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87一套用DDZ-Ⅱ型單元組合儀表構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)，設(shè)它是用改變加熱蒸汽量來調(diào)節(jié)的，方塊圖如圖2-3所示

圖2-3  用DDZ-Ⅱ型單元組合儀表構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)
    ①請(qǐng)說明x、z、e、f、y所表示的專業(yè)術(shù)語是什么？
    ②氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥環(huán)節(jié)的輸入、輸出各是什么物理量？
    ③設(shè)工藝要求溫度保持在150℃±3℃。當(dāng)系統(tǒng)在某一幅值的階躍擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)在調(diào)節(jié)的整個(gè)過程中，記錄儀表反映出溫度(z值)某一瞬間的***超量是3 ℃，沒有超過工藝要求。問實(shí)際的溫度(y值)變化是否也符合工藝要求？實(shí)際***超調(diào)量比3℃大還是小？為什么？
    ④當(dāng)系統(tǒng)過渡過程結(jié)束后，記錄儀上所記下的溫度值能否代表實(shí)際溫度？
答：
    ①x是給定值、z是測量值（溫度）、e是偏差(e=x-z)，f是干擾、y為被調(diào)參數(shù)（溫度）的真實(shí)值。
    ②氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥輸入p是20-100kPa氣信號(hào)，輸出q是調(diào)節(jié)參數(shù)蒸汽流量。
    ③實(shí)際溫度變化超調(diào)量大于3℃，超過工藝要求。由于溫度測量的一次元件是慣性時(shí)間圈套的滯后環(huán)節(jié)，因而調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)過程瞬時(shí)的測量值與真實(shí)值是不一樣的，***偏差及超調(diào)量實(shí)際值要大于測量值 。
    ④當(dāng)系統(tǒng)過渡過程結(jié)束后，靜態(tài)測量值能代表真實(shí)值，因此記錄儀上的記錄值是實(shí)際溫度值。

88試分析如圖2-4所示酒精蒸餾塔塔頂溫度控制方案，以塔頂溫度作為被調(diào)參數(shù)是否合理？

  圖2-4 酒精蒸餾塔塔頂溫度控制方案
     由相律關(guān)系
自由度數(shù)(f)=組分?jǐn)?shù)(c)+相數(shù)(p)-2
    因?yàn)榫凭麴s塔內(nèi)進(jìn)行酒精與水的分離組分?jǐn)?shù)為2(即酒精和水兩組分)，且相數(shù)為2（呈氣、液兩相）
    所以
自由度數(shù)=2+2-2=2
     由所求得F=2來看，似乎應(yīng)該控制兩個(gè)參數(shù)才合理。但是由圖可知，冷凝罐上部通大氣，因此實(shí)際上已恒定了冷凝罐與蒸餾塔的壓力，客觀上塔壓已被控制，因此用塔頂溫度作為被調(diào)參數(shù)是合理的。

89圖2-5各控制方案是否合理？理由如何？

     圖2-5（a）不合理。離心泵不能在吸入口安裝閥門，否則，當(dāng)閥門關(guān)小時(shí)極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。
   圖2-5（b）合理。因?yàn)橛信酝ㄩy和泵出口壓力控制系統(tǒng)使往復(fù)泵可以在其出口直接節(jié)流。
   圖2-5（c）不合理。壓力檢測點(diǎn)不對(duì)，為保證閥前燃油壓力穩(wěn)定，會(huì)使燃油量變化較大，無法使?fàn)t溫穩(wěn)定，應(yīng)將油壓點(diǎn)移至閥后，測燒嘴的背壓。
  圖2-5（d）合理。根據(jù)被冷卻介質(zhì)（出口）溫度調(diào)節(jié)氨冷器氨氣側(cè)的蒸發(fā)壓力，而蒸發(fā)壓力又對(duì)應(yīng)一定的蒸發(fā)溫度，所以調(diào)節(jié)NH₃排出量實(shí)際上調(diào)整了氨冷器內(nèi)氨蒸發(fā)側(cè)的溫度，使傳熱溫差得到調(diào)整，即可達(dá)到調(diào)節(jié)出口溫度的目的。
   圖2-5（e）不合理。塔釜為恒定加熱量。當(dāng)受某種擾動(dòng)使釜溫上升時(shí)，氣開閥將開大，放出一部分重組分物料，塔釜物料的減少，使塔內(nèi)溫度上升更快，從而構(gòu)成一個(gè)正反饋系統(tǒng)，不能正常工作，降溫亦如此。
   圖2-5（f）不合理。汽液混合進(jìn)料不能采用這種溫度控制。因?yàn)楫?dāng)改變加熱蒸汽量時(shí)進(jìn)料的溫度并不變化，只是汽液比發(fā)生了變化。應(yīng)改為熱焓控制，控制進(jìn)塔物料的熱量。

90氣體脫硫裝置的PRC-203與PRC-204（自控流程如圖2-6）不能同時(shí)投入自控，其原因是什么？怎樣改進(jìn)？

   不能同時(shí)投自控，原因是：
    ①從流程圖可看出，塔205中部壓力與容208壓力是關(guān)聯(lián)的，任一個(gè)壓力變化，另一個(gè)壓力即跟著變化；
    ②兩者選用的都是壓力控制系統(tǒng)，反應(yīng)速度都較快，互相干擾較大。
    改進(jìn)措施：容208的壓力實(shí)際上代表著塔205的壓力，故塔205的壓力不需要再控制而改用塔頂溫度調(diào)節(jié)進(jìn)換202的蒸汽量，使兩個(gè)調(diào)節(jié)回路的響應(yīng)速度變成一快一慢，減少互相干擾。改進(jìn)后的自控流程如圖2-7所示。

91圖2-8的自動(dòng)控制系統(tǒng)錯(cuò)在哪里？

 
      有人為解決造氣工段入爐蒸汽壓力不穩(wěn)的問題，提出圖2-8所示的方案。理由是壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)壓，蒸汽緩沖罐也有穩(wěn)壓作用，圖中方案兩者兼而有之，可以解決蒸汽穩(wěn)壓問題。安裝以后投入運(yùn)行，結(jié)果適得其反。請(qǐng)問這個(gè)方案錯(cuò)在哪里？
     答：因?yàn)檫M(jìn)氣工段的蒸汽經(jīng)截止閥以后，有一路經(jīng)過蒸汽緩沖罐進(jìn)到入爐蒸汽總管，調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作根本控制不了八爐蒸汽總管的流量 ，也就控制不了入爐蒸汽總管的壓力。 圖2-8  自動(dòng)控制系統(tǒng)
 

92用變送器的輸出直接控制調(diào)節(jié)閥，能否起調(diào)節(jié)作用？

 
      這要視控制要求而定。
      所謂控制，指的是把被調(diào)參數(shù)控制在某個(gè)給定值上，因此系統(tǒng)中要有調(diào)節(jié)器，使被調(diào)參數(shù)和給定值 在調(diào)節(jié)器內(nèi)進(jìn)行比較，如果兩者不等，調(diào)節(jié)器的輸出就去調(diào)節(jié)閥門開度。但若變送器直接控制調(diào)節(jié)閥，那就沒法給定，也不能按要求的控制規(guī)律去調(diào)節(jié)閥門開度，因此不能把被調(diào)參數(shù)控制在所需值上，而只能圍繞某個(gè)不可調(diào)的值上下波動(dòng)。如果變送器的量程可調(diào)，則波動(dòng)可約束在某個(gè)范圍，這對(duì)要求不高的控制系統(tǒng)，有時(shí)也能滿足要求。

93鍋爐除氧器的水溫控制，除了用溫度控制系統(tǒng)外，是否可以用其他方法控制？

 
       除氧器里的水溫隨蒸汽的加熱變化慣性很大，這樣就給自動(dòng)控制帶來了滯后現(xiàn)象，水溫不能實(shí)現(xiàn)理想的自動(dòng)控制，使除氧效果不好，故直接影響鍋爐用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。考慮到蒸汽的壓力和溫度有一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以采用控制除氧器里的蒸汽壓力來控制除氧器的水溫，這樣就克服了滯后現(xiàn)象，除氧后的水質(zhì)完全達(dá)到了鍋爐的用水標(biāo)準(zhǔn)。
       其他類似的溫度調(diào)節(jié)也可以用壓力來進(jìn)行間接控制。

94鍋爐自控風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（圖2-9），由于暫缺風(fēng)量變送器，系統(tǒng)為開環(huán)控制，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，試問用何種簡單方法使開環(huán)變成閉環(huán)？ 

  圖2-9 鍋爐自控風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
      將執(zhí)行器的位置反饋電流延伸到調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)器的電流外給定，使系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)。這樣做的好處是：由于風(fēng)量的大小與閥門的開度有關(guān)，閉環(huán)之后，把閥門的開度信號(hào)反饋至調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高。

95控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器確定正、反作用的依據(jù)什么？單參數(shù)控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的正反作用應(yīng)怎樣選擇？

  圖2-10 控制系統(tǒng)
        前一問的依據(jù)是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回路的負(fù)反饋。
　　對(duì)后一問先做兩條規(guī)定：
　　①氣開調(diào)節(jié)閥為+Ａ，氣閉調(diào)節(jié)閥為-Ａ；
　　②調(diào)節(jié)閥開大，被調(diào)參數(shù)上升為+Ｂ，下降為-Ｂ，則
　　　　　Ａ·Ｂ＝＂+＂調(diào)節(jié)器選反作用
　　　　　Ａ·Ｂ＝＂一＂調(diào)節(jié)器選正作用
       圖2-10所示被調(diào)參數(shù)是液位，閥為氣開為+A，閥開大，液位下隆為一B，則（+A）·（一B）=“一”，調(diào)節(jié)器選正作用。

96圖2-11例中，控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器應(yīng)該選用正作用方式，還是反作用方式？

 
      圖2-11(a)選定調(diào)節(jié)器為正作用
      圖2-11(b) 選定調(diào)節(jié)器為反作用
      圖2-11(c) 選定調(diào)節(jié)器為反作用
      圖2-11(d) 選定調(diào)節(jié)器為正作用
      圖2-11(e) 選定調(diào)節(jié)器為反作用 圖2-11  控制系統(tǒng)

97請(qǐng)判定圖2-12所示溫度控制系統(tǒng)中，當(dāng)工況為以下情況時(shí)，調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)器選擇什么樣的作用形式。

 
    ① 當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)、調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)；
    ②當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)、調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)；
    ③當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)、調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí)；
    ④當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)、調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí)。
答：
    ①氣閉調(diào)節(jié)閥、正作用調(diào)節(jié)器；
    ②氣開調(diào)節(jié)閥、反作用調(diào)節(jié)器；
    ③氣開調(diào)節(jié)閥、正作用調(diào)節(jié)器；
    ④氣閉調(diào)節(jié)閥、反作用調(diào)節(jié)器；
 

98圖2-13所示為加熱爐溫度控制系統(tǒng)。根據(jù)工藝要求，出現(xiàn)故障時(shí)爐子應(yīng)當(dāng)熄火。試說明調(diào)節(jié)閥的氣開、氣閉形式，調(diào)節(jié)器的正、反作用方式怎么選擇？并簡述調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作過程。

 
      故障情況下，氣源壓力為零，應(yīng)切斷燃料以確保護(hù)爐子熄火。故要求調(diào)節(jié)閥為氣開式，氣源中時(shí)關(guān)閉。
      當(dāng)爐溫增高時(shí)，要求燃料量減少，即減小調(diào)節(jié)閥開度。由于是氣開閥，所以要求調(diào)節(jié)器輸出減小，應(yīng)選用反作用調(diào)節(jié)器。
      調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作過程如下：
      進(jìn)料↓→溫度↑→調(diào)節(jié)器輸出↓→調(diào)節(jié)閥開度↓→燃料量↓→爐溫↓
     反之，由于各種原因引起爐溫↓→調(diào)節(jié)器輸出↑→調(diào)節(jié)閥開度↑→燃料量↑→爐溫↑

99圖2-14(a)為一蒸汽加熱器，它的主要作用是對(duì)工藝介質(zhì)加熱，要求此介質(zhì)也口溫度恒定。

 
    ①怎樣選擇被調(diào)參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)組成調(diào)節(jié)回路（直接用圖例符號(hào)在圖上標(biāo)明即可），并畫出方塊圖？ 圖2-14  蒸汽加熱器
    ②如何決定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣閉形式和調(diào)節(jié)器的正、反作用？
    ③當(dāng)被加熱的流體為熱敏介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選擇怎樣的調(diào)節(jié)方案為好？
答：
    ①選擇被調(diào)參數(shù)和調(diào)節(jié)參數(shù)如圖2-14(b)所示，方塊圖表示如圖2-14(c)所示。
    ②對(duì)一非熱敏介質(zhì)或易結(jié)晶介質(zhì)應(yīng)選氣閉式，調(diào)節(jié)器的作用方向應(yīng)是正作用的。
    ③對(duì)于熱敏介質(zhì)，為防止局部過熱而汽化，調(diào)節(jié)參數(shù)不宜為蒸汽而應(yīng)選冷凝水為好，即將調(diào)節(jié)閥裝于冷凝水管線上。
 
 

100圖2-15所示為一液面調(diào)節(jié)回路，工藝要求故障情況下送出的氣體中也不許帶有液體。怎樣選取調(diào)節(jié)閥氣開、氣閉形式和調(diào)節(jié)器的正、反作用？這一調(diào)節(jié)回路的工作過程怎樣？

 
     因工藝要求故障情況下送出的氣體不許帶液，故當(dāng)氣源壓力為零時(shí)，閥門應(yīng)打開，所以調(diào)節(jié)閥是氣閉式。當(dāng)液位升高時(shí)，要求調(diào)節(jié)閥開度增大，由于所選的是氣閉調(diào)節(jié)閥，故要求調(diào)節(jié)器輸出減少，調(diào)節(jié)器是反作用。 圖2-15  液面調(diào)節(jié)回路
    其工作過程如下：
    液位↑→液位變送器輸出↑→調(diào)節(jié)器輸出↓→調(diào)節(jié)閥開度↑→液體輸出↑→液位↓。
 

101簡要說明各類常見調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)怎樣？相應(yīng)如何選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性？