过程控制系统与仪表复习题.doc

过程控制系统与仪表复习题.doc

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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℃。现设计运行的温度定值调节系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示,试求:该系统的过渡过程品质指标(最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间),并问该调节系统是否满足工艺要求。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的土2%,就认为过渡过程结束,则误差区域=205×(±2%)=±4

2、.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,液位变化的范围为0~3.0m,如果当地重力加速度g=9.8m/s,求差压变

3、送器的量程和迁移量。当液位在0~3.0m变化时,差压的变化量为ρ1gHmax=1200×9.8×3.0=35280Pa根据差压变送器的量程系列,可选差变的量程为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迁移后该差变的测量范围为-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=3.4m,即实际可测液位范围为0~

4、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,差变的输出达到20mA。三、有一台电动差压变送器,表量程为25000Pa,对应的最大流量为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流量的差压ΔP1=25000(40/50)2=16000Pa对应40t/h流量的输出I出1=(16000/25000)16+4=12.24

5、mA∴报警值S=12.24mA②带开方器时,∵ΔQ=KΔP对应40t/h流量的差压ΔP2=25000(40/50)=20000Pa对应40t/h流量的输出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℃,输出信号范围是4~20mA。当指示指针从600℃变到700℃时,控制器相应的输出从8mA变为16mA。求设定的比例度。即:温度的偏差在输入量程的50%区间内(即200℃)时,e和y是2倍的关系。五、有一台比例积分调节器,它的比例度为50%,

6、积分时间为1分,开始时,测量、给定和输出都在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%的一瞬间,时间t=0。已知调节器的比例度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%加上原有的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%加上原有的50%,所以一分钟后输出变到50%+20%=70%六、请判定图所示温度控制系统中,调节阀和调节器的作

7、用型式。TC物料1.当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质,调节介质为过热蒸汽时;(A)1.当物料为温度过高时易结焦或分解的介质,调节介质为过热蒸汽时;(B)2.当物料为温度过低时易析出结晶颗粒的介质,调节介质为待加热的软化水时;(C)3.当物料为温度过高时易结焦或分解的介质,调节介质为待加热的软化水时;(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、对于图示的加热器串级控制系统。要求:(1)画出该控制系统的方框图,并说明主变量、副变量分

8、别是什么?主控制器、副控制器分别是哪个?(2)若工艺要求加热器温度不能过高,否则易发生事故,试确定控制阀的气开气关型式;(3)确定主、副控制器的正反作用;(4)当蒸汽压力突然增加时,简述该控制系统的控制过程;(5)当冷物料流量突然加大时,简述该控制系统的控制过程;(注:要求用各变量间的关系来阐述)解:(1)该控制系统的方框图温度控

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