過程控制課件：第8章滿足特定要求的過程控制系統(tǒng)

1、8.1 比值控制系統(tǒng)8.2 均勻控制系統(tǒng)8.3 分程控制系統(tǒng)8.4 選擇控制系統(tǒng)第8章 滿足特定要求的過程控制系統(tǒng)8.1 比值控制系統(tǒng) 8.1.1 概述 凡能使兩種或兩種以上物料保持規(guī)定比值關(guān)系的控制系統(tǒng)稱為比值控制統(tǒng)。 8.1.2 控制方案 1.開環(huán)比值控制系統(tǒng) 2.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、能確保兩流量的比值不變，應(yīng)用最多。 F1C3.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 4.變比值控制系統(tǒng) 8.1.3 系統(tǒng)設(shè)計1.控制方案選擇 單閉環(huán)比值控制方案：如果工藝上僅要求兩流量之比值一定，負(fù)荷變化不大，而對總流量變化無要求。 雙閉環(huán)比值控制方案：在生產(chǎn)過程中，主、副流量的擾動頻繁，負(fù)荷變化較大，同時要保

2、證主、副物料總量恒定。 變比值控制方案：當(dāng)生產(chǎn)要求兩種物料流量的比值能靈活地隨第三參數(shù)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時，則可選用。 3.調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的確定 2.主、副物料流量的確定副物料流量：（從動物料）可控物料、較小的物料流量主物料流量:（主動物料）主導(dǎo)作用物料流量、不可控物料流量昂貴的物料流量W1(s) ：P控制規(guī)律或用一個比值器。W2(s)：PI控制規(guī)律 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 4.變送器及其量程的選擇 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 兩個調(diào)節(jié)器：PI控制規(guī)律。 主調(diào)節(jié)器：PI或PID控制規(guī)律。 變比值控制系統(tǒng)副調(diào)節(jié)器：P控制規(guī)律5.比值系數(shù)計算a 線性流量信號 變送器的量程K儀表的比值系數(shù)比值系數(shù)與負(fù)荷大小無關(guān)，比

3、值系數(shù)K均為常數(shù)。 b 非線性流量信號 比值系數(shù)與負(fù)荷大小無關(guān)，比值系數(shù)K均為常數(shù)。 8.1.4 系統(tǒng)的實(shí)施1.相乘的方案2.相除的方案 8.1.5 系統(tǒng)的整定 2.TI：，調(diào)整d由大到小，直到系統(tǒng)處于振蕩 與不振蕩的臨界過程為止。 3.將d適當(dāng)放寬（一般放大20%），然后將TI慢慢 減少，直到系統(tǒng)處于振蕩與不振蕩的臨界過程或 微振蕩的過程為止。 1.K計算8.1.6 注意的問題 1.流量測量中的溫度、壓力補(bǔ)償 2.比值控制系統(tǒng)的非線性特性 靜態(tài)放大倍數(shù) 負(fù)荷，Km即負(fù)荷小時穩(wěn)定，大負(fù)荷時品質(zhì)下降甚至?xí)环€(wěn)定。工藝要求不高，負(fù)荷變化不大時，可不采用開方器。工藝要求高，負(fù)荷變化較大時，須采用開方

4、器，使測量環(huán)節(jié)線性化，才能保證系統(tǒng)有較好的控制品質(zhì)。 假如某化肥廠硝酸生產(chǎn)過程中，氨氣與空氣的流量要保持一定的比例關(guān)系。正常情況下，工藝指標(biāo)規(guī)定：氨氣流量為2000m3/h ，空氣流量為22000m3/h，氨氣流量表的測量范圍為03200m3/h ，空氣流量表的測量范圍為025000m3/h ，流量測量采用差壓計。1.試問需采用什么控制方案？畫出該控制系統(tǒng)的控制流 程圖及方框圖。2.決定比值器的比值系數(shù)。 工藝要求不高，負(fù)荷變化不大。 工藝要求高，負(fù)荷變化較大。氨氣空氣1.解：需采用單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)控制流程圖：方框圖：2.比值器的比值系數(shù) 工藝要求不高，負(fù)荷變化不大，可不加開方器 要求高，負(fù)

5、荷變化較大，需加開方器進(jìn)行線性化處理作業(yè)：P223 828.2 均勻控制系統(tǒng) 8.2.1 目的和要求 目的：為了使前后設(shè)備在物料供求上互相兼顧，協(xié)調(diào)工作。 增加中間貯槽 設(shè)置均勻控制系統(tǒng) 均勻控制系統(tǒng)不是指系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而言，而是指目的。 表征前、后供求矛盾的兩個參數(shù)都應(yīng)是變化的， 且變化是緩慢的。 要求： 前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個參數(shù)應(yīng)局限在 所允許的范圍內(nèi)變化。 8.2.2 均勻控制方案 1.簡單均勻控制 調(diào)節(jié)器：P、PI優(yōu)點(diǎn)：簡單易行，用設(shè)備少。 缺點(diǎn)：閥前后壓力變化及自衡作用較 顯著時，效果較差。 適用于擾動不大、要求不高的場合。 d很大 TI很大2.串級均勻控制系統(tǒng) 主調(diào)節(jié)器：P、P

6、I 副調(diào)節(jié)器：P、PI 特點(diǎn)：控制質(zhì)量高、儀表多 適用于閥前后壓力擾動較顯著，對流量要求較平穩(wěn)的場合 3.雙沖量均勻控制系統(tǒng) 參數(shù)整定：可按照簡單均勻控制的要求進(jìn)行。調(diào)節(jié)器：PI 2.停留時間法 8.2.3 系統(tǒng)整定1.經(jīng)驗(yàn)法8.3 分程控制系統(tǒng) 8.3.1 分程控制的目的和實(shí)現(xiàn) 1.目的 擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，提高控制系統(tǒng)的質(zhì)量。 滿足工藝提出的特殊操作要求 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥A對象Y測量變送器XZ調(diào)節(jié)閥B分程：把調(diào)節(jié)器的輸出信號分割成不同量程范圍， 去帶動不同調(diào)節(jié)閥。2.實(shí)現(xiàn) 借助于閥門定位器 3.調(diào)節(jié)閥的開閉形式 閥門同向動作：即隨調(diào)節(jié)閥輸入信號的增大或減小， 閥門都開大或都關(guān)小。閥門異向動作

7、：即隨調(diào)節(jié)閥輸入信號的增大或減小，閥門總是按一只關(guān)閉另一只打開的方向進(jìn)行。8.3.2 幾種應(yīng)用情況 1.用于擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)。 A閥：U出= 412mAB閥：U出= 1220mA氣開氣開小負(fù)荷：B閥為關(guān)閉狀態(tài)，通過A閥開度變化來進(jìn)行調(diào)節(jié)；大負(fù)荷：A閥全開仍滿足不了蒸汽流量的需要，此時B閥 也開始打開，滿足蒸汽量供應(yīng)要求。假如A、B兩只閥門其流通能力分別為CAmax=4 ，CBmax=100，其可調(diào)范圍RA=RB=30，R分=？ A 閥的流通能力為0.1344 B閥為3.333100 2.用于控制兩種不同的介質(zhì)，滿足工藝生產(chǎn)的要求 U出=60100KPa ，B閥從全閉到全開 U

8、出=2060KPa，A閥從全開到全關(guān)反氣關(guān)氣開3.用于生產(chǎn)的安全防護(hù)措施 B閥：0.020.058Mpa A閥：0.0620.1Mpa 氣關(guān)氣開三、分程控制中的幾個問題 1.調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 采用對數(shù)特性的閥以改善合成后的流量特性 2.大、小閥并聯(lián)時，大閥的泄漏量不可忽視 采用分程閥信號重疊法 8.3.3 參數(shù)整定 溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥A換熱器反應(yīng)器Y測量變送器XZ調(diào)節(jié)閥B反應(yīng)器8.4 選擇性控制系統(tǒng) （取代控制系統(tǒng)）8.4.1 基本概念 軟限控制：當(dāng)一個參數(shù)要達(dá)到極限值時，讓它暫時維持 現(xiàn)狀繼續(xù)生產(chǎn)，并逐漸超正常工況發(fā)展。 事故狀態(tài)下保證安全生產(chǎn)措施：硬限控制：聯(lián)鎖保護(hù)緊急停車，防止事故發(fā)生。8.4.2 控制方案 1.開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng) （限值保護(hù) ） 正常 L75%Lmax 電磁閥帶電2.連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)：兩個變送