Đáp án đề thi Điều khiển quá trình gồm 3 bài tập kèm đáp án nhằm giúp người học ôn tập và củng cố kiến thức, giúp cho các bạn sinh viên nắm bắt được cấu trúc đề thi, dạng đề thi chính để có kế hoạch ôn thi một cách tốt hơn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Trang 1TR ƯỜ NG Đ I H C S PH M K THU T Ạ Ọ Ư Ạ Ỹ Ậ
THÀNH PH H CHÍ MINH Ố Ồ
KHOA C KHÍ CH T O MÁYƠ Ế Ạ
B MÔN C ĐI N TỘ Ơ Ệ Ử
ĐÁP ÁN ĐI U KHI N QUÁ TRÌNHỀ Ể
Mã môn h c: ọ PCTR421929
Đ s : ề ố 01;Ngày thi: 31/12/2015
Th i gian: ờ 60 phút.
Đ ượ c phép s d ng tài li u ử ụ ệ
Bài 1: (3đ) Cho h b n ch a nh hình vệ ồ ứ ư ẽ
w1, w2 là l u lư ượng hai dòng l ng vàoỏ [m3/s]
w3 là l u lư ượng dòng l ng ra [mỏ 3/s], bi t wế 3
t l v i căn b c hai chi u cao m c ch tỉ ệ ớ ậ ề ứ ấ
l ng trong b n b i h ng s Cỏ ồ ở ằ ố v
h là chi u cao ch t l ng trong b n [m].ề ấ ỏ ồ
Di n tích m t c t ngang c a b n ch a A =ệ ặ ắ ủ ồ ứ
2 [m2], kh i lố ượng riêng c a ch t l ng là ρủ ấ ỏ
= 500 [kg/m3]
a Vi t phế ương trình đ ng h c choộ ọ
m c ch t l ng trong b n? Vi tứ ấ ỏ ồ ế
phương trình tr ng thái n đ nhở ạ ổ ị
m c? Bi t t i tr ng thái n đ nh, wứ ế ạ ạ ổ ị 1
= 1.2 [m3/s], w2=0.6 [m3/s], h = 1.44 [m]. Tìm Cv (ghi rõ đ n v )? (1đ)ơ ị
b Tìm hàm truy n mô t m i quan h gi a s thay đ i c a chi u cao m c ch t l ngề ả ố ệ ữ ự ổ ủ ề ứ ấ ỏ quanh tr ng thái n đ nh v i s thay đ i c a l u lạ ổ ị ớ ự ổ ủ ư ượng vào quanh giá tr n đ nhị ổ ị (1đ)
c M t k s s d ng b đi u khi n feedback đ duy trì m c ch t l ng t i m c nộ ỹ ư ử ụ ộ ề ể ể ứ ấ ỏ ạ ứ ổ
đ nh. Hãy t ch n bi n đi u khi n, nhi u quá trình và v l u đ P&ID c a h ? (1đ)ị ự ọ ế ề ể ễ ẽ ư ồ ủ ệ
Đáp án:
a S d ng đ nh lu t cân b ng kh i:ử ụ ị ậ ằ ố
dh A dt
ρ =ρ +ρ −ρ
1 2
dh
�
1 2
v
dh
T i tr ng thái n đ nh:ạ ạ ổ ị
ws +w s−C h v s =0
2.5
w w 1.2 0.6 1.5[m / ]
1.44
s s v
s
h
b S d ng pt (2.60) slide bài gi ng, ta có hàm truy nử ụ ả ề
2 ( ) 1
( )
1
1 2
s v
h C
s
τ
+
h
1
3 w
Trang 22 2 1.44
1.6 1.5
s v
h K
C
2 2.2 1.44
3.2[ ] 1.5
s v
A h
s C
c MV: w2 (có th ch n wể ọ 1)
CV: h
DV: w3
h
2 w
3 w
SP
Bài 2: (4đ) M t quá trình bao g m c c m bi n và van đi u khi n có th đ c mô hìnhộ ồ ả ả ế ề ể ể ượ hóa b i hàm truy n b c 3 nh sau:ở ề ậ ư
( ) 12
(8 1)(2 1)(0.2 1)
G s
=
a. X p x hàm truy n v d ng khâu quán tính b c 1 có tr s d ng quy t c Skogestad.ấ ỉ ề ề ạ ậ ễ ử ụ ắ
b. S d ng mô hình x p x c a câu a v i b đi u đi u khi n t l Gử ụ ấ ỉ ủ ớ ộ ề ề ể ỉ ệ c(s) = Kc. Tìm đi u ề
ki n c a Kệ ủ c đ h kín n đ nh?ể ệ ổ ị
c. Ch n Kọ c = 0.8, tính offset c a h khi tín hi u vào thay đ i n c đ n v ?ủ ệ ệ ổ ấ ơ ị
d. Đ kh offset khi tín hi u vào thay đ i n c, các k s đã s d ng b đi u khi n PI. ể ử ệ ổ ấ ỹ ư ử ụ ộ ề ể Tìm các thông s c a b đi u khi n b ng phố ủ ộ ề ể ằ ương pháp tr c ti p (Direct Synthesis), bi tự ế ế
h ng s th i gian c a h kín ằ ố ờ ủ ệ τc = 0.8 (s).
Đáp án:
a Khâu quán tính b c 1 có tr có d ng:ậ ễ ạ
( )
1
s
K
s
θ
= +
S d ng quy t c Skogestad, ta có:ử ụ ắ
K = 12
8 2 / 2 9
τ = + = 0.2 2 / 2 1.2
1.2 12 ( )
9 1
s
s
−
=
�
+
b Ph ng trình đ c tr ng c a h kín:ươ ặ ư ủ ệ
1+G s G s c( ) ( ) 0=
1.2 12
9 1
s c
e K s
−
+
Trang 3S d ng x p x Padé 1/1: ử ụ ấ ỉ 1.2 1 0.6
1 0.6
e
s
12 1 0.6
9 11 0.6
c
s K
−
�
+ + 2
5.4s +(9.6 7.2 )− K s c +12K c+ =1 0
�
Đ h kín n đ nh:ể ệ ổ ị
9.6 7.2 0
12 1 0
c c
K K
− >
+ >
1/12 K c 1.333
− < <
�
c Kc = 0.8
S d ng pt 4.28 trong slide bài gi ng, ta có:ử ụ ả
offset =
1
sp OL
Y K
∆ + 1
sp
Y
∆ =
0.8.12 9.6
OL c m v p
1 offset = 0.094
9.6 1=
�
+
d Hàm truy n c a b đi u khi n PI:ề ủ ộ ề ể
1 ( ) (1 )
I
s
τ
S d ng pt 4.44 trong slide bài gi ng, ta có:ử ụ ả
9
I
τ = =τ
9
0.375 ( ) 12(0.8 1.2)
c
c
K K
τ
τ θ
Bài 3: (3đ) The figure illustrates the characteristic of three types of temperature sensor
a Describe briefly the differences between these types?
b According to your opinion, when engineers need to control temperature with high precision, which kind of sensor should be chosen? Explain?
(SV có th tr l i b ng ti ng Vi t ể ả ờ ằ ế ệ)
Đáp án:
a Các ý chính sau:
Thermocouple:
C u t o g m 2 m i n i c a 2 dây kim lo i khác nhau. M t đ uấ ạ ồ ố ố ủ ạ ộ ầ
gi nhi t đ c đ nh, đ u còn l i s d ng đ đoữ ở ệ ộ ố ị ầ ạ ử ụ ể
Trang 4 S d ng hi u ng Seebeckử ụ ệ ứ
T m đo và đ nh y ph thu c vào c p kim lo i, ph bi n lo i Kầ ộ ạ ụ ộ ặ ạ ổ ế ạ (Chromel/Alumel)
Tr v đi n áp khi nhi t đ thay đ iả ề ệ ệ ộ ổ
RTD:
C u t o g m dây kim lo i m nh qu n xung quanh lõi g mấ ạ ồ ạ ả ấ ố (ceramic) ho c th y tinh (glass)ặ ủ
Kim lo i dùng làm c m bi n là nguyên ch t, đi n hình: Platinumạ ả ế ấ ể (Pt), Nickel (Ni) và Copper (Cu). Ph bi n là Pt (Pt100, Pt200…)ổ ế
Ho t đ ng trên nguyên lý là đi n tr thay đ i theo nhi t đ Doạ ộ ệ ở ổ ệ ộ
đó tr v đi n tr khi nhi t đ thay đ i.ả ề ệ ở ệ ộ ổ
Thermistor:
S d ng v t li u bán d n, đo s thay đ i c a đi n tr theo nhi tử ụ ậ ệ ẫ ự ổ ủ ệ ở ệ độ
Có đ nh y cao (g p 100 l n so v i RTD và 1000 l n so v iộ ạ ấ ầ ớ ầ ớ thermocouple). Do đó có kh năng phát hi n s thay đ i nhi t đả ệ ự ổ ệ ộ
r t nh ấ ỏ
M i quan h gi a đi n tr và nhi t đ có tính phi tuy n cao.ố ệ ữ ệ ở ệ ộ ế
b D a vào đ th : khi c n đi u khi n nhi t đ v i đ chính xác cao các k s nênự ồ ị ầ ề ể ệ ộ ớ ộ ỹ ư dùng thermistor
Gi i thích: ả đường đ c tính cho th y đ nh y r t cao c a thermistor, nên nó có thặ ấ ộ ạ ấ ủ ể phát hi n s thay đ i nhi t đ r t nhệ ự ổ ệ ộ ấ ỏ thích h p cho đi u khi n chính xác. H nợ ề ể ơ
n a, t c đ thay đ i nhanh khi nhi t đ thay đ i r t th p.ữ ố ộ ổ ệ ộ ổ ấ ấ
GV. Võ Lâm Chương