过程控制系统与仪表习题答案.pdf

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1、一、某化学反应器,工艺规定操作温度为２00±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过15℃。现设计运行得温度定值调节系统，在最大阶跃干扰作用下得过渡过程曲线如下图所示,试求：该系统得过渡过程品质指标（最大偏差、余差、衰减比、振荡周期与过渡时间），并问该调节系统就是否满足工艺要求。参考答案:最大偏差Ａ=２30—２00=30℃余差Ｃ=２0５-２０0=5℃衰减比n=y1：y3=２5：５＝5：1振荡周期T=20–５=15（mｉｎ)设被控变量进入稳态值得土2％，就认为过渡过程结束,则误差区域=２０5×（±

2、２%）＝±4．1℃在新稳态值（２0５℃）两侧以宽度为±4.１℃画一区域（阴影线）。曲线进入时间点Ts＝22ｍｉn工艺规定操作温度为200±１0℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃,而该调节系统Ａ=３0℃,不满足工艺要求。最大偏差A＝2３0－200=30℃余差C=２05-20０=5℃衰减比n＝y1:ｙ3=2５：５＝５：１二、如图所示,用差压变送器检测液位。已知ρ1=1２00kｇ／m３，ρ2=95０kg／m3，h１=１．0ｍ,h2＝5.0m，液位变化得范围为0~3。0ｍ，如果当地重力加速度ｇ＝

3、9．8m／s，求差压变送器得量程与迁移量。当液位在0～3.0m变化时，差压得变化量为ρ1gＨmaｘ=1200×9、8×3、0＝3５280Pa根据差压变送器得量程系列，可选差变得量程为40ｋPa当H＝０时,有Δp=－ρ2g(h2－h１)=－９５0×9、8×(５、0—1、0)=－37240Pa所以，差压变送器需要进行负迁移，负迁移量为３7、2４kPa迁移后该差变得测量范围为—37、24～2、7６kPａ若选用DDZ－Ⅲ型仪表，则当变送器输出Ｉ=4ｍＡ时，表示Ｈ=０;当I＝２0ｍＡ时，H=40×3、0/35、28=3

4、.4m,即实际可测液位范围为0～3。4ｍ.如果要求H＝3．0ｍ时差变输出满刻度(20mA）,则可在负迁移后再进行量程调整，使得当Δp=－37、2４＋3５、28＝-1、９6ｋPa时,差变得输出达到２0mA.三、有一台电动差压变送器，表量程为25000Pａ,对应得最大流量为50t／ｈ,工艺要求40t/h时报警。问：①不带开方器时,报警值设定在多少？②带开方器时,报警信号设定在多少?参考答案：①不带开方器时对应40t/h流量得差压ΔP1=２５000（40/５0）2＝１6０00Pa?对应40t/h流量得输出I出1=（

5、1６0０0/25000）16＋4=12、２４mA?∴报警值S=12、２4ｍA②带开方器时，∵ΔQ=KΔＰ?对应４0t/h流量得差压ΔP2=２5000(4０／５０）=20000Pa对应40ｔ/h流量得输出I出２＝（2000０/250００)16+4＝１6、8mA∴报警值S＝16、８mＡ四、某比例控制器，温度控制范围为400~800℃,输出信号范围就是4~２0ｍＡ。当指示指针从６０0℃变到７00℃时，控制器相应得输出从8ｍＡ变为16ｍA.求设定得比例度。即：温度得偏差在输入量程得50%区间内（即２０0℃)时,ｅ与y

6、就是2倍得关系.五、有一台比例积分调节器，它得比例度为50%，积分时间为1分，开始时，测量、给定与输出都在50％，当测量变化到５5％时,输出变化到多少?1分钟后又变化到多少？（1）当测量由50％跃变到55%得一瞬间，时间t=0。已知调节器得比例度δ＝5０％,积分时间TＩ=1分，ε=ΔＩ入=５5％—50%=5％?代入上式可得Δy（0+）＝ΔI出（0+）==10％即输出变化为10％加上原有得５０％,所以输出跃变到6０%。（２）一分钟后，输出变化为Δy(１）=ΔI出(1）=２0%加上原有得50%，所以一分钟后输出变

7、到5０%+20%=70％六、请判定图所示温度控制系统中，调节阀与调节器得作用型式。T物料1.当物料为温度过低时易析出结晶颗粒得介质，调节介质为过热蒸汽时；（A）2.当物料为温度过高时易结焦或分解得介质,调节介质为过热蒸汽时;(B）3.当物料为温度过低时易析出结晶颗粒得介质，调节介质为待加热得软化水时；（C)4.当物料为温度过高时易结焦或分解得介质，调节介质为待加热得软化水时；（D）A、气关调节阀，正作用调节器;B、气开调节阀，反作用调节器；Ｃ、气开调节阀,正作用调节器;Ｄ、气关调节阀,反作用调节器、七、对于图

8、示得加热器串级控制系统.要求:（１)画出该控制系统得方框图，并说明主变量、副变量分别就是什么？主控制器、副控制器分别就是哪个？(2）若工艺要求加热器温度不能过高，否则易发生事故,试确定控制阀得气开气关型式；(3）确定主、副控制器得正反作用;（４）当蒸汽压力突然增加时，简述该控制系统得控制过程；（5）当冷物料流量突然加大时，简述该控制系统得控制过程;(注:要求用各变量间得关系来阐述)解：（1）该控制系