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(完整版)化工仪表及自动化-课后-答案

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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

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
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