过程装备控制技术试卷

答案：比例作用的优点是动作快。

它的输出无迟延地反映输入的变化，是最基本的控制作用。

缺点是调节结束后被控量有静态偏差。

五、画出下图的控制方框图，并推算静态前馈补偿算式。

答案：
)()()(F(s)Y (s)s G s G S G p ff f +=
)
(),(s G s G P f 分别为干扰通道和控制通道的传递函数 )(s G ff 为前馈补偿器的传递函数
要实现全补偿时，则必须✡（♦） ，同时☞☎♦✆ ≠
)()
(G )(s G s s G p f ff -=
静态前馈补偿器算式：)0()0(G )0(p f ff G G -
=
制作用，所需的偏差要大，所以比例度越大，所产生的余差也越大。

九、管式加热炉出口温度串级控制系统。

）指出该系统中主、副对象、主、副变量、操纵变量、主、副扰动变量、主、副调节器各是什么？
）画出该控制系统的方块图，并确定各个环节的正反作用方向；
）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。

解： ）
主对象 ：加热炉内加热管的管壁；
副对象 ：加热炉的炉膛
主变 量：原料的出口温度❆；
副变 量：炉膛内的温度❆；
操纵变量：燃料的流量；
主扰动量♐：被加热原料的进口的温度、压力、流量
副扰动量♐：燃料油的压力、温度；雾化燃料油用的过热蒸汽的压力、流量；燃烧器的配风、炉膛的漏风以及环境温度等。

）加热炉出口温度串级控制系统的方块图
）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。

在稳定工况下，原料油出口温度和炉膛温度处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在一定的开度。

当燃料油负荷突然增加，这个干扰会使炉膛的温度❆升高，原料油出口温度❆也会随之提高，此时温度检测变送器❆❆将信号送给主控制器❆， ♏增大，主控制器输出◆减小，即副控制器的给定值减小，副控制器的输入偏差♏增大，副控制器的输出信号◆减小，控制阀开度减小，即操纵变量燃料油❍减小，炉膛温度❆下降，从而炉管内原料油出口温度❆也会随之下降。

十、在石油化工生产中，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。

下图是简化的丙烯冷却器温度控制系统。

被冷却的物料是乙烯裂解气，其温度要求控制在（ ± ）℃。

、画出该控制系统的方块图
、指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是是么？
、如果乙烯裂解气的温度不允许过高，否则冷却后的气体会包含过多的的水分，对后续压缩机造成有害影响，试确定控制阀的气开、气关形式；
、确定控制器的正反作用方式；
、当液态丙烯的负荷突然增加，是分析该系统是如何实现自动控制的？
十二、需校验一两线制变送器，请将下列设备用导线连接起来，并说出电阻的作用。

答：电阻起到限流的作用
接线如图所示。

十三、假设具有直线流量特性的调节阀，其可调比 ∞，当行程在 、 、 时，若位移的变化量都为 ，计算各自的流量变化的相对值，并分析直线流量特性的调节阀的特点。

解：直线流量特性：控制阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移引起的流量变化是常数。

表示为：
根据直线流量特性及可调比 ∞，可推得：
行程在 时，位移的变化量为 ，流量变化的相对值为：
%
100
%
100
10
10
20
=
⨯
-
行程在 时，位移的变化量为 ，流量变化的相对值为：
控制阀的放大系数
-
=k
k
L
l
d
Q
Q
d
)
(
)
(
max
%20%100505060=⨯-
行程在 时，位移的变化量为 ，流量变化的相对值为：
%5.12%100808090=⨯-
由以上计算可见，虽然相同的阀杆行程引起的流量变化绝对值相同，但引起的流量变化的相对值不同。

在流量小时，流量变化的相对值大；在流量大时，流量变化的相对值小。

也即当阀门小开度时调节作用太强，大开度时调节作用弱。

但从控制系统讲，当系统处于小负荷时，要克服外界干扰的影响，希望阀动作所引起的流量变化量不要太大，以免调节作用太强产生超调甚至发生振荡；当系统处于大负荷时，要克服外界干扰的影响，希望阀动作所引起的流量变化量要大一些，以免调节作用微弱而使调节不够灵敏。

因此直线流量特性不宜用于负荷变化较大的场合。

十四、简述气动仪表的优缺点。

答案：气动仪表的优点是：工作可靠、防火防爆、价格较低、便于维护、抗外界干扰能力强等。

缺点是：传递速度慢，传送距离短，起源装置复杂，与工业控制机的联系不方便等。

十五、已知扩散硅压力变送器输出电流为 ～ ❍✌，原测量范围 ～ ♋改为测量范围为 ～ ♋后，则原来 ♋压力的电流表工作点对应于改测量范围后的被测压力是多少兆帕斯卡✍
解：因为输出电流与被测压力成正比，设 ♋时电流为✋⌧
则☎－ ✆／☎－ ✆＝☎✋⌧－ ✆／☎－ ✆得
✋⌧＝ ❍✌
量程改动后，设 ❍✌对应被测压力为 ⌧，则
☎⌧－１✆／☎－ ✆＝☎－ ✆／☎－ ✆
得 ⌧＝ ☐♋
即原来 ♋压力的电流表工作点对应于改测量范围后的被测压力是 ♋。

分析：正常情况下： ♑＜ ☐，♏  ♑  ☐ ＜ ，控制器为反作用，♋为高信号，选择♌。

非正常情况下： ♑＞ ☐，♏  ♑  ☐ ＞ ，控制器为反作用，且比例度设得较小，♋ ＜♌为低信号，选择♋。

十九、分析为什么串级调节系统的调节品质比单回路调节系统好。

答案：串级调节与单回路调节相比，多了一个副调节回路。

调节系统的主要干扰都包括在副调节回路中，因此，副调节回路能及时发现并消除干扰对主调节参数的影响，提高调节品质。

串级调节中，主、副调节器总的放大系数☎主、副调节器放大系数的乘积✆可整定得比单回路调节系统大，因此提高了系统的响应速度和抗干扰能力，也就有利于改善调节品质。

串级调节系统中，副回路中的调节对象特性变化对整个系统的影响不大，如许多系
♋ ♌
反作用 正作用
正作用 反作用。