图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?A B TC-|||-冷却水反应器温度控制系统该温度控制系统的方块图A B TC-|||-冷却水反应器温度控制系统方块图其中,被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;操纵变量:冷却水流量。可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。1-11题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。题1-11图 反应器温度控制系统解该温度控制系统的方块图题解1-11图 反应器温度控制系统方块图其中,被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;操纵变量:冷却水流量。可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时,其测量值与给定值比较,获得偏差信号,经温度控制器运算处理后,输出控制信号去驱动控制阀,使其开度增大,冷却水流量增大,这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。1-12题1-11图所示的温度控制系统中,如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该控制系统的工作情况,此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控变量影响的?(2)显示仪表应采用XCZ-101型动圈式显示仪表或电子电位差计显示仪表;仪表的输入信号是K型热电偶的热电势E(600,25),E(600,25)=E(600,0)E(25,0)=249021000=23902(V);指示温度应为600℃(显示仪表内具有冷端温度自动补偿,能直接显示被测温度)。4-13测温系统如题4-13图所示。请说出这是工业上用的哪种温度计?已知热电偶为K,但错用与E配套的显示仪表,当仪表指示为160℃时,请计算实际温度tx为多少度?(室温为25℃)题4-13图 测温系统图解这是工业上用的热电偶温度计。当与E型热电偶配套的显示仪表指示为160℃、室温为25℃时,显示仪表的输入信号应为E型热电偶在热端为160℃、冷端为25℃时的热电势EE(160,25)。而显示仪表外实际配用的是K型热电偶,其输入的热电势EE(160,25),实际应为K型热电偶在热端为tx℃、冷端为25℃时的热电势EK(tx,25),即EK(tx,25)=EE(160,25)。EE(160,25)=EE(160,0)EE(25,0)查E型热电偶分度表EE(160,0) = 10501V,EE(25,0)=1496.5V,则EE(160,25)=105011496.5=9004.5VEK(tx,0) =EK(tx,25)+EK(25,0)=9004.5+1000(查K型热电偶分度表)=10004.5(V)反查K型热电偶分度表,得tx=246.4℃4-14试述电子自动平衡电桥的工作原理?当热电阻短路、断路或电源停电时,指针应指在什么地方?为什么?解电子自动平衡电桥的原理电路如下图所示。题解4-14图 电子平衡电桥测温原理图当被测温度为测量下限时,Rt有最小值及Rt0,滑动触点应在RP的左端,此时电桥的平衡条件是R3(Rt0+RP)=R2R4(1)当被测温度升高后,热电阻阻值增加Rt,滑动触点应右移动才能使电桥平衡,此时电桥的平衡条件是R3(Rt0+Rt+RPr1)=R2(R4+r1) (2)用式(1)减式(2),则得RtR3r1R3=R2r1即(3)从上式可以看出:滑动触点B的位置就可以反映热电阻阻值的变化,亦即反映了被测温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。当热电阻短路时,Rt=0,为了使电桥平衡,指针应尽可能地向左滑动,直至始端;当热电阻断路时,Rt=,为了使电桥平衡,指针应尽可能地向右滑动,直至终终端;当电源停电时,指针指在任何位置,电桥输出都为0,(电桥“平衡”)。16试述电-气阀门定位器的用途。答电一气阀门定位器除了能将电信号转换为气信号外,还能够使阀杆位移与送来的信号大小保持线性关系,即实现控制器来的输人信号与阀门位置之间关系的准确定位,故取名为定位器。________4-19有一分度号为Cul00的热电阻,接在配分度号为Ptl00的自动平衡电桥上,指针读数为143℃,问所测实际温度是多少?解温度为143℃时,分度号为Ptl00的热电阻阻值(查Ptl00分度表)为154.70。而自动平衡电桥上实际接的是分度号为Cul00的热电阻,利用154.70查Cul00分度表,得所测实际温度为128℃。4-20有一配K分度号热电偶的电子电位差计,在测温过程中错配了E分度号的热电偶,此时仪表指示196℃,问所测的实际温度是多少?此时仪表外壳为28℃。解电子电位差计指示196℃,输入信号为EK(196,28)=E(196,0)E(28,0)=7.9771.122=6.855(mV),而该热电势实际是由E型热电偶提供的。设所测的实际温度为t,则有EE(t,0)=EE(t,28)EE(28,0)=EK(196,28)+EE(28,0)=6.855+1.679=8.534(mV)查E型热电偶分度表,得所测的实际温度为t=132.2℃
图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?

反应器温度控制系统
该温度控制系统的方块图

反应器温度控制系统方块图
其中,被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;操纵变量:冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。
1-11题l-11图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应,通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图,并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么?并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。
题1-11图 反应器温度控制系统
解该温度控制系统的方块图
题解1-11图 反应器温度控制系统方块图
其中,被控对象:反应器;被控变量:反应器内的温度;操纵变量:冷却水流量。
可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量,冷却水的压力、温度,环境温度的高低等。
若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时,其测量值与给定值比较,获得偏差信号,经温度控制器运算处理后,输出控制信号去驱动控制阀,使其开度增大,冷却水流量增大,这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。
1-12题1-11图所示的温度控制系统中,如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值,试说明此时该控制系统的工作情况,此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控变量影响的?
(2)显示仪表应采用XCZ-101型动圈式显示仪表或电子电位差计显示仪表;仪表的输入信号是K型热电偶的热电势E(600,25),
E(600,25)=E(600,0)E(25,0)=249021000=23902(V);
指示温度应为600℃(显示仪表内具有冷端温度自动补偿,能直接显示被测温度)。
4-13测温系统如题4-13图所示。请说出这是工业上用的哪种温度计?已知热电偶为K,但错用与E配套的显示仪表,当仪表指示为160℃时,请计算实际温度tx为多少度?(室温为25℃)
题4-13图 测温系统图
解这是工业上用的热电偶温度计。
当与E型热电偶配套的显示仪表指示为160℃、室温为25℃时,显示仪表的输入信号应为E型热电偶在热端为160℃、冷端为25℃时的热电势EE(160,25)。而显示仪表外实际配用的是K型热电偶,其输入的热电势EE(160,25),实际应为K型热电偶在热端为tx℃、冷端为25℃时的热电势EK(tx,25),即EK(tx,25)=EE(160,25)。
EE(160,25)=EE(160,0)EE(25,0)
查E型热电偶分度表EE(160,0) = 10501V,EE(25,0)=1496.5V,则
EE(160,25)=105011496.5=9004.5V
EK(tx,0) =EK(tx,25)+EK(25,0)
=9004.5+1000(查K型热电偶分度表)
=10004.5(V)
反查K型热电偶分度表,得tx=246.4℃
4-14试述电子自动平衡电桥的工作原理?当热电阻短路、断路或电源停电时,指针应指在什么地方?为什么?
解电子自动平衡电桥的原理电路如下图所示。
题解4-14图 电子平衡电桥测温原理图
当被测温度为测量下限时,Rt有最小值及Rt0,滑动触点应在RP的左端,此时电桥的平衡条件是
R3(Rt0+RP)=R2R4(1)
当被测温度升高后,热电阻阻值增加Rt,滑动触点应右移动才能使电桥平衡,此时电桥的平衡条件是
R3(Rt0+Rt+RPr1)=R2(R4+r1) (2)
用式(1)减式(2),则得
RtR3r1R3=R2r1
即
(3)
从上式可以看出:滑动触点B的位置就可以反映热电阻阻值的变化,亦即反映了被测温度的变化。并且可以看到触点的位移与热电阻的增量呈线性关系。
当热电阻短路时,Rt=0,为了使电桥平衡,指针应尽可能地向左滑动,直至始端;当热电阻断路时,Rt=,为了使电桥平衡,指针应尽可能地向右滑动,直至终终端;当电源停电时,指针指在任何位置,电桥输出都为0,(电桥“平衡”)。
16试述电-气阀门定位器的用途。
答电一气阀门定位器除了能将电信号转换为气信号外,还能够使阀杆位移与送来的信号大小保持线性关系,即实现控制器来的输人信号与阀门位置之间关系的准确定位,故取名为定位器。________
4-19有一分度号为Cul00的热电阻,接在配分度号为Ptl00的自动平衡电桥上,指针读数为143℃,问所测实际温度是多少?
解温度为143℃时,分度号为Ptl00的热电阻阻值(查Ptl00分度表)为154.70。而自动平衡电桥上实际接的是分度号为Cul00的热电阻,利用154.70查Cul00分度表,得所测实际温度为128℃。
4-20有一配K分度号热电偶的电子电位差计,在测温过程中错配了E分度号的热电偶,此时仪表指示196℃,问所测的实际温度是多少?此时仪表外壳为28℃。
解电子电位差计指示196℃,输入信号为
EK(196,28)=E(196,0)E(28,0)=7.9771.122=6.855(mV),
而该热电势实际是由E型热电偶提供的。设所测的实际温度为t,则有
EE(t,0)=EE(t,28)EE(28,0)=EK(196,28)+EE(28,0)=6.855+1.679=8.534(mV)
查E型热电偶分度表,得所测的实际温度为t=132.2℃
题目解答
答案
定位器可以使用在阀的不平衡力较大或阀杆移动摩擦力较大等场合,同时还可以利用定位器来改变阀的流量特性,改变执行器的正、反作用。在分程控制中,利用定位器可以使阀在不同的信号段范围内作全行程移动。