何道清《仪表与自动化》课后答案

(3) 控制阀应为气关型。

(4) 控制系统原理图如题解9-8图1所示， 控制系统方块图如题解9-8图2所示。

题解9-6图2 前馈-反馈控制系统方块图

图中TC为反馈控制器，FC为前馈控制器(或前馈补偿装置)。 (5) TC应为正作用。

9-9 题9-9图所示的列管式换热器，工艺要求出口物料温度稳定，无余差，超调量小。已知主要干扰为载热体（蒸汽）压力不稳定。试确定控制方案，画出该自动控制系统原理图与方块图；若工艺要求换热器内不允许温度过高，试确定控制阀的气开、气关型式，并确定所选控制器的控制规律及正、反作用。

如果主要干扰是入口介质流量不稳定，又如何设计控制方案？

题9-9图 列管式换热器

解 根据工艺要求，可以设计如下图所示的前馈-反馈控制系统，

题解9-9图1 列管式换热器的前馈-反馈控制系统

其方块图如下图所示，

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题解9-9图2 列管式换热器的前馈-反馈控制系统方块图

其中，被控对象是列管式换热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量；主要干扰是蒸汽压力不稳定；前馈控制器是压力控制器PC；反馈控制器是温度控制器TC。

由于工艺要求换热器内温度不宜过高，则控制阀应确定为气开型，控制器TC应为“反”作用，PC应为“反”作用；

（如果工艺要求换热器内温度不宜过底，则控制阀应确定为气关型，控制器TC应为“正”作用，PC应为“正”作用。）

温度控制器TC一般为比例积分控制规律；压力控制器PC一般为比例控制规律。 还可以设计温度-压力串级控制系统。

如果主要干扰是入口介质流量不稳定，可以设计如下图所示的温度与流量的前馈-反馈控制系统

题解9-9图3 列管式换热器的温度与流量的前馈-反馈控制系统

也可以设计成温度-流量串级控制系统。

9-20某原油加热炉系统如题9-20图所示，工艺要求原油出口温度稳定，无余差，已知燃料入口的压力波动频繁，是该控制系统的主要干扰。试根据上述要求设计一个温度控制系统，画出控制系统原理图和方块图，确定调节阀的作用形式，并选择合适的控制规律和控制器的正、反作用。（加热器内不允许温度过高）

如果原油的流量波动频繁，如何设计使原油出口温度稳定的控制系统？

题9-20图 原加热炉的温度控制

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解 根据工艺要求，可以设计如下图所示的温度-压力串级控制系统，

题解9-20图1 加热炉温度-压力串级控制系统

控制系统的方块图如下图所示，

题解9-20图2 加热炉温度-流量串级控制系统方块图

其中，主对象是加热炉，主变量是出料温度，主控制器是温度控制器TC；副对象是加热燃料管道，副变量燃料压力，副控制器是压力控制器PC。

工艺要求加热器内不允许温度过高，则控制阀应确定为气开型，主控制器TC应为“反”作用，副控制器PC应为“反”作用。主控制器TC一般为比例积分控制规律，副控制器PC一般为比例控制规律。

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