化工儀表及自動(dòng)化作業(yè)參考答案

1、第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念1.什么是化工自動(dòng)化？它有什么重要意義？答:在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化，能加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證生產(chǎn)安全，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。2.化工自動(dòng)化主要包括哪些內(nèi)容？答:化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化，一般包括自動(dòng)檢測(cè)、

2、自動(dòng)操縱、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。3.自動(dòng)控制系統(tǒng)怎樣構(gòu)成？各組成環(huán)節(jié)起什么作用？答:自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由兩大部分組成。一部分是起控制作用的全套自動(dòng)化裝置，對(duì)于常規(guī)儀表來說，它包括檢測(cè)元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動(dòng)化裝置控制的被控對(duì)象。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)元件檢測(cè)元件及變送器用來感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成一種特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電壓、電流信號(hào)等)?？刂破鲗z測(cè)元件及變送器送來的測(cè)量信號(hào)與工藝上需要保持的

3、設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差，根據(jù)偏差的大小及變化趨勢(shì)，按預(yù)先設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果用特定的信號(hào)(如氣壓信號(hào)或電流信號(hào))發(fā)送給執(zhí)行器執(zhí)行器能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來的信號(hào)值相應(yīng)地改變流人(或流出)被控變量的物料量或能量，克服擾動(dòng)的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。什么叫操縱變量？受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。（或：具體實(shí)現(xiàn)控制作用的變量叫做操縱變量）4.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答自

4、動(dòng)控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)和開環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。閉環(huán)自動(dòng)控制是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制。如圖11(a)即是一個(gè)閉環(huán)自動(dòng)控制。圖中控制器接受檢測(cè)元件及變送器送來的測(cè)量信號(hào)，并與設(shè)定值相比較得到偏差信號(hào)，再根據(jù)偏差的大小和方向，調(diào)整蒸汽閥門的開度，改變蒸汽流量，使熱物料出口溫度回到設(shè)定值上。從圖11(b)所示的控制系統(tǒng)方塊圖可以清楚看出，操縱變量(蒸汽流量)通過被控對(duì)象去影響被控變量，而被

5、控變量又通過自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量。從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。(a)(b)圖11閉環(huán)自動(dòng)控制基本結(jié)構(gòu)開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。即操縱變量通過被控對(duì)象去影響被控變量，但被控變量并不通過自動(dòng)控制裝置去影響操縱變量。從信號(hào)傳遞關(guān)系上看，未構(gòu)成閉合回路。開環(huán)控制系統(tǒng)分為兩種，一種按設(shè)定值進(jìn)行控制，如圖12(a)所示。這種控制方式的操縱變量(蒸汽流量)與設(shè)定值保持一定的函數(shù)關(guān)系

6、，當(dāng)設(shè)定值變化時(shí)，操縱變量隨其變化進(jìn)而改變被控變量。另一種是按擾動(dòng)進(jìn)行控制，即所謂前饋控制系統(tǒng)，如圖12(b)所示。這種控制方式是通過對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，根據(jù)其變化情況產(chǎn)生相應(yīng)控制作用，進(jìn)而改變被控變量。制藥過程控制原理與儀表第2頁第二節(jié)例題分析1.在石油化工生產(chǎn)過程中，常常利用液態(tài)丙烯汽化吸收裂解氣體的熱量，使裂解氣體的溫度下降到規(guī)定的數(shù)值上。圖19是一個(gè)簡化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在(151.

7、5)℃。如果溫度太高，冷卻后的氣體會(huì)包含過多的水分，對(duì)生產(chǎn)造成有害影響；如果溫度太低，乙烯裂解氣會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶析出，堵塞管道。圖19丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)示意圖(1)指出系統(tǒng)中被控對(duì)象、被控變量和操縱變量各是什么？(2)試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。(3)試比較圖19及它的方塊圖，說明操縱變量的信號(hào)流向與物料的實(shí)際流動(dòng)方向不同。解(1)在丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象為丙烯冷卻器；被控變量為乙烯裂解氣的出口溫度；操縱變量為氣態(tài)丙烯的流量

8、。(2)該系統(tǒng)方塊圖如圖110所示。圖110丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)方塊圖注：θ為乙烯裂解氣的出口溫度；θsp為乙烯裂解氣的出口溫度設(shè)定值(3)在圖19中，氣態(tài)丙烯的流向是由丙烯冷卻器流出。而在方塊圖中，氣態(tài)丙烯作為操縱變量，其信號(hào)的流向是指向丙烯冷卻器的。2.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(90010)℃?？紤]安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖113所