《化工仪表及自动化》第7讲.ppt

串级控制系统 概述 串级控制系统的工作过程 串级控制系统的特点 串级控制系统中副回路的确定 主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 控制器参数的工程整定 均匀控制系统 均匀控制的目的 均匀控制方案 比值控制系统 概述 比值控制系统的类型 比值控制系统的几个问题 第一节 串级控制系统 一、概述 二、串级控制系统的工作过程 三、串级控制系统的特点 五、串级控制系统中副回路的确定 第二节 均匀控制系统 一、均匀控制的目的 二、均匀控制方案 第三节 比值控制系统 二、比值控制系统的类型 第四节 前馈控制系统 一、前馈控制系统及其特点 二、前馈控制的主要形式 三、前馈控制的应用场合 第五节 选择性控制系统 一、基本概念 二、选择性控制系统的类型 第六节 分程控制系统 一、概述 控制阀动作方向： 二、分程控制的应用场合 三、分程控制中的几个问题 （2）动态前馈控制系统 图7-26　动态前馈控制实施方案 在静态前馈控制的基础上，加上延迟环节或微分环节，以达到干扰作用的近似补偿。 按此原理设计的一种前馈控制器，有三个可以调整的参数K、T1、T2。 K为放大倍数，是为了静态补偿用的。T1、T2是时间常数，都有可调范围，分别表示延迟作用和微分作用的强弱。 2.前馈-反馈控制 将它们组合起来，取长补短，使前馈控制用来克服主要干扰，反馈控制用来克服其他的多种干扰，两者协同工作，能提高控制质量。 图7-27　换热器的前馈-反馈控制 图7-28　前馈-反馈控制系统方框图 （1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，仅采用反馈控制达不到要求的对象。 （2）主要干扰是可测而不可控的变量。 （3）当对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差，可采用前馈或前馈-反馈控制系统，以提高控制质量。 在这些大型工艺生产过程中，除了要求控制系统在生产处于正常运行情况下，能够克服外界干扰，维持生产的平稳运行外，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一种应变能力，能采取相应的保护措施，促使生产操作离开安全极限，返回到正常情况。 事故状态下的保护性措施大致可分成两种： 一种是自动报警，然后由人工进行处理，或采用自动连锁、自动停机的方法进行保护，称为“硬保护”。 另一种措施称为“软保护”，即所谓的选择性控制系统。 1.开关型选择性控制系统 一般有A、B两个可供选择的变量。其中一个变量A假定是工艺操作的主要技术指标，它直接关系到产品的质量或生产效率；另一个变量B，工艺上对它有一个限值要求。 开关型选择性控制系统一般都用做系统的限值保护。 图7-29　丙烯冷却器的两种控制方案 图（a）所示的方案实际上是通过改变换热面积的方法来达到控制温度的目的。 图（b）是在图（a）的基础上增加了一个带上限节点的液位变送器（或报警器）和一个连接于温度控制器TC与执行器之间的电磁三通阀。 图7-30　开关型选择性控制系统方框图 图中的方块“开关”实际上是一只电磁三通阀，可以根据液位的不同情况分别让执行器接通温度控制器或接通大气。 图7-31 开关型选择性控制系统 信号器的信号关系是： 当液位低于75％时，输出p2＝０； 当液位达到75％时，p2＝0.1MPa。 切换器的信号关系是： 当p2＝０时，py＝px； 当p2＝0.1MPa时，py＝０。 2.连续型选择性控制系统 特点： 当取代作用发生后，控制阀不是立即全开或全关，而是在阀门原来的开度基础上继续进行连续控制。 一般具有两台控制器，它们的输出通过一台选择器（高选器或低 选器）后，送往执行器。 这两台控制器，一台在正常情况下工作，另一台在非正常情况下 工作。 举例 大型合成氨工厂的蒸汽锅炉 图7-32 辅助锅炉压力取代控制系统 图7-33 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图 当系统处于燃料气压力控制时，蒸汽压力的控制质量将会明显下降，但这是为了防止事故发生所采取的必要的应急措施，这时的蒸汽压力控制系统实际上停止了工作，被属于非正常控制的燃料气压力控制系统所取代。 注意 图7-34　混合型选择性控制方案 增加了一个带下限节点的压力控制器P3C和一台电磁三通阀。 一旦燃料气压力下降到极限值时，下限节点接通，电磁阀通电，切断了低选器LS送往执行器的信号，使控制阀膜头与大气相通，膜头内压力迅速下降到零，于是控制阀将关闭，回火事故将不致发生。当燃料气压力上升达到正常时，下限节点断开，电磁阀中失电，低选器的输出又被送往执行器。 当燃料气压力不足时，燃料气管线的压力就有可能低于燃烧室压力，这样就会出现危险的回火现象，危及燃料气罐使之发生燃烧和爆炸。 3.混合型选择性控制系