分程控制與閥位控制

分程控制與閥位控制

吳平浙江理工大學(xué)自動化系2015/04/21內(nèi)容分程控制的概念與方法分程控制的應(yīng)用舉例-間歇反應(yīng)器與儲罐氣封控制閥位控制方案間歇放熱反應(yīng)器的控制問題工藝背景：在反應(yīng)開始時需要用蒸汽加熱，以達(dá)到一定的反應(yīng)速度；而當(dāng)反應(yīng)正常進(jìn)行時，需要用冷卻水進(jìn)行冷卻，以防止反應(yīng)溫度超高。控制目標(biāo)：希望實現(xiàn)反應(yīng)溫度全過程的自動控制分程控制的基本設(shè)計思想

在分程控制系統(tǒng)中，僅有一個被控變量CV，但通常有兩個操作變量MVs。分程控制的基本設(shè)計思想是，將兩個MVs（或兩個控制閥）合并成一個MV，再按單回路方式進(jìn)行控制；“分程”是指將控制器輸出信號按范圍劃分成幾段，其中每一段只調(diào)節(jié)一個控制閥的開度（另一控制閥的開度保持不變）。間歇放熱反應(yīng)器分程控制方案常規(guī)線性控制閥的特性正常情況下，當(dāng)電氣轉(zhuǎn)換器輸出p全范圍變化（0.02~0.10MPa）時，控制閥從全關(guān)至全開或從全開至全關(guān)。分程控制的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上例中當(dāng)輸出p從0.02變化至0.06MPa時，VA就可全范圍變化（此時，VB開度不變）；而當(dāng)輸出p從0.06變化至0.10MPa時，VB就可全范圍變化（此時，VA開度不變）通過手工調(diào)節(jié)閥門定位器，使控制閥全范圍所需的控制信號變窄。雙控制閥的分程組合

間歇放熱反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)設(shè)計分析問題討論選擇兩控制閥的氣開/氣關(guān)形式；兩控制閥如何分程協(xié)調(diào)工作？畫出該控制系統(tǒng)的方塊圖1.為了避免氣源故障引起反應(yīng)器溫度過高，無氣時輸入熱量最小，蒸汽閥，氣開式。冷水閥，氣關(guān)式。2.溫度偏高，先關(guān)蒸汽再開大冷水。節(jié)能。溫控器為反作用，溫度增高，輸出信號下降。要求信號下降，先關(guān)小蒸汽，再開大冷水。3.蒸汽閥分程區(qū)間在高信號區(qū)。冷水閥在低信號區(qū)。間歇放熱反應(yīng)器分程控制系統(tǒng)方塊圖確定TC34的正反作用；分析該控制系統(tǒng)如何具體工作？溫度控制器，反作用控制器。調(diào)節(jié)閥的分程動作關(guān)系工作過程：（1）當(dāng)溫度變低時，調(diào)節(jié)閥的氣動信號增大。若冷水閥還未全關(guān)，則先逐步關(guān)冷水閥；否則，再開大蒸汽閥；（2）當(dāng)溫度變高時，調(diào)節(jié)閥的氣動信號減少。若蒸汽閥還未全關(guān)，則先逐步關(guān)蒸汽閥；否則，再開大冷水閥；分程控制系統(tǒng)的非線性問題：分程控制系統(tǒng)非線性的補償補償原理：分程控制非線性補償方法補償原理：若:油品罐頂封氮分程控制方案問題討論兩控制閥如何分程協(xié)調(diào)工作？確定壓力控制器的正反作用；如何避免進(jìn)氣閥與排空閥的頻繁切換，以節(jié)省氮氣用量？目的：防止油品或產(chǎn)品和空氣中的氧氣接觸。

方法：保持儲罐氮氣氣壓為微正壓。過程：液面上升，停止補氣，將壓縮氮氣適量排出。液面下降，停止放氣，適量補充氮氣。

進(jìn)儲罐閥門A氣開，排氣閥門B氣關(guān)?？刂破鞣醋饔?。貯罐氣封分程動作過程1、控制閥引入不靈敏區(qū)。2、同時，控制器引入調(diào)節(jié)死區(qū)如何避免兩調(diào)節(jié)閥的頻繁開閉以減少N2用量?

在設(shè)計控制系統(tǒng)時，選擇控制變量既要考慮經(jīng)濟性和合理性，又要考慮快速性和有效性。但在有些情況下，很難做到兩者兼顧。閥位控制系統(tǒng)就是在綜合考慮控制變量的快速性、有效性和經(jīng)濟性、合理性基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種控制系統(tǒng)。閥位控制經(jīng)濟、合理但不及時快速、及時但不經(jīng)濟主控制器閥位控制器B閥位設(shè)定值閥位控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)管式加熱爐原油出口溫度控制克服干擾的快速性和有效性比較差及時有效經(jīng)濟合理A.OA.O正作用反作用閥位控制系統(tǒng)應(yīng)用管式加熱爐原油出口溫度控制

及時有效經(jīng)濟合理A.OA.O正作用反作用穩(wěn)定情況：被控參數(shù)=設(shè)定溫度RVB開度=r干擾使θ↑時：

VA

、VB兩只閥控制的結(jié)果會使溫度上升的趨勢降低穩(wěn)定情況：被控參數(shù)=設(shè)定溫度RVB開度=r干擾使P↓時：

蒸汽減壓系統(tǒng)壓力控制1.控制變量的選擇要從經(jīng)濟性、合理性和快速性、有效性兩個不同角度考慮選擇A、B兩個控制變量。其中控制變量A著重考慮它的經(jīng)濟性和合理性,而控制變量B則著重考慮它的快速性和有效性。2.控制閥開閉形式的選擇與單回路控制系統(tǒng)介紹的選擇方法相同.閥位控制系統(tǒng)的設(shè)計與整定3.調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇主控制器是控制產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的,應(yīng)該選擇PI或PID.閥位控制器的作用在于最終使控制閥處于一個固定的小開度r上,因此應(yīng)該選擇PI。原則：與單回路控制系統(tǒng)介紹的選擇方法相同.4.調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇閥位控制系統(tǒng)的設(shè)計與整定4.調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇示例1：管式爐原油出口溫度閥位控制系統(tǒng)方框圖A.OA.O“+”“+”“+”“-”“-”正作用“+”反作用4.調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇低壓總管壓力閥位控制系統(tǒng)方框圖A.OA.O“+”“+”“+”“+”“+”反作用“-”正作用示例2：5.閥位控制系統(tǒng)的整定將其視為兩個彼此之間有聯(lián)系的單回路系統(tǒng)來整定。整定可分兩步進(jìn)行：（1）在閥位控制器處于手動情況下，按單回路系統(tǒng)整定方法整定主控制器的參數(shù)。（2）將整定好的主控制器參數(shù)放好，使其處于自動狀態(tài)，然后按單回路系統(tǒng)整定方法整定閥位控制器的參數(shù)。多回路PID控制方案總結(jié)為改善被控變量CV的動態(tài)性能

(1)串級控制 (2)前饋反饋控制

(3)變比值控制為滿足工藝過程提出的