题 7-2 图 反应器温度控制系统
解 该反应器温度控制系统方块图如下图所示。
题解 7-2 图 反应器温度控制系统方块图
其中：被控对象是反应器；被控变量是反应器内温度；操纵变量是蒸汽流量；控制器是温度控制器
根据工艺要求，执行器应为气开型式；蒸汽流量增加时，反应器内温度升高，被控对象是“正”作用；所以，控制器应为“反”作用。
TC 。
7-13 试确定题 7-13 图所示两个系统中执行器的正、反作用及控制器的正、反作用。
（ 1）题 7-13(a) 图为一加热器出口物料温度控制系统，要求物料温度不能过高，否则容易分解； （ 2）题 7-13(b) 图为一冷却器出口物料温度控制系统，要求物料温度不能太低，否则容易结晶。
题 7-13 图 温度控制系统
解 （ 1）根据工艺要求，题 7-13(a) 图所示加热器出口物料温度控制系统，执行器应为气开阀；加热剂流量增加时，加热器内温度升高，被控对象是“正”作用，所以，控制器应为“反”作用。
（ 2）根据工艺要求，题 7-13(b) 图所示冷却器出口物料温度控制系统，执行器应为气开阀；冷剂流量增加时，冷却器内温度降低，被控对象是“反”作用，所以，控制器应为“正”作用。
7-14 题 7-14 图为贮槽液位控制系统，为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两种情况下，
分别确定执行器的气开、气关型式及控制器的正、
反作用。
（ 1）选择流入量 Qi 为操纵变量； （ 2）选择流出量 Qo 为操纵变量。
解 （ 1）当选择流入量 Qi 为操纵变量时，为
满足贮槽内液 由于被控对象
体严格禁止溢出的工艺要求，执行器应为气开阀； 是“正”作用，所以，控制器应为“反”作用。
（ 2）当选择流入量
液位控制
Qo 为操纵变量时，为满足
贮
题 7-14
图
槽内液体严格禁止溢出的工艺要求，执行器应为气关阀；此时被控对象是“反”作用，所以，控制器应为“反”作用。
7-15 题 7-15 图所示为一锅炉汽包液位控制系统的示意图，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的方块图，判断控制阀的气开、气关型式，确定控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服扰动的？
题 7-15 图 锅炉气包液位控制系统
解 该控制系统的方块图如下图所示。
题解 7-15 图
锅炉气包液位控制系统方块图
其中：被控对象是锅炉汽包； 被控变量是锅炉汽包内液位； 操纵变量是冷水流量； 控制器是温度控制器
控制阀应为气关型式；被控对象是“正”作用，控制器应为“正”作用。 当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，汽包内液位下降，控制器
增大（关小），冷水流量增大。克服汽包内液位降低。
7-16 题 7-16 图所示为精馏塔温度控制系统的示意图，
它通过控制进入再沸器的蒸汽量实现被控变量
LC 。
LC 输出信号减小，气关阀开度
的稳定。试画出该控制系统的方块图，确定控制阀的气开气、关型式和控制器的正、反作用，并简述由于 外界扰动使精馏塔温度升高时该系统的控制过程（此处假定精馏塔的温度不能太高）
。
题 7-16 图 精馏塔温度控制系统
解 精馏塔温度控制系统的方块图如下图所示。
题解 7-16
图精馏塔温度控制系统方块图
控制阀应为气开型式；被控对象是“正”作用，控制器应为“反”作用。
当外界扰动使精馏塔温度升高时，控制器 TC 输出减小，控制阀开度变小，蒸汽流量降低，精馏塔温度下降。
7-18 某控制系统采用
DDZ- Ⅲ型控制器，用临界比例度法整定参数。已测得
k＝ 30％、 T k＝ 3min。试
确定 PI 作用和 PID 作用时控制器的参数。
解 PI 作用时控制器的比例度=66%，积分时间 TI=2.55min 。
=51% ，积分时间 T I=1.5min ，微分时间 TD=0.375min 。
＝s 50％、 Ts＝ 5min 。试确定 PI 作用和 7-19 某控制系统用 4:1 衰减曲线法整定控制器的参数。已测得 PID 作用时控制器的比例度
PID 作用时控制器的参数。
解 PI 作用时控制器的比例度=60%，积分时间 TI=2.5min 。 PID 作用时控制器的比例度
=40% ，积分时间 TI=1.5min ，微分时间 TD=0.5 min 。
第 8 章 复杂控制系统
8-7 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 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（
“正”作用。
TC ；副对象是冷却水管道，副
“反”作用）。
FC 为
（ 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 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。
（ 5）如果冷却水温度经常波动，则应选择冷却水温度作为副变量，构成温度 -温度串级控制系统。如题解 8-5 图 2 所示。
题解 8-5 图 2 聚合釜温度 - 冷却水温度串级控制系统
（ 6）如果选择夹套内的水温作为副变量构成串级控制系统，
其原理图如题解
8-5 图 3 所示。方块图如
前所示，但其中的副对象是聚合釜夹套，副变量是夹套内的水温，副控制器是温度控制器 T 2C。副控制器
T2C 为“反”作用，主控制器
T1 C 也为“反”作用。
题解 8-5 图 3 聚合釜温度 -夹套水温度串级控制系统 题8-9图 串级均匀控制系统
8-9 题 8-9 图是串级均匀控制系统示意图，试画出该系统的方块图，并分析这个方案与普通串级控制
系统的异同点。如果控制阀选择为气开式，试确定
当控制阀选择为气开式时，
LC 和 FC 控制器的正、反作用。
FC 应为“反”作用。
解 控制系统的方块图（略） 。该串级控制系统的副变量就是其操纵变量本身。
LC 应为“正”作用，
8-12 试简述题 8-12 图所示单闭环比值控制系统，在
Q1 和 Q2 分别有波动时控制系统的控制过程。
题 8-12 图 单闭环比值控制系统
解 当主流量 Q1 变化时， 经变送器送至主控制器 F1 C（或其他计算装置） 。FlC 按预先设置好的比值使 输出成比例地变化，也就是成比例地改变副流量控制器
F2C 的给定值，此时副流量闭环系统为一个随动控
K 保持不变。当主流量没有变化而副流量由
制系统，从而 Q2 跟随 Q1 变化，使得在新的工况下，流量比值
于自身干扰发生变化时，此副流量闭环系统相当于一个定值控制系统，通过控制克服干扰，使工艺要求的流量比值仍保持不变。
8-16 在题 8-16 图所示的控制系统中，被控变量为精馏塔塔底温度，控制手段是改变进入塔底再沸器的热剂流量，该系统采用 2℃的气态丙烯作为热剂，在再沸器内释热后呈液态进入冷凝液贮罐。试分析：
（ 1）该系统是一个什么类型的控制系统？试画出其方块图；
（ 2）若贮罐中的液位不能过低，试确定调节阀的气开、气关型式及控制器的正、反作用型式； （ 3）简述系统的控制过程。
题 8-16 图 精馏塔控制系统
解 该控制系统是温度 -流量串级控制与液位简单控制构成的选择性控制系统 （串级选择性控制系统） 。系统方块图如下图所示。
题解 8-16 图
串级选择性控制系统方块图
根据工艺要求，贮罐中的液位不能过低，则调节阀应为气开式。
液位控制器 LC 应为“正”作用；温度控制器为“反”作用；流量控制器为“反”作用。
正常工况下，为一温度 - 流量串级控制系统，气态丙烯流量（压力）的波动通过副回路及时得到克服。如塔釜温度升高，则 TC 输出减少， FC 的输出减少，控制阀关小，减少丙烯流量，使温度下降，起到负反馈的作用。
异常工况下，贮罐液位过低，
LC 输出降低，被 LS 选中，这时实际上是一个液位的单回路控制系统。串级控制系统的 FC 被切断，处于开环状态。
第 9 章 典型设备控制方案
9-2 为了控制往复泵的出口流量，采用题 9-2 图所示的方案行吗？为什么？
题 9-2 图 往复泵的流量控制
解 这种控制方案不行。
往复泵的出口管道上不允许安装控制阀，因为往复泵活塞每往返一次，总有一定体积的流体排出。当 在出口管线上节流时，压头 H 会大幅度增加。在一定的转速下，随着流量的减少压头急剧增加。因此，企图用改变出口管道阻力来改变出口流量，既达不到控制流量的目的，又极易导致泵体损坏。
化工仪表及自动化-课后-答案-第5版-厉玉鸣-(史上最全版本)
