化工儀表及自動(dòng)化(習(xí)題課).pptVIP

化工儀表及自動(dòng)化 習(xí)題課,Huaqiao University,1. 干擾是指除操作變量以外，作用于對(duì)象并引起被控變量變化的一切因素；,2被控對(duì)象是指 需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)器或生產(chǎn)過(guò)程，稱為對(duì)象。 3被控變量是指 對(duì)象內(nèi)要求保持給定數(shù)值的工藝變量稱為被控變量。,4. 給定值是被控變量的預(yù)定值稱為給定值。它反映的是工藝過(guò)程的具體要求。 5. 操作變量是指受到控制裝置操縱，用以使被控變量保持給定值的物料量或能量。,Huaqiao University,過(guò)渡過(guò)程的基本形式有哪幾種（用圖表示）？簡(jiǎn)要闡述其特點(diǎn)；工業(yè)生產(chǎn)一般需要什么類型的過(guò)渡過(guò)程？,非周期衰減過(guò)程，又叫單調(diào)過(guò)程：特征：被控變量沒(méi)有來(lái)會(huì)（沿t軸）的波動(dòng)，沿著一側(cè)作緩慢的變化，最后穩(wěn)定下來(lái)； 衰減振蕩過(guò)程：特征：被控變量上下波動(dòng)，但振幅逐漸減小，最后穩(wěn)定在某一個(gè)值上面； 等幅振蕩過(guò)程：特征：振幅不變； 發(fā)散振蕩過(guò)程：特征：振幅不斷增大，被控變量最終遠(yuǎn)離給定值； 工業(yè)生產(chǎn)一般需要衰減振蕩過(guò)程,Huaqiao University,閉環(huán)控制系統(tǒng)分為哪三類？簡(jiǎn)要闡述各類的特點(diǎn)。,1、定值控制系統(tǒng)：特點(diǎn)：被控變量的給定值恒定不變 ； 2、隨動(dòng)控制系統(tǒng)：特點(diǎn)：給定值不斷變化，而且變化是隨機(jī)的； 3、程序控制系統(tǒng)：特點(diǎn)：給定值不斷變化，但x=x(t)是已知的。,Huaqiao University,畫(huà)出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖，并簡(jiǎn)要闡述各環(huán)節(jié)的作用。,a檢測(cè)元件和變送器：把被控變量y（t）轉(zhuǎn)化為測(cè)量值z(mì)（t），z（t）是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 b“O”比較機(jī)構(gòu)：作用是計(jì)算偏差e（t）。 c調(diào)節(jié)裝置：依據(jù)偏差的大小、正負(fù)，按照一定的規(guī)律給出調(diào)節(jié)作用。 d執(zhí)行器：接受調(diào)節(jié)器送來(lái)的信號(hào)p（t）,發(fā)出相關(guān)的信號(hào)，改變操作變量。,閉環(huán)控制系統(tǒng)通常是由 檢測(cè)元件和變送器； 比較機(jī)構(gòu)；調(diào)節(jié)裝置；執(zhí)行器 四個(gè)部分組成的。,Huaqiao University,當(dāng)輸入流量qi作階躍變化，試?yán)L圖說(shuō)明被控變量h1、h2的變化情況。,Huaqiao University,過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)有衰減比 ，振蕩周期或頻率 ，余差，最大偏差或超調(diào)量 ； 過(guò)渡時(shí)間。,圖2所示是一反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖，工藝要求反應(yīng)器溫度需要控制，通過(guò)冷卻水流量的變化可以達(dá)到溫度控制的目的。試畫(huà)出該系統(tǒng)的方塊圖，并指出被控對(duì)象、被控變量、操縱變量和可能的干擾？現(xiàn)因生產(chǎn)因素的變化，要求反應(yīng)溫度從開(kāi)始的120提高到122，當(dāng)給定值作階躍變化后，被控變量的變化曲線如圖所示，試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、衰減比和余差。,Huaqiao University,Huaqiao University,描述對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)是指 放大系數(shù)K ， 時(shí)間常數(shù)T ，滯后時(shí)間 ； 純滯后產(chǎn)生的原因是 由于信息傳輸需要時(shí)間而引起的 ； 容量滯后產(chǎn)生的原因是 一般是由物料傳遞需要通過(guò)一定阻力而引起的 ；,Huaqiao University,為測(cè)量某反應(yīng)器的對(duì)象特性，在某瞬間突然將參加反應(yīng)的反應(yīng)物的流量從1t/h增加到1.5t/h，這時(shí)反應(yīng)器出口溫度的階躍變化曲線如圖3所示。假設(shè)該對(duì)象為二階對(duì)象（可以看成由一個(gè)一階對(duì)象和純滯后對(duì)象組成），試寫(xiě)出描述該對(duì)象的微分方程（反應(yīng)物的流量為輸入量，反應(yīng)器出口溫度為輸出量），并解出反應(yīng)物的流量作單位階躍變化時(shí)反應(yīng)器出口溫度變化量的函數(shù)表達(dá)式,Huaqiao University,精度不僅和 絕對(duì)誤差有關(guān) ，也和 儀表的測(cè)量范圍有關(guān) 。 儀表的精度通常用 相對(duì)百分誤差 來(lái)表示。 儀表等級(jí)度值越小，表示儀表精度 高 ；標(biāo)準(zhǔn)表精度一般為 0.05 以上,熱電勢(shì)eAB和兩方面因素有關(guān)，一是取決于 接觸處的金屬性質(zhì)的差異 ，二是 溫度 有關(guān)。,Huaqiao University,什么是液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移問(wèn)題？怎樣進(jìn)行遷移？其實(shí)質(zhì)是什么？,當(dāng)被測(cè)液位為零時(shí)，將差壓變送器輸出零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸入差壓由零遷移到某一不為零的數(shù)值，稱為液位測(cè)量時(shí)的零點(diǎn)遷移。測(cè)量始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽到姓w移，若變?yōu)槟骋回?fù)值則叫負(fù)遷移；可調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差的作用，此為零點(diǎn)遷移方法。 零點(diǎn)遷移的實(shí)質(zhì)是將測(cè)量范圍平移，不改變量程的大小。,Huaqiao University,用熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？,采用補(bǔ)償導(dǎo)線后，把熱電偶的冷端從較高和較不穩(wěn)定的地方，延伸到溫度較低和較穩(wěn)定的操作室內(nèi)，但冷端溫度還不是0。而工業(yè)上常用的各種熱電偶的溫度-熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端溫度保持為0的情況下得到的，與它配套使用的儀表也是根據(jù)這一關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的，由于操作室的溫度往往高于0，而且是不恒定的，這時(shí)，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然偏小，且測(cè)量值也隨冷端溫度變化而變化，這樣測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，在應(yīng)用 熱電偶測(cè)溫時(shí)，又有將冷端溫度保持0，或者進(jìn)行一定的修正才能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。 冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ校海?）冷端溫度保持為0的方法；（2）冷端溫度修正法；（3）校正儀表零點(diǎn)法；（4）補(bǔ)償電橋法；（5）補(bǔ)償熱電偶法。,Huaqiao University,什么是“三線制”？引入“三線制”的作用是什么？,“三線制”：從熱電阻引出三根導(dǎo)線，其中與熱電阻相連的兩根導(dǎo)線分別接入橋路的兩個(gè)相鄰橋臂上，第三根導(dǎo)線與穩(wěn)壓電源的負(fù)極相連。 作用：當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩根導(dǎo)線電阻同時(shí)變化，便可抵消對(duì)儀表讀數(shù)的影響。,Huaqiao University,用分度號(hào)Cu100銅電阻測(cè)溫，但錯(cuò)用了Pt100的分度表，查得溫度為147，問(wèn)實(shí)際溫度為多少？已知銅電阻和鉑電阻溫度關(guān)系式分別為：,Huaqiao University,現(xiàn)用一支鎳鉻銅鎳熱電偶測(cè)某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30，顯示儀表的機(jī)械零點(diǎn)在0時(shí)，這時(shí)指示值為400，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為430對(duì)不對(duì)？為什么？正確值為多少度？,Huaqiao University,基本控制規(guī)律有哪些？簡(jiǎn)要說(shuō)明、TI、TD對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響。,基本控制規(guī)律通常包括: 1）位式控制（主要指雙位控制） ，2）比例控制（P）， 3）積分控制（I） ，4）微分控制（D） ； ：比例控制最大優(yōu)點(diǎn)：反映非常迅速，能很快地克服擾動(dòng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定. TI短，積分作用增強(qiáng)，系統(tǒng)振蕩加劇，穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 Td太大，微分作用強(qiáng)，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩；而Td太小或?yàn)榱?，表示微分作用弱或沒(méi)有，對(duì)系統(tǒng)無(wú)影響。,Huaqiao University,目前在化工生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)，常用的控制規(guī)律有哪些？試加以比較。,Huaqiao University,Huaqiao University,一臺(tái)具有比例積分控制規(guī)律的DDZ-II型控制器，其比例度為80%，積分時(shí)間為1分鐘。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出為6mA。某瞬間，輸入偏差突然增加了0.3mA，問(wèn)其比例輸出為多少？經(jīng)過(guò)3min后，其輸出將為多少？,Huaqiao University,氣動(dòng)執(zhí)行器分為兩部分，分別為執(zhí)行機(jī)構(gòu) 、 控制機(jī)構(gòu) ； 控制閥的理想流量特性包括直線流量特性 ，等百分比流量特性 ，拋物線流量特性 ，快開(kāi)特性 ； 可調(diào)比R的定義式為,執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)選擇的主要依據(jù)是 工藝安全 ；,，國(guó)產(chǎn)控制閥可調(diào)比R一般為 30 ；,Huaqiao University,試分別說(shuō)明什么叫控制閥的流量特性，理想流量特性和工作流量特性？常用的控制閥理想流量特性有哪些？,控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)系，即：,閥前后壓差保持不變時(shí)的流量特性稱為理想流量特性； 在實(shí)際使用過(guò)程中，閥前后的壓差會(huì)隨閥的開(kāi)度變化而變化，此時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。 常用的控制閥理想流量特性主要有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、拋物線及快開(kāi)等幾種。,Huaqiao University,被控變量的選擇原則是什么？,操縱變量的選擇原則是什么？,Huaqiao University,控制通道、干擾通道存在純滯后時(shí)，試分別分析它對(duì)被控變量的影響。,Huaqiao University,試簡(jiǎn)述家用電冰箱的工作過(guò)程，畫(huà)出其控制系統(tǒng)的方塊圖。,家用電冰箱是屬于溫度的斷續(xù)控制過(guò)程，其目的是使冰箱內(nèi)的溫度控制在某一范圍內(nèi)。當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于某一上限值時(shí)，由溫度檢測(cè)元件通過(guò)控制電路，使壓縮機(jī)起動(dòng)，從而使溫