TR NG ĐI H C S PH M K THU TƯỜ Ạ Ọ Ư Ạ Ỹ Ậ
THÀNH PH H CHÍ MINHỐ 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: ọPCTR421929
Đ s : ề ố 01;Ngày thi: 31/12/2015
Th i gian: ờ60 phút.
Đc phép s d ng tài li uượ ử ụ ệ
Bài 1: (3đ) Cho h b n ch a nh hình vệ ồ ứ ư ẽ
w1, w2 là l u l ng hai dòng l ng vàoư ượ ỏ
[m3/s].
w3 là l u l ng dòng l ng ra [mư ượ ỏ 3/s], bi t wế3
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 l ng riêng c a ch t l ng là ρố ượ ủ ấ ỏ
= 500 [kg/m3].
a. Vi t ph ng trình đng h c choế ươ ộ ọ
m c ch t l ng trong b n? Vi tứ ấ ỏ ồ ế
ph ng trình tr ng thái n đnhươ ở ạ ổ ị
m c? Bi t t i tr ng thái n đnh, wứ ế ạ ạ ổ ị 1 -
= 1.2 [m3/s], w2=0.6 [m3/s], h = 1.44 [m]. Tìm Cv (ghi rõ đn v )? (1đ)ơ ị
b. Tìm hàm truy n mô t m i quan h gi a s thay đi 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 đnh v i s thay đi c a l u l ng vào quanh giá tr n đnhạ ổ ị ớ ự ổ ủ ư ượ ị 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
đnh. 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 đnh lu t cân b ng kh i:ử ụ ị ậ ằ ố
1 2 3
w w w
dh
Adt
ρ ρ ρ ρ
= + −
1 2
w w
v
dh
A C h
dt = + −�
1 2
w w
v
dh
A C h
dt + = +�
(0.5)
T i tr ng thái n đnh:ạ ạ ổ ị
1 2
w w 0
s s v s
C h+ − =
2.5
1 2
w w 1.2 0.6 1.5[m / ]
1.44
s s
v
s
C s
h
++
= = =�
(0.5)
b. S d ng pt (2.60) slide bài gi ng, ta có hàm truy nử ụ ả ề
2
( ) 1
( ) 1
( ) 1
21
2
s
v
vs
sv
h
C
H s K
G s C
F s s
A h
As s
hC
τ
= = = = +
++
(0.5)
S hi u: BM1/QT-PĐBCL-RĐTVố ệ 1
h
1
w
22 1.44 1.6
1.5
s
v
h
KC
= = =
22.2 1.44 3.2[ ]
1.5
s
v
A h s
C
τ
= = =
(0.5)
c. MV: w2 (có th ch n wể ọ 1)
CV: h
DV: w3
h
2
w
3
w
LT
LRC
SP
Bài 2: (4đ) M t quá trình bao g m c c m bi n và van đi u khi n có th đc 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 s s 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 đnh?ể ệ ổ ị
c. Ch n Kọc = 0.8, tính offset c a h khi tín hi u vào thay đi n c đn v ?ủ ệ ệ ổ ấ ơ ị
d. Đ kh offset khi tín hi u vào thay đi 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 ph ng pháp tr c ti p (Direct Synthesis), bi tố ủ ộ ề ể ằ ươ ự ế ế
h ng s th i gian c a h kín ằ ố ờ ủ ệ
c
τ
= 0.8 (s).
Đáp án:
a. Khâu quán tính b c 1 có tr có d ng:ậ ễ ạ
( ) 1
s
K
G s e
s
θ
τ
−
=+
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
θ
= + =
1.2
12
( ) 9 1
s
G s e
s
−
=�+
b. Ph ng trình đc tr ng c a h kín:ươ ặ ư ủ ệ
1 ( ) ( ) 0
c
G s G s+ =
1.2
12
1 0
9 1
s
c
e
Ks
−
+ =
+
S hi u: BM1/QT-PĐBCL-RĐTVố ệ 1
S d ng x p x Padé 1/1: ử ụ ấ ỉ
1.2
1 0.6
1 0.6
s
s
es
−
−
+
12 1 0.6
1 0
9 11 0.6
c
s
Ks s
−
+ =�+ +
2
5.4 (9.6 7.2 ) 12 1 0
c c
s K s K+ − + + =�
Đ h kín n đnh:ể ệ ổ ị
9.6 7.2 0
12 1 0
c
c
K
K
− >
+ >
1/12 1.333
c
K− < <�
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
K K K K K= = =
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 )
c c
I
G s K s
τ
= +
S d ng pt 4.44 trong slide bài gi ng, ta có:ử ụ ả
9
I
τ τ
= =
90.375
( ) 12(0.8 1.2)
c
c
KK
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 tể 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 đuấ ạ ồ ố ố ủ ạ ộ ầ
gi nhi t đ c đnh, đu còn l i s d ng đ đoữ ở ệ ộ ố ị ầ ạ ử ụ ể
S hi u: BM1/QT-PĐBCL-RĐTVố ệ 1
- 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 điả 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 đng trên nguyên lý là đi n tr thay đi theo nhi t đ. Doạ ộ ệ ở ổ ệ ộ
đó tr v đi n tr khi nhi t đ thay đi.ả ề ệ ở ệ ộ ổ
Thermistor:
- S d ng v t li u bán d n, đo s thay đi 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 đi 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 đng đc tính cho th y đ nh y r t cao c a thermistor, nên nó có thườ ặ ấ ộ ạ ấ ủ ể
phát hi n s thay đi 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 đi nhanh khi nhi t đ thay đi r t th p.ữ ố ộ ổ ệ ộ ổ ấ ấ
GV. Võ Lâm Ch ngươ
S hi u: BM1/QT-PĐBCL-RĐTVố ệ 1