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， T2C 为“反”作用，主控制器
T1C 也为“反”作用。
其原理图如题解 8-5 图 3 所示。方块图如
T2C。副控制器
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
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。
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， FC 应为“反”作用。
Q1 和 Q2 分别有波动时控制系统的控制过程。
8-12 试简述题 8-12 图所示单闭环比值控制系统，在
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 输出成比例地变化，也就是成比例地改变副流量控制器
F1C（或其他计算装置） 。FlC 按预先设置好的比值使 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 流量比值仍保持不变。
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
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。
。
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” 定，采用了载热体旁路的控制方案如图
。
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
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 此阻力小，压差小，必须选择大口径的控制阀，使投资增加。
(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
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 的波动。
(90 1)℃。已知主要干扰为进口物料流量
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 型或 E 型热电偶测温元件。
(2) 应设计前馈 -反馈控制系统。
Ptl00 、Cu50 或 Cul00 ；也可选 K
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 控制系统方块图如题解
9-8 图 1 所示， 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 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 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 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
PC 一般为比例控制规律。
TC 应为“正”作用， PC
PC；反馈控制器是温度控制器
TC。
TC 应为“反”作用， PC 应
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
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
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