串级控制知识问答.docx

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串级控制知识问答

1．什么叫串级控制系统?

画出一般串级控制系统的典型方块图。

答：

串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。

它是由主、副两个控制器串接工作的。

主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。

2．串级控制系统有哪些特点?

主要使用在哪些场合?

答串级控制系统的主要特点为：

（1）在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；

（2）系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}

（3）由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；

（4）系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：

对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择?

答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。

副变量的选择原则是：

．

（1）主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；

（2）通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；

（3）在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；

（4）副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生

4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统?

答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。

副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。

5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?

答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。

串级控制系统中对副变量的要求不严。

在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。

6．如何选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用?

答副控制器的作用方向与副对象特性、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正、反作用的选择方法相同，是按照使副回路成为—个负反馈系统的原则来确定的。

主控制器作用方向的选择可按下述方法进行：

当主、副变量在增加（或减小时），如果要求控制阀的动作方向是一致的，则主控制器应选“反”作用的；反之，则应选“正”作用的。

从上述方法可以看出，串级控制系统中主控制器作用方向的选择完全由工艺情况确定，或者说，只取决于主对象的特性，而与执行器的气开、气关型式及副控制器的作用方向完全无关。

这种情况可以这样来理解：

如果将整个副回路看作是构成主回路的一个环节时，副回路这个环节的输入就是主控制器的输出（即副回路的给定），而其输出就是副变量。

由于副回路的作用总是使副变量跟随主控制器的输出变化而变化，不管副回路中副对象的特性及执行器的特性如何，当主控制器输出增加时，副变量总是增加的，所以在主回路中，副回路这个环节的特性总是“正”作用方向的。

由图可见，在主回路中，由于副回路、主测量变送这两个环节的特性始终为“正”，所以为了使整个主回路构成负反馈，主控制器的作用方向仅取决于主对象的特性。

主对象具有“正”作用特性（即副变量增加时，主变量亦增加）时，主控制器应选“反”作用方向，反之，当主对象具有“反”作用特性时，主控制器应选“正”作用方向。

7．串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪两种方法?

答：

有两步整定法和一步整定法两种。

按照串级控制系统主、副回路的情况，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做两步整定法。

根据经验直接确定副控制器的参数，只需按简单控制系统参数整定的方法来整定主控制器参数的方法称一步整定法。

8．均匀控制系统的目的和特点是什么?

答：

均匀控制系统的目的是为了解决前后工序的供求矛盾，’使两个变量之间能够互相兼顾和协调操作。

均匀控制系统的特点是其控制结果不像其他控制系统那样，不是为了使被控变量保持不变，而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢地变化。

9．简述均匀控制系统的控制方案。

答：

以液位与流量的均匀控制为例，其控制方案有简单均匀控制与串级均匀控制两种。

从结构上来讲，简单均匀控制与一般的液位控制系统一样，串级均匀控制与一般的液位一流量串级控制系统一样。

其区别在于均匀控制与一般的控制系统目的不一样。

之所以能够使两个变量间的关系得到协调，是通过控制器参数整定来实现的。

均匀控制系统中的控制器一般都采用纯比例作用，且比例度很大，必要时才引入少量的积分作用。

10．什么叫比值控制系统?

答实现两个或两个以上的参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常为流量比值控制系统，用来保持两种物料的流量保持一定的比值关系。

11．试简述双闭环比值控制系统及其使用场合。

答：

双闭环比值控制系统有两个闭合回路，分别对主、副流量进行定值控制。

同时，当主流量发生变化时，通过比值控制器来改变副流量控制器的给定值，使副流量能随主流量的大小变化而变化，始终保持一定的比值关系。

双闭环比值控制系统主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。

12．什么是前馈控制系统?

它有什么特点?

答：

按扰动变化大小进行控制的系统称为前馈控制系统。

前馈控制系统的主要特点有：

（1）前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；

（2）前馈控制是属于“开环”控制系统；

（3）前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器，又称前馈补偿装置；

（4）一种前馈作用只能克服一种干扰。

13．前馈控制的主要形式有哪几种?

答前馈控制的主要形式有单纯的前馈控制（又称简单前馈）和前馈一反馈控制两种。

根据对干扰补偿形式的特点，又分静态前馈控制和动态前馈控制。

14．前馈控制主要应用在什么场合?

答：

前馈控制主要用于下列场合：

（1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；

（2）主要干扰是可测不可控的变量；

（3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。

15．什么是生产过程的软保护措施?

与硬保护措施相比，软保护措施有什么优点?

答：

所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。

这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。

16．什么是控制器的“积分饱和”现象?

产生积分饱和的条件是什么？

答：

积分饱和现象是指有积分作用的控制器当偏差总不为零时，控制器的输出就要一直增加到最大或降低到最小。

产生这种现象的条件有三个：

其一是控制器具有积分作用}其二是控制器处于开环工作状态，其输出没有被送往执行器；其三是控制器的输入偏差信号长期存在。

在选择性控制系统中，没有被选择器选中的控制器就有可能产生积分饱和现象。

17．积分饱和的危害是什么?

有哪几种主要的抗积分饱和措施?

答：

当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将达到最大或最小的极限值，该极限值已超出执行器的有效输入信号范围（对于气动薄膜控制阀来说，其有效输入信号范围一般为20～100kPa）。

出现这种现象，对控制系统的工作是很不利的。

因为当需要该控制器恢复工作状态（在取代控制系统中，控制器重新被选择器选中）时，它不能马上动作，必须待它的输出退出饱和区，返回到执行器的有效输入信号范围内后，才能使执行器开始动作。

所以取代是不及时的，这样会对系统的工作带来严重的后果，甚至会造成事故。

抗积分饱和的主要方法有限幅法和积分切除法等。

18．什么是分程控制系统?

主要应用在什么场合?

’

答：

分程控制系统就是一个控制器的输出信号被送往两个或两个以上的控制阀，每个控制阀都只在控制器的某段信号范围内工作。

分程控制系统的应用场合主要有：

（1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；

（2）用于控制两种不同的介质流量，以满足工艺生产的要求，

（3）用作生产安全的防护措施。

19．什么是多冲量控制系统?

答：

所谓多冲量控制系统，是指在控制系统中，有多个变量信号，经过一定的运算后，共同控制一只执行器，以使某个被控的工艺变量有较高的控制质量。

多冲量控制系统这个名称主要在锅炉的给水系统控制中应用比较广泛。

20．什么是三冲量控制系统?

为什么要引入三个冲量?

答：

三冲量控制系统主要是指锅炉汽包液位控制系统中，分别引入汽包液位、蒸汽流量和给水流量三个信号，经过一定的运算后，共同控制一只控制阀（给水阀）。

液位信号是该系统的被控变量，是反映锅炉汽包工作状态的主要工艺指标，也是为了保证锅炉安全工作的必要指标。

引入蒸汽流量信号的目的是为了及时克服蒸汽流量波动对汽包液位的影响，并有效地克服由于“假液位”现象而引起的控制系统的误动作。

引入给水流量信号的目的是为了将给水流量作为副变量，利用串级控制系统中副回路克服干扰的快速性来及时克服给水压力变化对汽包液位的影响。

PV—测量值；SV—设定值；MV—输出值；CV—偏差值

什么是串级调节？

试举例？

答：

串级调节是由主、副两个闭合回路构成，主副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定值，系统通过副调节器操纵调节器操纵调节阀动作，使副回路自动适应不同负荷和操作条件。

什么是风开阀、风关阀？

试举例？

答：

在气动调节阀的气源出现故障（即压力为0）时，阀门处于全开状态，叫风关阀（FO）。

；；；；在气动调节阀的气源出现故障（即压力为0）时，阀门处于全关状态，叫风关阀（FC）。

工艺参数的测量值经变送器转换为标准电压或电流的模拟信号，输入调节器，并与设定值进行比较。

出现偏差时，调节器就会输出一信号给电气阀门定位器，以改变调节阀开度，使工艺参数值至设定值。

79．PID（比例、积分、微分）调节的作用是什么？

答：

比例的作用是增加灵敏度；积分的作用是消除余偏差；微分的作用是克服滞后。

；；；；比例度越大，放大倍数越小，积分时间越长，积分作用越弱，微分时间越长，微分作用越强。

80．何谓反作用调节器？

答：

当调节器输入为正偏差（DV-SV>；；0）时，调节器输出信号随输入正偏差的增大而减小，则该调节器为反作用调节器。

81．一台气动薄膜调节阀，若全开形成的50%，则流过阀的流量是否也在最大流量的50%？

答：

不一定。

要以调节阀的结构特性而定，在阀两端压差恒定的情况下，如果是快开阀，则流量大于50%，如果是直线阀则流量等于50%，如果是对数阀（等百分比阀）则小于50%。

82．在DCS上下列参数的含义分别表示什么？

答：

PV—测量值；SV—设定值；MV—输出值；CV—偏差值。

83．下列哪种流量计不属于压差式流量计？

（孔板流量计.喷嘴流量计.文丘里流量计.转子流量计）

答：

转子流量计。

84．DCS上能够仪表的调节状态切换时，由手动到串级的过程是什么？

答：

1）应先将手动状态切到自动状态。

2）由自动状态再投串级。

85．什么是串级调节？

试举例？

答：

串级调节是由主、副两个闭合回路构成，主副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定值，系统通过副调节器操纵调节器操纵调节阀动作，使副回路自动适应不同负荷和操作条件。

86．什么是分程调节？

试举例？

答：

分程调节就是用一个调节器来控制两只（或两只以上）阀门。

（即分程动作的实现，是通过阀门定位器将其动作压力整定在不同范围内来达到的，以扩大可调范围为目的。

）

87．什么是风开阀、风关阀？

试举例？

答：

在气动调节阀的气源出现故障（即压力为0）时，阀门处于全开状态，叫风关阀（FO）。

；；；；在气动调节阀的气源出现故障（即压力为0）时，阀门处于全关状态，叫风关阀（FC）。

88．什么是联锁系统？

答：

联锁系统是一套由中间继电器或无触点固态继电器组成的逻辑电路，其输入信号可以是来自现场的压力开关，流量开关，液位开关，温度开关，表示信号值超限的架装或盘装报警设定目的触点信号及电气盘送来的机泵动作信号等，其输出驱动电磁阀控制执行机构。

将阀切断或打开，保护装置、设备等的安全。

89．如何投用TIC与FIC的串级控制？

答：

1）副回路FIC投自动AUTO。

2）主调节器TIC投AUTO。

3）副调节器FIC投串级CAS控制。

90．在DCS仪表参数中“LL”和“HH”代表什么？

答：

“LL”代表极低报警。

“HH”代表超高报警。

91．一个简单调节系统由哪些单元组成？

答：

测量仪表、变送单元、显示仪表、调节器和执行机构组成。

92．何谓一次仪表和二次仪表？

答：

现场变送仪表称为一次仪表。

室内控制指示仪表称为二次仪表。

93．乙烯装置特殊的控制系统有哪些？

答：

串级、比值、分程、超驰、偏差设定。

94．电磁阀在进行自动切手动时应如何操作？

答：

电磁阀即EMV阀，这种阀是带电工作，带电情况下阀全开，不带电情况下阀全关，带电改为全关时，把风源停掉，把减压阀打开，风放掉，则此阀关闭。

95．选择气开阀、气关阀是从哪些方面考虑的？

答：

1）事故状态下，工艺装置应尽量处于安全状态。

2）事故状态下，减少原料或动力消耗，保证产品质量。

3）考虑介质的特性。

96．什么叫集散系统？

答：

集散系统就是集中管理、分散控制（集中是指显示操作集中，分散控制的意义是将过程失控的危险分散到若干个控制器或现场操作站）。

97．什么是自动调节系统中的反馈？

答：

反馈是自动调节器中的一个重要特性。

系统的输出是被调参数，它经过测量元件和变送器后，又返回到输入端与给定值相比较。

这种把输出信号又引回到输入端的作法叫反馈。

98．什么情况下适合采用串级调节系统？

答：

在控制对象滞后和惯性较大，负荷及干扰的变化比较剧烈的情况下，当单回路调节系统难以达到高质量的调节要求，以及经常需要改变给定值的场合，适宜采用串级调节系统。

99．什么是比值调节系统？

举例说明。

答：

凡使两个以上参数（流量）保持规定比值关系的调节系统，称为比值调节系统。

通常是对流量之间的比值调节，对象就是两个流量管道。

；；；；例如：

进乙炔转化器的脱乙烷塔塔顶C2出物流量FRA-410与氢气流量FFRC-411比值调节，该系统为具有两个闭环的比值调节系统，主物料为C2馏分，从物料为氢气。

100．气动调节蝶阀特别适用于什么场合？

答：

大口径、大流量、大压差。

101．节流式测量装置在管道边上安装时，如果将方向装反，会造成什么后果？

答：

压差计指示变小。

102．转子流量计特别适宜于测量管径为多少以下管道的测量？

答：

50毫米。

103．调节阀的入口和出口装反，是否影响使用？

答：

一般蝶阀的结构是对称的，不分入口和出口，所以不存在装反的问题。

其他结构的调节阀，入口和出口装反了，则会影响阀的流量特性，引起流通能力的改变，有时还容易使盘根处泄漏。

对于单座阀，装反会使不平衡力改变方向，甚至影响阀的稳定性。

在高压调节器中，流向选择不当，还会影响使用寿命。

104．气动执行器的手轮机构有哪些用途？

答：

1）作手动操作器。

在开停车或事故状态下，可用手轮机构进行手动操作。

20限制阀门开度。

在生产过程中，当要求调节阀只打开一部分，或者不允许调节阀关闭时，可用手轮机构作为调节阀的开度限制器，需注意的是，它仅能限制一个特定方向的行程，不能同时限制两个方面的行程。

3）采用手轮有时可以省去调节阀的旁路管线。

105．什么叫界面（分层液面）？

测量界面用哪些仪表？

答：

在容器内有两种比重不同，又互不相溶的液体，比重大的液体沉在下面，比重小的液体浮在上面，两种液体之间形成一个分界面，为了区别液体的液面称为界面（亦称分层界面）。

；；；；测量界面的仪表，一般采用浮筒式液面计，法兰式差压变送器和普通差压变送器。

106．什么叫DCS？

答：

DCS是英文DistributedControlSystem的简称，意为分散控制系统，我们称为集散控制。

107．简述文丘里流量计的测量原理？

答：

文丘里流量计是由一段渐缩渐扩管构成。

上游的测压口具管径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径，下游测压口设在文氏喉处流速最大，即动能最大，静压能最小。

通过测量两个测压口的压强来度量流体的流量。

由于文丘里管有渐缩段和渐扩段，流体流经时流速改变平缓，涡流少，喉管处增加的动能可于其后渐扩的过程中大部分转回成静压能。

因此，文丘里流量计的能量损失比孔板小。

108．简述孔板流量计测量流量的原理？

答：

当流体流经孔板小孔后，由于惯性作用，流动截面并不立即扩大到与管截面相等，而是继续收缩一定距离后才逐渐扩大到整个管截面。

流动截面最小处称为缩脉。

流体在缩脉处的流速最高，即动能最大，相应的静压强最小，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大压强差越大。

利用测量压强差的方法来度量流体流量。

109．工艺装置为何要区分气开式、气关式调节阀？

答：

1）事故状态下，工艺装置应尽量处于安全状态。

2）事故状态下，减少原料或动力，保证产品质量。

3）考虑介质的特性。

110．何谓一次阀、二次阀？

答：

111．什么叫微分调节？

答：

按被调参数变化的速度来改变输出信号大小的调节作用规律，称为微分调节。

112．如何改变DCS上一个仪表的高报设定值（PVHIP）？

答：

1）调出仪表所在的操作画面。

2）手触该仪表，显示调节器操作区。

3）手触该调节器位号，显示调节器细目。

4）将钥匙旋至SUPVR。

5）手触PVHIP，显示虚线操作框。

6）按操作键盘上数字键，输入要设定的数值后，按输入键ENTER，设定值将被得到修改。

7）将钥匙旋至OPER位置。