课后习题

（2）为保证设备安全，炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。 （3）确定两个调节器的正反作用。

解答：

（1）控制系统框图如图所示。 （2）气开式。

（3）副调节器：反作用； 主调节器：反作用。

7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明。

解答：

1）控制系统工艺流程图如图所示。

控制系统框图如图所示。

2）新增回路功能说明：

7-22 画出图7-45所示比值控制系统框图。该系统的总流量是否恒定？如果总流量不恒定，要作什么改动才能实现总流量恒定？

解答：

1）系统框图如图所示：图7-21a）。

2）是单闭环比值控制系统，总流量不能恒定。 3）采用双闭环比值控制系统，如图所示：图7-22。

7-28 在某化学反应器内进行气相反应，调节阀A、B分别用来控制进料流量和反应生成物的初料流量。为了控制反应器内压力，设计图7-46所示的分程控制系统。试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用方式。

解答：

1）框图如图所示：

2）调节阀：A：气开；B：气关。 3）调节器：反作用。

6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的T1C，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。

解答： 1）被控参数选择：

热交换器出口温度。

2）控制参数选择：

载热介质流量。

3）检测仪表选择：

温度传感器与温度变送器。 4）调节阀选择：

1 流量特性选择：对数流量特性。 ○

2 气开、气关方式选择：气开。 ○

5）调节器选择：

1 调节规律选择：PI或PID。 ○

2 正反作用方式选择：反作用方式。 ○

系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋； 根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“－”，则调节器为“－”。 6）画出控制系统流程图：如图所示。 7）画出控制系统方框图：如图所示。 8）简述控制系统工作原理：

6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC正、反作用；画出该控制系统的框图。

解答：

1）调节阀：气开式。 2）调节器：反作用。 3）框图：

6-14 简述比例、积分、微分控制规律各自的特点。

解答：P193

1）比例控制：是最简单的调节规律，它对控制作用和扰动作用的响应都很迅速。比例调节只有一个参数，整定简便。比例调节的主要缺点是系统存在静差。

2）积分控制：积分调节的特点是没有静差。但它的动态偏差最大、调节时间长，只能用于有自衡特性的简单对象、很少单独使用。

3）微分控制：超前调节。

6-21 试比较临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法及经验法的特点。

解答：P201 临界比例度法：

衰减曲线法：

响应曲线法：

经验法：

4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？

解答：

1）理想流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固

有流量特性，也叫理想流量特性。

工作流量特性：在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管

道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。

2）常用理想流量特性：直线流量特性、等百分比（对数）流量特性、

快开特性

4-7 什么是串联管道中的阀阻比S？S值的变化为什么会使理想流量特性发生

畸变？

解答：

1）阀阻比：用阀阻比SpTmin/po表示存在管道阻力的情况下，阀门全开

时，阀门前后的最小压差pTmin占总压力po的比值。

2）在S＜1时，由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期的值，也就是阀的可调范围变小。随着S值的减小，直线特性渐渐区于快开特性，等百分比特性渐渐趋近于直线特性。

4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？

解答：

1）气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门逐渐开大的

气动调节阀为气开式。

气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门逐渐关小的

气动调节阀为气关式。

2）选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，

调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安全。

4-9 如图4-24所示的蒸气加热器对物料进行加热。为保证控制系统发生故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸气管道上调节阀的气开、气关形式。

解答：

气开式调节阀。

3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA，若将比例度设为100%、积分时间设为2min、稳态时输出调为5mA，某时刻，输入阶跃增加0.2mA，试问经过5min后，输出将由5mA变化为多少？

解答：

由比例积分公式：y11eedt分析： PT1依题意：p1100%，即K p =1, TI= 2 min , e＝＋0.2； Kp稳态时：y0＝5mA，

yy05min后：

11eedtPT1151(0.20.25)

2(50.7)mA2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA。当变送器输出电流为10mA时，对应的被测温度是多少？

解答：

1000200T； T=500C。

20410