发布时间 : 星期三 文章化工过程控制工程综合练习题更新完毕开始阅读0c8ba36e11661ed9ad51f01dc281e53a580251ac
5. 某一锅炉的空燃比逻辑比值控制方案如图5所示，其中FC23.SP（FC24.SP）与FC23.PV（FC24.PV）分别表示流量控制器FC23（FC24）的给定值与过程值，PC22.OP表示压力控制器PC22的输出；“LS”模块表示低选器，其输出FC23.SP取两输入中的较小者；“HS”模块表示高选器，其输出FC24.SP取两输入中的较大者。假设燃料量与空气量的检测仪表FT23、 FT24均为质量流量仪，且仪表量程分别为0 – 5 T/hr、0 – 100 T/hr，流量仪测量输出RFm、RAm的范围均为0 – 100（%）； 乘法器输出为KFA×RAm，其中KFA为无因次的乘法系数。假设工艺过程所希望的空气/燃料质量比为18:1。试回答： （1）KFA如何设定，以满足工艺要求？
（2）该系统采用蒸汽压力变送器PT 22来反映产汽与用汽的平衡关系，试确
定压力控制器PC 22的正反作用，以构成负反馈控制系统。
（3）假设该系统初态为稳定状态，当蒸汽用量增加或减少时，试描述该系统
的自动控制过程。
蒸汽PT 22PmPC 22PC22.OPLSHSFC23.SPFC23.PVRFmFT 23FC 23FC24.SPFC 24FC24.PV×RAmFT 24KFAPSP燃料VFVA空气
图5 锅炉空燃比逻辑比值控制方案
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6. 某一换热器如图6所示，要求采用蒸汽流量RV 控制工艺介质的出口温度 T2。试依据下列情况设计相应的控制方案，并给出带控制的流程图。 情况 #1：工艺介质流量RF与蒸汽入口压力PV均比较稳定； 情况 #2：RF 稳定，而 PV 变化频繁； 情况 #3：RF 变化频繁，而PV 比较稳定； 情况 #4：RF 与PV 均变化频繁。
RVmFT32蒸汽PVRVT2mTT11T1mTT12FT31RFmuT2换热器T1RF凝液
图6 换热器被控对象
工艺介质
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7．考虑某一氨冷却器，控制目标为维持工艺介质出口温度T的恒定，操作变量为液氨的流量Ra，目前采用如图7所示的单回路控制方案。操作经验表明该方案存在一定的危险性：当工艺介质入口温度过高时，温度控制器TC31将大幅度地增加液氨流量，这样可能导致氨冷却器内的液面过高，使液氨进行氨气管线而损坏压缩机。工艺过程要求控制工程师设计一新的控制方案以防止液面超高，这里假设控制阀为气开阀。
（1） 试设计一个多回路控制方案，以实现正常情况下的温度定值控制，同
时确保异常情况下氨冷却器内液位也不会超上限（液位上限对应的测量值为Lmax），并将控制方案标注在工艺流程图上；
（2） 画出该控制系统的控制方块图，并标明每一个方块的输入输出信号； （3） 确定每一个控制器的正反作用，以构成负反馈控制回路；
（4） 假设所有的控制器均采用PI控制律，试提出相应的防积分饱和措施，
并给出控制器的内部结构；
（5） 假设新的控制系统初态为稳定状态，且液位较高但不超上限。若此时
工艺介质入口温度突然大幅度升高，试描述该系统的自动控制过程。
氨冷却器工艺介质LTTT 31汽氨LT 25Lm氨压缩器RaTC 31uTm气开阀液氨Tsp
图7 氨冷却器工艺介质出口温度单回路控制方案
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8．考虑如图 8 所示的油罐，要求隔离外部的空气，以避免油品氧化或污染环境，工业上常用N2 作为气封气体。为保护油罐，要求通过调节进气阀与排空阀来控制罐顶压力P，使其稳定并略大于大气压。为安全起见，进气阀VA为气开阀，而排空阀VB为气关阀。图中，u1、u2分别为施加到控制阀上的实际控制信号，可操作范围均为0 – 100%。
（1） 试设计一个控制方案以实现上述要求，并将其标注在工艺流程图上； （2） 描述该控制系统的控制方块图，并标明每一个方块的输入输出信号； （3） 给出两控制阀的分程函数（假设压力控制器的输出为u，可操作范围
为0 – 100%）；
（4） 确定控制器的正反作用，以构成负反馈控制回路；
（5） 若该控制系统初态为稳定状态、且无进出油品，若此时环境温度突然
下降，试描述该系统的自动控制过程。
排气“B”气关阀u2u1“A”气开阀PN2PT41N2 气源油罐
图 8
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