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第4章 简单控制系统 第4章 简单控制系统 过程控制系统及工程 第7章 分程及阀位控制系统 分程及阀位控制系统 7.1 分程控制系统 7.2 阀位控制系统 第7章 分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围，由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能力。 第二节 分程控制系统 一、概述 前面介绍的控制系统中，通常是一个控制器的输出只用来控制一个控制阀，一般工作在较小的工作区域内，在系统出现较小的干扰时可以达到较好的控制效果。 如果系统的工作条件不满足于较小调节范围或系统受到较大干扰甚至出现事故时，系统的控制质量就可能满足不了生产过程的控制要求。 7.1 分程控制系统 概述 7.1.1 控制器输出在0.06Mpa以下，只有阀A动作，在0.06Mpa 以上，只有阀B动作 一个控制器控制几个控制阀——输出信号分段“分程控制” 如，控制两个阀A、B A阀控制信号:0.02~0.06Mpa B阀控制信号:0.06~0.1Mpa A：0.02~0.06Mpa —— 0~100% B：0.06~0.1Mpa —— 0~100% 根据各阀的气开、气闭形式不同，决定阀的行程方向 两阀同向动作 两阀异向动作 概述 7.1.1 通过阀门定位器调整 0 100% 100% 0 0 100% 0 100% 分程控制的应用场合 7.1.2 （1）扩大控制阀可调范围： 两个阀分程使用，扩大了流通能力，改善控制品质 PC 两个流通能力相同的阀， 同调节蒸汽压力，小负荷时， 只开一个阀，大负荷时， 再开第2个阀。 通过计算，如果两个阀流通 能力相同，分程后， 总的流通能力扩大1倍。 高压蒸汽10MPa 中压蒸汽4MPa A B 品质控制阀有一个重要指标是阀的可调范围R，即 Cmin——最小流量系数。 式中 Cmax——最大流量系数； 若 且两阀的可调范围相等，即 忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量系数为 因此两阀组合在一起的可调范围将扩大到 分程控制阀的分程范围，要结合阀的特性及工艺要求来决定。 最大流量系数为 某些间歇式 生产的化学 反应过程 （2） 用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求 当反应物料投入设备后，开始需加热升温，以引发反应；一旦达到反应温度后，由于放出大量反应热，若不及时移走热量，会使反应越来越剧烈，严重时会有爆炸的危险。 利用A、B两个控制阀，分别控制冷水和蒸汽两种介质，以满足工艺上需要冷却和加热的不同要求。 1）确定阀的类型 从安全的角度考虑，冷水阀A选择气关式，蒸汽阀B选择气开式 2）确定分程区间 该系统中，温度控制器应为反作用。 一方面需配置蒸汽和冷水两种传热介质，并安装上控制阀 另一方面需设计一个分程控制系统，用温度控制器输出信号的不同区间来控制这两个阀。 由于温度控制器为反作用，这就意味着要求其输出信号下降时先关小蒸汽阀再开大冷水阀， 因此，冷水阀应在低信号区工作（0.02 MPa～0.06MPa）， 蒸汽阀应在高信号区工作（0.06 MPa～0.1MPa）。 根据节能的要求，升温期间应关闭冷水阀，打开蒸汽阀； 当温度偏高需要降温时，应先关小蒸汽再开大冷水。 采用氮封技术的工艺要求是保持贮罐内的氮气压力为微正压。 反之，当贮罐内物料量减少时（即液位下降时），为保证罐内氮气呈微正压的工艺要求，向贮罐充氮气。 贮罐中物料量的增减，将引起罐顶压力的升降，故必须及时进行控制，否则将引起贮罐变形，甚至破裂，造成浪费或引起燃烧、爆炸等危险。 因此，当贮罐内物料量增加时（即液位升高时），应及时使罐内氮气适量排出； （3）安全生产的防护措施 加氮阀A、放空阀B，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力 为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区。 分程控制的应用场合 7.1.2 图7-6 油品储罐氮封分程控制 PC B A B A 放空 氮 第4章 简单控制系统 第4章 简单控制系统