过程控制系统与仪表习题答案王再英.docx

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1、过程限制系统与仪表习题答案王再英过程限制系统与仪表第1章 思索题与习题1-1 过程限制有哪些主要特点？为什么说过程限制多属慢过程参数限制？解答：1限制对象困难, 限制要求多样2. 限制方案丰富3限制多属慢过程参数限制4定值限制是过程限制的一种主要限制形式5过程限制系统由规范化的过程检测限制仪表组成1-2 什么是过程限制系统？典型过程限制系统由哪几部分组成？过程限制系统：一般是指工业生产过程中自动限制系统的变量是温度, 压力, 流量, 液位, 成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。1-4 说明过程限制系统的分类方法，通常过程限制系统可分为哪几类？分类方法说明：按所限制的参数来分，有温度

2、限制系统, 压力限制系统, 流量限制系统等；按限制系统所处理的信号方式来分，有模拟限制系统与数字限制系统；按限制器类型来分，有常规仪表限制系统与计算机限制系统；按限制系统的结构和所完成的功能来分，有串级限制系统, 匀称限制系统, 自适应限制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）限制, 比例积分（PI）限制，比例, 积分, 微分（PID）限制系统等；按限制系统组成回路的状况来分，有单回路与多回路限制系统, 开环与闭环限制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量限制系统等。通常分类：1按设定值的形式不同划分：（1）定值限制系统（2）随动限制系统（3）程序限制系统2按系统的结构特点分类：（1）反馈

3、限制系统（2）前馈限制系统（3）前馈反馈复合限制系统1-5 什么是定值限制系统在定值限制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变更的就是扰动信号。1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？被控对象的静态特性：稳态时限制过程被控参数与限制变量之间的关系称为静态特性。被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与限制变量之间的关系即为限制过程的动态特性。二者之间的关系：1-7 试说明定值限制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程限制系统得性能时更关注其动态特性？ 稳态： 对于定值限制，当限制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到一种平衡状态，

4、系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。动态：从外部扰动出现, 平衡状态遭到破坏, 自动限制装置起先动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）, 调整过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变更的过程之中，这种状态称为动态。在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不行能始终工作在稳态。只有将限制系统探讨与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的限制系统。1-8 评价限制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？解答：单项性能指标主要有：衰减比, 超调量与最大动态偏差, 静差, 调整时间, 振荡

5、频率, 上升时间和峰值时间等。衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值限制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；超调量：第一个波峰值与最终稳态值y（）之比的百分数；残余偏差C： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y（）与设定值之间的偏差C称为残余偏差，简称残差；调整时间：从过渡过程起先到过渡过程结束所需的时间；振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；峰值时间：过渡过程起先至被控参数到达第一个波峰所须要的时间。1-10 某被控过程工艺设定温度为900，要求限制过程中温度偏离设定值最大不得超过80。

6、现设计的温度定值限制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-4所示。试求该系统过渡过程的单项性能指标：最大动态偏差, 衰减比, 振荡周期，该系统能否满意工艺要求？解答：最大动态偏差A： 衰减比n：振荡周期T：A1 (衰减振荡)，所以系统满意工艺要求。第2章 思索题与习题2-3 某压力表的测量范围为010MPa，精度等级为1.0级。试问此压力表允许的最大肯定误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa时，标准压力计上读数为5.08MPa，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答：1）基本误差= 最大肯定误差max0.01100.1MPa2）校验点为5 MPa

7、时的基本误差：0.8 0.01 MPa, 所以不符合要求；2）精度为1级，量程为01.0MPa的表，其最大肯定误差：1.0max1.010.01 MPa， 0.01 MPa, 所以最大误差符合要求，但是压力表的最大测量值应 2/3仪表量程，否则压力波动会使测量值超出仪表量程。所以，该表也不符合要求。2-14 某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.01.6MPa，工艺要求就地视察罐内压力，并要测量结果的误差不得大于罐内压力的5%。试选择一块合适的压力表（类型, 测量范围, 精度等级），并说明其理由。依据题意知：压力范围1.01.6MPa，允许最大误差：max1.6（5）0.08 MPa1）量程

8、确定：应满意工作最大压力小于仪表量程的2/3处，即1.6 MPa2/32.4 MPa可以选量程为02.5 MPa的弹簧压力表。2）精度等级确定：求出基本误差，以确定满意要求的精度等级。 ，允许的精度等级为2.5级。综上分析，选择量程为02.5 MPa，精度等级为2.5级的弹簧压力表。该表的最大肯定误差：max2.5（2.5）0.0625 MPa，0.08 MPa所以满意要求。2-17 什么叫标准节流装置？试述差压式流量计测量流量的原理；并说明哪些因素对差压式流量计的流量测量有影响？1）标准节流装置：包括节流件和取压装置。2）原理：基于液体流淌的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现

9、流量测量的。3）影响因素：P47流量系数的大小与节流装置的形式, 孔口对管道的面积比m和取压方式亲密相关；流量系数的大小与管壁的粗糙度, 孔板边缘的尖锐度, 流体的粘度, 温度和可压缩性相关； 流量系数的大小与流体流淌状态有关。2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？1）转子流量计是定压式流量计(P47)虽然转子流量计也是依据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件变更流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。2）差压式流量计是变压降式流量计(P45)是基于流体流淌的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。2-21

10、 椭圆齿轮番量计的特点是什么？对被测介质有什么要求？1）特点：流量测量与流体的流淌状态无关，这是因为椭圆齿轮番量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。 粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此核测介质的粘皮愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。 椭圆齿轮番量计计量精度高，适用于高粘度介质流量的测量。2）对被测介质的要求：不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量)。假如被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流

11、速。2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(cm)，不能测量油类或气体的流量。2-24 超声波流量计的特点是什么？超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流淌状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀损害，因此适用范围广袤。2-26 用法兰式差压变送器测液位的优点是什么？测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以和粘度大, 易凝固等液体的液位，在膜盒, 毛细管和测量室所组成的封闭系统内充有硅油，作为传压介质，使被测介质不进入毛细管与变送器，以免堵塞。可节约隔离罐。2-27 试述电容式物位计的工作原理。解答：利用电容器的极板之间介质变更时，电容量也相应变更的原理测物位，可

12、测量液位, 料位和两种不同液体的分界面。 2-28 超声波液位计适用于什么场合？适合于强腐蚀性, 高压, 有毒, 高粘性液体的测量。第3章 习题与思索题3-1 什么是限制器的限制规律？限制器有哪些基本限制规律？1）限制规律：是指限制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。2）基本限制规律：位式限制, 比例限制, 比例积分限制, 比例微分限制和比例积分微分限制。3-2 双位限制规律是怎样的？有何优缺点？1）双位限制的输出规律是依据输入偏差的正负，限制器的输出为最大或最小。2）缺点：在位式限制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位限制器只有两个特定的输出值，相

13、应的限制阀也只有两个极限位置，总是过量调整所致。3）优点：偏差在中间区内时，限制机构不动作，可以降低限制机构开关的频繁程度，延长限制器中运动部件的运用寿命。3-3 比例限制为什么会产生余差？产生余差的缘由：比例限制器的输出信号y与输入偏差e之间成比例关系：为了克服扰动的影响，限制器必须要有限制作用，即其输出要有变更量，而对于比例限制来讲，只有在偏差不为零时，限制器的输出变更量才不为零，这说明比例限制会恒久存在余差。3-4 试写出积分限制规律的数学表达式。为什么积分限制能消退余差？1）积分限制作用的输出变更量y是输入偏差e的积分：2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，

14、输出停止变更，保持在某一值上。因而积分限制器组成限制系统可以到达无余差。3-5 什么是积分时间？试述积分时间对限制过程的影响。1）积分时间是限制器消退偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变更，保持在某一值上。2） 在实际的限制器中，常用积分时间Ti来表示积分作用的强弱，在数值上，Ti=1K i 。明显，Ti越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。3-6 某比例积分限制器输入, 输出范围均为420mA，若将比例度设为100%, 积分时间设为2min, 稳态时输出调为5mA，某时刻，输入阶跃增加0.2mA，试问经过5min后，输出将由5

15、mA变更为多少？由比例积分公式：分析：依题意：，即K p =1, TI= 2 min , e0.2；稳态时：y05mA，5min后：3-7 比例限制器的比例度对限制过程有什么影响？调整比例度时要留意什么问题？1）限制器的比例度P越小，它的放大倍数就越大，它将偏差放大的实力越强，限制力也越强，反之亦然，比例限制作用的强弱通过调整比例度P实现。2）比例度不但表示限制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不行能的。所以，偏差的变更使限制器的输出可以变更全量程（16mA），避开限制器处于饱和状态。3-8 志向微分限制规律的数学表达式是

16、什么？为什么常用实际为分限制规律？1）2）由于志向微分运算的输出信号持续时间太短，往往不能有效推动阀门。实际应用中，一般加以惯性延迟，如图3-7所示，称为实际微分。3-9 试写出比例, 积分, 微分（PID）三作用限制规律的数学表达式。解答：3-10 试分析比例, 积分, 微分限制规律各自的特点，积分和微分为什么不单独运用？1）比例限制和时, 反应灵敏，偏差越大，限制力越强；但结果存在余差。2）积分限制可以达到无余差；但动作缓慢，限制不和时，不单独运用。3）微分限制能起到超前调整作用；但输入偏差不变时，限制作用消逝，不单独运用。3-12 DDZ-型限制器的软手动和硬手动有什么区分？各用在什么条

17、件下？1）软手动操作是指调整器的输出电流I0与手动操作的输入信号成积分关系；硬手动操作是指调整器的输出电流I0与手动操作的输入信号成比例关系。2）软手动操作：系统投运硬手动操作：系统故障3-13 什么叫限制器的无扰动切换？在DDZ-型调整器中为了实现无扰切换，在设计PID电路时实行了哪些措施？ 1）调整器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲击。 2）CM, CI。P85中。3-14 PID调整器中，比例度P, 积分时间常数, 微分时间常数分别具有什么含义？在调整器动作过程中分别产生什么影响？若将取, 取0，分别代表调整器处于什么状态？ 比例度P含义：使限制器的输出变更满量程时（也就

18、是限制阀从全关到全开或相反），相应的输入测量值变更占仪表输入量程的百分比。比例作用的强弱取决于比例度的大小。积分时间常数含义：越小，积分作用越强；越大积分作用越弱；若将取，则积分作用消逝。微分时间常数含义：越大，微分作用越强；取0，微分作用消逝。3-15 什么是调整器的正/反作用？在电路中是如何实现的？1）正作用：偏差=测量值-给定值；反作用：偏差=给定值-测量值。2）运放输入端的切换开关实现的。3-16 调整器的输入电路为什么要实行差动输入方式？输出电路是怎样将输出电压转换成420mA电流的？1）采纳差动输入方式，可以消退公共地线上的电压降带来的误差。2）参照P83下的输出电路。3-18 给

19、出好用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算法？ 解答：1） P91式（3-18）2）改进的算法：第4章 思索题与习题4-1 气动调整阀主要由哪两部分组成？各起什么作用？1）执行机构和调整机构。2）执行机构的作用：按调整器输出的限制信号，驱动调整机构动作； 调整机构的作用：由阀芯在阀体内的移动，变更阀芯与阀座之间的流通面积，从而变更被控介质的流量。4-2 试问调整阀的结构有哪些主要类型？各运用在什么场合？1）类型：直通单座阀, 直通双座阀。2）直通单座阀运用场合：小口径, 低压差的场合； 直通双座阀运用场合：大口径, 大压差的场合。4-4 什么叫调整阀的志向流量特性和工作流量特性

20、？常用的调整阀志向流量特性有哪些？1）志向流量特性：在调整阀前后压差固定的状况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫志向流量特性。 工作流量特性：在实际的工艺装置上，调整阀由于和其他阀门, 设备, 管道等串连运用，阀门两端的压差随流量变更而变更，这时的流量特性称为工作流量特性。2）常用志向流量特性：直线流量特性, 等百分比（对数）流量特性, 快开特性4-6 什么叫调整阀的可调范围？在串联管道中可调范围为什么会变更？1）可调范围：反映调整阀可限制的流量范围，用RQmax/Qmin之比表示。R越大，调整流量的范围越宽,性能指标就越好。2）由于串联管道阻力的影响。4-7 什么是串联管道中的阀阻比？值

21、的变更为什么会使志向流量特性发生畸变？1）阀阻比：用阀阻比表示存在管道阻力的状况下，阀门全开时，阀门前后的最小压差占总压力po的比值。2）在S1时，由于串联管道阻力的影响，使阀门开大时流量达不到预期的值，也就是阀的可调范围变小。随着S值的减小，直线特性慢慢区于快开特性，等百分比特性慢慢趋近于直线特性。4-8 什么叫气动调整阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？1）气开式：无压力信号时阀门全闭，随着压力信号增大，阀门渐渐开大的气动调整阀为气开式。 气关式：无压力信号时阀门全开，随着压力信号增大，阀门渐渐关小的气动调整阀为气关式。2）选择原则：从工艺生产平安考虑，一旦限制系统发生故障, 信号中断时

22、，调整阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的平安。4-9 如图4-24所示的蒸气加热器对物料进行加热。为保证限制系统发生故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸气管道上调整阀的气开, 气关形式。气开式调整阀。4-11 试述电/气转换器的用途与工作原理。1）用途： 为了使气动阀能够接收电动调整器的输出信号，必需运用电气转换器把调整器输出的标准电流信换为20100kPa的标准气压信号。2）原理：在杠杆的最左端安装了一个线圈，该线圈能在永久磁铁得气隙中自由地上下运动，由电动调整器送来得电流I通入线圈。当输入电流I增大时，线圈与磁铁间产生得吸力增大，使杠杆左端下移，并带动安杠杆上的挡板靠近喷嘴，变

23、更喷嘴和挡板之间的间隙。喷嘴挡板机构是气动仪表中最基本的变换和放大环节，能将挡板对于喷嘴的微小位移灵敏地变换为气压信号。经过气动功率放大器的放大后，输出20l00kPa的气压信号p去推动阀门。4-12 试述电/气阀门定位器的基本原理与工作过程。在杠杆上绕有力线圈，并置于磁场之中。当输入电流I增大时，力线圈产生的磁场与永久磁铁相作用，使杠杆绕支点O顺时针转动，带动挡板靠近喷嘴，使其背压增大，经气动功率放大器放大后，推动薄膜执行机构使阀杆移动。4-14 电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所？平安火花是什么意思？1）必需是实行平安防爆措施的仪表，就是限制和隔离仪表电路产生火花的能量。使其不会给现场带来危

24、急。2）平安火花：电路在短路, 开路和误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性气体的点火能量之下4-16 齐纳式平安栅的基本结构是什么？它是怎样限压, 限流的？解答：1）结构：图4-19所示。2）利用齐纳二极管的反向击穿特性进行限压，用电阻进行限流。第5章 思索题与习题5-1 什么是被控过程的数学模型？被控过程的数学模型是描述被控过程在输入（限制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变更的数学表达式。5-2 建立被控过程数学模型的目的是什么？过程限制对数学模型有什么要求？1）目的： 设计过程限制系统和整定限制参数； 指导生产工艺和其设备的设计与操作； 对被控过程进行仿真探讨；

25、培训运行操作人员； 工业过程的故障检测与诊断。2）要求：总的原则一是尽量简洁，二是正确牢靠。阶次一般不高于三阶，大量采纳具有纯滞后的一阶和二阶模型，最常用的是带纯滞后的一阶形式。 5-3 建立被控过程数学模型的方法有哪些？各有什么要求和局限性？1）方法：机理法和测试法。2）机理法： 测试法：5-4 什么是流入量？什么是流出量？它们与限制系统的输入, 输出信号有什么区分与联系？1）流入量：把被控过程看作一个独立的隔离体，从外部流入被控过程的物质或能量流量称为流入量。 流出量：从被控过程流出的物质或能量流量称为流出量。2）区分与联系： 限制系统的输入量：限制变量和扰动变量。 限制系统的输出变量：系

26、统的被控参数。5-5 机理法建模一般适用于什么场合？对被控过程的工作机理特别熟识，被控参数与限制变量的变更都与物质和能量的流淌与转换有亲密关系。5-6 什么是自衡特性？具有自衡特性被控过程的系统框图有什么特点？1）在扰动作用破坏其平衡工况后，被控过程在没有外部干预的状况下自动复原平衡的特性，称为自衡特性。2）被控过程输出对扰动存在负反馈。5-7 什么是单容过程和多容过程？1）单容：只有一个储蓄容量。2）多容：有一个以上储蓄容量。5-8 什么是过程的滞后特性？滞后又哪几种？产生的缘由是什么？1）滞后特性：过程对于扰动的响应在时间上的滞后。2）容量滞后：多容过程对于扰动的响应在时间上的这种延迟被称

27、为容量滞后。纯滞后：在生产过程中还常常遇到由（物料, 能量, 信号）传输延迟引起的纯滞后。5-9 对图5-40所示的液位过程，输入量为，流出量为, ，液位为被控参数，水箱截面为，并设, 为线性液阻。（1）列写液位过程的微分方程组；（2）画出液位过程的框图；（3）求出传递函数，并写出放大倍数和时间常数的表达式。解答：（1） （2）框图如图：（3） 5-10 以为输入, 为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数。解答：1）方程组： 2）传递函数： 式中： 5-12 何为测试法建模？它有什么特点？解答：1）是依据工业过程输入, 输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。2

28、）可以在不特别清晰内部机理的状况下，把被探讨的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。5-13 应用干脆法测定阶跃响应曲线时应留意那些问题？（1）合理地选择阶跃输入信号的幅度（2）试验时被控过程应处于相对稳定的工况（3）要细致记录阶跃曲线的起始部分（4）多次测试，消退非线性第6章 思索题与习题6-1 简洁限制系统由几个环节组成？测量变送器, 调整器, 调整阀, 被控过程四个环节组成。6-2 简述限制方案设计的基本要求。平安性, 稳定性, 经济性。6-3 简洁归纳限制系统设计的主要内容。解答：1）限制系统方案设计；2）工程设计；3）工程安装和仪表调校；4）调整器参数整定。6-4 过程

29、限制系统设计包括哪些步骤？（1）熟识和理解生产对限制系统的技术要求与性能指标（2）建立被控过程的数学模型（3）限制方案的确定（4）限制设备选型（5）试验（或仿真）验证6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是干脆参数？什么是间接参数？两者有何关系？ 1）原则：必需依据工艺要求，深化分析, 生产过程，找出对产品的产量和质量, 生产平安, 经济运行, 环境爱护, 节能降耗等具有确定性作用，能较好反映生产工艺状态和变更的参数作为被控参数。2）干脆参数：能干脆反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数3）间接参数：与质量指标有单值对应关系, 易于测量的变量，间接反映产品质量, 生产过程的实际状

30、况。4）两者关系：间接参数是干脆参数的单值函数。6-6 选择限制变量时，为什么要分析被控过程的特性？为什么盼望限制通道放大系数要大, 时间常数小, 纯滞后时间越小越好？而干扰通道的放大系数尽可能小, 时间常数尽可能大？解答：1）限制变量和干扰变量对被控参数的影响都于过程的特性亲密相关。2）限制通道的静态放大系数K0越大，系统的静态偏差越小，表明限制作用越灵敏，克服扰动的实力越强，限制效果越好。时间常数T0小，被控参数对限制变量的反应灵敏, 限制和时，从而获得良好的限制品质。纯滞后0的存在会使系统的稳定性降低。0值越大，对系统的影响越大。3）扰动通道的静态放大系数Kf越小，表明外部扰动对被控参数

31、的影响越小。时间常数Tf越大，外部干扰f（t）对被控参数y（t）的影响越小，系统的限制品质越好。6-7 当被控过程存在多个时间常数时，为什么应尽量使时间常数错开？解答：由自控理论学问可知，开环传递函数中几个时间常数值错开，可提高系统的工作频率，减小过渡过程时间和最大偏差等，改善限制质量。6-8 选择检测变送装置时要留意哪些问题？怎样克服或减小纯滞后？解答：1）P184-1, 2, 3, 42）合理选择检测点。6-9 调整阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调整阀的开度在什么范围比较合适？解答：1）调整阀口径选得过大，阀门调整灵敏度低，工作特性差，甚至会产生振荡或调整失灵的状况

32、。 调整阀口径选得过小，当系统受到较大的扰动时，调整阀工作在全开或全关的饱和状态，使系统短暂处于失控工况，这对扰动偏差的消退不利。2）正常工况下要求调整阀的开度在15%-85%之间。6-10 选择调整阀气开, 气关方式的首要原则是什么？解答：保证人身平安, 系统与设备平安是调整阀开, 关作用方式选择的首要原则。6-11 调整器正, 反作用方式的选择依据是什么？解答：确定原则是整个单回路构成负反馈系统。6-12 在蒸气锅炉运行过程中，必需满意汽-水平衡关系，汽包水位是一个特别主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图6-28所示的液位限制系统。试确定调

33、整阀的气开, 气关方式和调整阀LC正, 反作用；画出该限制系统的框图。解答：1）调整阀：气关方式。2）调整器：正作用。3）框图：6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必需用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。假如温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度限制系统。试确定调整阀的气开, 气关方式和调整阀的TC正, 反作用；画出该限制系统的框图。解答：1）调整阀：气开式。2）调整器：反作用。3）框图：6-14 简述比例, 积分, 微分

34、限制规律各自的特点。解答：1）比例限制：是最简洁的调整规律，它对限制作用和扰动作用的响应都很快速。比例调整只有一个参数，整定简便。比例调整的主要缺点是系统存在静差。2）积分限制：积分调整的特点是没有静差。但它的动态偏差最大, 调整时间长，只能用于有自衡特性的简洁对象, 很少单独运用。3）微分限制：超前调整。6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的，而且不能发生过热状况，以免造成生产事故。试设计一个简洁限制系统，实现热物料的温度限制，并确定调整阀的气开, 气关方式，调整器的正反作用方式，以和调整器的调整规律。解答：1）被控参数选择：热交换器出口

35、温度。2）限制参数选择： 载热介质流量。3）检测仪表选择：温度传感器与温度变送器。4）调整阀选择： 流量特性选择：对数流量特性。 气开, 气关方式选择：气开。5）调整器选择： 调整规律选择：PI或PID。 正反作用方式选择：反作用方式。系统各环节正, 负符号判别：被控过程：；变送器：；调整阀：；依据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“”，则调整器为“”。7-5 在串级限制系统中当主回路为定值（设定值）限制时，副回路也是定值限制吗？为什么？解答：不是，副回路是随动限制。7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，依据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格限制。对系统分析发觉，主要扰动为燃料

36、压力波动。故设计如图7-43所示的限制系统。要求：（1）画出限制系统框图；（2）为保证设备平安，炉温不能过高。确定调整阀的气开, 气关形式。（3）确定两个调整器的正反作用。解答：（1）限制系统框图如图所示。（2）气开式。（3）副调整器：反作用； 主调整器：反作用。7-9 简述前馈限制的工作原理，与反馈限制相比，它有什么优点和局限？解答：1）当系统出现扰动时，马上将其测量出来，通过前馈限制器，依据扰动量的大小来变更限制量，以抵消扰动对被控参数的影响。P2212）优点：前馈限制器在扰动出现时马上进行限制，限制和时，对特定扰动引起的动, 静态偏差限制比较有效。7-10 为什么一般不单独采纳前馈限制方

37、案？解答：由于前馈限制的局限性。7-14 图7-44为一单回路水位限制系统。假如蒸气用量常常发生变更，为了改善限制质量，将单回路限制系统改为前馈-反馈复合限制系统，画出限制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简洁说明。解答：1）限制系统工艺流程图如图所示。限制系统框图如图所示。7-19 物料比值与限制系统比值系数有何不同？怎样将物料比值转换成限制系统比值系数？解答：1）是工艺规定的流量比；是仪表信号之间的比例系数。2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）进行转换。7-20 单闭环比值限制系统的主, 副流量之比是否恒定？总物料总=是否恒定？双闭环比值系统中与总的状况怎样？解答

38、：1）恒定。2）不能恒定。3）都能恒定。7-22 画出图7-45所示比值限制系统框图。该系统的总流量是否恒定？假如总流量不恒定，要作什么改动才能实现总流量恒定？解答：1）系统框图如图所示：图7-21a）。2）是单闭环比值限制系统，总流量不能恒定。3）采纳双闭环比值限制系统，如图所示：图7-22。7-28 在某化学反应器内进行气相反应，调整阀A, B分别用来限制进料流量和反应生成物的初料流量。为了限制反应器内压力，设计图7-46所示的分程限制系统。试画出其框图，并确定调整阀的气开, 气关形式和调整器的正, 反作用方式。解答：1）框图如图所示：2）调整阀：A：气开；B：气关。3）调整器：反作用。7-30 图7-47所示的热交换器用来冷却裂解气，冷剂为脱甲烷塔的釜液。正常工况下要求釜液流量恒定，以保持脱甲烷塔工况稳定。但裂解气冷却后的出口温度不能低于15，否则裂解气中的水分会产生水合物堵塞管道。为此要设计一选择性限制系统，要求：（1）画出系统流程图和框图；