比值-均勻-分成調(diào)節(jié)

1、特殊的工藝要求：特殊的工藝要求：1）要求兩種或多種物料流量成一定比例關(guān)系。 比值控制2）兩個(gè)或兩個(gè)以上的設(shè)備串聯(lián)時(shí)，要求前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧。 均與控制3）將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)分段，分別控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥，使每個(gè)調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)器輸出的某段信號(hào)范圍內(nèi)做全行程動(dòng)作。 分段控制 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常要求兩種或多種物在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常要求兩種或多種物料流量成一定比例關(guān)系。如果比例失調(diào)，就會(huì)影料流量成一定比例關(guān)系。如果比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量，浪費(fèi)原材料，響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量，浪費(fèi)原材料，造成環(huán)境污染，甚至產(chǎn)生生產(chǎn)事故。造成環(huán)境污

2、染，甚至產(chǎn)生生產(chǎn)事故。 在工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程中，需要自動(dòng)保持燃料量與在工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程中，需要自動(dòng)保持燃料量與空氣量按一定比例混合后送入爐膛；又如，在制空氣量按一定比例混合后送入爐膛；又如，在制藥生產(chǎn)過(guò)程中要求將藥物和注入劑按規(guī)定比例藥生產(chǎn)過(guò)程中要求將藥物和注入劑按規(guī)定比例混合；再如，在硝酸生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)入氧化爐的混合；再如，在硝酸生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)入氧化爐的氨氣和空代的流量要有合適的比例，如此等等。氨氣和空代的流量要有合適的比例，如此等等。比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成原理：比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成原理：開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)左圖所示

3、為開(kāi)環(huán)比值控制開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)系統(tǒng)示意圖。在穩(wěn)定工況下，兩種物料的流量應(yīng)滿足Q2=kQ1的要求。該系統(tǒng)對(duì)副流量無(wú)抗于擾能力，當(dāng)副流管線壓力改變時(shí)，就滿足不了所要求的比值。所以這種開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)只適用于從動(dòng)物料管線壓力比較穩(wěn)定，對(duì)比值精度要求不高的場(chǎng)合，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資省。當(dāng)主流量受擾動(dòng)而變化時(shí)，其流量信號(hào)經(jīng)變送器送到比值運(yùn)算器當(dāng)主流量受擾動(dòng)而變化時(shí)，其流量信號(hào)經(jīng)變送器送到比值運(yùn)算器Gcl(s)，比值運(yùn)算器則按預(yù)先設(shè)置的比值系數(shù)使輸出成比例地變化，即成比例地改比值運(yùn)算器則按預(yù)先設(shè)置的比值系數(shù)使輸出成比例地變化，即成比例地改變副調(diào)節(jié)器變副調(diào)節(jié)器Gc2(s)的給定值，使副流量的給定值，使副流

4、量Q2跟隨主流量跟隨主流量Q1而變化，從面保證而變化，從面保證原設(shè)定的比值不變。當(dāng)主、副流量同時(shí)受到擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器原設(shè)定的比值不變。當(dāng)主、副流量同時(shí)受到擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器Gc2(s)在克服在克服副流量擾動(dòng)的同時(shí)，又根據(jù)新的給定值，改變調(diào)節(jié)閻的開(kāi)度，使主、副流副流量擾動(dòng)的同時(shí)，又根據(jù)新的給定值，改變調(diào)節(jié)閻的開(kāi)度，使主、副流量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持其原設(shè)定值的比值關(guān)系。量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持其原設(shè)定值的比值關(guān)系。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：是主流量是主流量Q1是可變的，因而其總流量是不固定的，這是可變的，因而其總流量是不固定的，這對(duì)于負(fù)荷變化較大、又直接參與化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)合是不適對(duì)于負(fù)荷變化較大、又直接參

5、與化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)合是不適宜的，這是因?yàn)榭偭髁康母淖儠?huì)給化學(xué)反應(yīng)過(guò)程帶來(lái)一宜的，這是因?yàn)榭偭髁康母淖儠?huì)給化學(xué)反應(yīng)過(guò)程帶來(lái)一定影響。定影響。為此，在A,B管路上都裝了節(jié)流元件。差壓PA經(jīng)變送器A后為信號(hào)yA送到調(diào)節(jié)器A，與調(diào)節(jié)閥、管道且構(gòu)成一閉環(huán)系統(tǒng)。差壓PB先經(jīng)過(guò)變送器B轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一信號(hào)YB，再經(jīng)調(diào)節(jié)器B按比例變?yōu)閅B，然后送到調(diào)節(jié)器A作為調(diào)節(jié)器A的給定值。物料流量物料流量QB是不可是不可控的，當(dāng)它改變時(shí)，控的，當(dāng)它改變時(shí)，就由調(diào)節(jié)器就由調(diào)節(jié)器A控制物控制物料料A的調(diào)節(jié)閥，使物的調(diào)節(jié)閥，使物料料A的流量隨之改變，的流量隨之改變，并保持比值并保持比值QAQB不變。不變。 為了克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)對(duì)主

6、流量不受控制所引起的不足，在單為了克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)對(duì)主流量不受控制所引起的不足，在單閉環(huán)控制的基礎(chǔ)又提出了雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制的基礎(chǔ)又提出了雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是由一個(gè)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是由一個(gè)定值控制的主流量控制回路和定值控制的主流量控制回路和一個(gè)跟隨主流量變化的副流量一個(gè)跟隨主流量變化的副流量控制回路組成。主流量控制回控制回路組成。主流量控制回路能克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其路能克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其定值控制；副流量控制回路能定值控制；副流量控制回路能抑制作用于副回路的干從而抑制作用于副回路的干從而使主、副流量均比較穩(wěn)定，使使主、副流量均比較穩(wěn)定，使總物料量也比

7、較乎穩(wěn)?？偽锪狭恳脖容^乎穩(wěn)。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)要求負(fù)荷變化比較平穩(wěn)時(shí)，可以采用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)要求負(fù)荷變化比較平穩(wěn)時(shí)，可以采用這種控制方案。不過(guò)，該方案所用儀表較多，投資較高。這種控制方案。不過(guò)，該方案所用儀表較多，投資較高。要求：安一定的比值，且兩種流量各自比較平穩(wěn)。這種比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，雖然主、副參數(shù)都形成回路，但是主、副調(diào)節(jié)回路是兩個(gè)單回路系統(tǒng)，主參數(shù)通過(guò)比值器為副回路給定設(shè)定值。由于是兩個(gè)閉壞系統(tǒng)統(tǒng)，副回路的過(guò)渡過(guò)不影響主回路，所以，主、副調(diào)節(jié)器都可選用PI型的調(diào)節(jié)器，并按單回路來(lái)整定。 在硝酸生產(chǎn)過(guò)程中，氨氣和空氣混合后進(jìn)入氧化爐，在鉑觸媒作用下進(jìn)行氧化反應(yīng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)

8、溫度必須嚴(yán)格控制在(845)c，而影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值。因此，當(dāng)溫度受到干擾而變化時(shí)，均以改變氨流量來(lái)補(bǔ)償，即改變氨氣與空氣的比值來(lái)補(bǔ)償所以設(shè)計(jì)了以氧化爐反應(yīng)溫度為主參數(shù)，氨氣與空氣之比為副參數(shù)的串級(jí)一比值控制系統(tǒng)，即變比值控制系統(tǒng)。 在有些生產(chǎn)過(guò)程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個(gè)工藝參數(shù)的需要而變化，為滿足這種工藝的要求，開(kāi)發(fā)并設(shè)計(jì)了變比值控制系統(tǒng)。 由圖可見(jiàn)，變比值控制系統(tǒng)是一個(gè)以第三參數(shù)或稱以主參數(shù)和兩個(gè)流量比一為副參數(shù)所組成的比值串級(jí)組合控制系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，Gc1(s)輸出不變，主、副流量恒定，其比值也一定，主參數(shù)符合工藝要求，產(chǎn)品質(zhì)量合格：當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時(shí)，

9、雖然通過(guò)比值控制回路，保證了比值一定，但由于真實(shí)流量與原流量不同，所以使主參數(shù)偏離了設(shè)定值，此時(shí)Gc1(s)的輸出X2(s)產(chǎn)生變化，從而修正了Gc2(s)的設(shè)定值，相當(dāng)于修正了兩個(gè)變流量的比值(即變化值)使系統(tǒng)在新的比值上重新穩(wěn)定。 比值系統(tǒng)中的非線性特性與開(kāi)方器的應(yīng)用比值系統(tǒng)中的非線性特性與開(kāi)方器的應(yīng)用 比值系統(tǒng)中的非線性特性是指系統(tǒng)的靜態(tài)放大系數(shù)隨負(fù)比值系統(tǒng)中的非線性特性是指系統(tǒng)的靜態(tài)放大系數(shù)隨負(fù)荷變化而變化的特性。要實(shí)現(xiàn)比值控制，對(duì)此必須加以注意。荷變化而變化的特性。要實(shí)現(xiàn)比值控制，對(duì)此必須加以注意。 通過(guò)上述比值系數(shù)的計(jì)算可以看到，在流量與測(cè)量信號(hào)通過(guò)上述比值系數(shù)的計(jì)算可以看到，在流

10、量與測(cè)量信號(hào)成線性關(guān)系或非線性關(guān)系時(shí)，其靜態(tài)比值系數(shù)與負(fù)荷大小無(wú)成線性關(guān)系或非線性關(guān)系時(shí)，其靜態(tài)比值系數(shù)與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，與是否引入開(kāi)方器也無(wú)關(guān)關(guān)，與是否引入開(kāi)方器也無(wú)關(guān)所謂系統(tǒng)的非線性特性又表現(xiàn)在何處？式中，式中，Q20Q20是流量是流量Q2Q2的靜態(tài)工的靜態(tài)工作點(diǎn)，也即負(fù)荷，可見(jiàn)靜態(tài)放作點(diǎn)，也即負(fù)荷，可見(jiàn)靜態(tài)放大倍數(shù)大倍數(shù)K2K2與負(fù)荷成正比，它隨與負(fù)荷成正比，它隨負(fù)荷的變化而變化，也是一個(gè)負(fù)荷的變化而變化，也是一個(gè)非線性特性。由于這個(gè)非線性非線性特性。由于這個(gè)非線性特性是包含在系統(tǒng)中，假如其特性是包含在系統(tǒng)中，假如其他環(huán)節(jié)都是線性的話，則系統(tǒng)他環(huán)節(jié)都是線性的話，則系統(tǒng)總的放大系數(shù)就會(huì)呈非線

11、性特總的放大系數(shù)就會(huì)呈非線性特性。因此，當(dāng)系統(tǒng)處于小負(fù)荷性。因此，當(dāng)系統(tǒng)處于小負(fù)荷時(shí)，調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得好，系時(shí)，調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得好，系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是當(dāng)負(fù)荷增大統(tǒng)運(yùn)行正常，但是當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，調(diào)節(jié)器參數(shù)如果不變，則時(shí)，調(diào)節(jié)器參數(shù)如果不變，則系統(tǒng)運(yùn)行就不好了，控制質(zhì)量系統(tǒng)運(yùn)行就不好了，控制質(zhì)量因此而變壞，這就是流量測(cè)量因此而變壞，這就是流量測(cè)量環(huán)節(jié)非線性特性對(duì)系統(tǒng)的影響。環(huán)節(jié)非線性特性對(duì)系統(tǒng)的影響。222202022max32QQIKQQQ 3 3比值控制系統(tǒng)中主、副流量的動(dòng)態(tài)比值問(wèn)題比值控制系統(tǒng)中主、副流量的動(dòng)態(tài)比值問(wèn)題 在某些特殊的生產(chǎn)工藝中，對(duì)比值控制的要求非常高，即不僅在在某些特殊的生產(chǎn)工

12、藝中，對(duì)比值控制的要求非常高，即不僅在靜態(tài)工況下，要求兩種物料流量的比值一定，而且在動(dòng)態(tài)情況下，也靜態(tài)工況下，要求兩種物料流量的比值一定，而且在動(dòng)態(tài)情況下，也要求兩種物料流量的比值一定。為此，必須引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，圖中，要求兩種物料流量的比值一定。為此，必須引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)，圖中，Gz(S)Gz(S)即為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。即為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 4 4比值控制系統(tǒng)的實(shí)施方案比值控制系統(tǒng)的實(shí)施方案 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Q2/Q1=KQ2/Q1=K的比值控制，其具體實(shí)施方案也有兩種。一是的比值控制，其具體實(shí)施方案也有兩種。一是把兩個(gè)流量把兩個(gè)流量Q1Q1與與Q2Q2都測(cè)量出來(lái)，并將兩個(gè)流量信號(hào)相除，其商作

13、為副調(diào)都測(cè)量出來(lái)，并將兩個(gè)流量信號(hào)相除，其商作為副調(diào)節(jié)器的測(cè)量輸入值，則稱之為相除控制方案二是把流量節(jié)器的測(cè)量輸入值，則稱之為相除控制方案二是把流量Q1Q1測(cè)量出來(lái)，測(cè)量出來(lái)，把測(cè)量信號(hào)乘以比值系數(shù)把測(cè)量信號(hào)乘以比值系數(shù)K K，其積作為副調(diào)節(jié)器的給定值，控制流量，其積作為副調(diào)節(jié)器的給定值，控制流量Q2Q2，則稱之為相乘控制方案則稱之為相乘控制方案 5 5比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 在比值控制系統(tǒng)中，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主流量回路可按單回在比值控制系統(tǒng)中，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主流量回路可按單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行整定；變比值控制系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)上屬串級(jí)控制系統(tǒng)，所路控制系統(tǒng)進(jìn)行整定；變比值

14、控制系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)上屬串級(jí)控制系統(tǒng)，所以主調(diào)節(jié)器可按串級(jí)控制的整定方法進(jìn)行。這樣，比值控制系統(tǒng)的參以主調(diào)節(jié)器可按串級(jí)控制的整定方法進(jìn)行。這樣，比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定，主要是討論單閉環(huán)、雙閉環(huán)的副流量回路、變比值控制的變數(shù)整定，主要是討論單閉環(huán)、雙閉環(huán)的副流量回路、變比值控制的變比回路的整定問(wèn)題。由于這些回路本質(zhì)上都是隨動(dòng)系統(tǒng)，因此要求其比回路的整定問(wèn)題。由于這些回路本質(zhì)上都是隨動(dòng)系統(tǒng)，因此要求其快速、正確跟隨主流量變化，而且快速、正確跟隨主流量變化，而且不宜有超調(diào)，最好整定在振蕩與不振蕩的邊界為宜。具體整定步驟可不宜有超調(diào)，最好整定在振蕩與不振蕩的邊界為宜。具體整定步驟可歸納如下：歸納如下： (1

15、)(1)在滿足工藝生產(chǎn)流量比的條件下，計(jì)算比值系數(shù)在滿足工藝生產(chǎn)流量比的條件下，計(jì)算比值系數(shù)KK，將比值，將比值控制系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。控制系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行。 (2)(2)將積分時(shí)間置于最大，并由大到小逐漸調(diào)節(jié)比例度，使系統(tǒng)將積分時(shí)間置于最大，并由大到小逐漸調(diào)節(jié)比例度，使系統(tǒng)響應(yīng)迅速，并處于振蕩與不振蕩的臨界過(guò)程。響應(yīng)迅速，并處于振蕩與不振蕩的臨界過(guò)程。 (3)(3)若欲投入積分作用，則先適當(dāng)放寬比例度，再投入積分作用，若欲投入積分作用，則先適當(dāng)放寬比例度，再投入積分作用，逐步減小積分時(shí)間，直到系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩與不振蕩或稍有超調(diào)過(guò)程為止。逐步減小積分時(shí)間，直到系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩與不振蕩或稍有超調(diào)過(guò)程為止。

16、一、均勻控制問(wèn)題的提出及特點(diǎn) 在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，前一設(shè)備的出料往往是后一設(shè)備的進(jìn)料。隨著生產(chǎn)的不斷強(qiáng)化，前后生產(chǎn)過(guò)程的聯(lián)系也越來(lái)越緊密，這就迫使我們?cè)谠O(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)從全局出發(fā)。例如，用精餾方法分離多組分的混合物時(shí)，總是有幾個(gè)塔串聯(lián)在一起運(yùn)行；又如，在石油裂解氣深冷分離的乙烯裝置中，前后共串聯(lián)了八個(gè)塔進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。為了保證這些相互串聯(lián)的塔能正常地連續(xù)生產(chǎn)，每個(gè)塔都要求進(jìn)入塔的流量保持在一定的范圍內(nèi)，同時(shí)也要求塔底液位不能過(guò)高或過(guò)低；圖兩個(gè)串聯(lián)的精餾塔孤立設(shè)置的兩個(gè)控制系統(tǒng)。圖中，圖兩個(gè)串聯(lián)的精餾塔孤立設(shè)置的兩個(gè)控制系統(tǒng)。圖中，A A塔塔的出料直接作為的出料直接作為B B塔的進(jìn)料。為了保證塔的進(jìn)

17、料。為了保證A A塔液位穩(wěn)定在一定塔液位穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，故而設(shè)有液位控制系統(tǒng)；根據(jù)范圍內(nèi)，故而設(shè)有液位控制系統(tǒng)；根據(jù)B B增進(jìn)料穩(wěn)定的要求，增進(jìn)料穩(wěn)定的要求，又設(shè)置了流量控制系統(tǒng)。又設(shè)置了流量控制系統(tǒng)。顯然，這兩個(gè)控制系統(tǒng)工作起來(lái)是相互矛盾的。為了解決顯然，這兩個(gè)控制系統(tǒng)工作起來(lái)是相互矛盾的。為了解決這兩個(gè)塔供求之間的矛盾，可以在兩個(gè)塔之間增加中間緩這兩個(gè)塔供求之間的矛盾，可以在兩個(gè)塔之間增加中間緩沖容器。但這樣做勢(shì)必增加了投資，而且對(duì)于某些生產(chǎn)連沖容器。但這樣做勢(shì)必增加了投資，而且對(duì)于某些生產(chǎn)連續(xù)性很強(qiáng)的過(guò)程又不允許中間儲(chǔ)存的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此，還續(xù)性很強(qiáng)的過(guò)程又不允許中間儲(chǔ)存的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此

18、，還需從自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)上尋求解決的方法，即設(shè)計(jì)需從自動(dòng)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)上尋求解決的方法，即設(shè)計(jì)一個(gè)均勻控制系統(tǒng)一個(gè)均勻控制系統(tǒng)。均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)是把液位、流量的控制統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)中，是把液位、流量的控制統(tǒng)一在一個(gè)系統(tǒng)中，從系統(tǒng)內(nèi)部解決工藝參數(shù)之間的矛盾。具體地說(shuō)，就是讓從系統(tǒng)內(nèi)部解決工藝參數(shù)之間的矛盾。具體地說(shuō)，就是讓A A塔的液位在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，與此同時(shí)，也讓流量平塔的液位在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，與此同時(shí)，也讓流量平穩(wěn)緩慢地變化。穩(wěn)緩慢地變化。假如把圖中的流量控制系統(tǒng)刪去，只設(shè)置一個(gè)液位控制系統(tǒng)，其結(jié)果可能假如把圖中的流量控制系統(tǒng)刪去，只設(shè)置一個(gè)液位控制系統(tǒng)，其結(jié)果可能出現(xiàn)

19、三種情況。圖出現(xiàn)三種情況。圖a a的液體控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的控制作用，所以在擾動(dòng)作用的液體控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的控制作用，所以在擾動(dòng)作用后，液位變化不大，而流量則發(fā)生較大的波動(dòng)。團(tuán)后，液位變化不大，而流量則發(fā)生較大的波動(dòng)。團(tuán)b b的液位控制系統(tǒng)的控制的液位控制系統(tǒng)的控制作用相對(duì)減弱，在擾動(dòng)作用后，液位發(fā)生了一些變化，與此同時(shí)，流量的作用相對(duì)減弱，在擾動(dòng)作用后，液位發(fā)生了一些變化，與此同時(shí)，流量的波動(dòng)也相對(duì)減弱了，結(jié)果導(dǎo)致液位、流量?jī)烧叨荚谝欢ǚ秶鷥?nèi)產(chǎn)生了緩慢波動(dòng)也相對(duì)減弱了，結(jié)果導(dǎo)致液位、流量?jī)烧叨荚谝欢ǚ秶鷥?nèi)產(chǎn)生了緩慢變化。圖變化。圖c c的液位控制系統(tǒng)其控制作用最弱的液位控制系統(tǒng)其控制作用最弱(

20、 (基本上被消除基本上被消除) )，這樣，在擾動(dòng)，這樣，在擾動(dòng)作用后，液位大幅度波動(dòng)，流量則基本不變。由此可見(jiàn)，三種情況中，只作用后，液位大幅度波動(dòng)，流量則基本不變。由此可見(jiàn)，三種情況中，只有圖有圖b b才符合均勻控制的要求。才符合均勻控制的要求。 均勻控制系統(tǒng)的名稱來(lái)自系統(tǒng)所能完成的特殊控制任務(wù)，它使前后設(shè)備均勻控制系統(tǒng)的名稱來(lái)自系統(tǒng)所能完成的特殊控制任務(wù)，它使前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧，有如下三個(gè)特點(diǎn)：在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌兼顧，有如下三個(gè)特點(diǎn)： 1 1結(jié)構(gòu)上無(wú)特殊性結(jié)構(gòu)上無(wú)特殊性 可以看出，同樣一個(gè)單回路液位控制系統(tǒng)，由于控制作用強(qiáng)弱不一，可以看出，同樣一個(gè)單

21、回路液位控制系統(tǒng)，由于控制作用強(qiáng)弱不一，既可以是單回路定值控制系統(tǒng)，如圖既可以是單回路定值控制系統(tǒng)，如圖a a。以也可以是簡(jiǎn)單的均勻控制系統(tǒng)，。以也可以是簡(jiǎn)單的均勻控制系統(tǒng)，如圖如圖b b。因此，均勻控制是指控制目的而言，而不是由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決。因此，均勻控制是指控制目的而言，而不是由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定的，在結(jié)構(gòu)上，它沒(méi)有任何特殊性。它可以是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，定的，在結(jié)構(gòu)上，它沒(méi)有任何特殊性。它可以是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，也可以是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，或者是其他結(jié)構(gòu)形式。所也可以是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，或者是其他結(jié)構(gòu)形式。所以，以，個(gè)普通結(jié)構(gòu)形式的控制系統(tǒng)，能否實(shí)現(xiàn)均勻控制的目的

22、，主要在個(gè)普通結(jié)構(gòu)形式的控制系統(tǒng)，能否實(shí)現(xiàn)均勻控制的目的，主要在于其控制器的參數(shù)整定如何。均勻控制是靠降低控制回路的靈敏度而不于其控制器的參數(shù)整定如何。均勻控制是靠降低控制回路的靈敏度而不是靠結(jié)構(gòu)變化獲得的。是靠結(jié)構(gòu)變化獲得的。 2 2參數(shù)應(yīng)變化，而且應(yīng)緩慢地變化參數(shù)應(yīng)變化，而且應(yīng)緩慢地變化 因?yàn)榫鶆蚩刂剖乔昂笤O(shè)備物料供求之間的均勻，所以表征兩個(gè)物因?yàn)榫鶆蚩刂剖乔昂笤O(shè)備物料供求之間的均勻，所以表征兩個(gè)物料的參數(shù)都不應(yīng)是某一固定值。圖料的參數(shù)都不應(yīng)是某一固定值。圖a a和和c c均不符合均勻控制的要求，只均不符合均勻控制的要求，只有像有像b b那樣兩個(gè)參數(shù)都變化且變化比較緩慢時(shí)才是均勻控制。那種

23、試那樣兩個(gè)參數(shù)都變化且變化比較緩慢時(shí)才是均勻控制。那種試圖把兩個(gè)參數(shù)都穩(wěn)定不變的想法絕非均勻控制的目的。此外，還需注圖把兩個(gè)參數(shù)都穩(wěn)定不變的想法絕非均勻控制的目的。此外，還需注意的是，均勻控制在有些場(chǎng)合無(wú)需將兩個(gè)參數(shù)平均分配，而是視前后意的是，均勻控制在有些場(chǎng)合無(wú)需將兩個(gè)參數(shù)平均分配，而是視前后設(shè)備的特性及重要性等因素來(lái)確定其主次，有時(shí)以液位參數(shù)為主，有設(shè)備的特性及重要性等因素來(lái)確定其主次，有時(shí)以液位參數(shù)為主，有時(shí)則以流量參數(shù)為主。時(shí)則以流量參數(shù)為主。3 3參數(shù)應(yīng)限定在允許范圍內(nèi)變化參數(shù)應(yīng)限定在允許范圍內(nèi)變化 在均勻控制系統(tǒng)中，被控變量是非單一、非定值的，允許它們?cè)谠诰鶆蚩刂葡到y(tǒng)中，被控變量是

24、非單一、非定值的，允許它們?cè)谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)變化，如在圖所示兩個(gè)串聯(lián)的塔中，前塔的液位變化有一定的范圍內(nèi)變化，如在圖所示兩個(gè)串聯(lián)的塔中，前塔的液位變化有一個(gè)規(guī)定的上、下限，過(guò)高或過(guò)低可能造成沖塔現(xiàn)象或抽干的危險(xiǎn)。一個(gè)規(guī)定的上、下限，過(guò)高或過(guò)低可能造成沖塔現(xiàn)象或抽干的危險(xiǎn)。同樣，后塔的進(jìn)料流量也不能超過(guò)它所能承受的最大負(fù)荷和最低處理同樣，后塔的進(jìn)料流量也不能超過(guò)它所能承受的最大負(fù)荷和最低處理量，否則不能保證精餾過(guò)程的正常進(jìn)行。量，否則不能保證精餾過(guò)程的正常進(jìn)行。 二、均勻控制方案二、均勻控制方案 1 1簡(jiǎn)單均勻控制簡(jiǎn)單均勻控制 簡(jiǎn)單均勻控制采用單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。從系簡(jiǎn)單均勻控制采用

25、單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上看，它與單回路液位定值控制系統(tǒng)沒(méi)有什么不同。但統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上看，它與單回路液位定值控制系統(tǒng)沒(méi)有什么不同。但由于它們的控制目的不同，因此在調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定上有所不同。由于它們的控制目的不同，因此在調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定上有所不同。通常，均勻控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器整定在較大的比例度和積分時(shí)間上，通常，均勻控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器整定在較大的比例度和積分時(shí)間上，以較弱的控制作用達(dá)到均勻控制的目的。以較弱的控制作用達(dá)到均勻控制的目的。 簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投運(yùn)方便、簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投運(yùn)方便、成本低，但是其控制效果差。它只能適用于擾動(dòng)

26、較小，對(duì)成本低，但是其控制效果差。它只能適用于擾動(dòng)較小，對(duì)流量的均勻程度要求較低的場(chǎng)合。流量的均勻程度要求較低的場(chǎng)合。 當(dāng)調(diào)節(jié)器兩端的壓力差變化較大或被控過(guò)程的自平衡當(dāng)調(diào)節(jié)器兩端的壓力差變化較大或被控過(guò)程的自平衡能力較強(qiáng)時(shí)，流量變化除調(diào)節(jié)器的開(kāi)度外，還將受到壓力能力較強(qiáng)時(shí)，流量變化除調(diào)節(jié)器的開(kāi)度外，還將受到壓力波動(dòng)的影響。此時(shí)，就不能采用簡(jiǎn)單的均勻控制方案。波動(dòng)的影響。此時(shí)，就不能采用簡(jiǎn)單的均勻控制方案。 2串級(jí)均勻控制 為了克服調(diào)節(jié)閥前后壓力波動(dòng)和被控過(guò)程的自平衡持性對(duì)流為了克服調(diào)節(jié)閥前后壓力波動(dòng)和被控過(guò)程的自平衡持性對(duì)流量的影響，設(shè)計(jì)了以流量為副參數(shù)、以液位為主參數(shù)的串級(jí)均量的影響，設(shè)計(jì)了

27、以流量為副參數(shù)、以液位為主參數(shù)的串級(jí)均勻控制系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上看，它與一般的夜位和流量串級(jí)控制系勻控制系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上看，它與一般的夜位和流量串級(jí)控制系統(tǒng)是一致的。但這里采用串級(jí)形式的目的并不是為了提高主參統(tǒng)是一致的。但這里采用串級(jí)形式的目的并不是為了提高主參數(shù)液位的控制精度，而流量副回路的引入也主要是為了克服閥數(shù)液位的控制精度，而流量副回路的引入也主要是為了克服閥前壓力波動(dòng)及自平衡特性前壓力波動(dòng)及自平衡特性對(duì)流量的影響，使流量變對(duì)流量的影響，使流量變化平緩化平緩c c串級(jí)均勻控制的串級(jí)均勻控制的主控制器即液位調(diào)節(jié)器與主控制器即液位調(diào)節(jié)器與簡(jiǎn)單均勻的處理相同，以簡(jiǎn)單均勻的處理相同，以達(dá)到均勻控制的目

28、的。達(dá)到均勻控制的目的。 三、控制規(guī)律的選擇三、控制規(guī)律的選擇 簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器及串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的主調(diào)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器及串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器一般采用純比例作用、有時(shí)也可節(jié)器一般采用純比例作用、有時(shí)也可采用比例積分控制規(guī)采用比例積分控制規(guī)律，串級(jí)均勻控制的副調(diào)節(jié)器一般采用純比例作用。如果律，串級(jí)均勻控制的副調(diào)節(jié)器一般采用純比例作用。如果為了照顧流量副參數(shù)，使其變化更穩(wěn)定，也可選用比例積為了照顧流量副參數(shù)，使其變化更穩(wěn)定，也可選用比例積分控制規(guī)律。在所有的均勻控制系統(tǒng)中，都分控制規(guī)律。在所有的均勻控制系統(tǒng)中，都不需要也不應(yīng)不需要也不應(yīng)該加微分控制作用該加微分控制作用。因?yàn)槲?/p>

29、分是加快控制作用的，剛好與。因?yàn)槲⒎质羌涌炜刂谱饔玫?，剛好與均勻控制的要求相反。均勻控制的要求相反。一、概述在一般的反饋控制系統(tǒng)中，通常是一臺(tái)調(diào)節(jié)器的輸出只控制一個(gè)調(diào)節(jié)閩。但在某些工業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)工藝要求，需將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)分段，去分別控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥，以便使每個(gè)調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)器輸出的某段信號(hào)范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作這種控制系統(tǒng)通常稱為分程控制系統(tǒng)。 例如，圖所示的間歇式化學(xué)反應(yīng)器，每次加料完畢后，為引發(fā)化學(xué)反應(yīng)必須先進(jìn)行加熱。待反應(yīng)開(kāi)始后，由于會(huì)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，又必須用冷卻劑冷卻，以取走反應(yīng)熱，保證反應(yīng)在規(guī)定的溫度下進(jìn)行。為此，設(shè)計(jì)了如圖所示以反應(yīng)器內(nèi)溫度為被控參數(shù)、以蒸汽量和冷卻水量

30、力調(diào)節(jié)參數(shù)的分程控制系統(tǒng)。為保證安全，蒸汽閥采用氣開(kāi)式，冷水閥采用氣關(guān)式，溫度調(diào)節(jié)器為反作用，蒸汽閥和冷水閥的分程關(guān)系見(jiàn)圖。 當(dāng)投料完畢后，控制系統(tǒng)投入運(yùn)行。因這時(shí)反內(nèi)溫度低于給定值，調(diào)節(jié)器輸出大于0.06MPa，蒸汽閥處于“開(kāi)”的位置，反應(yīng)物料溫度上升。 待化學(xué)反應(yīng)開(kāi)始以后，反應(yīng)物料溫度高于給定值，調(diào)節(jié)器輸出下降，關(guān)閉蒸汽閻，打開(kāi)冷水閥，以帶走反應(yīng)熱，使反應(yīng)物料下降，并保持在給定值附近。 根據(jù)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式和分程信號(hào)區(qū)段不同，分程控制系統(tǒng)可分為以下兩種類型：1 1調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng) 圖所示為調(diào)節(jié)閥同向分程動(dòng)作的示意圖。圖圖所示為調(diào)節(jié)閥同向分程動(dòng)作

31、的示意圖。圖a a表示兩個(gè)調(diào)節(jié)閥表示兩個(gè)調(diào)節(jié)閥均為氣開(kāi)型。當(dāng)調(diào)氣器輸出信號(hào)從均為氣開(kāi)型。當(dāng)調(diào)氣器輸出信號(hào)從0.02MPa0.02MPa增大時(shí)，閥增大時(shí)，閥A A打開(kāi)；當(dāng)打開(kāi)；當(dāng)信號(hào)增大到信號(hào)增大到0.06MPa0.06MPa時(shí)，時(shí)，A A閥全開(kāi)；同時(shí)閥閥全開(kāi)；同時(shí)閥B B開(kāi)始打開(kāi)；當(dāng)信號(hào)達(dá)到開(kāi)始打開(kāi)；當(dāng)信號(hào)達(dá)到0.1MPa0.1MPa時(shí)，閥時(shí)，閥B B全開(kāi)。因全開(kāi)。因b b表示兩個(gè)調(diào)節(jié)閥均為氣關(guān)型。當(dāng)調(diào)節(jié)器表示兩個(gè)調(diào)節(jié)閥均為氣關(guān)型。當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)從輸出信號(hào)從0.02MPa0.02MPa增大時(shí)，閥增大時(shí)，閥A A由全開(kāi)狀態(tài)開(kāi)始關(guān)閉；當(dāng)信號(hào)達(dá)由全開(kāi)狀態(tài)開(kāi)始關(guān)閉；當(dāng)信號(hào)達(dá)到到0.06MPa0.06

32、MPa時(shí)，閥時(shí)，閥A A全關(guān)；而閥全關(guān)；而閥B B則由全開(kāi)狀態(tài)開(kāi)始關(guān)閉；當(dāng)信號(hào)達(dá)則由全開(kāi)狀態(tài)開(kāi)始關(guān)閉；當(dāng)信號(hào)達(dá)到到0 01MPa1MPa時(shí)，閥時(shí)，閥B B也全關(guān)。也全關(guān)。 2 2調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作的分程控制系統(tǒng) 圖所示為調(diào)節(jié)閥異向分程動(dòng)作的示意圖。圖圖所示為調(diào)節(jié)閥異向分程動(dòng)作的示意圖。圖a a為調(diào)節(jié)閥為調(diào)節(jié)閥A A選用選用氣開(kāi)型，調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)型，調(diào)節(jié)閥B B選用氣關(guān)型。當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)大于選用氣關(guān)型。當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)大于0 0。02MPa02MPa時(shí)，時(shí)，閥閥A A全開(kāi)，問(wèn)時(shí)閥全開(kāi)，問(wèn)時(shí)閥B B啟動(dòng)；當(dāng)信號(hào)達(dá)到啟動(dòng)；當(dāng)信號(hào)達(dá)到0.1MPa0.1MPa時(shí)，閥時(shí)，閥B B全關(guān)

33、。圖全關(guān)。圖b b為為調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥A A選用氣關(guān)型，調(diào)節(jié)閥選用氣關(guān)型，調(diào)節(jié)閥B B選用氣開(kāi)型的情況其調(diào)節(jié)閥動(dòng)作與選用氣開(kāi)型的情況其調(diào)節(jié)閥動(dòng)作與圖圖a a相反。相反。 二、分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分程控制的實(shí)現(xiàn)二、分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分程控制的實(shí)現(xiàn) 分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上是屬于單回路控制系統(tǒng)，它與單分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上是屬于單回路控制系統(tǒng)，它與單回路控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分程且調(diào)回路控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分程且調(diào)節(jié)閥多，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有一些不同之處，現(xiàn)介紹如下。節(jié)閥多，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上有一些不同之處，現(xiàn)介紹如下。控制信號(hào)的分段控制信號(hào)的分段 在分程控制中，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分成幾

34、個(gè)區(qū)段，在分程控制中，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，完全取決于工藝要哪一區(qū)段信號(hào)控制哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥工作，完全取決于工藝要求。例如在圖所示的化學(xué)反應(yīng)器溫度分程控制中，在化學(xué)求。例如在圖所示的化學(xué)反應(yīng)器溫度分程控制中，在化學(xué)反應(yīng)初期，由于是吸熱反應(yīng)，釜溫低于給定值，此時(shí)應(yīng)使反應(yīng)初期，由于是吸熱反應(yīng)，釜溫低于給定值，此時(shí)應(yīng)使調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)去控制蒸汽閥門(mén)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)去控制蒸汽閥門(mén)B(B(為安全起為安全起見(jiàn)，閥見(jiàn)，閥B B選用氣開(kāi)式選用氣開(kāi)式) )，加入適量蒸汽，以滿足吸熱反府的，加入適量蒸汽，以滿足吸熱反府的溫度要求；在化學(xué)反應(yīng)中后期由于是放熱反應(yīng)，釜溫高溫度要求；在化學(xué)反應(yīng)中后期由于是放熱反應(yīng)，釜溫高于給定值，此時(shí)應(yīng)使調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)去控制冷卻水閥門(mén)于給定值，此時(shí)應(yīng)使調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)去控制冷卻水閥門(mén)A A閥閥A A為氣關(guān)式為氣關(guān)式) )加入適量的冷卻水，以達(dá)到降低釜溫的目的。加入適量的冷卻水，以達(dá)到降低釜溫的目的?？傊唧w問(wèn)題應(yīng)具體分析。總之，具體問(wèn)題應(yīng)具體分析。三、分程控