8.选择性控制系统-过程控制(自动化)解析.ppt

* * 1、答：所谓生产过程的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无需像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。 * * 从整个生产流程控制的角度，所有控制系统可分为三类：物料平衡（或能量平衡）控制、质量控制、极限控制。 极限控制一般是从生产安全角度提出来的。 极限控制的特点：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非正常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。 防超极限的做法一般有两种： 硬保护---参数达到第一极限时报警→设法排除故障→若没有及时排除故障，参数值会达到更严重的第二极限，经联锁装置动作，自动停车。 软保护---参数达到极限时报警→设法排除故障→在这同时，改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防该参数进一步超限。 ------超驰控制系统 选择性控制 本讲主要内容 选择性控制的分类； 选择性控制的设计方法与应用场合； 选择性控制的抗积分饱和。 选择性控制分类 被控变量选择控制（Selective Control） 特点：被控变量类型相同，通常只有一个控制器，与单回路控制相近，只是控制器的输入是由多个测量信号选择得到的。 超驰控制（Override Control），也称约束控制（Constraint Control） 特点：被控变量类型不同，通常有两个以上的控制器，主要用于设备软保护。 放热反应器热点温度的选择性控制 超驰控制概念 “超驰控制系统”的受控变量往往包括： 一个常规受控变量，需要进行定值控制； 一个区间约束变量，正常工况下无需控制，但一旦超出允许范围就需要及时加以调节，以防止事故的发生。 “超驰控制系统”的操作变量往往只有一个，因此，控制系统需要随时针对实际情况，选择某一个受控变量加以控制。 液氨蒸发器 是换热设备，在工业上应用极其广泛。 生产工艺：利用液氨的汽化需要吸收大量热量，以此来冷却流经管内的被冷物料。 控制要求：在生产上，往往要求对被冷却物料的出口温度进行控制。所以，一般以被冷却物料出口温度为被控变量，以液氨流量为操纵变量。 液氨蒸发器的单回路控制 思考：如何实现待冷却物料温度的控制，并保证液氨不满罐? 改变传热面积来调节传热量的。因液位高度会影响热交换器的浸润传热面积，因此，液位高度即间接反映了传热面积的变化情况。 单输入（液氨流量）两输出（温度和液位）系统。 液氨蒸发器的选择控制系统 问题： （1）调节阀气开气关特性的选择； （2）控制器正反作用的选择； （3）选择器（低选器LS或高选器HS）的选择。 控制原理 气开阀 温度控制器选正作用；液位控制器选反作用 依据：先确定控制阀的气开、气关性质及控制器的正、反作用。原则：选择器性质只取决于超驰作用的控制器。LS 到12页 液氨蒸发器选择控制方块图 系统工作的逻辑规律 在正常工况下，由温度控制器操纵阀门进行温度控制； 而当出现非正常工况，引起氨的液位达到高限时，被冷却物料的出口温度即使仍偏高，但此时温度的偏离暂时成为次要因素，而保护氨压缩机不致损坏已上升为主要矛盾，于是液位控制器应取代温度控制器工作（即操纵阀门）。待引起生产不正常的因素消失，液位恢复到正常区域此时又恢复温度控制器的闭环运行。 RETURN 仿真– 选择性与单回路控制比较 控制作用强 积分饱和 在超驰控制系统中，总有一台控制器处于开环状态。若这台控制器具有积分作用，则会产生积分饱和。 防积分饱和的主要方法有三种： 限幅法（用高低值限幅器，使控制器积分反馈信号限制在某个区间。） 外反馈法（控制器开环时，不使用自身的信号作积分反馈，采用合适的外部信号作为积分反馈信号，从而切断积分正反馈，防止进一步的偏差积分作用） 积分切除法（控制器积分作用在开环时暂时切除，仅具有比例功能，即PI-P控制器）。 在超驰控制系统中，应采用外反馈法。 选择控制系统的抗积分饱和 抗积分饱和方法：当某一控制器起作用时，让另一备用控制器的输出跟踪起作用控制器的输出，从而避免备用控制器的积分累加。 选择控制系统抗积分饱和的实现 结 论 选择性控制的分类 选择性控制系统的设计 选择性控制系统的防积分饱和问题 思考题 ①为什么说超驰控制是一种软保护措施？它与硬保护有什么差异？ ②什么是超驰控制系统？何时需采用这种系统？ ③超驰控制系统为什么要特别注意防积分饱和？它与单回路控制时的防积分饱和方法有什么重要差异？ 课堂练习 左图表示大型氨厂的锅炉燃烧控制系统。平时按蒸汽压力控制天然气量，但为了防止阀后天然气压力过高造成脱火，而增加了阀后压力超驰控制。试确定控制阀的气开气