五版
发布时间:2020-07-25 05:55:19
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5、题8-7图所示为聚合釜温度控制系统。试问:
(1)这是一个什么类型的控制系统?试画出它的方块图;
(2)如果聚合釜的温度不允许过高,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)简述当冷却水压力变化时的控制过程;
(5)如果冷却水的温度是经常波动的,上述系统应如何改进?
(6)如果选择夹套内的水温作为副变量构成串级控制系统,试画出它的方块图,并确定主、副控制器的正、反作用。
题8-5图 聚合釜温度控制系统
解 (1)这是一个温度-流量串级控制系统,其方块图如下:
题解8-5图1 温度-流量串级控制系统的方块图
其中:主对象是聚合釜,主变量是聚合釜内的温度,主控制器是温度控制器TC;副对象是冷却水管道,副变量是冷却水流量,副控制器是流量控制器FC;操纵变量是冷却水流量。
(2)如果聚合釜的温度不允许过高,控制阀应为气关型式(“反”作用)。
(3)由于副变量就是操纵变量(冷却水流量)本身,所以副对象是“正”作用,因此副控制器FC为“正”作用。
当主变量(聚合釜内的温度)增加时,要使主变量减小,要求控制阀关小;副变量(冷却水流量)增加时,要使副变量减小,要求控制阀关大。因此主控制器TC应为“正”作用。
(4)当冷却水压力变化(如压力增大)时,在控制阀开度不变时,其流量增大,聚合釜温度会降低。首先,流量增大,副控制器FC输出信号增大(“正”作用),使气关阀门开度减小,减小冷却水流量;其次,聚合釜温度降低,主控制器TC输出减小(“正”作用),FC给定值减小,FC输出增大,进一步关小控制阀,减小冷却水流量。这样可以有效地控制因冷却水压力增大,导致其流量增大所造成的聚合釜内温度降低的影响。
21、某化学反应器工艺规定操作温度为(900 10)℃。考虑安全因素,控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如题1-19图所示。试求该系统的过渡过程品质指标:最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期和过渡时间(被控温度进入新稳态值的 1%(即900 ( 1%)= 9℃)的时间),并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求?
题1-19图 温度控制系统过渡过程曲线
解 最大偏差A=950 900=50(℃);
超调量B=950 908=42(℃);
由于B =918 908=10(℃),所以,衰减比n=B:B =42:10=4.2;
余差C=908 900=8℃;
振荡周期T=45 9=36(min);
过渡时间ts=47min。
因为A=50℃<80℃,C=8℃<10℃,所以,该控制系统能满足题中所给的工艺要求。
22、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图,并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么?现因生产需要,要求出口物料温度从80℃提高到81℃,当仪表给定值阶跃变化后,被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标:最大偏差、衰减比和余差(提示:该系统为随动控制系统,新的给定值为81℃)。
题1-20图 蒸汽加热器温度控制
解 蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。
题解1-20图 蒸汽加热器温度控制系统方块图
其中:被控对象是蒸汽加热器;被控变量是出口物料温度;操纵变量是蒸汽流量。
可能存在的干扰主要有:进口物料的流量、温度的变化;加热蒸汽的压力、温度的变化;环境温度的变化等。
该系统的过渡过程品质指标:
最大偏差A=81.5 81=0.5(℃);
由于B=81.5 80.7=0.8(℃),B =80.9 80.7=0.2(℃),所以,衰减比n=B:B =0.8:0.2=4;
余差C=80.7 81= 0.3(℃)。