2014杭电，过程控制复习

1. 过渡过程的品质指标有哪些？请结合下图解释各种品质指标的含义。

yA新稳态值原稳态值BB’Ctst

2. 已知某换热器被控变量是出口温度?，操纵变量是蒸汽流量Q。在蒸汽流量作阶跃变化

时，出口温度响应曲线如图所示。该过程通常可以近似作为一阶滞后环节来处理。试估算该控制通道的特性参数K、T、?，写出该控制通道的动态方程。如果采用PI控制策略，P、I参数应如何确定？

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3. PID调节器的参数?、TI、TD对控制性能各有什么影响？

4. PID的参数整定方法有哪些？分别是如何工作？

5. 如图所示，为精馏塔塔釜液位控制系统示意图。若工艺上不允许塔釜液位被抽空，试确

定控制阀的气开、气关形式和控制器的正反作用方式。

图 ：精馏塔塔釜液位控制系统

6. 如图2所示为精馏塔提馏段温度与蒸汽流量的串级控制系统。生产要求一旦发生事故，

应立即关闭蒸汽供应。求：

（1）画出该控制系统的方框图？ （2）确定控制阀的气开、气关形式？ （3）选择控制器的正、反作用？

图 2精馏塔温度－流量串级控制系统

7. 在锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，故汽包液位是一个十分重要的指标，当液

位过低时汽包中的水容易烧干引起生产事故，因此设计如图所示的液位控制系统。

（1）指出图中LT、LC、M各是什么仪表，分别起什么作用。

（2）试画出该控制系统的方框图。

（3）指出该系统中的被控量、控制量、及扰动因素各是什么？

（4）确定M的气开、气关形式和LC的正反作用方向。

8. 在过热蒸汽温度控制系统中，除了要对蒸汽温度进行控制之外，为了保证生产的安全和

正常进行，还要对气包液位及蒸汽压力进行控制。设计了如图所示的控制系统。根据工艺流程图，请指明阀1、2和3的作用方式以及三个调节器的作用方向。

9. 在石油、化工等生产过程中有许多储液罐，用于存储原材料、半成品、成品或者作为缓

冲器，为了保证生产正常进行，进出储液罐的物料需平衡，以维持液位在某一高度，下图即为一液位控制系统，要求液位维持在某一给定值上下，并保证物料不溢出，试设计该控制系统：画出系统工艺流程图，方框图，确定被控参数、控制量、主要扰动、调节阀的气开、气关型式及调节器的正、反作用方式。

10. 蒸汽加热的贮槽加热器如图示，进料量ｑ1，初温Ｔ1，出料量ｑ２，温度为Ｔ，工艺要

求：出料温度维持在某一给定值T上。现场条件：进料量ｑ１不变，但Ｔ１波动比较大，要求设计一复杂过程控制系统。（方案选择，系统流程图，结构方框图，被控变量，控制变量的选择，调节阀的选择，调节器作用方向的确定）

11. 生活污水和工业污水等必须进行处理后才能排入江河湖泊中，以保护环境。为此，采用

如图所示的三个大容量的澄清池、过滤池和清水池进行处理。工艺要求清水水位稳定在某一高度上。在污水处理过程中污水流量经常波动，是诸干扰因素中最主要的一个扰动。试设计一过程控制系统。（指出采用何种控制方案，系统流程图，结构方框图，被控变量，控制变量，调节阀的气开气关类型，调节器作用的方向等）

12. 下面的控制系统是什么系统,试画出系统的结构方框图,指出图中各仪表的作用并简述系

统的工作过程.

13. 画出图示系统的方框图，试确定控制器的正反作用。若加热变成冷却，且控制阀由气开

变为气关，控制器的正反作用是否需要？

进料 TT 冷却水 出料 14. 有附图所示反应器，反应器温度是用冷却水控制的。

(1) 如果主要扰动是冷却水阀前压力有波动，应组成怎样的串级控制系统回路？画出控制方案。

(2) 画出采用串级控制系统时的流程图。并设控制阀是气开式，那么，两个控制器分别应选正作用还是反作用，为什么？

(3) 如果控制阀为气关式，两个控制器的正反作用是否需要改变？

冷却水 TC TT 气开 FC FT 原料 15、图示喷雾干燥器，浆料从喷头喷淋下来，与热风接触换热，进料被干燥并从干燥塔底部排出。要求控制干燥塔内温度。 请为此过程设计一控制系统。

为了获得高精度的空气温度控制及尽可能节省蒸汽的消耗量，应对上系统作何种改进？ 若该设备的进料不可控，请提出一处理方法。

进料干燥塔蒸汽空气换热器

16、如图所示锅炉所用燃料为天然气或其他燃料气，在正常情况下，根据产汽压力来控制燃料气量。用户所需蒸汽增加时，蒸汽压力就会下降，为维持蒸汽压力，必须在增加供水的同时，增加燃料气量。反之，减小燃料气量。但燃料气压力过大时，会将燃烧喷嘴的火焰喷灭，产生脱火现象。脱火现象会污染环境，严重时引起爆炸。为防止脱火现象的发生，设计了如下控制系统，请补充完整。若同时要避免回火现象的发生，请设计一个新的控制系统。 供水 PT2 V PT1 蒸汽 17、甲烷转化反应中，为了保证甲烷的转化率，就必须保持天然气、蒸汽和空气之间成一定比值（1：3：1.4）且当蒸汽和天然气的比值低于2.9，空气和天然气的比值高于1.5时报警。设计如图所示的控制及报警系统。由电动III型比值器构成比值控制系统，用差压法测流量，未经开方运算。蒸汽流量的最大值GSMAX=31100M3/h；天然气流量的最大值GNMAX=11000M3/h；空气流量的最大值GAMAX=14000M3/h。试求比值器的比值系数K1和K2，以及高限信号和低限信号器的设定值。

K1 ÷ FT HS HA F2 天然气 FC FC FT F1 水蒸气 K2 LS ÷ F3 空气 FT 转化炉 LA FC （题4图）

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