化工仪表自动化 第7章2节串级讲解.ppt

* 分程控制： 例：执行器1在0.02～0.06MPa的范围内动作； 执行器2在0.06～0.1MPa的范围内动作； 输出气压信号小于0.06MPa 的范围，执行器1随着气压信号的变化而改变开度； 输出气压信号大于0.06MPa 的范围，执行器1移动到极限位置开度不再变化，执行器2则随着气压信号的变化而改变开度。 * 分程控制的分类： 执行器同向动作的分程控制 执行器反向动作的分程控制 * 二、分程控制系统的应用 扩大执行器的可调范围，以适应不同生产负荷需要 例：蒸汽压力分程控制 全关到全开 全关到全开 * §7-6 选择性控制系统 一、基本概念 在现代化的大型生产过程中，对自动控制的期望越来越高。不仅要求控制系统能在正常工况下克服外界干扰，而且还要求控制系统具有良好的应变能力。当生产操作达到极限时，能采取一些相应的保护措施，以防止事故的发生。 属于保护措施的自动控制系统主要有两类：一类是硬保护控制，另一类是软保护控制。 硬保护控制，ESD（Emergency Shutdown Device，紧急停车系统 ）。 * 软保护控制，就是当生产操作出现异常情况时，不使设备停车，而用另一套符合工艺安全逻辑关系的控制方案实现对生产的安全保护。选择性控制系统就可以用于达到上述目的。 选择控制，又被称作取代控制，超驰控制。 工作过程：在正常工况下，选择性控制系统基于克服扰动的控制方案工作，而当生产操作条件趋向于安全极限时，系统立即切换到一个用于控制不安全情况的控制方案。待影响生产的不利因素被克服，生产操作重新回到安全范围时，正常工况下的控制方案又恢复对生产的控制。 * 二、选择性控制系统的实例分析 例：液氨蒸发器温度与液位选择控制 正常生产中，以被冷却物料的出口温度作为被控变量，液氨流量作为操纵变量构成单回路温度控制系统。 安全性：液氨液位上升较高，可能将液氨夹带到压缩机中。 冷却器 压缩机 物料 * 安全性：液氨液位上升较高，可能将液氨夹带到压缩机中。 阀门开闭形式选择：气开阀，+ TT，+ 对象，液氮流量增加，温度降低，- 所以，TC为正作用。 温度控制系统设计： * 阀门开闭形式选择：气开阀，+ LT，+ 对象，液氮流量增加，液位升高，+ 所以，LC为反作用。 液位控制系统设计： * 选择控制的控制原理 - + + + + + - 正常情况： 液位控制： 液位低于设定值 偏差为负 液位控制器输出较高信号 温度控制： 温度接近设定值 偏差较小 温度控制器输出较小信号 因此，设计一个低选器，构成温度-液位选择控制回路。 * 选择性控制方块图 * 构成该系统应具备两方面: 生产操作上有一定的选择性规律； 组成控制系统的各个环节中，必须包含具有选择性功能的选择单元。 选择控制特点： 通常系统中设有两个控制器； 设有两个以上的变送器； 设有选择器，选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。 * §7.7 多冲量控制系统 冲量既变量的意思。多冲量控制系统，也就是多变量控制系统。 例：锅炉给水系统控制 在锅炉的正常运行中，汽包水位是重要的操作指标，给水控制系统的作用就是自动控制锅炉的给水量，使其适应蒸发量的变化，维持汽包水位在允许的范围内。 控制阀作用方式选择 保证锅炉安全（防止烧干）：选用气关阀 保证后续汽轮机安全（防止蒸汽带液）：选用气开阀 * （1）单冲量液位控制 单冲量：汽包液位 操作变量：锅炉给水量 方案特点： 结构简单， 对所有干扰影响均有克服作用 存在的问题： 蒸汽负荷变化，产生的“虚假液位”使控制器发出的信号不利于生产安全，不能克服虚假水位的影响； 控制质量不高，对给水变化及负荷变化干扰的克服滞后较大。 * 双冲量： 汽包液位，蒸汽流量 控制特点： 对蒸汽负荷变化产生的“虚假液位”具有前馈补偿控制功能 实际上是前馈-反馈复合控制控制。 存在的问题： 对给水变化扰动的克服，滞后较大。 （2）双冲量液位控制 * 锅炉水位双冲量控制方框图 图7-35 双冲量控制系统方块图 * (3) 三冲量液位控制 三冲量： 汽包液位，蒸汽流量，给水流量 特点： 根据水位、给水及蒸汽负荷干扰的综合指标实施控制，可以克服各种干扰的影响，满足水位的动态控制要求。 实际上是前馈-串级复合控制控制。 * 图7-38 三冲量控制系统方块图 锅炉水位三冲量控制方框图 * 课程小结 复杂控制系统 了解比值、前馈、均匀、分程、选择、多冲量等复杂控制系统的基本概念和特点。 * 电信学院自动化系先进控制技术研究所 * 内容简介 《过程控制系统及仪表(第3版)》内容简介：过程控制系统的理论分析和设计需要较多的数学知识，自动化仪表在设计制造方面也有许多技术问题值得探讨。但