東大《過程控制及儀表》復(fù)習(xí)資料

1、如圖所示，若錯(cuò)用了E熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，當(dāng)熱電偶冷端短接時(shí)，電子電位差計(jì)指在20上（機(jī)械零位在0），熱電偶熱端溫度為885時(shí)，試求電子電位差計(jì)指在多少？附：K熱電偶分度表溫度2030875880885890895K（ mV）0.7981.20336.32336.52436.72436.92537.125E（ mV）1.1921.80166.85967.24567.63068.01568.399解：由題可知，熱電偶冷端短接時(shí)，即輸入電勢為0，而電子電位差計(jì)卻指在20上，因此可知電子電位差計(jì)所處的室溫為20設(shè)電子電位差計(jì)指示TEE入+E補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線產(chǎn)生的電勢為EE（30，20），熱電偶產(chǎn)生的電勢為EK

2、（885，30），回路產(chǎn)生的總熱電勢為E入EK（885，30）+ EE（30，20）E補(bǔ)EK（20，0）熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線所產(chǎn)生的電勢應(yīng)等于儀表所接收到的電勢，即有EE入+E補(bǔ)=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之間，每1對應(yīng)的mV值為0.04所以有（36.928-36.925）0.04=0.1即 實(shí)際溫度T=890+0.1=890.1如圖所示用差壓變送器測量閉口容器液位。已知h2 =200cm，h3 =140cm，被測介質(zhì)密度，負(fù)壓管內(nèi)不增加隔離液，則

3、（1）變送器的量程為多少？（2）是否需要遷移？如果需要，遷移量為多少？解：（1）差壓變送器的量程為(Pa)（2）當(dāng)液位最低時(shí)，不考慮容器內(nèi)壓力，差壓變送器正、負(fù)壓室的受力分別為(Pa)(Pa) 故遷移量為(Pa) 所以儀表需要正遷移，遷移量為11670.3 Pa 某干燥器的流程圖如下圖所示，干燥器采用夾套加熱和真空抽吸并行的方式來干燥物料。夾套內(nèi)通入的是經(jīng)列管式加熱器加熱后的熱水，加熱器采用的是飽和蒸汽。為了提高干燥速度，應(yīng)有較高的溫度，但過高會(huì)使物料的物性發(fā)生變化，這是不允許的，因此要求對干燥溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。（在此系統(tǒng)中蒸汽流量對熱水溫度的影響比冷水流量要大。）1) 如果蒸汽壓力波動(dòng)是主

4、要干擾，應(yīng)采用何種控制方案，為什么？2) 如果冷水流量波動(dòng)是主要干擾，應(yīng)采用何種控制方案，為什么？3) 如果冷水流量和蒸汽壓力都經(jīng)常波動(dòng)，應(yīng)采用何種控制方案，為什么？畫出控制流程圖；4) 畫出方塊圖，確定閥門的氣開氣關(guān)形式和控制器的正反作用。答：1) 應(yīng)采用干燥溫度與蒸汽流量的串級(jí)控制系統(tǒng)。采用蒸汽流量為副變量，當(dāng)蒸汽壓力有所波動(dòng)，引起蒸汽流量變化，馬上由副回路及時(shí)克服，減少或者消除蒸汽壓力波動(dòng)對主變量的影響，提高控制質(zhì)量。2) 如果冷水流量波動(dòng)是主要干擾，應(yīng)采用干燥溫度與冷水流量的串級(jí)控制系統(tǒng)。選擇冷水流量為副變量，及時(shí)克服冷水流量波動(dòng)對干燥溫度的影響。3) 如果冷水流量和蒸汽壓力都經(jīng)常波動(dòng)

5、，由于它們都會(huì)影響加熱器的熱水出口溫度，這時(shí)可以選擇干燥溫度和熱水溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)，干燥溫度為主變量，熱水溫度為副變量。在此系統(tǒng)中，蒸汽流量和冷水流量都可以作為調(diào)節(jié)變量，考慮到蒸汽流量的變化對熱水溫度的影響較大，故選擇蒸汽流量為調(diào)節(jié)變量。構(gòu)成的流程圖如圖所示。4) 方塊圖如圖所示：為了防止干燥溫度過高，應(yīng)選擇氣開閥門副對象特性為“”，所以副控制器為反作用控制器； 主對象特性為“”，所以主控制器為反作用控制器。某加熱爐的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾下的過渡過程曲線如圖所示。工藝要求操作溫度為20010，考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度偏離給定值不得超過20。試求該過渡過程的最大偏差、余差、衰減比、過

6、渡時(shí)間（按被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的2%為準(zhǔn)）。 230210205200 溫度（）15 17 時(shí)間（min）6答：（1）最大偏差A(yù)=230-200=30（2）余差C=205-200=5 （3）第一個(gè)波峰B=230-205=25第二個(gè)波峰B=210-205=5衰減比n=B/B=25/5=5（4）新穩(wěn)態(tài)值的2%范圍為205（2%）=4.1，因此進(jìn)入200.9+209.1即可認(rèn)為過渡過程結(jié)束,從圖中可知過渡時(shí)間為17min。25 50XWCK20600K銅導(dǎo)線如圖所示的測溫系統(tǒng)中，熱電偶的分度號(hào)為K，當(dāng)被測實(shí)際溫度是600時(shí)，儀表指示為多少？ 溫度2050550560570580590600610K(

7、mV)0.7982.02222.77223.19823.62424.05024.47624.90225.327解：設(shè)電子電位差計(jì)讀數(shù)為T，則輸入電子電位差計(jì)的電勢為E入=E(T,20) 銅導(dǎo)線上不產(chǎn)生電勢，因而輸入顯示儀表的電勢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之間，每1對應(yīng)的mV值為0.0426所以有（23.678-23.624）0.0426=1.3即儀表示值為T=570+1.3=571.3 如圖示為鍋爐汽包

8、液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，試回答以下問題：1) 如果采用簡單控制系統(tǒng)則會(huì)出現(xiàn)“虛假液位”現(xiàn)象，這是為什么？2) 試設(shè)計(jì)雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，畫出流程圖；3) 確定閥門的氣開氣關(guān)形式；4) 確定控制器的正反作用。答：1) 在鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)中，在燃料量不變的情況下，若蒸汽負(fù)荷突然有較大幅度的增加，由于汽包內(nèi)蒸汽壓力瞬時(shí)下降，汽包內(nèi)的沸騰突然加劇，水中的汽泡迅速增多，將水位抬高，形成了虛假的水位上升現(xiàn)象，這種升高的液位并不代表汽包貯液量的真實(shí)情況，故稱之為虛假液位。2) 采用雙沖量控制系統(tǒng)，引入蒸汽流量的前饋控制，使蒸汽負(fù)荷變化時(shí)首先由前饋控制系統(tǒng)克服，從而減少液位的波動(dòng)。流程圖如下： 3) 在氣源中斷

9、時(shí)，從安全角度，應(yīng)該開大閥門，使給水進(jìn)入防止鍋爐燒干，因此選擇氣關(guān)閥；（2分）4) 由于閥門為氣關(guān)閥，對象特性為“”，所以控制器為正作用控制器。如圖所示的氨冷器，用液氨冷卻銅液，要求出口銅液溫度恒定。為保證氨冷器內(nèi)有一定的汽化空間，避免液氨帶入冰機(jī)造成事故，采用溫度液位串級(jí)控制。1) 此串級(jí)控制系統(tǒng)的主副被控變量各是什么？2) 試設(shè)計(jì)一溫度液位串級(jí)控制系統(tǒng)完成該控制方案（即將圖示的氨冷器控制系統(tǒng)示意圖補(bǔ)充完整）；3)試畫出溫度液位串級(jí)控制系統(tǒng)的方塊圖；4)確定氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式，并說明原因；5)確定主副調(diào)節(jié)器的正反作用。答：1） 主被控變量為銅液出口溫度，副被控變量為液位。2） 串級(jí)控制系統(tǒng)的示意圖如下所示： 3） 方塊