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化工仪表及自动化复习重点

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指示值修正:转子流量计的流量标尺上上的刻度值,对用于测量液体来讲是代表20度时水的流量值,对于气体来说是20度,0.10133mpa压力下空气的流量值。所以,在实际使用时,如果被测介质的密度和工作状态不同,必须对流量指示值按照实际被侧介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。

控制装置(含常规控制规律)

信号制、变送器作用 、基本控制规律及对过渡过程影响 基本控制规律及对过渡过程影响:

1. 位式控制(其中双位控制比较常用)(了解即可):控制器只有两个输出值,相应的控

制机构只有开和关两个极限位置 2. 比例控制(P):比例控制的优点是反应快,控制及时。有偏差信号输入时,输出立刻与

它成比例的变化,偏差越大,输出的控制作用越强。缺点是不能消除余差 3. 积分控制(I):当有偏差存在时,输出信号将随时间增长(减小)当偏差为0时,输出

才停止变化而稳定在某一值上,因而用积分控制器组成系统可以达到无余差。缺点是控制动作缓慢,会出现控制不及时,被控变量将出现大的超调量,过渡时间也会延长。 4. 微分控制(D):优点是只要出现变化趋势,马上就进行控制,有超前控制之称缺点是不

能消除余差所以不能单独使用。

5. 比例积分控制(PI)控制及时,能消除余差担当对象滞后现象很大时可能控制时间较长

最大偏差也较大

6. 比例积分微分控制(PID):快速进行控制,又能消除余差,具有较好的控制性 说明P、PI、PD控制规律的特点

P控制规律的特点是反应速度快,存在余差。

PI控制规律的特点是可以消除余差,并且控制及时。 PD控制规律的特点:超前控制,不能消除余差。

变送器作用

作用:将各种物理量转换成统一的标准信号 气动控制仪表:0.02~0.1MPa(20~100kPa )

电动控制仪表:0~10mA(DC)电流信号(电动Ⅱ型仪表) 4~20mA(DC)电流信号 (电动Ⅲ型仪表) 1~5V(DC)电压信号 (电动Ⅲ型仪表)

执行器

组成:气动执行器分为薄膜式和活塞式

薄膜式可以用作一般控制阀的推动装置,组成气动薄膜式执行器,成为气动薄膜调节阀。它结构简单、价格便宜、维修方便、应用广泛

气动活塞式执行器推力较大,主要适用于大口径、高压降控制阀或者蝶阀的推动装置

流量特性:被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度间的关系 理想流量特性是不考虑阀前后压变化的流量特性

理性流量特性和工作流量特性:1直线流量曲线 2对数流量曲线 3抛物线特性曲线

4快开特性

理想流量特性取决于------阀芯的形状

工作流量特性考虑阀前后压差变化的流量特性, 主要有串联管路和并联管路的工作流量特性。

阀的可调比

可调比:阀门的最大流量与最小流量之比 执行器作用方式选择:执行器有气开和气关两种形式,选择是主要从工艺生产上安全要求出发。考虑原则是:信号压力中断时,应保证设备和人员的安全。如果阀门处于打开位置时危害小就应选取气关式,反之亦然。 被控对象:

建模方法:机理建模,实验建模

描述对象特性三个参数,及对过程影响(控制通道、扰动通道)

放大系数K:对象的放大系数k越大,就表示对象的输入量有一定变化时,对输出量的影响就越大。

时间常数T:时间常数越大,被控变量的变化也越慢,达到新的稳定值所需的时间也越大。 滞后时间τ:滞后时间包括传递滞后,容量滞后。由于滞后效应的存在使系统受到扰动作用后,被控变量不能立即反应出来,于是就不能及时产生控制作用,整个系统的控制质量就会受到影响。 控制通道:由于存在滞后,使控制作用落后于被控变量的变化,从而使被控变量的偏差增大,控制质量下降。滞后时间越大控制质量越差。 扰动通道:对于扰动通道,如果存在滞后相当于扰动延迟了一段时间才进入系统因扰动在什么时间出现无法预知,因此并不影响控制系统的品质。扰动通道中存在容量滞后,可使阶跃扰动的影响趋于缓和。

简单控制控制系统

了解简单控制系统的结构、组成及作用。

组成:通常有一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单环控制系统,因此也称为单回路控制系统

结构:结构比较简单,所需的自动化装置数量少,投资低,操作维护也比较方便,而且在一般情况下,能够满足控制质量的要求。

掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则 被控变量选择的一般原则:

1) 被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态,一般都是工艺过程中比

较重要的变量

2) 尽量采用直接指标作为被控变量。

3) 被控变量应能被测量出来,并具有足够的灵敏度 4) 必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状 5) 被控变量应是独立可控的

6) 被控变量在工艺操作过程中经常受到一些干扰影响而变化。为维持被控变量的恒定,需

要较频繁地调节

操纵变量选择的一般原则 1) 操纵变量应是可控的

2) 操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏 3) 还应考虑工艺的合理性和生产的经济性 了解各种基本控制规律的特点及应用场合。 1) 比例控制器 控制器的输出与偏差成正比,即控制阀门位置与偏差之间具有一一对应的

关系 适应用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出误差要求的系统。 2) 比例积分控制 只要偏差存在,控制器的输出就会不断变化,只到消除偏差为止。所以

在过渡状态结束时是无余差的 适应用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统

3) 比例积分微分控制 微分作用使控制器的输出与输入偏差的变化速度成比例,他对克服

对象的滞后有显著地效果。在比例的基础上加上微分作用提高稳定性,再加上积分作用可以消除余差 适用于容量滞后较大、负载变化大、控制质量要求较高的系统,应用最普遍的是温度控制系统与成分控制系统 掌握控制器正、反作用确定的方法

被控对象*测量变送*执行器*控制器= --

测量变送+ 气开阀+ 气关阀-- 被控对象随流量的增加而变大为+反之为-- 掌握控制器参数工程整定的方法。 1) 临界比例度法

先通过实验得到临界比力度和临界周期,然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。

2) 衰减曲线法

通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值 3) 经验凑试法

根据经验先将控制器参数放在一个数值上,直接在闭环的控制系统中,通过改变给定值施加干扰,在记录仪上观察过渡过程曲线,运用δ、TI、TD对过渡过程的影响为指导,按照顺序对三个参数逐个整定,只到满意为止。 造成控制系统滞后的原因有哪些?

对象滞后、检测滞后、信号传送滞后

控制器整定的任务是什么?常用整定方法有哪几种? 工程整定 临界比例度法 经验凑试法 衰减曲线法

复杂控制控制系统

试述串级控制系统的特点及其使用条件; 特点:

1. 在系统结构上,串级控制系统有两个闭合回路,主回路和副回路;有两个控制器;

主控制器和副控制器;两个测量变送器,主变量和副变量;一个执行器 2. 有两个变量:主变量和副变量

3. 串级控制系统由于副回路的引入,改善了对象的特性,使控制过程加快,具有超前

控制的作用,从而有效地克服滞后,提高了控制质量

4. 有一定的自适应能力,可用于负荷和操作条件有较大变化的场合

使用条件:当对象的滞后和时间常数很大,干扰作用强而频繁,负荷变化大,简单控制系统满足不了控制质量的要求时,采用串级控制系统是适宜的。 简述均匀控制的目的及控制方案

前一设备的出料,往往是后一设备的进料,各设备的操作情况也是互相关联,互相影响。

简述比例控制的目的及控制方案;

工艺上需要控制两种物料保持一定的比例关系 比值控制系统的类型:

1.开环比值控制 优点是结构简单只需要一台纯比例控制器,其比例度可以根据比值要求

来设定

2.单闭环比值控制系统 克服了开环比值控制方案的不足,在开环比值控制系统的基础上,通过增加一个副闭环控制系统而制成的。实现了比较精确的流量比值。

3.双闭环比值控制系统 不但克服了单闭环比值控制系统主流量不受控制,生产负荷在较大范围内波动不足而设计的。它在单闭环比值控制的基础上,增加了主流量控制回路而构成。 不仅实现了比较精确的流量比值,而且也确保了两物料总量基本不变。

主要适用于主流量干扰频繁、工艺上负荷有较大波动或者工艺上经常需要提降负荷的场合

前馈控制系统: 1. 是开环控制系统

2. 前馈控制是基于不变性原理工作的,比反馈控制及时有效 3. 前馈控制使用的是视对象特性而定的专用控制器 4. 一种前馈作用只能克服一种干扰 选择性控制系统特点,结构(了解) 试述分程控制的目的及其适用场合;

1. 用于扩大控制阀的可调范围,改善控制品质

2. 用于控制两种不同的介质,以满足工艺生产的要求 3. 用作生产安全的防护措施 目的:提高可调比、

试述分程控制的目的及其适用场合;

分程控制系统:由一个控制器同时控制两个执行机构的控制系统; 使用范围:

–扩大调节范围,提高调节精度;

–可用于两种不同的介质,以满足工艺要求; –用作生产安全的防护措施

绘制控制系统的方框图并指出主、副被变量及操纵变量

化工仪表及自动化复习重点

指示值修正:转子流量计的流量标尺上上的刻度值,对用于测量液体来讲是代表20度时水的流量值,对于气体来说是20度,0.10133mpa压力下空气的流量值。所以,在实际使用时,如果被测介质的密度和工作状态不同,必须对流量指示值按照实际被侧介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。控制装置(含常规控制规律)信号制、变送器作用、基本控制规律及对过渡过程影响基
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