87一套用DDZ-Ⅱ型單元組合儀表構成的溫度控制(zhì)系統，設它是用改變加熱蒸汽量來(lái)調節的，方塊圖如圖2-3所示

圖2-3  用DDZ-Ⅱ型單元組合儀表構成的溫度控制(zhì)系統
    ①請(qǐng)說明(míng)x、z、e、f、y所表示的專業術(shù)語是什麽？
    ②氣動薄膜調節閥環節的輸入、輸出各是什麽物理(lǐ)量？
    ③設工藝要求溫度保持在150℃±3℃。當系統在某一幅值的階躍擾動作(zuò)用下，系統在調節的整個(gè)過程中，記錄儀表反映出溫度(z值)某一瞬間(jiān)的最大(dà)超量是3 ℃，沒有(yǒu)超過工藝要求。問實際的溫度(y值)變化是否也符合工藝要求？實際最大(dà)超調量比3℃大(dà)還(hái)是小(xiǎo)？為(wèi)什麽？
    ④當系統過渡過程結束後，記錄儀上(shàng)所記下的溫度值能否代表實際溫度？
答(dá)：
    ①x是給定值、z是測量值（溫度）、e是偏差(e=x-z)，f是幹擾、y為(wèi)被調參數(shù)（溫度）的真實值。
    ②氣動薄膜調節閥輸入p是20-100kPa氣信号，輸出q是調節參數(shù)蒸汽流量。
    ③實際溫度變化超調量大(dà)于3℃，超過工藝要求。由于溫度測量的一次元件是慣性時(shí)間(jiān)圈套的滞後環節，因而調節動态過程瞬時(shí)的測量值與真實值是不一樣的，最大(dà)偏差及超調量實際值要大(dà)于測量值 。
    ④當系統過渡過程結束後，靜态測量值能代表真實值，因此記錄儀上(shàng)的記錄值是實際溫度值。

88試分析如圖2-4所示酒精蒸餾塔塔頂溫度控制(zhì)方案，以塔頂溫度作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)是否合理(lǐ)？

  圖2-4 酒精蒸餾塔塔頂溫度控制(zhì)方案
     由相律關系
自由度數(shù)(f)=組分數(shù)(c)+相數(shù)(p)-2
    因為(wèi)酒精蒸餾塔內(nèi)進行(xíng)酒精與水(shuǐ)的分離組分數(shù)為(wèi)2(即酒精和(hé)水(shuǐ)兩組分)，且相數(shù)為(wèi)2（呈氣、液兩相）
    所以
自由度數(shù)=2+2-2=2
     由所求得(de)F=2來(lái)看，似乎應該控制(zhì)兩個(gè)參數(shù)才合理(lǐ)。但(dàn)是由圖可(kě)知，冷凝罐上(shàng)部通(tōng)大(dà)氣，因此實際上(shàng)已恒定了冷凝罐與蒸餾塔的壓力，客觀上(shàng)塔壓已被控制(zhì)，因此用塔頂溫度作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)是合理(lǐ)的。

89圖2-5各控制(zhì)方案是否合理(lǐ)？理(lǐ)由如何？

     圖2-5（a）不合理(lǐ)。離心泵不能在吸入口安裝閥門(mén)，否則，當閥門(mén)關小(xiǎo)時(shí)極易産生(shēng)汽蝕現象。
   圖2-5（b）合理(lǐ)。因為(wèi)有(yǒu)旁通(tōng)閥和(hé)泵出口壓力控制(zhì)系統使往複泵可(kě)以在其出口直接節流。
   圖2-5（c）不合理(lǐ)。壓力檢測點不對，為(wèi)保證閥前燃油壓力穩定，會(huì)使燃油量變化較大(dà)，無法使爐溫穩定，應将油壓點移至閥後，測燒嘴的背壓。
  圖2-5（d）合理(lǐ)。根據被冷卻介質（出口）溫度調節氨冷器(qì)氨氣側的蒸發壓力，而蒸發壓力又對應一定的蒸發溫度，所以調節NH₃排出量實際上(shàng)調整了氨冷器(qì)內(nèi)氨蒸發側的溫度，使傳熱溫差得(de)到調整，即可(kě)達到調節出口溫度的目的。
   圖2-5（e）不合理(lǐ)。塔釜為(wèi)恒定加熱量。當受某種擾動使釜溫上(shàng)升時(shí)，氣開(kāi)閥将開(kāi)大(dà)，放出一部分重組分物料，塔釜物料的減少(shǎo)，使塔內(nèi)溫度上(shàng)升更快，從而構成一個(gè)正反饋系統，不能正常工作(zuò)，降溫亦如此。
   圖2-5（f）不合理(lǐ)。汽液混合進料不能采用這種溫度控制(zhì)。因為(wèi)當改變加熱蒸汽量時(shí)進料的溫度并不變化，隻是汽液比發生(shēng)了變化。應改為(wèi)熱焓控制(zhì)，控制(zhì)進塔物料的熱量。

90氣體(tǐ)脫硫裝置的PRC-203與PRC-204（自控流程如圖2-6）不能同時(shí)投入自控，其原因是什麽？怎樣改進？

   不能同時(shí)投自控，原因是：
    ①從流程圖可(kě)看出，塔205中部壓力與容208壓力是關聯的，任一個(gè)壓力變化，另一個(gè)壓力即跟着變化；
    ②兩者選用的都是壓力控制(zhì)系統，反應速度都較快，互相幹擾較大(dà)。
    改進措施：容208的壓力實際上(shàng)代表着塔205的壓力，故塔205的壓力不需要再控制(zhì)而改用塔頂溫度調節進換202的蒸汽量，使兩個(gè)調節回路的響應速度變成一快一慢，減少(shǎo)互相幹擾。改進後的自控流程如圖2-7所示。

91圖2-8的自動控制(zhì)系統錯在哪裏？

 
      有(yǒu)人(rén)為(wèi)解決造氣工段入爐蒸汽壓力不穩的問題，提出圖2-8所示的方案。理(lǐ)由是壓力自動控制(zhì)系統能夠穩壓，蒸汽緩沖罐也有(yǒu)穩壓作(zuò)用，圖中方案兩者兼而有(yǒu)之，可(kě)以解決蒸汽穩壓問題。安裝以後投入運行(xíng)，結果适得(de)其反。請(qǐng)問這個(gè)方案錯在哪裏？
     答(dá)：因為(wèi)進氣工段的蒸汽經截止閥以後，有(yǒu)一路經過蒸汽緩沖罐進到入爐蒸汽總管，調節閥的動作(zuò)根本控制(zhì)不了八爐蒸汽總管的流量 ，也就控制(zhì)不了入爐蒸汽總管的壓力。 圖2-8  自動控制(zhì)系統
 

92用變送器(qì)的輸出直接控制(zhì)調節閥，能否起調節作(zuò)用？

 
      這要視(shì)控制(zhì)要求而定。
      所謂控制(zhì)，指的是把被調參數(shù)控制(zhì)在某個(gè)給定值上(shàng)，因此系統中要有(yǒu)調節器(qì)，使被調參數(shù)和(hé)給定值 在調節器(qì)內(nèi)進行(xíng)比較，如果兩者不等，調節器(qì)的輸出就去調節閥門(mén)開(kāi)度。但(dàn)若變送器(qì)直接控制(zhì)調節閥，那(nà)就沒法給定，也不能按要求的控制(zhì)規律去調節閥門(mén)開(kāi)度，因此不能把被調參數(shù)控制(zhì)在所需值上(shàng)，而隻能圍繞某個(gè)不可(kě)調的值上(shàng)下波動。如果變送器(qì)的量程可(kě)調，則波動可(kě)約束在某個(gè)範圍，這對要求不高(gāo)的控制(zhì)系統，有(yǒu)時(shí)也能滿足要求。

93鍋爐除氧器(qì)的水(shuǐ)溫控制(zhì)，除了用溫度控制(zhì)系統外，是否可(kě)以用其他方法控制(zhì)？

 
       除氧器(qì)裏的水(shuǐ)溫随蒸汽的加熱變化慣性很(hěn)大(dà)，這樣就給自動控制(zhì)帶來(lái)了滞後現象，水(shuǐ)溫不能實現理(lǐ)想的自動控制(zhì)，使除氧效果不好，故直接影(yǐng)響鍋爐用水(shuǐ)的水(shuǐ)質标準。考慮到蒸汽的壓力和(hé)溫度有(yǒu)一對應關系，可(kě)以采用控制(zhì)除氧器(qì)裏的蒸汽壓力來(lái)控制(zhì)除氧器(qì)的水(shuǐ)溫，這樣就克服了滞後現象，除氧後的水(shuǐ)質完全達到了鍋爐的用水(shuǐ)标準。
       其他類似的溫度調節也可(kě)以用壓力來(lái)進行(xíng)間(jiān)接控制(zhì)。

94鍋爐自控風量調節系統（圖2-9），由于暫缺風量變送器(qì)，系統為(wèi)開(kāi)環控制(zhì)，為(wèi)了提高(gāo)系統的穩定性，試問用何種簡單方法使開(kāi)環變成閉環？ 

  圖2-9 鍋爐自控風量調節系統
      将執行(xíng)器(qì)的位置反饋電(diàn)流延伸到調節器(qì)作(zuò)為(wèi)調節器(qì)的電(diàn)流外給定，使系統構成閉環。這樣做(zuò)的好處是：由于風量的大(dà)小(xiǎo)與閥門(mén)的開(kāi)度有(yǒu)關，閉環之後，把閥門(mén)的開(kāi)度信号反饋至調節器(qì)，使系統的穩定性得(de)到提高(gāo)。

95控制(zhì)系統中調節器(qì)确定正、反作(zuò)用的依據什麽？單參數(shù)控制(zhì)系統中調節器(qì)的正反作(zuò)用應怎樣選擇？

  圖2-10 控制(zhì)系統
        前一問的依據是實現閉環回路的負反饋。
　　對後一問先做(zuò)兩條規定：
　　①氣開(kāi)調節閥為(wèi)+Ａ，氣閉調節閥為(wèi)-Ａ；
　　②調節閥開(kāi)大(dà)，被調參數(shù)上(shàng)升為(wèi)+Ｂ，下降為(wèi)-Ｂ，則
　　　　　Ａ·Ｂ＝＂+＂調節器(qì)選反作(zuò)用
　　　　　Ａ·Ｂ＝＂一＂調節器(qì)選正作(zuò)用
       圖2-10所示被調參數(shù)是液位，閥為(wèi)氣開(kāi)為(wèi)+A，閥開(kāi)大(dà)，液位下隆為(wèi)一B，則（+A）·（一B）=“一”，調節器(qì)選正作(zuò)用。

96圖2-11例中，控制(zhì)系統中的調節器(qì)應該選用正作(zuò)用方式，還(hái)是反作(zuò)用方式？

 
      圖2-11(a)選定調節器(qì)為(wèi)正作(zuò)用
      圖2-11(b) 選定調節器(qì)為(wèi)反作(zuò)用
      圖2-11(c) 選定調節器(qì)為(wèi)反作(zuò)用
      圖2-11(d) 選定調節器(qì)為(wèi)正作(zuò)用
      圖2-11(e) 選定調節器(qì)為(wèi)反作(zuò)用 圖2-11  控制(zhì)系統

97請(qǐng)判定圖2-12所示溫度控制(zhì)系統中，當工況為(wèi)以下情況時(shí)，調節閥和(hé)調節器(qì)選擇什麽樣的作(zuò)用形式。

 
    ① 當物料為(wèi)溫度過低(dī)時(shí)易析出結晶顆粒的介質、調節介質為(wèi)過熱蒸汽時(shí)；
    ②當物料為(wèi)溫度過高(gāo)時(shí)易結焦或分解的介質、調節介質為(wèi)過熱蒸汽時(shí)；
    ③當物料為(wèi)溫度過低(dī)時(shí)易析出結晶顆粒的介質、調節介質為(wèi)待加熱的軟化水(shuǐ)時(shí)；
    ④當物料為(wèi)溫度過高(gāo)時(shí)易結焦或分解的介質、調節介質為(wèi)待加熱的軟化水(shuǐ)時(shí)。
答(dá)：
    ①氣閉調節閥、正作(zuò)用調節器(qì)；
    ②氣開(kāi)調節閥、反作(zuò)用調節器(qì)；
    ③氣開(kāi)調節閥、正作(zuò)用調節器(qì)；
    ④氣閉調節閥、反作(zuò)用調節器(qì)；
 

98圖2-13所示為(wèi)加熱爐溫度控制(zhì)系統。根據工藝要求，出現故障時(shí)爐子應當熄火(huǒ)。試說明(míng)調節閥的氣開(kāi)、氣閉形式，調節器(qì)的正、反作(zuò)用方式怎麽選擇？并簡述調節系統的動作(zuò)過程。

 
      故障情況下，氣源壓力為(wèi)零，應切斷燃料以确保護爐子熄火(huǒ)。故要求調節閥為(wèi)氣開(kāi)式，氣源中時(shí)關閉。
      當爐溫增高(gāo)時(shí)，要求燃料量減少(shǎo)，即減小(xiǎo)調節閥開(kāi)度。由于是氣開(kāi)閥，所以要求調節器(qì)輸出減小(xiǎo)，應選用反作(zuò)用調節器(qì)。
      調節系統的動作(zuò)過程如下：
      進料↓→溫度↑→調節器(qì)輸出↓→調節閥開(kāi)度↓→燃料量↓→爐溫↓
     反之，由于各種原因引起爐溫↓→調節器(qì)輸出↑→調節閥開(kāi)度↑→燃料量↑→爐溫↑

99圖2-14(a)為(wèi)一蒸汽加熱器(qì)，它的主要作(zuò)用是對工藝介質加熱，要求此介質也口溫度恒定。

 
    ①怎樣選擇被調參數(shù)和(hé)調節參數(shù)組成調節回路（直接用圖例符号在圖上(shàng)标明(míng)即可(kě)），并畫(huà)出方塊圖？ 圖2-14  蒸汽加熱器(qì)
    ②如何決定調節閥的氣開(kāi)、氣閉形式和(hé)調節器(qì)的正、反作(zuò)用？
    ③當被加熱的流體(tǐ)為(wèi)熱敏介質時(shí)，應選擇怎樣的調節方案為(wèi)好？
答(dá)：
    ①選擇被調參數(shù)和(hé)調節參數(shù)如圖2-14(b)所示，方塊圖表示如圖2-14(c)所示。
    ②對一非熱敏介質或易結晶介質應選氣閉式，調節器(qì)的作(zuò)用方向應是正作(zuò)用的。
    ③對于熱敏介質，為(wèi)防止局部過熱而汽化，調節參數(shù)不宜為(wèi)蒸汽而應選冷凝水(shuǐ)為(wèi)好，即将調節閥裝于冷凝水(shuǐ)管線上(shàng)。
 
 

100圖2-15所示為(wèi)一液面調節回路，工藝要求故障情況下送出的氣體(tǐ)中也不許帶有(yǒu)液體(tǐ)。怎樣選取調節閥氣開(kāi)、氣閉形式和(hé)調節器(qì)的正、反作(zuò)用？這一調節回路的工作(zuò)過程怎樣？

 
     因工藝要求故障情況下送出的氣體(tǐ)不許帶液，故當氣源壓力為(wèi)零時(shí)，閥門(mén)應打開(kāi)，所以調節閥是氣閉式。當液位升高(gāo)時(shí)，要求調節閥開(kāi)度增大(dà)，由于所選的是氣閉調節閥，故要求調節器(qì)輸出減少(shǎo)，調節器(qì)是反作(zuò)用。 圖2-15  液面調節回路
    其工作(zuò)過程如下：
    液位↑→液位變送器(qì)輸出↑→調節器(qì)輸出↓→調節閥開(kāi)度↑→液體(tǐ)輸出↑→液位↓。
 

101簡要說明(míng)各類常見調節系統的特點怎樣？相應如何選擇調節閥的流量特性？