如图所示的反应釜进行的是放热反应,而釜内温度过高会发生事故,因此采用夹套通冷却水来进行冷却,以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高,单回路控制满足不了要求,需用串级控制。(1)当冷却水压力波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。(2)当冷却水入口温度波动是主要干扰时,应怎样组成串级?画出系统结构图。(3)对上述两种不同控制方案选择控制阀的气开、闭形式及主、副控制器的正、反作用。进料-|||-T1-|||-T2-|||-冷却水-|||-T1 釜温-|||-T2夹套水温 出料-|||-反应釜进料-|||-T1-|||-T2-|||-冷却水-|||-T1 釜温-|||-T2夹套水温 出料-|||-反应釜

串级控制的核心在于通过主回路和副回路的配合，实现对主变量的精确控制。本题中，主变量始终是釜温（T1），而副变量的选择需根据主要干扰类型确定：

• 冷却水压力波动时，副变量应选择夹套冷却水流量（FT），通过流量快速抵消压力波动的影响；
• 冷却水入口温度波动时，副变量应选择夹套水温（T2），通过温度补偿抵消入口温度变化的影响。

第（1）题：冷却水压力波动为主干扰

副变量选择

冷却水压力波动直接影响夹套水的流量，因此副变量选冷却水流量（FT）。

串级结构

• 主回路：主控制器（PC）接收釜温（T1）信号，输出调整副控制器（FC）的设定值；
• 副回路：副控制器（FC）根据流量（FT）与设定值偏差，调节冷却水流量。

第（2）题：冷却水入口温度波动为主干扰

副变量选择

冷却水入口温度波动直接影响夹套水的温度，因此副变量选夹套水温（T2）。

串级结构

• 主回路：主控制器（PC）接收釜温（T1）信号，输出调整副控制器（TC）的设定值；
• 副回路：副控制器（TC）根据夹套水温（T2）与设定值偏差，调节冷却水温度。

第（3）题：控制阀与控制器作用选择

控制阀形式

• 气闭阀：当信号中断时，阀门打开，防止冷却水流量中断导致釜温过高，符合安全要求。

控制器作用方向

• 主控制器（PC）：反作用（输出增加时，副控制器设定值降低，冷却水流量减少）；
• 副控制器（FC/TC）：正作用（输出增加时，直接调整流量或温度以抵消干扰）。