化工儀表及自動(dòng)化課后習(xí)題答案(參考版)
2025-06-26 13:55本頁面
【正文】 ，LC應(yīng)為“正”作用，F(xiàn)C應(yīng)為“反”作用。該控制系統(tǒng)的主對(duì)象是貯液罐，主變量是貯液罐內(nèi)的液位，主控制器是液位控制器LC；副對(duì)象是排液管管道，副變量是排出液流量，副控制器是流量控制器FC；操縱變量是排出液流量。副控制器T2C為“反”作用，主控制器T1C也為“反”作用。題解75圖2 聚合釜溫度冷卻水溫度串級(jí)控制系統(tǒng)（6）如果選擇夾套內(nèi)的水溫作為副變量構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，其原理圖如題解85圖3所示。（5）如果冷卻水溫度經(jīng)常波動(dòng)，則應(yīng)選擇冷卻水溫度作為副變量，構(gòu)成溫度溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。首先，流量增大，副控制器FC輸出信號(hào)增大（“正”作用），使氣關(guān)閥門開度減小，減小冷卻水流量；其次，聚合釜溫度降低，主控制器TC輸出減?。ā罢弊饔茫?，F(xiàn)C給定值減小，F(xiàn)C輸出增大，進(jìn)一步關(guān)小控制閥，減小冷卻水流量。因此主控制器TC應(yīng)為“正”作用。（3）由于副變量就是操縱變量（冷卻水流量）本身，所以副對(duì)象是“正”作用，因此副控制器FC為“正”作用。第7章 復(fù)雜控制系統(tǒng) p199 （1）這是一個(gè)溫度流量串級(jí)控制系統(tǒng)，其方塊圖如下：題解85圖1 溫度流量串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖其中：主對(duì)象是聚合釜，主變量是聚合釜內(nèi)的溫度，主控制器是溫度控制器TC；副對(duì)象是冷卻水管道，副變量是冷卻水流量，副控制器是流量控制器FC；操縱變量是冷卻水流量。17. 解 PI作用時(shí)控制器的比例度d=60%，積分時(shí)間TI=。16. 解 PI作用時(shí)控制器的比例度d=66%，積分時(shí)間TI=。14． 解 （1）當(dāng)選擇流入量Qi為操縱變量時(shí)，為滿足貯槽內(nèi)液體嚴(yán)格禁止溢出的工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；由于被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。13． 解 （1）根據(jù)工藝要求，題713(a) 圖所示加熱器出口物料溫度控制系統(tǒng)，執(zhí)行器應(yīng)為氣開閥；加熱劑流量增加時(shí)，加熱器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是“正”作用，所以，控制器應(yīng)為“反”作用。7．（1）操縱變量應(yīng)是工藝上允許加以控制的可控變量；（2）操縱變量應(yīng)是對(duì)被控變量影響諸因素中比較靈敏的變量，即控制通道的放大系數(shù)要大一些，時(shí)間常數(shù)要小一些，純滯后時(shí)間要盡量??；（3）操縱變量的選擇還應(yīng)考慮工藝的合理性和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)工藝要求，執(zhí)行器應(yīng)為氣開型式；蒸汽流量增加時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)溫度升高，被控對(duì)象是“正”作用；所以，控制器應(yīng)為“反”作用。 該反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的控制信號(hào)來改變操縱變量的數(shù)值，以達(dá)到控制被控變量的目的。檢測(cè)變送裝置的作用是檢測(cè)被控變量的數(shù)值并將其轉(zhuǎn)換為一種特定輸出信號(hào)。在分程控制中，利用定位器可以使閥在不同的信號(hào)段范圍內(nèi)作全行程移動(dòng)。答 電一氣閥門定位器除了能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)外，還能夠使閥桿位移與送來的信號(hào)大小保持線性關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)控制器來的輸人信號(hào)與閥門位置之間關(guān)系的準(zhǔn)確定位，故取名為定位器。氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開式與氣關(guān)式的選擇原則是考慮工藝生產(chǎn)的安全，即控制信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。隨著x值的減小，旁路閥逐漸打開，雖然控制閥的流量特性變化不大，但可調(diào)范圍卻降低了。9. 解 并聯(lián)管道中的分流比x為x值變化時(shí)，控制閥的流量變化，控制閥所控制的流量與總管的流量產(chǎn)生差異，因此，其理想流量特性將會(huì)發(fā)生畸變。所以，在實(shí)際使用中，常選s=~。s = 1時(shí)，管道阻力損失為零，系統(tǒng)總壓差全降在閥上，工作特性與理想特性一致。7．解 控制閥的可調(diào)范圍（可調(diào)比）是其所能控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin的比值，即在串、并聯(lián)管道中，由于分壓和分流作用，可調(diào)范圍都會(huì)變小。拋物線流量特性 ；168。直線流量特性 ；168。在不考慮控制閥前后壓差變化時(shí)得到的流量特性稱為理想流量特性。蝶閥 大口徑、大流量、低壓差，含少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)球閥 適用于高黏度和污穢介質(zhì)的控制凸輪撓曲閥 用于高黏度灬帶有懸浮物的介質(zhì)流量控制籠式閥 壓差大，要求噪聲小的場(chǎng)合。直通雙座控制閥角型控制閥 適用于現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒的場(chǎng)合。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它根據(jù)輸入控制信號(hào)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力F和直線位移l，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，所以它是將控制信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；控制機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的控制部分，它直接與操縱介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。解 比例控制規(guī)律的特點(diǎn)是反應(yīng)快，控制及時(shí)；存在余差(有差控制)積分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制動(dòng)作緩慢，控制不及時(shí)；無余差(無差控制)微分控制規(guī)律的特點(diǎn)是控制響應(yīng)快，故有超前控制之稱；但它的輸出不能反映偏差的大小，假如偏差固定，即使數(shù)值很大，微分作用也沒有輸出，因而控制結(jié)果不能消除偏差，所以不能單獨(dú)使用這種控制器，它常與比例或比例積分組合構(gòu)成比例微分或比例積分微分控制器。解 PID控制器的控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中，e—輸入變化量；p—相應(yīng)的輸出變化量；KP—放大倍數(shù)；TI—稱為積分時(shí)間；TD—微分時(shí)間。則輸出變化量所以，經(jīng)歷時(shí)間5min后，控制器的輸出為p=p0+Dp=5+=(mA)10. 因?yàn)槲⒎挚刂谱饔玫妮敵雠c輸入偏差的變化速度成正比，一旦偏差不變化，即使偏差非常大，微分控制也無能為力了，所以微分控制規(guī)律不能單獨(dú)使用。9. 解 控制器的放大倍數(shù)KP=1/d=1/100%=1控制器的積分時(shí)間TI=2min，穩(wěn)態(tài)輸出p0=5mA；控制器的輸入變化量為A=。TI越小，積分控制作用越強(qiáng)；TI越大，積分控制作用越弱。?? 選擇比例度要注意：若對(duì)象的滯后較小，時(shí)間常數(shù)較大以及放大系數(shù)較小，可選擇小比例度來提高系統(tǒng)的靈敏度，使過渡過程曲線形狀較好；反之，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇大的比例度。4． 解 比例控制器的比例度就是指控制器的輸入變化相對(duì)值與相應(yīng)的輸出變化相對(duì)值之比的百分?jǐn)?shù)，用式子表示為：式中 e ——輸入變化量；p ——相應(yīng)的輸出變化量；——輸入的最大變化量，即儀表的量程；——輸出的最大變化量，即控制器輸出的工作范圍。因?yàn)楸壤刂谱饔檬桥c偏差成比例的，只有偏差存在，才能產(chǎn)生控制作用。當(dāng)比例控制系統(tǒng)的控制過程結(jié)束之后，其被控變量新的穩(wěn)定值與給定值之間仍存在一定的偏差，即比例控制的余差。第4章 自動(dòng)控制儀表 P139 控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)p與輸入信號(hào)e之間的關(guān)系，即控制器的基本控制規(guī)律有：位式控制（其中以雙位控制比較常用）；比例控制(P)；積分控制(I)；微分控制(D)。熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上也可分為三大部分：輸入橋路、放大電路及反饋電路。6說明熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器的組成及主要異同點(diǎn)。50℃=。=71W。R0分別為：10Ω、100 Ω 、50 Ω 、100 Ω 。只要測(cè)出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，便可得知被測(cè)溫度大小。查分度號(hào)E，可得160℃時(shí)的電勢(shì)為10501μV，這電勢(shì)實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即查分度號(hào)K，可得，由此可見，由這個(gè)數(shù)值查分度號(hào)K，可得實(shí)際溫度tx=283℃。63. 解 認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430℃不對(duì)。，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV，冷端（室溫）為25C，求設(shè)備的溫度？如果改用E型熱電偶來測(cè)溫，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少？解 用K型熱電偶測(cè)溫時(shí)，設(shè)設(shè)備的溫度為t，則E(t，25)=20mV，查K型熱電偶分度表，E(25，0)=。、熱電阻溫度計(jì)各包括哪些元件和儀表？輸入、輸出信號(hào)各是什么？解：熱電偶溫度計(jì)由熱
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