9-3 试述题9-3图所示的离心式压缩机两种方案的特点，它们在控制目的上有什么不同？
题9-3图 离心式压缩机的控制方案
解 第一种控制方案是控制旁路回流量的大小，其目的是控制出口流量恒定；第二种控制方案控制旁路流量控制进口流量的，其目的是控制入口流量恒定（足够的吸入流量）以防“喘振”。
9-6某换热器，其载热体是工艺中的主要介质，其流量不允许控制。为了使被加热的物料出口温度恒定，采用了载热体旁路的控制方案如图1l—30(a)、(b)所示。试问该两种方案是否合理？为什么？
题9-6图 换热器控制方案
解 不合理。因为在图11—30(a)中，控制阀与旁路并联，在图(b)中控制阀与换热器
并联。这种并联的连接方式使阀的特性变坏，可调范围降低。且因换热器内流路简单，旁路更是如此，因此阻力小，压差小，必须选择大口径的控制阀，使投资增加。
9-7 题9-7图中 (a)、(b)表示蒸汽加热器，(c)、(d)表示氨冷器，都是属于一侧有相变的换热器。试从传热速率方程式来分析，上述各方案是通过什么方法来改变传热量，从而维持物料出口温度恒定的？
题9-7图 出口物料温度控制
解 题9-7图中(a)、(d)是通过改变冷热两流体的传热温差，来达到控制物料出口温度 的目的。
题9-7图中(b)、(c)是通过改变传热面积的方法，来达到控制物料出口温度的目的。
9-8 题9-8图所示蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在(90?1)℃。已知主要干扰为进口物料流量的波动。
题9-8图 蒸汽加热器
(1) 确定被控变量，并选择相应的测量元件；
(2) 制定合理的控制方案，以获得较好的控制质量；
(3) 若物料温度不允许过低，否则易结晶，试确定控制阀的气开、气关型式；
(4) 画出控制系统的原理图与方块图； (5) 确定温度控制器的正、反作用。
解 (1) 被控变量是出口物料的温度。测量元件应为热电阻体，可选Ptl00、Cu50或Cul00；也可选K型或E型热电偶测温元件。
(2) 应设计前馈-反馈控制系统。
题解9-8图1 前馈-反馈控制系统原理图
(3) 控制阀应为气关型。
(4) 控制系统原理图如题解9-8图1所示， 控制系统方块图如题解9-8图2所示。
题解9-6图2 前馈-反馈控制系统方块图
图中TC为反馈控制器，FC为前馈控制器(或前馈补偿装置)。 (5) TC应为正作用。
9-9 题9-9图所示的列管式换热器，工艺要求出口物料温度稳定，无余差，超调量小。已知主要干扰为载热体（蒸汽）压力不稳定。试确定控制方案，画出该自动控制系统原理图与方块图；若工艺要求换热器内不允许温度过高，试确定控制阀的气开、气关型式，并确定所选控制器的控制规律及正、反作用。
如果主要干扰是入口介质流量不稳定，又如何设计控制方案？
题9-9图 列管式换热器
解 根据工艺要求，可以设计如下图所示的前馈-反馈控制系统，
题解9-9图1 列管式换热器的前馈-反馈控制系统
其方块图如下图所示，
题解9-9图2 列管式换热器的前馈-反馈控制系统方块图
其中，被控对象是列管式换热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量；主要干扰是蒸汽压力不稳定；前馈控制器是压力控制器PC；反馈控制器是温度控制器TC。
由于工艺要求换热器内温度不宜过高，则控制阀应确定为气开型，控制器TC应为“反”作用，PC应为“反”作用；
（如果工艺要求换热器内温度不宜过底，则控制阀应确定为气关型，控制器TC应为“正”作用，PC应为“正”作用。）
温度控制器TC一般为比例积分控制规律；压力控制器PC一般为比例控制规律。 还可以设计温度-压力串级控制系统。
如果主要干扰是入口介质流量不稳定，可以设计如下图所示的温度与流量的前馈-反馈控制系统
题解9-9图3 列管式换热器的温度与流量的前馈-反馈控制系统
也可以设计成温度-流量串级控制系统。
9-20某原油加热炉系统如题9-20图所示，工艺要求原油出口温度稳定，无余差，已知燃料入口的压力波动频繁，是该控制系统的主要干扰。试根据上述要求设计一个温度控制系统，画出控制系统原理图和方块图，确定调节阀的作用形式，并选择合适的控制规律和控制器的正、反作用。（加热器内不允许温度过高）
如果原油的流量波动频繁，如何设计使原油出口温度稳定的控制系统？
题9-20图 原加热炉的温度控制
解 根据工艺要求，可以设计如下图所示的温度-压力串级控制系统，
题解9-20图1 加热炉温度-压力串级控制系统
控制系统的方块图如下图所示，
题解9-20图2 加热炉温度-流量串级控制系统方块图
其中，主对象是加热炉，主变量是出料温度，主控制器是温度控制器TC；副对象是加热燃料管道，副变量燃料压力，副控制器是压力控制器PC。
工艺要求加热器内不允许温度过高，则控制阀应确定为气开型，主控制器TC应为“反”作用，副控制器PC应为“反”作用。主控制器TC一般为比例积分控制规律，副控制器PC一般为比例控制规律。
(完整版)化工仪表及自动化-课后-答案
