過程裝備控制技術習題及參考答案-資料下載頁

【導讀】生產過程自動化主要包含了哪些內容？器等；另一部分是自動控制裝置控制下的生產設備，即被控對象?？刂频墓に噮担珏仩t汽包的水位，反應溫度；給定值ys——對應于生產過程中被控變量的期望值；測量值ym——由檢測原件得到的被控變量的實際值；線段）、綜合點、分支點構成的表示控制系統組成和作用的圖形。采用方塊圖可直觀地顯示出系統中各組成部分以及。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過。程中物料和能量發生的變化及其流向。使被控變量偏離給定值，而控制作用是使被控變量接近給定值。開環控制是指控制器與被控對象之間只有順。定值控制系統要求給。當冷物料流量增大，則出口溫度y減小，TT檢測后所得ym減小，被控變量第一個波的峰值與給定值的差。之間的時間間隔，其倒數稱為振蕩頻率。初始速度變化，達到新的穩態值所需的時間。或當對象受到階躍輸

　　

【正文】 5V DC 電壓信號轉換成 4～ 20mA DC 信號，作為調節器的輸出信號。 組成：由指示單元和控制單元兩部分組成，其中指示單元由測量 指示電路和給定指示，分別實現對測量信號和給定信號進行連鎖指示。控制單元由輸入電路 —— 作用是將輸入信號與給定信號進行比較，取出偏差信號，并進行電平移位；比例微分回路 —— 功能為：∵回路的輸出值大小不僅與輸入信號的大小、極性有關，而且與輸入信號變化的速度有關，因此對輸入信號進行 PD 運算，對于容量大、慣性大，具有滯后的調節對象有益。比例積分回路 —— 作用是為調節器引入積分功能，從而使調節器的輸出值與偏差對時間的積分成正比例。輸出回路 —— 作用使將 PI 回路輸出的 1－ 5V DC 電壓信號轉換成以電流負端為基準的 4～ 20mA DC 信號，作為調節器的輸出信號。手動操作回路 —— 在控制回路中實現手動操作。 15． DDZ－ III 型調節器的輸入電路為什么要進行電平移動？ 答： DDZ－ III 型調節器采用標準信號制，接受來自變送器的或轉換器輸出的 1～ 5V DC 測量信號，輸出 4～ 20mA DC 信號。其輸入電路將丙丁以 0 伏為基準的輸入信號轉換成以電平 10 伏為基準的偏差輸出，由于電氣受點不是從 0 開始的，故容易識別斷電、斷線故障，傳輸信號標準化。 16．有一電動比例調節器，器輸入電流范圍為 4～ 20mA，輸出電壓范圍是 1－ 5V。 試計算當比例度規定在 40％時，輸入電流變化 4mA所引起的輸出電壓變化量為多少 ? 解：∵ m a x m inm a x m inexxppp? ???? 即 420 4 51u? ??? ?? 即：輸出電壓變化量為 17．全刻度指示調節器與偏差指示調節器有哪些主要區別？ 答：全刻度指示調節器與偏差指示調節器基本電路相同，只是指示電路有差異，全刻度指示調節器能對被調整參數（即調節器輸入信號）做 0～ 100％全刻度范圍顯示，顯示值與給定值之差即為偏差值 。偏差指示調節器則沒有輸入信號的全刻度指示，而是直接指示偏差大小。 18．在 DDZ－ III 型調節器中，什么是軟手操狀態？什么是硬手操狀態？如何實現調節器無擾動切換？ 答：軟手操狀態 —— 軟手操回路直接改變調節器的輸出信號實現手動操作。在進行軟手時，輸出電流以某種速度進行變化。一停止手操，輸出就停止變化。硬手操狀態 —— 硬手操回路也可以直接改變調節器的輸出信號實現手動操作。在進行硬手操回路時輸出值大小與硬手操作桿的位置有對應關系。由于在“自動”與“手動”之間增加了一種過渡狀態 —— 保持狀態，從而實現無擾動切換。 ？各部分的作用是什么？ 答：氣動執行器由氣動執行機構和調節機構兩部分組成。執行機構是執行器的推動裝置，它按調節器輸出氣壓信號（ 20～ 100KPa）的大小產生相應的推力，使執行機構推桿產生位移，推動調節機構動作。調節機構是執行器的調節部分，其內腔直接與被調介質接觸，調節流體的流量。 20．試分析說明調節閥的流量特性理想流量特性及工作流量特性。 答：調節閥的流量特性是指被調介質流過閥的相對流量與閥門的相對開度之間的關系，即：max ()vvq lfqL? 。調節閥的理想流量特性是指在調節閥前后壓差一定情況下的流量特性，在實際使用調節閥時，由于調節閥串聯在管路中或與旁路閥并聯，因此，閥前后的壓差總在變化，這時的流量特性稱為調節閥的工作流量特性。 ？他有什么意義？ 答：阻塞流是指當閥入口壓力 P1 保持恒定，并逐步降低出口壓力P2 時，流過閥的流量會增加到一個最大值，此時若繼續降低出口壓力，流量不再增加，此極限流量稱為阻塞流。 意義：在阻塞流條件下，流經閥的流量不隨閥后壓力的降低而增加，因此在計算流量系數時，首先要確定調節閥是否處于阻塞流狀態。 ？試寫出不可壓縮流體系數計算的基本公式。 答：我國規定的流量系數定義為：在給定行程下，閥兩端的壓差為，流體密度為 1000kg/m3時流經調節閥的流量數 (m3/h),以 C表示，它表示流體通過調節閥的流通能力，不可壓縮流體： 2 1 1 22211( ) , 1 0 /( )( ) , 1 0 / ( )l F v v l Ll f v v l L L F vp F p F p c q p pp F p F p c q F p F p????? ? ? ? ?????? ? ? ? ??? 2 11 0 / ( )v l L L F vc q F p F p??? 23．試分析電 — 氣轉換器的工作原理。 答：電 — 氣轉換器按力矩平衡原理工作，當0 10mA 直 流 電 流 信 號 輸 入 置 于恒定磁場量的測量線圈重視，所產生的磁通與磁鋼在空氣隙中的磁通相互作用而產生一個向上的 電磁力（即測量力）。由于線圈固定在杠桿上，使杠桿繞十字簧片偏轉，于是裝在杠桿另一端的擋拆靠近噴嘴，使其背壓升高，經過放大器功率放大后，一方面輸出，一方面反饋到正負兩個波紋管，建立起與測量力矩相平衡的反饋力矩。因而輸出氣壓信號（ ）就與線圈電流信號成一一對應關系。 — 氣閥門定位器的工作原理。 答：來自調節器的直流電流信號，經過力矩馬達的線圈，使主杠桿磁化并繞其支點反時針方向轉動，噴嘴靠近擋板， P 背上升，經放大后送入薄膜調節閥，空氣壓力上升，推動閥桿下移，帶動凸輪逆時針旋轉。副杠桿左移，帶動反饋彈簧，當從反饋 =從力矩馬達時。主杠桿停在新的平衡位置。因此，閥桿的位移與輸入的電流之間有一一對應的關系，而閥桿位移量與開度之間的關系是確定的，所以電流信號就能使閥位確定下來 ，這就是電 — 氣閥門定位器的工作原理。 DKZ型直行程電動執行器的組成特點。它的基本組成有那些部分？各部分的功能是什么？ 答：ＤＫＺ型直行程電動執行器具有推力大，定位進度高，反應 速度快，滯后時間少，能源消耗底，安裝方便，供電簡便，在電流突然斷電時能自動保持調節閥原來的位置特點，由伺服放大電和執行機構兩部分組成。伺服放大電主要由前置磁紅大電，觸發電和可控硅交流開關等構成，作用是綜合輸入信號和反饋信號，然后將它們的差值信號加以放大，以控制伺服電動機的轉動，執行伺服電動機，減速電和位置發送電三部分組成。它接受可控硅交流開關或電動操作里的信號，使伺服電機按正，反方向運轉。 26．氣動調節閥的執行機構的正，反作用形式是如何定義的？在結構上有何不同？ 答：氣動調節閥的執行機構的正作用是指：當閥芯向下位移時，閥芯與閥座之間的流通截面積減少，稱為正作用，或正裝；反之，則稱為反作用。只要改變閥桿與閥芯的連接位置就可改作反裝。 27．試為一個壓力控制系統選擇合適的調節閥口徑，已知管內介質為丙烷與丁烷的混合物，最大流量條件下的計算數據為：g0=250m3/h,P1=,P2=,t1=50C,Fk=,PH=,Z=1,調節閥為 V型單座閥 . 解 :參考 化工儀表自動化 (歷玉鳴 )第二版 P196 (1)判別是否為阻塞流 :查表 45 得 XT= 所以KTFX =?= 又 X=1PP? =()/= 故為非阻塞流 KTX 0 .4Y = 1 ( ) = 1 = 0 .8 1 13 F X 3 0 .7 0 5 6? vg 1m a x 1qC= 5. 19 p Y HTzx?＝3 2 5 0 ( 5 0 2 7 3 ) 2 . 4 11 0 5 . 1 9 0 . 2 0 . 8 1 1 0 . 4? ? ?? ? ?＝ 查附表： ABZMP 型。初選公稱通徑 ( ) 40gD mm ? ，閥座直徑( ) 40gd mm ? ， 100 20C ? Re 的雷諾數修正。查得 v ， Re = 70700LQvC ，已知流體為水，正常流量條件下的數據為： 1 MPa? ， MPa?? ， 1 170t ? ℃， 1 10 /v m s??? ， ? ， ? ，接管直徑 12100D D mm?? 。 解：（ 1）判別是否為阻塞流：（同 27題） 有表 62查得： ? ， ? ，并查其熱力學臨界壓力cP =11000Kpa（絕壓） 0 .9 6 0 .2 8F v cF P P?? = 0 .9 6 0 .2 8 0 .8 0 8 1 1? = ? 2 1()L F vF P F P? = 20 .8 5 (1 .5 0 .0 8 0 .8 8 )? ? ? MPa?? （ 2）求 nC 。 nC = (3)計算 maxC 20 m a x 1 (1 )RnS n S? ? ? ?= (1 )??= m=n maxnSS = ? = ? maxC = ? ? ? (4)選定口徑： 查附表雙座調節閥選用 ggDd?? ，在最大流量條件下的計算數據為： mq? 9000kg/h， ? ? ， k=， 1P =， 2P = MPa，接管直徑 1250D D mm?? ，試選擇所需的調節閥。 解：擬選用單座，柱塞，流開形調節閥。查得 ? ， ? kF? = ? 設 1T =100℃ X=1PP? =()/= KTFX =? = 故為非阻塞流 ? vg 1m a x 1qC= 5. 19 p Y HTzx? 式中KTX 0 .5 2 5Y = 1 ( ) = 1 = 0 .7 0 13 F X 3 0 .8 1 4 0 .7 2?? ? maxC =3 9 0 0 0 ( 1 0 0 2 7 3 ) 4 3 . 5 14 3 . 5 1 0 0 . 8 5 . 1 9 0 . 7 0 1 0 . 5 2 5? ? ?? ? ? ?= 查附表，選用 ggDd??40mm 100C 20? ，已知最大計算流量條件下的計算數據為： 1P = ， MPa?? ， 1 150t ? ℃，3850 /L kg m? ? ， /vq m h? ， 0 10 /v m s??? ，接管直徑1250D D mm?? ，流體為非阻塞流，試確定該調節閥（流開形）的口徑。 解： 流體為非阻塞流 ?m ax vL 12C = 1 0 q (P P )L? =38501 0 6 .8 ( 0 .0 7 1 0 )?? ?= 查附表，選用 ggDd??150mm 100C 280? 的調節閥 第五節 計算機控制系統 ？各部分有什么作用？ 答：計算機控制系統 是由工業對象和工業控制計算機兩大部分組成。工業控制計算機主要由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件部分主要包括計算機主機，外部設備，外圍設備，工業自動化儀表和操作控制臺，軟件是指計算機系統的程序系統，各部分作用參見課本P234235。 ，有哪些相同與不同點 ？ 答：相同點：控制系統的基本結構相同，有關調節原理和調節過程相同，即都是基于 “ 檢測偏差，糾正偏差 ” 的控制原理。在系統的對象，執行元件，檢測元件等環節內部的運動規律與模擬控制系統是相同的。 不同之處：在計算機控制系統 中，控制里對控制對象的參數，狀態信息的檢測和控制結果的輸出在時間上是斷續的，對檢測信號的分析計算是數字化的，而在模擬控制系統中則是連續的，并使用數字控制控制里代替了模擬控制里，并增加了模數轉換元件和數模轉換元件，給定值也從數字量形式輸入計算機。 ？各有什么特點？ 答：分為：數據采集和數據處理系統，直接數字控制系統 DDC，監督控制系統 SCC，分級計算機控制系統以及集散型控制系統。數據采集和數據處理系統主要是對大量的過程狀態參數進行巡回檢測，數據存貯紀錄，數據處理進行 實時數據分析以及數據越限報警等功能，計算機不直接會與過程控制，對生產過程不產生直接影響。直接數字控制系統的特點：計算機完全代替了模擬調節里，實現了幾十個甚至更多的單回路 PID控制，并易于實現其他新型控制規律的控制，具有大純滯后對象的控制等，他把顯示，紀錄，報警和給定值設定等功能都集中在操作控制臺上，給操作人員帶來了方便，修改程序即可實現上述各種形式的控制規律；缺點是：要求工業控制計算機的可靠性很高，否則會直接影響生產的正常進行， P238P242。 ？有哪些主要特點？ 答：集 散型控制系統將生產過程按其系統結構縱向分成現場控制級，控制管理級，生產和經營管理級。級間相互獨立又相互聯系。再對每一級按其功能劃分為若干小塊，采取既分散又集中的設計原則，進行集散控制系統的硬件和軟件設計特點：（ 1）硬件組裝積木化（ 2）軟件模塊化（ 3）組態控制系統（ 4）應用先進的通信網絡（ 5）具有開放性（ 6）可靠性高 故：集散型控制系統既有計算機控制系統控制算法先進，精度高，響應速度快的優點，又有儀表控制系統安全可靠，維護方便的優點，而且，集散型控制系統容易實現復雜的控制規律，成本低，施工周期短 . 擬一個對象，畫出計算機數據采集處理系統的方框圖，并