过程控制与自动化仪表(第3版) 第7章 思考题与习题.pdf

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1、第7章思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。答：1）比值控制系统就是实现副流量F与主流量F成一定比值关系，满足关系式：21F2K的控制系统。F12）比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。3）结构原理图分别如图7‐1，图7‐2，图7‐3，图7‐4所示：图7-1开环比值控制系统（a）开环比值控制系统原理图（b）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图（b）单闭环比值控制系统方框图第7章实现特殊工艺要求的过程控制系统229

2、图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。当使用单元组合仪表时，因输入‐输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准

3、统一信号。2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？第7章实现特殊工艺要求的过程控制系统230答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。2）非线性特性使系统的动态特性变差。3）通常用开方器进行补偿，即在差压变送器后串接一个开方器，使流量与测

4、量信号之间呈现线性关系。（4）同单回路控制、串级控制相比，比值控制系统的参数整定有何特点？答：在比值控制系统中，双闭环比值控制系统的主动量回路可按单回路控制系统进行整定；变比值控制系统因结构上属串级控制系统，所以主调节器可按串级控制系统的整定方法进行。这样，比值控制系统的参数整定，主要是讨论单闭环、双闭环以及变比值控制从动量回路的整定问题。由于这些回路本质上都属随动系统，要求从动量快速、准确地跟随主动量变化，而且不宜有超调，所以最好整定在振荡与不振荡的临界状态。（5）什么是均匀控制？常用均匀控制方案有哪几种？试述设置均匀控制的目的与要求。答：1）均匀控制是将两

5、种控制统一在一个控制系统中，从系统内部解决两种工艺参数供求之间的矛盾的控制系统。2）常用的均匀控制方案有：简单均匀控制系统、串级均匀控制系统。3）设置均匀控制的目的是使前后设备的工艺参数相互协调、统筹兼顾，以确保生产的正常进行；要求是完成生产工艺所要求的特殊控制任务。（6）从调节器参数整定来看，怎样区分均匀控制和液位或流量的定值控制？均匀控制参数整定有何特点？答：1）由于均匀控制和定值控制的控制目的不同，所以对控制的动态过程要求就不同，调节器的参数整定也不一样。均匀控制系统在调节器参数整定时，比例作用和积分作用均不能太强，通常需设置较大的比例度（大于100%）

6、和较长的积分时间，以较弱的控制作用达到均匀控制的目的。2）均匀控制参数整定的特点：参数均应缓慢地变化，参数变化应限制在允许的范围内。（7）什么是均匀控制系统参数整定的停留时间法？参数整定是怎样进行的？答：1）停留时间法是指被控参数在允许变化的范围内、依据控制介质流过被控过程所需要的时间整定调节器参数的方法。停留时间t（单位为min）的计算公式如式（7‐1）所示：第7章实现特殊工艺要求的过程控制系统231Vt（7-1）q式中，q是正常工况下的介质流量；V是容器的有效容量。2）具体整定方法归纳如下：a）副调节器按简单均匀控制系统的方法整定。b）计算停留时间，然

7、后根据表7‐1确定液位调节器的整定参数。c）根据工艺要求，适当调整主、副调节器的参数，直到液位、流量的曲线都符合要求为止。表7-1整定参数与停留时间的关系停留时间t/min<2020～40>40比例度（%）100～150150～200200～250积分时间T/min51015i（8）什么叫分程控制？与前述过程控制方案（如单回路、串级等）相比，有何特点？答：1）根据工艺要求，需将调节器的输出信号分段，去分别控制两个或两个以上的调节阀，以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内全行程动作，这种控制系统被称为分程控制系统。2）特点：在一般的过程控制系统中，通常是

8、调节器的输出只控制一个调节阀。但在分程