某列管式蒸汽加热器,工艺要求出口物料温度稳定、无余差、超调量小。已知主要干扰为载热体压力 不稳定。试确定控制方案,画出自动控制系统的原理图与方块图。假定介质温度不允许过高,否则易分 解。试确定控制阀的气开气关形式;控制器的控制规律及正反作用。

解:由于主要干扰为蒸汽压力不稳定,为了及时克服这一干扰,可以选择蒸汽流量为副变量,出口

物料温度为主变量,构成温度流量串级控制系统,其原理图与方块图如图 a、图bo

图a原理图

图b方块图:

由于对被控变量的控制要求较高,无余差,而且加热器的滞后一般较大。故主控制器 TC应选择比例、

积分、微分三作用(PID )控制规律。副控制器FC—般选用比例控制规律就行了。这是因为副回路是个随 动控制系统,对副变量(整蒸汽流量)本身没有什么严格要求。

副回路中,由于流量对象是“ + ”作用(阀开大,流量增加)的,控制阀也是“ + ”作用(气开式)的,

故副控制器FC应是反作用的,这样才能起到负反馈的控制作用。

由于主变量温度升高时,需要关小蒸汽阀;副变量流量增大时,也需要关小蒸汽阀,它们对控制阀的 动作要求是一致的。故主控制器 TC应该选择反作用的。

2.从保证控制质量的角度,控制阀设计中应考虑哪几个方面?阀的理想流量特性有哪几种形式?

答:①控制阀设计中应考虑:阀口径的选择、气开气关形式的选择和流量特性选择 ;②理想流量特性有 4

种形式:直线特性、等百分比特性、快开特性、 抛物线特性。

3•一个系统的对象有容量滞后,另一个系统由于测量点位置安装不适当造成纯滞后,如分别采用微分作 用克服滞后,其效果如何?

答:微分作用不能克服纯滞后,因为在纯滞后这段时间内其输出没发生变化,如采用 D作用控制器输出

为零。