3章过控习题参考答案

第三章 比值控制系统

3.1 比值与比值系数的含义有什么不同?它们之间有什么关系？

答：①比值指工艺流量之比，既： ；

比值系数指主、副流量变送器输出电流信号之比，既：

二者之间的关系由下式决定： （变送器输出与流量成线性关系时）

（变送器输出与流量成开平方关系时）

3.2 用除法器进行比值运算时，对输入信号的安排有什么要求？为什么？

答：应使除法器输出小于1。除法器输出值既仪表比值系数，需要通过副流量调节器的

内给定设置，大于1无法设定、等于1无法现场整定。

3.3 什么是比值控制系统？它有哪几种类型?画出它们的结构原理图。

答：比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：1

2F F K =

的控制系统。

比值控制系统的类型：单闭环、双闭环、变比值系统比值控制系统。

原理图见教材。

3.4 用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处？

答：① 系统结构不同，实现比值控制的设备不同。

② 比值系数的设置方法不同，乘法方案通过在乘法器的一个输入端，输入一个外加电流信号I 0设置；除法方案通过副流量调节器的内给定设置。

3.5 在用除法器构成的比值控制系统中，除法器的非线性对比值控制有什么影响？ 答：除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比。

3.6 为什么4：1整定方法不适用于比值控制系统的整定？

答：单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统，希望副流量跟随主流量变化，始终保持固定的配比关系。出现4：1振荡时，固定配比关系不能保证。

3.7 当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时，能否仍用乘法器组成比值控制？

为什么？能否改变一下系统结构，仍用乘法器构成比值控制？

12F F K =min

1min 2I I I I K --='max 2max

1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='

答：当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时，不能用乘法器组成比值控制。因为当1K >'时，计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围。

不用改变系统结构，只要调整F 2max 保证K ＇〈1 即可。

3.8 一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算（乘法器输出416

)4I )(4I (I 01+--='， 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号），流量用孔板配差压变送器来测量，但没有加开方器，如图所示。已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F m ax 2m ax 1==，要求：

① 画出该比值控制系统方块图。

② 如果要求1:2F :F 21=，应如何设置乘法器的设置值0I ？

解：①方框图如下：

1I 2F

②

3.9 某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例，两物料的

最大流量h m F h m F B A /290,/6253

m ax 3m ax ==。通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化。根据上述情况，要求：

① 设计一个比较合适的比值控制系统。

② 计算该比值系统的比值系数K '。

③ 在该比值系统中，比值系数应设置于何处？设置值应该是多少（假定采用DDZ-III 型仪表）。

④ 选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用。

解：①系统设计如下： mA K I F F K K F F K 96.16481.01641681.0)2000360021()(2

1022max 2max 112=+⨯=+'==⨯=='==

②81.1)290

62545.2()F F K (K 22max B max A =⨯==' ③1K ≤'，所以要将max B F 调大。

所以 625.39062545.2KF F Am xa m ax B =⨯=

≥ 取450m ax =B F 75.0)45062545.2()(22max max =⨯=='B A F F K

K 比值系数K ＇通过I 0设置，mA K I 164160=+'=

④选择A 阀为气开阀，主对象为正环节，测量变送为正环节，则主调节器为反作用。选取B 阀为气开阀，副对象为正环节，测量变送为正环节，则副调节器为反作用。

3.10 在硝酸生产过程中有一氧化工序，其任务是将氨氧化成一氧化氮。为了提高氧化率，

要求维持氨与氧的比例为2：1。该比值控制系统采用如图所示的结构形式。已知h /m 5000F ,h /m 12000F 3m ax 3m ax ==氧氨。试求比值系数K ’=？如果上述比值控制用DDZ-II 型仪表来实现，比值系数的设置0I 应该是多少？ 解：121.15000

1200021m ax m ax

〉=⨯=='氧氨F F K K 调整副流量的测量上限，使K ＜1’

取8.0='K ，则7500max =氧F 即可。

对于DDZ-II ，mA K I 88.010100=⨯='=

3.11 有一个比值控制系统如图所示。图中k 为一系数。若已知k=2，

h /kg 1000F ,h /kg 300F m ax B m ax A ==，试求？K =' K=？

解：2

11='==K k I I A B 21)1000300K ()F F K

(K 22max B max A ===' 36.2K =⇒

3.12 一双闭环比值控制系统如图所示。其比值用DDZ-III 型乘法器来实现。已知

h /kg 4000F ,h /kg 7000F m ax 2m ax 1==。要求：

① 画出该系统方块图。

② 若已知mA 18I 0=求该比值系统的比值K=？比值系数？K ='

③ 待该比值系统稳定时，测mA 10I 1=，试计算此时2I =？

解：①

②

③

2170004000875.0875.0161418 ,416max 1max 2max 2max 100=⨯='=⇒='=='⇒=+'=F F K K F F K K K mA

I K I mA I K I I I K 25.94)410(875.04)4(441212=+-⨯=+-'=⇒--='