化工过程控制工程习题集.ppt

1化工过程控制工程习题集化工过程控制工程习题集2l1。某精馏塔进料有可能出现大的幅度负荷变化，工艺上允许进料量进行自动调节，故设置了一中间容器和一套液面调节系统，已知：Qmax=800kg/min，Qmin=160kg/min流体重度=800kg/m3，调节器选比例，调节阀为线形特性最大流通能力为1000kg/min，变送器量程为0800mmH2O，调节阀、变速器滞后忽略。写出调整调节器参数.答案：由于对象为一阶特性：Kp=R设正常流量为480kg/min，液位为0.5mR=2h/Q=20.5/480=2.0810-3mmin/kgT=RC=R/4D2=2.08E-3/412800=1.31min液位仪表量程H=P/=1m Km=P/H=1.0-0.2/1=0.8Kv=Qv/O=1000-0/1.0-0.2=1250则传递函数：H（S）/Q（S）=Kp(1/TS+1)/1+KcKvKpKm(1/TS+1)为确保负荷大幅度变化时，精馏塔进料变化缓慢，故对调节系统采用均匀调节。设干扰为Q=800-480=320kg/min，系统稳定时，余差为0.25m。利用终值定理，Q（S）=320/Sh（）=limSH(S)=0.25 s0 Kc=0.8。3l2。一台PID调节器，为什么当测量等于给定时，输出能稳在任意值上？答案：根据三作用调节器数学表达式：y=1/P(x+1/Tixdt+TDd(x)/dx (1)式中：P比例度，Ti积分时间，TD微分时间，y输出信号，x输入偏差当外界有一干扰，使测量值偏离给定值，则x0，由于积分作用，使输出y不断变化。输出的变化引起调节作用的改变，当某一时刻测量重新回到给定值时，则x=0，代入（1）式得：y=1/P(0+1/Ti0dt+TDd(0)/dx=(1/P)(1/Ti)C (2)（2）式中C为任意常数，所以，输出信号y稳定在任意值上。4l3。一台量程为0800mm的UTQ型浮筒液面计，用水校验时，当水柱高度从400mm增至600mm时，控制部分出风由0.8kg/cm2降到0.4kg/cm2，问比例度为多大？若不再调整，当用于比重为0.7 g/cm3的汽油液面控制时，实际比例度多大？答案：根据比例度定义式计算 =(h/H量程)/(P/P量程)100%=50%式中：h测量值变化值 H调节器量程范围 p调节器输出变化值 P调节器信号范围当介质由校验时的水变为使用时的汽油后，则同样的液面高度变化引起化只能是原来的0.7倍，所以用水校验时比例度为50%，投入运行后，实际比例度为71.43%。5l4。有一台比例积分调节器，它的比例度为50%，积分时间为1分，开始时，测量、给定和输出都在50%，当测量变化到55%时，输出变化到多少？1分钟后又变化到多少？答案：当测量由50%跃变到55%的一瞬间，时间t=0。已知调节器的比例度=50%，积分时间T=1分，P入=55%-50%=5%代入上式可得P出=10%即输出变化为10%加上原有的50%，所以输出跃变到60%。一分钟后，输出变化为P出=20%加上原有的50%，所以一分钟后输出变到50%+20%=70%6l5。有一流量调节系统，其对象就是一段管道，流量用空板和电动差有一流量调节系统，其对象就是一段管道，流量用空板和电动差压变送器进行测量压变送器进行测量,变送变送,并经开方器变为并经开方器变为420mA输出。流量测输出。流量测量范围为量范围为025T/h，调节器是比例作用，调节器输出是调节器是比例作用，调节器输出是420mA信号作用于带阀门定位器的调节阀，阀的流量范围是信号作用于带阀门定位器的调节阀，阀的流量范围是020T/h。在初始条件下，流量为在初始条件下，流量为10T/h，调节器输出在调节器输出在12mA。现现因生产需要加大流量将给定值提高因生产需要加大流量将给定值提高2.5T，试问实际流量将变化多试问实际流量将变化多少？余差有多大？（假定调节器的比例度为少？余差有多大？（假定调节器的比例度为40%）答案：求出各个环节的放大系数：Kc=100/40=2.5 Kv=(20-0)/(20-4)=1.25 K0=1 Km=(20-4)/(25-0)=0.64 y=(KcKpKv)/(1+KvKcKpKm)=1.667由此可见，当给定值改变10%，管道内流量的变化是1.667T/h，即由原来的10T/h提高为11.667T/h,与12.5T/h的要求相比，有0.833T/h的余差。7l6。在工业介质为液体的水平管道上，垂直安装一套差压式流量测量系统，差压变送器是经过校验后安装上去的，启表后发现指示值偏低，经核实工业与孔板设计均无问题，试分析可能原因并说明解决办法。答案：孔板方向装反这时流束缩颈与孔板距离比正确安装为远，致使孔板后取压孔测压值增高，造成压差下降，需重新装正。管.线中有气体或负压管线最高位置比正压管线高，造成附加静压误差，使指示值偏低。1 压变送器正压室中气体未排净，这时可打开正压室测排气孔，见到液体排出后再重新拧紧。2 三阀组中的旁路阀未关严或阀虽拧紧仍有内漏，需关严或更换。3 表输出线路有漏气（气动表）。8l7。无纸记录一中的记录时间间隔和时间标无纸记录一中的记录时间间隔和时间标尺是同一个概念，只是提法不同吗？尺是同一个概念，只是提法不同吗？答案：不是的。记录时间间隔时纸多长时间记录一次，是隔几秒钟，还是隔积分钟。记录时间间隔长，整屏所显示的数据时间段大；记录时间间隔短，整屏所显示的数据时间段小。时标是指记录点在屏幕上显示的疏密。虽然改变记录时间间隔和时标刻度都可以调整屏上显示曲线的形状，但两者是有区别的。例如记录时间间隔为2s，则5min内可以记录150个点。但这150个点组成的曲线可以在整屏上显示，即时标为5min，也可以在半个屏幕上显示，这时时标为10min。是5min还是10min，由时标键设定。而这5min或10min内显示的曲线由多少个数据组成，则由记录时间间隔设定。时间间隔短，则同一屏上的点数多；反之，时间间隔长，则点数短。9l8。智能数字显示仪表和模拟显示仪表相比，在性智能数字显示仪表和模拟显示仪表相比，在性能上有什么区别？能上有什么区别？答案：智能数字显示仪表和模拟显示仪表相比，在技术性能上有如下区别。1 输入 模拟显示仪表一台表只能用一种输入信号，测量范围不能变化。智能数字显示仪表可有多种输入信号，可同时测量直流毫伏、伏、毫安与热电偶、热电阻等多种信号，并可设定测量范围。2 测量精度 数字仪表的读数方便，无视差。智能数字显示仪表的显示精度能达到满量程的0。05%+2个字，记录精度为满量程的0。1%，而模拟显示仪表一般仅为满量程的0。5%。3 功能 智能数字显示仪表既有模拟记录仪的趋势记录，又有表格式记录，还具有记录曲线零点迁移（即量程自动切换）、分区记录、放大/缩小记录等功能，测量和记录速度很高，各通道记录曲线在时间上可以一致，走纸速度可达1mm/s。而模拟记录仪的功能单一，只能记录趋势曲线，记录响应速度也慢。此外，由于数字显示仪表采用了微处理器，所以，它还有运算功能。除四则运算外，还有开方、绝对值、平均值、逻辑运算，以及异常情况自动显示记录，有的还能进行PID调节。所有这些都是模拟显示仪表无法比拟的。通讯智能显示仪表可以通过接口和计算机通讯联系，从而将记录仪纳入计算机管理系统。而模拟显示仪智能单台使用.10答案：DR型智能数字显示仪的编程采用数字符号。上述命题的程序如下：时间02150830（现行时间2月15日8时30分）分组10110（第一组第110点）21120（第二组第1120点）32125（第三组第2125点）40000（第四组的通道不用）量程12100（第一组、K型热电偶、需冷端补偿）23100（第二组、E型热电偶、需冷端补偿）36000（第三组、铂热电阻、需冷端补偿）注：上程序种的第二位数字若为2，则表示K型热电偶；为3，则表示E型热电偶；为6，则表示热电阻。9。某装置共有25个温度测点。其中10个温度点采用K型热电偶测量，10个采用E型热电偶测量，5个采用铂热电阻测量。若显示仪表采用DR型智能数字显示仪，则如何编程？11答案：时间02150830打印间隔0130分组10105 20610 31120 42125 量程 12100 22111（第二组、K型热电偶、有冷端补偿、偏差和报警打印）33100 46000报警 21650 20100重复显示 01 10。在上题中，如果10点K型热电偶中的第610点不需要显示绝对值，而是需要显示和第一点的差值，且平时重复显示第一点温度，应如何编程？12l11。在上题中，如果在上题中，如果10点点K型热电偶中的第型热电偶中的第610点温度需要报警，并设上限报警温点温度需要报警，并设上限报警温度为度为600，下限报警温度为，下限报警温度为100，则，则如何编程？如何编程？答案：时间02150830（现行时间2月15日8时30分）间隔时间0130(1.5h打印一次)分组10105（第一组第15点）20610（第二组第610点）31120（第三组第1120点）42125（第四组第2125点）50000（第五组的通道不用）量程12100（第一组、K型热电偶、需冷端补偿）22101（第二组、K型热电偶、需冷端补偿、有报警打印）33100（第三组、E型热电偶、需冷端补偿）46000（第四组、铂热电阻、无冷端补偿）报警 21650（第二组上限报警650）20100（第二组下限报警100）12413l12。分析如何选用热电偶和热电阻?答案：热电偶、热电阻一般根据测温范围选用。热电偶的测量温度较高，量程较大，热电阻的测量温度较低，量程较小。有振动的场合，宜选用热电偶。测量精度要求较高、无剧烈振动、测量温差等场合，宜选用热电阻。1.测量含氢量大于5%（体积）的还原性气体，温度高于870时，应选用吹气式热电偶或钨铼热电偶。2.测量设备、管道外壁温度时，选用表面热电偶或表面热电阻。3.一个测温点需要在两地显示或要求备用时，选用双支式测温元件。4.一个测温口需要测量多点温度时（如触煤层测量），选用多点（多支）式专用热电偶。5.测量流动的含固体硬质颗粒的介质时，选用耐磨热电偶。6.在爆炸危险场所，选用隔爆型热电偶、热电阻。7.对测温元件有弯曲安装或快速相应要求时，可选用铠装热电偶、热电阻。14l13。横向干扰的产生原因有哪些横向干扰的产生原因有哪些?答案：1。交变电磁场。在大功率变压器、交流电动机、强电流电网等周围存在很强的交变磁场，交变磁场切割仪表输入回路的导线就会在其中感应出交变电势，因而产生干扰。2高压电场。仪表附近有高压设备时，可通过分布电容在输入回路中产生干扰电压。高频干扰。带电容或电感的回路断开或闭合时、接触器触点间发生的火花等都是产生较高频率的干扰源，但它对脉冲或数字电路影响较大，对模拟电路影响较小。15l14。分析避免和消除横向干扰的方法？分析避免和消除横向干扰的方法？答案：1.屏蔽法。如将热电偶和补偿导线穿管敷设（穿线铁管接地），采用带屏蔽层的电线电缆等。采取屏蔽措施后可将干扰电压减小为原来的1/20。为了进一步减小干扰，最好把导线绞合起来再穿管敷设，绞合后的感应电压只有不绞合时感应电压的1/10。同理，可将仪表罩上一个铁皮接地，一方面可防止外磁场干扰，另一方面又可防止仪表内部磁场散布到外部空间。2.连接导线应远离强电磁场敷设，不要离动力线太近，特别不允许把连接导线与动力线平行放在一起或穿入同一根铁管内。连接导线与电源线亦不宜由同一孔进入仪表。3.在仪表输入端加入RC或LC滤波电路，以便使混杂在有用信号中的交流干扰衰减至最小。16l15。仪表受纵向干扰产生的原因有哪些？答案：1.地电流。如仪表附近有大功率电气设备，当其绝缘性能交差而对地漏电时，大地中就会有电流流过，因而大地中不同点上存在着电位差。仪表安装使用中往往又会有意无意的使输入回路有两个以上接地点（或通过大电容接地），这样就会把不同接地点的电位差引入仪表而产生干扰。2.漏电流。如电炉温度测量时，耐火砖在常温下是很好的绝缘体