《过程控制系统》思考题答案Word文档格式.docx
《《过程控制系统》思考题答案Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《过程控制系统》思考题答案Word文档格式.docx（31页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
♦存在稳定性问题；
♦对各种扰动均有校正作用；
♦控制规律通常是P、PI、PD或PID等典型规律。
7．在什么条件下前馈控制效果最好？
为什么一般不单独使用前馈控制方案？
准确地掌握过程扰动通道的特点wf（s）及控制通道的特性wo（s）
准确求出前馈控制wm（s）；
克服可测不可控的扰动
前馈控制室基于扰动的控制，扰动不止一个，难于把握
属于开环控制，易受其他扰动干扰而无法控制
其克服可测不可控的扰动，对于系统中其他扰动无抑制作用
8．试述前馈控制系统的整定方法。
⑴前馈控制器的选择
①用模拟表实施通过特定的前馈控制器，或采用运算单元自行构造；
②用软件实现
⑵参数整定
①单纯的前馈控制，可视工艺要求进行参数整定；
先调整
，然后调整T1、T2
②前馈—反馈相结合，先整定反馈系统，再重复步骤①。
9．什么是比值控制系统？
常用的比值控制方案有哪些？
并比较其优缺点，绘制各比值控制方案结构方框图。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统
开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统
10．比值与比值系数有何不同？
设计比值控制系统时需解决哪些主要问题？
比值k=Q1/Q2,,是两个体积流量或重量之比，而比值参数是把比值k折算成比值器上，K’=k（Q1max/Q2max）
主从动量确定；
控制方案的选择；
调节器控制规律的确定；
正确选用流量计与变送器；
比值控制系统的实施；
比值参数的计算；
比值控制系统参数的整定
11．什么是均匀控制？
常用的均匀控制方案有哪些？
均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况提出来的一种特殊的控制
①采用液位控制②采用液位和流量的串级控制③取液位和流量两个信号之差为被控变量
双冲量均匀控制
12．什么是分程控制？
怎样实现分程控制？
在分程控制中需注意哪些主要问题?
在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，若按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。
尽量选用对数调节阀；
采用分程信号重叠法；
调节阀的泄漏量的大小
13．什么是选择性控制？
试述常用选择性控制方案的基本原理。
凡是在控制回路中引入选择器的系统称为选择性控制系统。
选择器位于调节器的输出端，对调节器输出信号进行选择的系统：
两个调节器共用一个调节阀
选择器位于调节器之前，对变送器的输出信号进行选择的系统：
几个变送器合用一个调节器
14．什么是积分饱和现象？
如何消除选择性控制中的积分饱和现象？
当选择器在控制器和控制阀之间，系统出现超限时，控制器应立即切换。
为保证及时切换，在偏差为零时，两个调节器应该有相同的输出。
当其中一个控制器或两个控制器采用PI作用时，一个调节器被另一个控制器切换后，偏差仍存在，且存在的时间较长，将产生积分饱和现象，使下一次不能及时切换。
由于偏差长时间存在，偏差为零时控制器输出仍要超出规定上、下限一段时间。
为了保持同步，常采用积分外反馈的办法。
采用选择器的输出，即控制调节阀的信号做为积分外反馈。
15．一般地说从结构上看，分程控制是由一只控制器控制两只控制阀，而选择性控制是由两只控制器控制一只控制阀，试绘制各自系统结构方框图。
16．什么是推断控制？
两类“计算指标控制”是什么？
推断控制：
利用系统的数学模型，由可测信息将不测输出推算出来实现反馈控制；
或将不可测扰动推算出来实现前馈控制。
由辅助输出推算控制指标，作为被控变量的测量值；
以某辅助输出变量为被控变量，其设定值由控制指标算式推算出来。
17．试述复杂控制系统有哪些？
它们都是为什么目的而开发的？
1串级控制系统：
改善控制质量
2前馈控制系统：
扰动出现时就能够进行控制
3比值控制系统：
根据某一流量的变化调节另一流量
4均匀控制系统：
使前后设备在物料供求上相互兼顾均匀协调
5分程控制系统：
扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时可实现更精确的控制
用于满足工艺上操作的特殊要求
6选择性控制系统：
7推断控制系统:
被控对象的输出和扰动都不可测，无法设计一般的反馈和前馈控制。
二．
1．离心泵或离心式压缩机的负荷控制方案有哪些？
①直流节流法②改变泵的转速n③通过旁路控制
2．叙述离心式压缩机的特性曲线及产生喘振的原因。
特性曲线：
压缩比和入口体积流量的关系曲线；
效率和流量或功率和流量之间关系曲线。
在这里对于控制系统设计而言，压缩比和入口体积流量的关系
曲线如右图所示：
当负荷降低到一定程度时，气体的排出量会出现强烈振荡，同时机身也剧烈振动，这种现象叫离心式压缩机的喘振。
3．用图示说明离心式压缩机的防喘振控制方案。
固定极限流量法可变极限流量法
4．为什么有的场合下需要压缩机的串并联运行？
一些生产过程中，采用一个离心式压缩机压头不能满足要求时，就需要两台或两台以上压缩机串联运行，因此每台压缩机都应防喘振，才能保证设备的正常运行。
因一台提供的压头不够，故不能采用两台单独的旁路回流量控制。
当一台压缩机的流量（气体）不能满足要求时，就需两台或两台以上的压缩机并联运行.
三．
1．典型的传热设备有哪些？
热量的传递方式有哪几种？
换热器，加热炉，锅炉；
热传导，对流；
热辐射
2．传热目的及其控制方案？
①使工艺介质达到规定的温度以使生产过程正常进行；
②在过程进行中加入吸收的热量或除去放出的热量；
③在工艺过程中改变物料状态；
④热量回收。
⑴调载热体的流量⑵调节传热平均温度差
⑶调节传热面积⑷采用旁路控制
3．用图示加热炉的各串级控制方案，并说明各方案的优缺点及适用场合。
⑴炉出口温度对炉膛温度的串级控制⑵炉出口温度对燃料流量的串级
⑶出口温度对燃料阀后压力的串级⑷采用压力平衡式控制阀
4．用图示说明加热炉的前馈-反馈控制方案。
5．设置加热炉的安全联锁保护系统的作用是什么？
对于燃气和燃油加热炉可能产生事故的原因分别是什么？
用图示分别说明各安全联锁保护系统。
联锁保护系统的作用：
为安全生产、防止事故
⑴燃气加热炉
①工艺介质流量过小或中断，切断燃料气；
②某种原因灭火时，切断燃料气；
③燃料气压力不能过低，流量不能太小；
④燃料压力不能过高，否则会引起脱气灭火
⑵燃油加热炉
①工艺介质流量过小或中断，切断燃料油；
②燃料油压力过低会回火，流量不能太小；
③燃料油压力过高会脱火；
④雾化蒸汽压力过低或中断，造成燃料油雾
化不良无法燃烧。
6．工业锅炉的主要控制系统
①汽包水位控制②燃烧系统控制③过热蒸汽系统控制
7．造成锅炉汽包“虚假”水位现象的原因是什么？
为避免控制器误动作所采取的措施是什么？
锅炉燃烧率增加，主蒸汽流量增加汽包压力下降
锅炉燃烧率减少，主蒸汽流量减少，汽包压力上升，给水温度下降
依负荷变化的前馈控制
8．详细叙述锅炉汽包水位的双冲量控制方案，绘制其工艺流程简图，并给出加法器的设置。
9．试绘制锅炉汽包水位三双冲量控制方案的工艺流程简图。
前馈与串级组成的复合控制系统前馈加反馈控制
前馈--串级控制系统
10．试绘制锅炉燃烧控制系统有逻辑提量控制方案的工艺流程简图，叙述其动作过程。
在正常工况下，这是锅炉出口蒸汽压力对燃油流量的串级控制系统和燃油流量与空气流量的比值控制系统。
蒸汽压力控制器为反作用的，当蒸汽压力下降时（如因蒸汽耗量增加），压力控制器输出增加，而提高了燃油流量控制器的设定值。
但是，如果空气量不足，将使燃烧不完全。
为此设有低值选择器LS它只让两个信号中较小的一个通过，这样保证燃料量只能在空气量足够的情况下才能加大。
压力控制器的输出信号将先通过高值选择器HS来加大空气流量，保证在增加燃料流量之前先把空气量加大，使燃烧完全。
当蒸汽压力上升时，压力控制器输出减小，降低了燃油流量控制器的设定值，在减燃料量的同时，通过比值控制系统，自动减少空气流量。
四．
1．简述精馏塔受控变量的选择有哪些？
各自的特点是什么？
⑴测温点的选择①测温点尽量选择在通道滞后较小的点。
②采用塔顶回流控制温度时，选择顶部塔板液相温度。
⑵温差控制优点：
能够克服塔压变化对产品质量的影响。
缺点：
不能克服进料组分和负荷变化对温差的影响。
⑶双温差控制压降引起的温差不仅在塔顶，也发生在塔底，相减后可相互抵消。
2．精馏塔产品质量的开环控制方案有哪些？
绘制其工艺流程简图，叙述各自的特点。
⑴固定回流量和再沸气量
当进料流量及状态恒定时，固定了
LR和VS，D和B就确定了。
101控制回流量和102再沸器加热蒸汽量；
物料平衡控制
⑵固定馏出液量和再沸气量
适用于回流比较大的场合。
LR/D为回流比
⑶固定塔底馏出量和回流量
3．精馏塔按精馏段指标的控制方案有哪些？
⑴间接物料平衡控制
优点：
调节作用滞后小，反应迅速；
有利于克服进入精馏段的扰动；
保证塔顶产品质量。
适用场合：
回流比<
0.8，需要减少滞后
⑵直接物料平衡控制
4．精馏塔按提馏段指标的控制方案有哪些？
物料平衡与能量平衡之间关联最小。
滞后较大，液位控制回路存在反向特性。
5．精馏塔压力控制系统的方案有哪些？
6．简述精馏塔先进控制方案中内回流与外回流的区别？
外回流液的温度比第一块塔板的温度低。
外回流进入塔后，需把它加热至
与第一块塔板温度相等，加热外回流所需热量由进入第一块塔板的蒸汽部分冷
凝所产生的气化潜热供给，从第一块塔板向下流的内回流等于外回流量和这部
分冷凝液之和。
部分冷凝液流量，除了受外回流的影响外，还受塔顶和外回流
液温差的影响。
因此外回流量愈大，或外回流温度与第一块塔板温度之差愈大，
则内回流变化越多。
当塔顶蒸气的温度与外回流液温度相同时，内回流等于外回流，一般情况
下，内回流大于外回流。
当塔顶蒸气温度与外回流液温度之差变化不大时，控制外回流的办法一般
可以满足精馏塔的操作要求。
可以采用外回流的办法控制内回流，当塔顶采用
风冷凝器时，外回流温度受环境温度影较大，此时外回流控制并不能使内回流
恒定。
五．
1．简述反应器的分类方法和类型。
⑴根据反应物料的聚集状态分为均相与非均相反应器两大类
均相：
反应器内物料处于同一相态下。
1反应在均一的气相中进行，为气相均相反应
2反应在均一的液相中进行，为液相均相反应
非均相：
反应器内物料之间或反应物与催化剂之间存在相界面。
⑵按反应器进出料状况可分为间歇式，半间歇式和连续式
间歇式反应器：
将反应物料分次或一次加入反应器中，经过一定反应时间后，取出反应器中所有物料，然后重新加料进行反应。
半间歇式反应器：
反应物料间歇加入，产品连续取出。
⑶从传热情况分为绝热式和非绝热式反应器
绝热式反应：
不与外界进行交换。
2．表征反应的质量指标有哪些？
写出它们的算式。
3．简述催化裂化提升管反应器控制的要求，并绘制其工艺流程简图。
⑴工艺要求①控制合理的反应温度、反应压力。
保证合理的反应深度；
②控制两器压差，保证催化剂的流化与循环；
③控制恰当的催化剂含碳量，保证催化剂的活性；
3控制合理的烟气含氧量，避免二次燃烧发生。
⑵反应温度控制①影响因素催化剂循环量、温度；
进料量、温度；
提升蒸汽量；
②控制设计出口温度》》再出滑阀开度控制；
要保证反应温度、原料预热温度、再生温度的稳定。
③优化控制设计反应热控制方案。
4．试设计釜式间歇反应器的温度控制系统，绘制其工艺流程简图，并确定每个控制阀的气开、气关形式和控制器的正反作用形式。
蒸汽阀选择气开式、冷水阀选
气关式；
温度控制器取反作用。
11．试设计氨冷换热器的选择性控制方案，绘制其工艺流程简图，并确定控制阀的气开、气关形式和控制器的正反作用形式。
控制阀选择：
气开型。
控制器选择：
温度控制器正作用、液位控制器反作用。
*设计各种控制系统时，都应考虑每个控制阀的气开、气关形式和控制器的正反作用形式。
《运动和力》复习测试题
一、选择题（每题3分共30分）
1.下列说法正确的是（）
A.运动的物体如果不受力，它将慢慢地停下来
B.减速运行的火车其惯性逐渐减小
C.用力推车，车没动是因为推力小于摩擦力
D.汽车驾驶员要系好安全带是为了防止惯性带来危害
2．如图1所示，木块竖立在小车上，随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。
下列分析正确的是（）
A.木块没有受到小车的摩擦力
B.木块运动速度越大，惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.当小车受到阻力突然停止运动时，如果木块与小车接触面光滑，木块将向右倾倒
3.如图2所示的四个情景中，说法正确的是（）
A.滑板车变滑动为滚动可以增大摩擦
B.手拍桌子感到疼是因为物体间力的作用是相互的
C.汽车内部配有安全气囊是为了减小碰撞时人的惯性
D.举重运动员举起杠铃的支持力大于重力
4.一杯水放在做直线运动的列车内的水平桌面上，如果水面情形突然如图3所示，则列车的运动状态可能是（）
A.列车向左匀速运动B.列车向右匀速运动
C.列车向左运动时突然刹车D.列车向右运动时突然刹车
5.如图4所示，号称“大力王”的小帅同学用水平方向的力推汽车，推得满头大汗，腰酸背疼，但汽车仍然没有动。
对此情景，以下说法错误的是（）
A.汽车相对于行人是运动的
B.人推车的力和车推人的力是一对相互作用力
C.人推车的力小于汽车受到地面的摩擦力
D.人推车的力等于汽车受到地面的摩擦力
6．（2013柳州）如图5所示的四个实例中，目的是为了增大摩擦的是（）
7.（2013•泸州）如图6所示是我国预计在今年下半年要发射的中国首辆月球车“中华”号的图片，下列有关“中华”号月球车的说法中正确的是（ ）
A．月球车轮子的表面积较大，目的是为了减小运动时受到的摩擦力
B．当月球车匀速运动时，受到的摩擦力和支持力是一对平衡力
C．如果月球车登月后，它将失去惯性
D．如果月球车登月后静止在月球表面上，它相对于地球是运动的
8．（2013成都）如图7所示的装置，物块M放在粗糙程度相同的水平桌面上，左右两端用细线通过滑轮连接着两个相同的吊盘。
小聪用它做实验时发现：
当在左盘中放100g的砝码、右盘中放200g的砝码时，物块M可以向右做匀速直线运动。
如果盘中的原有砝码都不变，
使物块M最终可以向左匀速直线运动的方案是（滑轮的摩擦不计）（）
A．在左盘中再加100g砝码
B．在左盘中再加200g砝码
C．在左盘中再加100g砝码，在右盘中再加100g砝码
D．在左盘中再加200g砝码，在右盘中再加100g砝码
9.（2013包头市）如图8甲所示，重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动。
铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图8乙所示。
若铁块受到的摩擦力为2N，下列说法正确的是（）
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5NB.在0～2s内拉力F等于7N
C.在0～6s内拉力F等于5ND.在2～6s内拉力F等于7N
10.（2013杭州）如图9所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动，则下列结论中正确的是（）
A．甲、乙两图中A物体所受的摩擦力大小均为F
B．甲、乙两图中B物体受到地面对它的摩擦力均为F
C．甲图中物体A受到的摩擦力为0，物体B受到地面对它的摩擦力为F。
D．乙图中物体A受到的摩擦力为F，物体B受到地面对它的摩擦力为F。
二、多项选择题（每题4分，共12分）
11．（2013•东营）如图10所示，水平公路上向前行驶的汽车中，有一竖直站立的人突然向前倾．以下说法正确的是（ ）
A.人向前倾说明车不具有惯性B.人向前倾说明人具有惯性
C.车突然加速D.车突然减速
12.如图11所示，小车从斜面上某一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块（不计空气阻力）。
下列说法正确的是（）
A．小车撞击木块时，小车对木块的作用力和木块对小车的作用力大小相等。
B．小车撞击木块后，小车和木块的运动状态都发生了改变
C．木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力。
D．若木板的表面光滑且足够长，木块将在木板上滑行很长的一段距离后才能停下来。
13．随着人们生活水平的提高，小汽车已经进入普通家庭，如图12所示。
下列说法正确的是（ ）
A.汽车静止在水平地面上，受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
B.汽车静止在水平地面上，汽车对地面的压力与地面对它的支持力是一对平衡力
C.在同一水平路上，汽车加速运动时受到的牵引力大于它受到的阻力
D.汽车高速行驶时受到的牵引力大于受到的阻力
三、填空题（每空2分，共30分）
14.如图13，运动员骑车水平前进，当运动员停止蹬车后，还能继续前行，是由于人和车具有；
但最终他们停下了，是因为.
15．如图14所示，小明将篮球向篮框抛出，说明力可以改变物体的 ____ ；
球离手后，由于 _ 继续向上运动，但最终球会落向地面，这是因为球受到________的作用。
16．（2013龙岩市）如图15所示，在玻璃杯里装上大半杯米，把一根筷子插在中间，将米压紧并使筷子直立，再往杯内加少许水，过一会儿拿起筷子，可以看到筷子把装米的玻璃杯提起来。
这是因为米吸水后发涨发涩，既增大了米对筷子和米对玻璃杯的，又增大了它们接触面的粗糙程度，从而增大了摩擦力。
若米重2N，玻璃杯重1N，则当筷子提着米在空中静止时，米与筷子的摩擦力为N。
17．（2013德阳市）如图16甲所示，物体甲重40N，被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止。
如图16乙所示，物体乙重60N，在35N的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动。
则物体甲受到的摩擦力f甲为_________N，物体乙受到的摩擦力f乙为_________N。
18.（2013•泸州）某班同学在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验过程中，将木板水平固定后，小雪用水平力拉动图17甲图中的物块m在木板上滑动．当物块m匀速滑动时，弹簧测力计的示数为1.6N，设物块m受到的滑动摩擦力为f1，则f1=_______N；
当物块m的滑动不是匀速时，设物块m受到的滑动摩擦力为f2，此时弹簧测力计的示数_________f2，摩擦力f1、f2之间的关系为f1_________f2（以上两空选填“等于”、“不等于”）。
如图17乙所示，小峰同学在物块m上加固砝码后，再次用水平力拉动物块m在同一木板上匀速滑动，设物块m受到的滑动摩擦力为f3，则f3________f1（选填“大于”、“等于”、“小于”）。
19.排球是中学生喜爱的体育运动之一，如图18是某同学在打排球时的情景，其中涉及了很多物理知识。
根据自己的观察，仿照示例，写出其中涉及到的两个不同的物理知识。
示例：
垫球时，手感到疼——球与手之间的作用力是相互的。
（1）____________________________________________；
（2）____________________________________________；
四、作图题
20.（2013佛山）如图19所示的A物体处于静止状态，请画出A在水平方向的受力示意图。
五、实验探究题
21.在学习“运动和力的关系”时，我们曾追随着物理学家的足迹，设计过这样的“斜面”实验：
（1）如图20所示，让小车从斜面滑下后沿水平面运动，是为了使小车在水平面运动时，竖直方向上受到的___________力和_______________力相平衡，相当于小车只受水平方向上的摩擦力。
（2）每次都让小车从同一斜面的___________位置由静止开始滑下，是为了使小车在滑到底端时具有相同的速度。
（3）减小图20中水平面的粗糙程度，比较小车在不同表面滑行的最大距离，可以得出：
在初速度相同的条件下，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越__________，小车运动的越________。
（4）进一步推理可知，若水平面绝对光滑，则小车会在水平面上做______________运动。
22.（2013包头市）为探究滑动摩擦力与哪些因素有关，某同学做了以下实验（实验过程中保持长木板水平固定）。
第1次：
把木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做匀速直线运动，如图21甲所示。
读出弹簧测力计的示数并记入表格中；
第2次：
把木块侧放在长木板上，重复上述实验操作，如图21乙所示；
第3次：
把两块与第1次相同的木块叠放在一起，平放在长木板上，重复上述实验操作，如图21丙所示。
（g＝10N/kg）
实验次数
木块对木板压力/N
弹簧测力计示数/N
滑动摩擦力/N
1
10
4.0
2
升级会员 