为气关阀,那么当液位升高时,测量值增加,调节器的输出值也应该增加使阀的开度减小。从上面讨论可知,测量值增加,调节器的输出值增加,则调节器为正作用调节器。

6.(1)类型选择:根据被控对象的性质、状态和现场环境来确定

(2)量程:被测压力的最大值不能大于所选仪表量程的2/3,被测压力最小值不能小于所选仪表量程的1/3,如果是脉动的压力,则被测压力的正常值应在所选仪表量程的1/2处。 (3)精度和灵敏度:根据实际需要而定通常在满足生产要求前提下,选用尽可能廉价的压力计。同时要注意因干扰产生的附加误差,必须正确安装。 7.控制要求

i控制指标:直接目标转化率、质量、产量;间接目标温度、压力等。 ii物料平衡和能量平衡,主要是物料的比例和热平衡。

iii约束条件,主要是超限指标控制,长配有报警、连锁和选择控制。 控制手段

i反应物流控制,恒定物料比例和反应时间。 ii流量比值控制,恒定物料流量比例。

iii反应器入口温度控制,稳定物料入口温度。

iv冷却剂和加热剂的稳定,常用串级控制,以温度为副变量较为常见。

8.i放大系数表达被控对象在扰动作用下重新达到平衡状态的性能,是不随时间变化的参数,它是被控对象的静态特性参数。

ii在相同输入变化量作用下被控对象的K值越大,输出变化量就越大,被控对象自身的稳定性越差,反之K越小,输出变化量越小,被控对象自身稳定性越好。

iiiK在任何输入变化情况下都是常数的被控对象为线性对象。否则是非线性对象,较难控制。

iv不同通道的K对控制质量影响不一样。控制通道Kc越大即使输出变化不大,对被控变量的影响也会很大,控制很灵敏。干扰通道Kf越小,即使干扰幅度很大,也不会对被控变量产生很大影响,反之系统很难稳定。

9.副调节器:接受副变量的偏差,其输出去操纵阀门;它包含在副回路中 ,控制副对象中的副变量,即在控制过程中引入的中间变量,副调节器没有本身的设定值,)它的设定值是由主调节器的输出提供的,在控制系统中起粗调节作用;

主调节器:接受主变量的偏差,其输出用来改变副调节器的设定值;,包含在主回路中,控制主对象主变量,即系统控制的主要目标,它有自身的设定值,在控制系统中起细调作用;与单回路控制系统相比,有很强的克服滞后能力,更能保障被控变量满足工艺要求。

10.调节器调节规律的选取 应根据实际对象特性,负荷变化、主要扰动和控制要求等具体情况进行选取;

i简单控制系统适用于控制负荷变化较小的被控对象,负荷变化大的应设计复杂控制系统; ii在一般控制系统中,比例控制是必不可少的,用于时间常数小、负荷变化小、工艺要求不高时;

iii当广义对象控制通道时间常数较小、负荷变化较小且工艺要求无余差时,选用比节规律; iv当广义对象控制通道时间常数较大、容量滞后较大时引用;如果工艺允许余差,可选用比节规律;如果工艺要求无余差可选用比分调节规律。


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