过程控制技术第二版课件教学课件 ppt 作者 王爱广 黎洪坤 主编Course_20.pptVIP

过程控制技术 第二十讲 分程控制系统 6 其他控制系统 6.1 分程控制系统 6.1.1 系统组成 一般情况下，一台控制器的输出仅操纵一只控制阀。但如果在控制系统中，将控制器的输出信号划分成2段或多段，一个控制器同时控制两个或多个分程动作的控制阀，每一控制阀均能根据工艺要求，在控制器输出的某段信号范围内动作，这种控制称为分程控制。 6 其他控制系统 图6-1表示了分程控制系统的组成简图。如图所示，一台控制器操纵两只阀。系统借助于控制阀上的阀门定位器对信号的转换功能，实现分程控制过程。图中有A、B两阀，要求A阀在控制器输出信号压力为0.02～0.06MPa变化时，作阀的全程动作，而B阀在控制器输出信号压力为0.06～0.1MPa变化时，作阀的全程动作。 6 其他控制系统 6 其他控制系统 分程控制方案中，阀的开闭形式可分为同向和异向两种，如图6-2和6-3所示。同向或异向规律的选择是由工艺需要确定。 6.1.2 分程控制系统的目的 设计分程控制系统有两方面的目的，其一是满足工艺上的一些特殊要求，其二是扩大控制阀的可调范围，改善控制系统的品质。 6 其他控制系统 6 其他控制系统 图6-4所示为一间歇聚合反应器的控制，反应器中聚合物料配置完毕后，先经历加热升温过程，促发反应进行。反应开始后，释放出大量反应热，此时又需及时移出反应热，否则会使反应越来越剧烈，温度越来越高，从而引发事故。 6 其他控制系统 为满足有时加热、有时去热的工艺要求，系统配置两种传热介质：蒸汽和冷水，并分别安装控制阀。与此同时，设计一套分程控制系统，用温度控制器输出信号的不同区间来控制这两只阀门，其具体设计思路如下： 6 其他控制系统 ①确定控制阀的气开/气关型式 从安全角度出发，为避免汽源故障导致反应器温度过高，应使无气时输入热量处于最小，故蒸汽阀应选择气开式，冷水阀选择气关式，同时温度控制器应选反作用。 ②决定分程区间 从节能角度考虑，当温度偏高时，先关小蒸汽再增大冷水量。由于温度控制器为反作用，温度增高时其输出信号下降，这即意味着蒸汽阀的分程区间在高信号区（0.06～0.1MPa），而冷水阀的分程区间在低信号区（0.02～0.06MPa），具体分程关系如图 6-5所示。 6 其他控制系统 6 其他控制系统 扩大控制阀的可调范围 分程控制的第二方面目的是扩大控制阀的可调范围，改善控制系统的品质。例如，有两个阀门，流通能力分别为C1=100，C2=4，其可调范围均为R=30，用于分程控制时： 6 其他控制系统 分程控制的可调范围为： 这样，相对于只用一个C1=100，R=30的控制阀的情况，系统的可调范围扩大了25倍，显然提高了控制精度，同时，生产过程的稳定性和安全性也得以提高。 6 其他控制系统 分程控制属单回路控制系统，与一般单回路控制系统相比，分程控制系统特点为：阀多且分程。阀多是系统的特点之一，更重要的是系统中所有阀门均必须分程，每一控制阀均在控制器输出信号的某一段范围内进行全程动作。上例中，控制器输出信号在0.02～0.06MPa范围内，冷水阀全程动作，蒸汽阀此时关死，控制器输出信号在0.06～0.1MPa范围内时，蒸汽阀全程动作，冷水阀此时处于全关位置。例中两个控制器是反方向进行工作的，称为异向动作分程控制系统。 6 其他控制系统 6.1.3 分程控制系统的实现 分程控制实际上是把控制器的输出信号分割成不同的量程范围，带动各台控制阀，最终是借助于各控制器上的阀门定位器来实现控制系统的分程曲线，完成控制目的。 6 其他控制系统 图6-6为某生产过程的蒸汽减压系统，生产要求把压力为10MPa、温度为482℃的高压蒸汽，通过控制阀和节流装置减压至4 MPa、温度为368℃的中压蒸汽，要求减压后的蒸汽压力稳定。如采用一只控制阀，由于通过的蒸汽量大，必须安装大口径的控制阀。大口径阀正常工作时开度很小，大阀小开度运行时，易产生噪音、振动和过调，造成被控压力波动不止，控制质量较差。采用分程控制，即正常情况下只有一只控制阀动作，特殊情况下，另一只控制阀加入工作队列，这样，两只控制阀当成一只阀使用，可调范围大大扩展，改善了控制阀的工作条件，提高了被控压力的控制质量，可得到满意的效果。 6 其他控制系统 实现分程曲线时，首先是根据条件要求、阀门动作方向，然后再确定控制器和阀门定位器的动作方向。实际应用中，一般是先确定分程曲线，后确定分程控制；有时也先有分程控制的要求，后确定分程曲线。 如图6-7为某厂乙烯装置，控制器作用为DEC（反作用），系统分程曲线如图6-8所示。 6 其他控制系统 6 其他控制系统 已知VA、VB均是FC（气关阀），为实现图6-8的分程曲线，求控制器与阀门定位器的动作方向。 由图可知，控制器