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_23.ppt

过程控制技术 第二十三讲 选择性控制系统 6 其他控制系统 6.4 选择性控制系统 6.4.1 组成、作用及特点 自动控制系统的任务就是力保生产过程安全平稳运行。通常情况下的自动控制系统都是在生产过程处于正常工况时发挥作用的，而实际生产过程中，难免出现不正常的工况及其他特殊情况，情况发生时，往往要退出自动控制切换至手动，待工况基本恢复后再重新投入自动控制状态。 6 其他控制系统 现代生产过程中，越来越多的生产装置要求控制系统既能在正常工艺状态下发挥控制作用，又能在非正常工况下仍然起到控制作用，使生产过程迅速恢复到正常工况，或者至少是有助于工况恢复正常。这种非正常工况时的控制系统属于安全保护措施。安全保护措施有两类，一是硬保护，二是软保护。 6 其他控制系统 所谓软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，不是消极地进入联锁保护状态甚至停车状态，而是自动切换到一种新控制系统中，新控制系统取代了原控制系统对生产过程进行控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。因要对工况是否属于正常要进行判断，同时还要在两个控制系统中选择，因此，这种控制被称为选择性控制，有时也称为取代控制或超驰控制。 6 其他控制系统 选择性控制在结构上的最大特点是有一个选择器，通常是两个输入信号，一个输出信号，如图6-19所示。对于高选器，输出信号Y等于X1和X2中数值较大的一个，例如X1=5mA，X2=4mA，Y=5mA。对于低选器，输出信号Y等于X1和X2中数值较小的一个。 6 其他控制系统 高选器时，正常工艺情况下参与控制的信号应该比较强，如设为X1，则X1应明显大于X2。出现不正常工况时，X2变得大于X1，高选器输出Y转而等于X2。待工艺恢复正常后，X2又下降到小于X1，Y又恢复为选择X1。选择性控制出自于此。 6 其他控制系统 6.4.2 选择性控制系统的实施 化工生产中，液氨蒸发器有着广泛的应用，图6-20所示为液氨蒸发器控制系统。液氨蒸发器实际上是一个换热设备，它利用液氨蒸发为气氨这一吸热过程来冷却其他物料，再将气氨作为被冷却物料（主物料）送到制冷压缩机进行液化，并经冷却水进一步冷却液化后重复使用。为防止制冷压缩机的损坏，严禁气氨中夹带液氨。工艺操作上，被冷却物料的出口温度为被控变量，以液氨流量为操纵变量组成温度简单控制系统。当被冷却物料出口温度升高时，温度控制器输出增加（正作用控制器），控制阀开度增加（气开阀），使液氨冷冻量增加，这样使更多的液氨气化吸收热量，使出口温度降低。 6 其他控制系统 液氨的蒸发需要一定的蒸发空间，蒸发器内液氨液位正常时，有正常的蒸发空间，当液位上升，蒸发空间减少时，大量液氨在蒸发气化过程中，会使气氨中挟带部分液氨进入制冷压缩机，从而影响压缩机的安全运行，严重时将损坏压缩机造成事故。若液位继续上升导致无蒸发空间时，液氨不再能气化而失去制冷效果，液氨直接进入压缩机，产生严重事故。 6 其他控制系统 显然，简单控制系统的控制方案存在问题，需要改进，改进方法有二种： 置液位控制系统取代温度控制系统。但这样一来，主物料出口温度变化与液位间无对应关系，不能控制出口温度； 采用液位测量报警或设置联锁系统。当液位超出某一高度时系统报警，由操作人员处理。当液位继续上升到达某一极限高度时，通过联锁切断液氨进料，待液氨蒸发器内液位恢复正常时，报警停止，打开液氨进料，恢复温度控制系统的正常工作。但此方案也会给操作带来较大的麻烦，尤其是在大规模生产过程中，容易影响整个生产的进行。 6 其他控制系统 综合上述情况，对液氨蒸发器的温度控制可作如下考虑：液位正常时，温度控制系统正常工作。液位偏高时，控制阀的动作改为备用的液位控制系统控制，即液位控制系统自动取代温度控制系统投入工作，形成选择性控制系统。图6-21即为液氨蒸发器选择性控制系统的控制方案，图6-22为该系统的方块图。由图可见，该系统有两个被控变量：温度与液位。 6 其他控制系统 6 其他控制系统 6 其他控制系统 选择性控制系统采用了称为高值（或低值）选择器的仪表，它接受两个输入信号后对信号予以比较，将其中较大的（或较小的）输入信号按原值输出。控制方案的表述中一般用Y字符外包一个圆圈表示，并在圆圈外用“”或“HS”表示高选器，在圆圈外用“”或“LS”表示低选器。 6 其他控制系统 在本系统中，选择器是按以下步骤确定的： 首先确定控制阀的气开/气关形式，本方案中采用气开阀； 确定温度控制器和液位控制器的正、反作用形式，经选择，温度控制器采用正作用控制器，液位控制器采用反作用控制器； 由分析确定选择器为低值选择器，即温度控制器和液位控制器两者输出信号较小者作为选择对象。 6 其他控制系统 正常工作时，氨液位低于安全软限的氨液面H上，液位控制器的测量值小于给定值