题目
某内进行放热反应,釜温过高会发生事故,为此采用夹套水冷却。由于釜温控制要求较高,且冷却水压力、温度波动较大,故设置控制系统如图所示。1) 这是什么类型的控制系统?说明其主变量和副变量是什么?2) 试画出其方块图;3)选择调节阀的气开、气关型式;4)选择调节器的正、反作用;5) 如主要干扰是冷却水的温度波动,试简述其控制过程;TiT T1C)-|||-进料-|||-T2T T2C-|||-冷却水-|||-出料
某内进行放热反应,釜温过高会发生事故,为此采用夹套水冷却。由于釜温控制要求较高,且冷却水压力、温度波动较大,故设置控制系统如图所示。
1) 这是什么类型的控制系统?说明其主变量和副变量是什么?
2) 试画出其方块图;
3)选择调节阀的气开、气关型式;
4)选择调节器的正、反作用;
5) 如主要干扰是冷却水的温度波动,试简述其控制过程;
题目解答
答案
解: (1)该系统是串级控制系统。主变量是釜内温度,副变量是嘉套水温度。 (2)方块图如下所示:
(3)为了在气源中断时保证冷却水继续供应,以防止釜温过高,故调节阀应采用气关阀。
(4)主调节器T1C的作用方向可以这样来确定:由于主、副变量(θ1、θ2)增加时,都要求冷却水的调节阀开大,因此主调节器应为“反”作用。
副调节器T2C的作用方向可按简单(单回路)控制系统的原则来确定。由于冷却水流量增加时,夹套温度θ2是下降的,即副对象为“-”方向。已知调节阀为气关阀,“-”方向,故调节阀T2C应为“反”作用。
(5)如主要干扰是冷却水温度波动,整个串级控制系统的工作过程是这样的:设冷却水的温度升高,则夹套内的温度θ2升高,由于T2C为反作用,故其输出降低,因而气关阀的阀门开大,冷却水流量增加以及时克服冷却水温度变化对夹套温度θ2的影响,因而减少以致消除冷却水温度波动对釜内温度θ1的影响,提高了控制质量。
解析
步骤 1：确定控制系统类型
该系统采用夹套水冷却来控制釜内温度，由于釜温控制要求较高，且冷却水压力、温度波动较大，因此采用串级控制系统。主变量是釜内温度，副变量是夹套水温度。
步骤 2：画出方块图
方块图如下所示：
给定值 →()→ FC If 执行器 → 夹套 因 反应釜 母 测量变送 测量变变
步骤 3：选择调节阀的气开、气关型式
为了在气源中断时保证冷却水继续供应，以防止釜温过高，故调节阀应采用气关阀。
步骤 4：选择调节器的正、反作用
主调节器T1C的作用方向可以这样来确定：由于主、副变量(θ1、θ2)增加时，都要求冷却水的调节阀开大，因此主调节器应为“反”作用。
副调节器T2C的作用方向可按简单(单回路)控制系统的原则来确定。由于冷却水流量增加时，夹套温度θ2是下降的，即副对象为“-”方向。已知调节阀为气关阀，“-”方向，故调节阀T2C应为“反”作用。
步骤 5：控制过程
如主要干扰是冷却水温度波动，整个串级控制系统的工作过程是这样的：设冷却水的温度升高，则夹套内的温度θ2升高，由于T2C为反作用，故其输出降低，因而气关阀的阀门开大，冷却水流量增加以及时克服冷却水温度变化对夹套温度θ2的影响，因而减少以致消除冷却水温度波动对釜内温度θ1的影响，提高了控制质量。
该系统采用夹套水冷却来控制釜内温度，由于釜温控制要求较高，且冷却水压力、温度波动较大，因此采用串级控制系统。主变量是釜内温度，副变量是夹套水温度。
步骤 2：画出方块图
方块图如下所示：
给定值 →()→ FC If 执行器 → 夹套 因 反应釜 母 测量变送 测量变变
步骤 3：选择调节阀的气开、气关型式
为了在气源中断时保证冷却水继续供应，以防止釜温过高，故调节阀应采用气关阀。
步骤 4：选择调节器的正、反作用
主调节器T1C的作用方向可以这样来确定：由于主、副变量(θ1、θ2)增加时，都要求冷却水的调节阀开大，因此主调节器应为“反”作用。
副调节器T2C的作用方向可按简单(单回路)控制系统的原则来确定。由于冷却水流量增加时，夹套温度θ2是下降的，即副对象为“-”方向。已知调节阀为气关阀，“-”方向，故调节阀T2C应为“反”作用。
步骤 5：控制过程
如主要干扰是冷却水温度波动，整个串级控制系统的工作过程是这样的：设冷却水的温度升高，则夹套内的温度θ2升高，由于T2C为反作用，故其输出降低，因而气关阀的阀门开大，冷却水流量增加以及时克服冷却水温度变化对夹套温度θ2的影响，因而减少以致消除冷却水温度波动对釜内温度θ1的影响，提高了控制质量。