選擇性控制系統(tǒng)與比值系統(tǒng)的結(jié)合教學(xué)課件PPT分程控制系統(tǒng).ppt

選擇性控制系統(tǒng)與比值系統(tǒng)的結(jié)合 例：下圖是鍋爐燃燒過程基本控制中的邏輯提量與邏輯減量控制系統(tǒng)。（1）請(qǐng)說明該控制方案的特點(diǎn)和控制目標(biāo)。（2） 假設(shè)燃燒穩(wěn)定時(shí)燃料與空氣的比值是1：3，蒸汽檢測(cè)儀表輸出為12ma（標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為4-20ma），請(qǐng)敘述蒸汽儀表輸出信號(hào)為14 ma與10 ma時(shí)此控制方案的工作過程。,4.3.3 分程控制系統(tǒng),主要內(nèi)容,工作原理 基本結(jié)構(gòu) 性能分析 設(shè)計(jì)與應(yīng)用,4.3.3.1 工作原理,定義：（split-range control) 一個(gè)控制器的輸出同時(shí)送往兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行器，各執(zhí)行器的工作范圍不同，這樣的控制系統(tǒng)稱為分程控制。,設(shè)置分程控制系統(tǒng)的目的,1、不同工況需要不同的控制手段。 例：間歇反應(yīng)器的溫度控制。反應(yīng)初期需要加熱升溫，反應(yīng)開始后由于反應(yīng)放熱，又需要冷卻降溫。 方案：用同一個(gè)溫度控制器要控制蒸汽和冷卻水兩個(gè)控制閥。,分程控制,間歇反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng),tt,tc,系統(tǒng)方框圖,間歇反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng)方塊圖,閥a是氣關(guān)閥，對(duì)象1是冷水輸入信號(hào)時(shí)的對(duì)象，冷水流量q增加，反應(yīng)器溫度下降?？刂菩盘?hào)p上升，冷水流量q下降，于是溫度t上升。 閥b是氣開閥，對(duì)象2是蒸汽為輸入信號(hào)時(shí)的對(duì)象，蒸汽流量q增加，反應(yīng)器溫度上升。因此，控制系統(tǒng)在任何一個(gè)閥門工作時(shí)都為負(fù)反饋。,2、擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍。 為了使控制系統(tǒng)小流量和大流量時(shí)都能夠精確控制，應(yīng)擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍r： r=控制閥最大流通能力/控制閥最小流通能力,例：可調(diào)比計(jì)算,有兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，其可調(diào)比r1=r2=30，第一個(gè)閥的最大流量q1max=100m3/h，第二個(gè)閥的最大流量q2max=4m3/h，采用分程調(diào)節(jié)時(shí)，可調(diào)比可在達(dá)到多少？,解：,第一個(gè)閥的最小流量 q1min=100/30 =3.3m3/h 第二個(gè)閥的最小流量 q2min=4/30=0.134m3/h 所以 r=（q1max+q2max）/q2min=104/0.134=776 即可調(diào)比達(dá)776。 結(jié)論： 分程控制系統(tǒng)可以增大可調(diào)比。,3、用于節(jié)能控制換熱器溫度分程控制系統(tǒng),為了保持被加熱物料的出口溫度，設(shè)計(jì)用熱水、蒸汽兩種載熱體去加熱。當(dāng)熱水加熱無法滿足出口溫度的要求時(shí)，則用蒸汽加熱，為此對(duì)換熱器出口溫度采用分程控制。,在這個(gè)系統(tǒng)中，溫度控制器采用反作用方式。 蒸汽閥、熱水閥都用氣開式，工作信號(hào)范圍分別為（19.658.9kpa）和（58.998.1kpa）。 在正常工況下：控制器輸出信號(hào)在19.658.9 kpa范圍內(nèi)，熱水閥工作，蒸汽閥關(guān)閉，以節(jié)省蒸汽。當(dāng)換熱器受擾動(dòng)使出口溫度下降時(shí)，溫度控制器輸出氣壓信號(hào)增加，當(dāng)氣壓增到58.9 kpa，熱水閥全開仍無法穩(wěn)定出口溫度時(shí)，蒸汽開始打開，以滿足被加熱物料所需的熱量，確保出口溫度穩(wěn)定。,4、保證生產(chǎn)過程的安全與穩(wěn)定 儲(chǔ)罐氨封分程控制系統(tǒng),4.3.3.2 基本結(jié)構(gòu)和性能分析,通常，在一個(gè)控制系統(tǒng)中，一個(gè)控制器的輸出信號(hào)只控制一個(gè)執(zhí)行器或控制閥。 如果一個(gè)控制器的輸出信號(hào)同時(shí)送給兩個(gè)控制閥，構(gòu)成如圖所示系統(tǒng)，這就是一種分程控制系統(tǒng)。,根據(jù)執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)類型和分程工作范圍的先后，可將分程控制系統(tǒng)分為四種不同的結(jié)構(gòu)類型： 同向分程：兩個(gè)執(zhí)行器同為氣開或同為氣關(guān)型。 異向分程：兩個(gè)執(zhí)行器中一個(gè)為氣開型，另一個(gè)為氣關(guān)型。,分程控制系統(tǒng)的分析 釜式間歇反應(yīng)器溫度控制,下圖是釜式間歇反應(yīng)器的溫度控制，反應(yīng)初期需要加熱升溫，反應(yīng)開始后由于反應(yīng)放熱，又需要冷卻降溫，設(shè)計(jì)相應(yīng)的過程控制系統(tǒng)。 （1）請(qǐng)根據(jù)工藝流程確定相應(yīng)的過程控制系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)框圖。 （2）選擇控制閥類型。 （3）確定被控對(duì)象特性。 （4）選擇控制器正反作用。 （5）分析控制過程。,1-假設(shè)蒸汽控制閥為v1，冷卻水控制閥為v2，系統(tǒng)框圖如圖所示： 2-控制閥類型選擇：從安全角度考慮，v1選氣開型，v2選氣關(guān)型。即kv10，kv20 ；開大冷卻水閥v2，釜溫下降，kp20。 4-控制器正反作用選擇，根據(jù)穩(wěn)定運(yùn)行準(zhǔn)則，kc0，即選擇反作用控制器。,5-控制過程分析： 假設(shè)控制器為比例控制作用。反應(yīng)初期，釜內(nèi)溫度較低，釜溫工作點(diǎn)位于圖中a點(diǎn)，反作用控制器輸出增加，應(yīng)開大蒸汽控制閥v1，直到反應(yīng)開始放熱。反應(yīng)進(jìn)行過程中應(yīng)移走反應(yīng)熱，假設(shè)釜溫工作點(diǎn)位于圖中b點(diǎn)，則反作用控制器輸出減少，逐漸開大冷卻水控制閥v2，使反應(yīng)釜溫度恒定。因此，該控制系統(tǒng)應(yīng)選用氣關(guān)-氣開導(dǎo)向分程控制。,4.3.3.3 分程控制的特點(diǎn),分程控制的特點(diǎn)不只是系統(tǒng)中有兩個(gè)以上的執(zhí)行器，更主要的是每個(gè)控制閥在控制器輸出信號(hào)的某段范圍內(nèi)（氣動(dòng)的或電動(dòng)的信號(hào)）能進(jìn)行全行程動(dòng)作，即全開全關(guān)或全關(guān)全開；否則就不是分程控制系統(tǒng)。,4.3.3.3 分程控制的特點(diǎn),一個(gè)控制器控制兩個(gè)閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,4.3.3.3 分程控制的特點(diǎn),一個(gè)控制器控制兩個(gè)閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,4.3.3.3 分程控制的特點(diǎn),一個(gè)控制器控制兩個(gè)閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,分程控制系統(tǒng)與雙重控制系統(tǒng)的比較,雙重控制系統(tǒng),分程控制系統(tǒng),分程控制系統(tǒng)與雙重控制系統(tǒng)的比較,分程控制系統(tǒng),選擇性控制系統(tǒng),4.3.3.4 設(shè)計(jì)與應(yīng)用,從結(jié)構(gòu)上看： 分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上是屬單回路控制系統(tǒng)。因此，單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則全適用于分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 但是，與單回路控制系統(tǒng)相比，分程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是分程調(diào)節(jié)閥多，所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面亦有一些不同之處。,1、分程信號(hào)的確定,在分程控制中，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)分段是由生產(chǎn)工藝要求決定的。調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分成幾個(gè)區(qū)段，哪一區(qū)段信號(hào)控制哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥工作等，完全取決于工藝要求。,2、調(diào)節(jié)閥特性的選擇,（1）根據(jù)工藝需要選擇同向工作或異向工作的調(diào)節(jié)閥。 （2）流量特性的選擇。分程控制系統(tǒng)把兩個(gè)調(diào)節(jié)閥作為一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用時(shí)，要求從一個(gè)調(diào)節(jié)閥向另一個(gè)調(diào)節(jié)閥過渡時(shí)，其流量變化要平滑。由于兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的增益不同，存在著流量特性的突變，對(duì)此必須采取相應(yīng)的措施。,2、調(diào)節(jié)閥特性的選擇,#對(duì)于線性流量特性的調(diào)節(jié)閥，只有當(dāng)兩個(gè)閥的流通能力很接近時(shí)，兩閥銜接成直線，才能應(yīng)用于分程控制系統(tǒng)。 #對(duì)于對(duì)數(shù)流量特性調(diào)節(jié)閥，需通過兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程信號(hào)部分重疊的方法，使調(diào)節(jié)閥特性銜接成線性化，達(dá)到平滑過渡。,流量特性的選擇,（3）調(diào)節(jié)閥的泄漏量 調(diào)節(jié)閥泄漏量大小是分程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中的一個(gè)十分重要的問題，必須保證在調(diào)節(jié)閥全關(guān)上時(shí)，不泄漏或泄漏極小。若大閥的泄漏量接近或大于小閥的正常調(diào)節(jié)量時(shí)，小閥就不能發(fā)揮其應(yīng)有的控制作用，甚至不能起控制作用。,3、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇與參數(shù)整定 由上所述，分程控制系統(tǒng)屬于單回路控制系統(tǒng)，有關(guān)