东大《过程控制及仪表》复习资料.doc

如图所示，若错用了E热电偶的补偿导线，当热电偶冷端短接时，电子电位差计指在20上（机械零位在0），热电偶热端温度为885时，试求电子电位差计指在多少？附：K热电偶分度表温度2030875880885890895K（ mV）0.7981.20336.32336.52436.72436.92537.125E（ mV）1.1921.80166.85967.24567.63068.01568.399解：由题可知，热电偶冷端短接时，即输入电势为0，而电子电位差计却指在20上，因此可知电子电位差计所处的室温为20设电子电位差计指示TEE入+E补补偿导线产生的电势为EE（30，20），热电偶产生的电势为EK（885，30），回路产生的总热电势为E入EK（885，30）+ EE（30，20）E补EK（20，0）热电偶及补偿导线所产生的电势应等于仪表所接收到的电势，即有EE入+E补=EK（885，30）+EE（30，20）+EK（20，0） =36.724-1.203+1.801-1.192+0.798 =36.928 mV由所附K分度表可知，在890895之间，每1对应的mV值为0.04所以有（36.928-36.925）0.04=0.1即 实际温度T=890+0.1=890.1如图所示用差压变送器测量闭口容器液位。已知h2 =200cm，h3 =140cm，被测介质密度，负压管内不增加隔离液，则（1）变送器的量程为多少？（2）是否需要迁移？如果需要，迁移量为多少？解：（1）差压变送器的量程为(Pa)（2）当液位最低时，不考虑容器内压力，差压变送器正、负压室的受力分别为(Pa)(Pa) 故迁移量为(Pa) 所以仪表需要正迁移，迁移量为11670.3 Pa 某干燥器的流程图如下图所示，干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。夹套内通入的是经列管式加热器加热后的热水，加热器采用的是饱和蒸汽。为了提高干燥速度，应有较高的温度，但过高会使物料的物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥温度进行严格的控制。（在此系统中蒸汽流量对热水温度的影响比冷水流量要大。）1) 如果蒸汽压力波动是主要干扰，应采用何种控制方案，为什么？2) 如果冷水流量波动是主要干扰，应采用何种控制方案，为什么？3) 如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动，应采用何种控制方案，为什么？画出控制流程图；4) 画出方块图，确定阀门的气开气关形式和控制器的正反作用。答：1) 应采用干燥温度与蒸汽流量的串级控制系统。采用蒸汽流量为副变量，当蒸汽压力有所波动，引起蒸汽流量变化，马上由副回路及时克服，减少或者消除蒸汽压力波动对主变量的影响，提高控制质量。2) 如果冷水流量波动是主要干扰，应采用干燥温度与冷水流量的串级控制系统。选择冷水流量为副变量，及时克服冷水流量波动对干燥温度的影响。3) 如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动，由于它们都会影响加热器的热水出口温度，这时可以选择干燥温度和热水温度的串级控制系统，干燥温度为主变量，热水温度为副变量。在此系统中，蒸汽流量和冷水流量都可以作为调节变量，考虑到蒸汽流量的变化对热水温度的影响较大，故选择蒸汽流量为调节变量。构成的流程图如图所示。4) 方块图如图所示：为了防止干燥温度过高，应选择气开阀门副对象特性为“”，所以副控制器为反作用控制器； 主对象特性为“”，所以主控制器为反作用控制器。某加热炉的温度控制系统在单位阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。工艺要求操作温度为20010，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过20。试求该过渡过程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的2%为准）。 230210205200 温度（）15 17 时间（min）6答：（1）最大偏差A=230-200=30（2）余差C=205-200=5 （3）第一个波峰B=230-205=25第二个波峰B=210-205=5衰减比n=B/B=25/5=5（4）新稳态值的2%范围为205（2%）=4.1，因此进入200.9+209.1即可认为过渡过程结束,从图中可知过渡时间为17min。25 50XWCK20600K铜导线如图所示的测温系统中，热电偶的分度号为K，当被测实际温度是600时，仪表指示为多少？ 温度2050550560570580590600610K(mV)0.7982.02222.77223.19823.62424.05024.47624.90225.327解：设电子电位差计读数为T，则输入电子电位差计的电势为E入=E(T,20) 铜导线上不产生电势，因而输入显示仪表的电势E入=E(600,50) 于是有： E(T,20)= E(600,50) 即 E(T,0)= E(600,50) E(20,0)=24.902-2.0220.798=23.678(mV) 由所附分度表可知，在570580之间，每1对应的mV值为0.0426所以有（23.678-23.624）0.0426=1.3即仪表示值为T=570+1.3=571.3 如图示为锅炉汽包液位调节系统，试回答以下问题：1) 如果采用简单控制系统则会出现“虚假液位”现象，这是为什么？2) 试设计双冲量控制系统实现控制，画出流程图；3) 确定阀门的气开气关形式；4) 确定控制器的正反作用。答：1) 在锅炉汽包液位控制系统中，在燃料量不变的情况下，若蒸汽负荷突然有较大幅度的增加，由于汽包内蒸汽压力瞬时下降，汽包内的沸腾突然加剧，水中的汽泡迅速增多，将水位抬高，形成了虚假的水位上升现象，这种升高的液位并不代表汽包贮液量的真实情况，故称之为虚假液位。2) 采用双冲量控制系统，引入蒸汽流量的前馈控制，使蒸汽负荷变化时首先由前馈控制系统克服，从而减少液位的波动。流程图如下： 3) 在气源中断时，从安全角度，应该开大阀门，使给水进入防止锅炉烧干，因此选择气关阀；（2分）4) 由于阀门为气关阀，对象特性为“”，所以控制器为正作用控制器。如图所示的氨冷器，用液氨冷却铜液，要求出口铜液温度恒定。为保证氨冷器内有一定的汽化空间，避免液氨带入冰机造成事故，采用温度液位串级控制。1) 此串级控制系统的主副被控变量各是什么？2) 试设计一温度液位串级控制系统完成该控制方案（即将图示的氨冷器控制系统示意图补充完整）；3)试画出温度液位串级控制系统的方块图；4)确定气动调节阀的气开气关形式，并说明原因；5)确定主副调节器的正反作用。答：1） 主被控变量为铜液出口温度，副被控变量为液位。2） 串级控制系统的示意图如下所示： 3） 方块