第六章典型过程控制系统应用方案
1.离心式压缩机防喘振的控制方案有什么特点?
答: 压缩机防喘振的控制方案分为固定极限流量法和可受流量极限流量法,固定极限流量法是控制压缩机的入口流量不低于某一不受的极限值,以防止喘振现象的产生.该方案结构简单,运行安全可靠,投资费用少,但产生喘振现象的流量极限值统统与压缩机的转速有关.因此当压缩机的转速不是衡值时,不宜采用次方案,当压缩机的转速可变时,进入喘振区的极限流量也是变化的.这个极限流量可以根据压缩机的安全操作线经计算得到,可变极限流量法就是控制压缩机的入口流量,使之不低于由计算得到的流量极限值,以防止喘振现象的发生.该方案要根据现场数据来计算流量的极限值.较麻烦,而且当安全操作线的方程不相同时,有不同的计算方法和相应的控制方案.但这种方案在压缩机的转速不恒定,负荷需要变动的场合下,使用较可靠较经济.
2.单回路控制系统的主要应用场合有哪些?
答:单回路控制系统通常是指由一个被控对象,一个检测元件及传感器或变速器,一个控制器和一个执行器所构成的单闭环控制系统,主要应用于控制负荷变化较小的被控对象,被控对象的动态特性易于控制工艺对调节质量的要求不高时,可选用单回路控制系统.
3.为什么选择控制参数时要从分析过程特性入手?怎样选择一个可控性良好的量作为控制参数?
答:在生产过程中,存在着各种各样的被控对象.这些对象的特性各不相同,有的较易操作,工艺变量能够控制的比较平稳,有的却很难操纵,工艺变量容易产生大幅段波动,容易越出工艺允许的范围,只有充分了解和熟悉对象特征,才能使工艺生产在最佳状态下运行,因此,在控制系统设计时,首先必须充分了解被控对象的特征,掌握他的内在规律,才能选择合适的被控变量,操纵变量. 被控变量的选择原则:
(1) 信号可直接测得,测量变送环节的滞后小.
(2) 可选择与之有单质函数关系的间接参数(当不能直接获取时) (3) 独立变量
(4) 考虑工艺合理性及当前仪表性能 操纵变量的选择原则: (1).考虑工艺合理性
(2)考虑被控对象特征:使被控对象控制通道的放大系数较大,时间常数较小,纯滞后时间越小越好.使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小,时间常数越大越好.
4.化学反应里对自动控制有什么基本要求? 答:基本要求有以下几个方面:
①控制指标—根据进行的反映不同,指标选择不同,如反应转化率,产品的质量,产量等直接指标或T.P
②物料平衡和能量平衡,以使反映能正常进行 ③约束条件:保证反应里能安全正常操作所要求的条件 ④尽可能将干扰作用排除在反应之前,以保证产品质量.
5.为什么大多数反应器的主要被控量都是温度？
对于大多数反映皿来说,其控制要求是在一定的约束条件和保持物料平衡的情况下,使反映皿的生成物的质量指标符合一定的要求,化学反应皿的质量指标一般指反应的转化率或反映生成物的规定浓度,但是转化率或产物浓度一般不易直接测量,所以要寻找与转化率或产物浓度有一定关系的间接质量指标,对于化学反应皿,一般总伴随有热效应,不是吸热就是放热,所以温度量最能够表征转化率或产物浓度的间接控制指标,如果再辅以压力和处理量等控制系统,即可保证反映皿的正常操作.
以温度作为被控变量,由于温度较宜测量,且影响温度的变量教多,给选择操纵变量提供了方便条件,故较宜构成相应的温度控制系统,但有时以温度作为间接控制指标,并不能保证质量稳定,当有干扰作用时,转化率和反映生成物组合等仍会受到影响,特别是在有些反映中,温度与生成物组合间不完全是单值关系,这就需要不断根据情况去改变温度控制系统的给定值,在有催化剂的反映皿中由于催化剂的活性变化,温度给定值也要随之改变
6．生产过程一般对换热器控制系统有什么要求？ 答：生产过程对换热器控制系统的要求有以下几点： ①. 被控变量要求是冷却介质（被加热介质）的出口温度； ②. 加热介质是废热热源时，为了节省能量，要求最大限度地加以利用，所以一般不对其流量进行调节，而是调节被加热介质的流量。
③. 对于两侧均无相变化的换热器的控制，要稳定被加热介质的出口温度。可以通过改变载热体自身流量，改变载热体旁路流量，改变被加热介质自身流量，改变被加热介质的旁路流量。 ④. 当邮箱便是，如蒸气冷凝，其控制方案可以通过改变加热蒸汽流量或改变冷凝水排出量来维持被加热介质出口温度的稳定。 补：
1. 已知阀的最大流量Qmax?100m3/h，可调范围R=30。试分别计算在理想情况下阀的相对行程为?0.1，0.2，0.8，0.9时的流量值R，并比较不同理想流量特性的控制阀在小开度时的流量变化情况。
（1） 直线流量特性； （2） 等百分比流量特性。
解：（1）根据直线流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：
Q1??[1?(R?1)] QmaxRL?L分别代入：Qmax?100m3/h ，R=30，?0.1，0.2，
0.8，0.9等数据，可计算出在相对行程为0.1，0.2，0.8，0.9时的流量值。
Q0.1?13m3/h，Q0.2?22.67m3/h，Q0.8?80.67m3/h，Q0.9?90.33m3/h
?L（2）根据直线流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：
??1QL?R Qmax代入数据得：
Q0.1?4.68m3/h，Q0.2?6.58m3/h，Q0.8?50.65m3/h，Q0.9?71.17m3/h
由上述数据可得，对于直线流量特性的控制阀，相对行程有10%变化到20%时，流量变化值为：
22.67?13?100%=74.4%；相对行程由1390.33?80.67?100%=12%，由
80.6780%变化到90%时，流量变化的相对值为
此可见，对于直线流量特性的控制阀，在小开度时，行程变化了10%，流量就在原有基础上增加了74.4 %，控制作用很强，容易使系统产生振荡；在大开度时（80%处）。行程同样变化了10%，流量只在原有基础上增加了12%.控制作用很弱，控制不够及时，有力，这是直线流量特性控制阀的一个缺陷。
对于等百分比流量特性的控制阀，相对行程由10%变为20%时，流量变化的相对值为
71.17?50.65?100%=40%；相对行程由80%变为90%
50.6571.17?50.65?100%=40%。故对于等百分特性
50.65时，流量变化的相对值为
控制阀，不管时小开度或大开度时，行程同样变化了10%，流量在原来基础上变化的相对百分数量相等的。故取名为等百分比流量特性。具有这种特性的控制阀，在同样的行程变化值下，小开度时，流量变化小，来自比较平稳缓和；大开度时，流量变化大，控制灵敏有效，这是它的 优点。
2.对于一台可调范围R=30的控制阀，已知其最大流量系数为
Cmax=100，流体密度为1g/cm3。阀由全关到全开时，由于串联管道
的影响，使阀两端的压差由100KPa降为60Kpa，如果不考虑阀的泄漏量的影响，试计算系统的阻力比S，并说明串联管道对可调范围额的影响。（假设被控流体为非阻塞的液体）
解：由于阻力比S等于控制阀全开时阀上压差与系统总压差之比，在不考虑阀的泄漏量的影响时。阀全关时阀两端的压差就可视为系