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过程控制系统试题答案


过程控制系统试题

答案

一. 填空 (22 分.每个空格 1 分) 1. (一) ; (若干) 2. 1).单冲量 ; 2). 双冲量 ; 3). 三冲量 3. 对象;线性阀;对数阀(等百分比) ;快开阀;抛物线。 4. 受控变量(被控变量) ;偏差;扰动(干扰) ;开环;安全保护(软限) ;危险 5. 串级;减少;频率。 二.回答下列各问 (20 分) 1.一器多阀与分程自控系统有什么区别? (4 分) 答: 一器多阀是调节器输出控制多个调节阀, 但每个调节阀都工作在调节器输出信号的全范 围内,即阀由全开到全关信号从 0.2~1.0kgf/cm) ,而分程控制系统调节阀都各自工作在调节 器输出信号的某一范围内(如 0.2~0.6kgf/cm)完成全开到全关(或反之) 。 2.往复泵进行负荷控制时,调节阀为什么不能安装在泵的出口管线上? (2 分) 答:因为往复泵的压头与流量无关,即往复泵输出流量是固定不便的。因此,往复泵出口安 装调节阀会造成往复泵憋压,损坏往复泵。 3.串级.前馈.均匀及比值控制系统引入的目是什么? (4 分) 答:串级控制系统引入主要是为了提高控制系统质量,去解决对主变量影响较大,可测可控 的主要干扰变量, 或对象容量滞后较大情况引入的。 前馈控制系统也是为提高控制系统质量, 不同点是解决对那些可测不可控的主要干扰变量; 均匀控制系统解决前后设备供求矛盾为工 艺目的服务的。 4.设计一个自控系统一般包括哪些内容? (3 分) 答:1)选择受控变量;2)选择操纵变量;3)选择调节阀特性 4)测量变送元件;5)调节器的控制规律;6)控制系统投运及参数整定。 5.自动控制系统投运时为什么作到无扰动切换? 如何作到无扰动切换(4 分) 答:为防止因切换造成人为干扰,使系统变成不稳定。因此,必须作到无扰动切换。 即切换过程中使控制器输出保证不便。因此,切换时应使测量等于给定值,使偏差为零,这 样切换时, 保证控制器输出保证不便。 即保证阀位不便, 对系统无扰动。 当然切换时应平稳、 迅速。 6.什么是可控性?它的引入是解决什么问题?用什么参数表征? (3 分) 答:可控性就是指对过程进行控制的难易程度。它的引入主要解决: 1) 操纵变量的选择 2)控制方案的比较、改进; 用 Kmax*WC 表示。 三.分析下列自控系统设计是否正确并简述理由.(8 分.每题 2 分) 1)答:正确。因为流量检测点安装在.压缩机出口管线上,是.压缩机负荷控制。 2)答:不正确。因为大量不凝性气体,不能通过改变泠凝率使大部分气体泠凝。 3)答:正确。因为工艺介质温度低,阀安装在蒸汽管道上易造成系统波动,不稳定。 4)答:正确。由于热载体温差大于冷流体温差,调节系统灵敏,节省载热体。

四.确定下列各自控制系统中调节阀的开 /闭形式,调节器的正/反作用,?加法器的符号及选 择器的功能..(10 分)

(1).调节器 PC1=反作用 TC=反作用 LIC =反作用 ; FC1 =反作用; FC2 =反作用 (2).调节阀 V1 =气开 V2 =气开 (3).加法器 a =“+” b =“+” c = “-” (4).选择器 (h=高选 l=低选):=LS 五.工艺要求两种物料实现配比关系。正常情况下主动物料流量为 100 公斤/小时,从动物 料流量为 200 公斤/小时,主从物料最大流量分别为 200 公斤/小时和 500 公斤/小时;流量 用孔板测量,用一个气动乘法器实施组成单比环比值控制系统,回答下列各问: (12 分) 1.画出系统控制流程图和系统方框图(4 分)

2 计算比值系数(4 分) 解:根据公式 K? = (G2/G1)? (G1mxa/G2mxa)? = (200/100)? (200/500)? = 0.64 3、求乘法器的 给定值(2 分) 解:P0 = 0.8* K+0.2 = 0.8*0.64+0.2 = 0.71(kg/cm? ) 4、用除法器实施,画出工艺控制流程图(2 分) 。

六.某一加热炉的原油出口温度控制系统如下图所示,要求出口温度保持在 900℃。 已知影响 原油出口温度的主要干扰因素有: (1).燃料油的压力 (2).燃料油的热值及雾化程度 (3).烟筒抽力 (4).原油温度 (5).原油流量 回答下列各问: (总共 18 分); 1.(6 分); 2.(4 分);3.(4 分);4.(4 分) 1.画出该自控系统方块图并标出燃料油热值及原油温度干扰进入系统中的位置

Gf1(S)--原油流量出口温度传函 ;Gf2(S)—热值对炉膛温度传函 ; Gf3(S)原油温度对出口温度传函; Gff(s)—前馈控制器传函 2.该自控系统选择哪种温度测量元件?温度调节器选用什么控制规律? 答:选择热电偶作为温度测量元件;选用 PID 或 PD 控制规律。 3.实际测试原油入口流量对加热炉出口温度影响传函 G1(S)=1.8/(5S+1) 燃料油流量对加热炉出口温度影响传函 G2(S)=3.6/(8S+1) ,求前馈模 型并指出前 馈模型具有超前还是滞后作用? 解:1)

2) 模型具有超前调节作用。 4.如果影响该加热炉出口温度的主要干扰来自原油流量,燃料油的雾化程度和烟筒抽力则你 将如合进行设计,重新画出带控制点的工艺流程图? 解: 组成以原油出口温度为受控变量, 炉膛温度为副变量及原油入口流量为前馈的串级-前 馈反馈控制系统。

七.下图为锅炉经济燃烧控制系统。试分析:

1. 控制系统由哪几个系统组成(5 分) 答:1)蒸汽压力和燃料气流量串级控制系统。 2) 料气流量与空气流量比值控制系统 3) 逻辑提量控制系统 4) 燃料气压力与蒸汽压力组成的选择控制系统 5) 炉膛压力和蒸汽压力组成前馈-反馈控制系统。 2.各个系统作用(5 分) 1) 作用:保证蒸汽压力稳定 2) 作用:保证经济燃烧 3) 作用:防止冒黑烟 4) 作用:防止蒸汽压力波动造成燃料气脱火和回火。 5) 作用:保证炉膛压力稳定







程 试





答 案

课程号:15217607 2004~2005 学年一学期 适用专业:自动化 班级:自 2001 级(1~3 班)考试性质:必修、考试 一.填空(22 分) 1.鲁棒性;付回路;微分;调节器 2.对象;工作;工艺;理想;对象。 3.付回路;付回路;主回路。 4.扰动;开环;可测;不可控;安全保护;危险。 5.串级;中间辅助;减少;频率。 二.回答下列各问(20 分) 1.在均匀控制系统中调节器控制规律是否可选择比例微分和比例积分, 为什么 ?在参数 整定和变送器量程选择上有何不同? (6 分) 答:均匀控制系统中调节器控制规律可选则比例积分,但不能选择比例微分。因为比例微分 控制规律具有超前调节作用,阀动作快,使受控变量波动大。失去了设置均匀控制系统的目 的。同定值系统不同点,在参数整定方面采用宽比例度,大积分;变送器量程选择上采用窄 量程。 2.选择控制系统引入的目的是什么? (2 分) 答:主要解决生产安全(软线保护)而引入。 3. 比 值 控 制 系 统 的 比 值 系 数 和 静 态 前 馈 控 制 系 统 前 馈 传 函 有 何 不 同 ? (4 分) 答:前馈控制器传函是干扰过程通道和控制通道传函之比,与对象特性有关。静态前馈 是两个通道动态特性相同而获得的传函 Kf, 表面形式与静态比值系数 K‵相同, 但 是静态比值系数 K‵是两种重量或体积比折算仪表上的电气信号比, 是为完成两种 物料的配比而引如入控制系统; 静态前馈是根据不变性原理, 系统在干扰作用使受 控变量保持不变,两者有根本区别。 4.受控变量选择原则是什么? (4 分) 答:1) 、如果一个控制系统内存在两个或两个以上干扰通道,应该使主要干扰通道的 放大系数,尽量小一些;时间常数(或容量滞后)尽量大一些。 2) 、控制通道放大系数大一些,尽可能小的时间常数和纯滞后时间。 3) 、 广义对象由几个时间常数串联, 选择操纵变量时尽量避免几个时间常数相等或相 近。 4) 、尽量使主要干扰作用点从靠近调节阀处进入系统。 5.精馏塔的精馏段和提馏段温度控制应用场合? (4 分) 答:.精馏塔的精馏段应用场合 1)塔顶纯度要求高;2)全部为气相进料; 塔底或提馏段不能反映 T~X 变化,塔重组份杂质太多影响 T~X 变化。 精馏塔的提馏段应用场合 1)塔底纯度要求高;2)保证塔最大产率,塔顶要求不高 3)全部为液相进料;

制 工 程 试 题 三 课程号:15217607 2004~2005 学年一学期 适用专业:自动化 班级:自 2001 级(1~3 班)考试性质:必修、考试 一.填空 (18 分.每个空格 1 分) 1.调节器;调节阀;测量元件及变送器;对象;特性。 2.容量;纯; 3.鲁棒性;副回路;主;副回路。 4.受控变量;偏差;扰动;开环;软限;危险。 5.供求。




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