过程控制及自动化仪表实现特殊工艺要求过程控制系统分解.ppt

第7章 实现特殊要求过程控制系统 本章要点 )了解比值控制的工业应用背景,熟悉比值控 制系统的结构类型; 2)掌握比值控制系统中比值器参数计算方法; 3)了解比值控制系统中的非线性补偿、动态补 偿以及实施方案等 4)掌握均匀控制的特点及设计方法; 5)掌握分程控制的特点及应用场合; 6)掌握自动选择性控制的特点及应用场合。 7.1比值控制系统 7.1.1比值控制系统概述 在现代工业生产过程中,常常要求两种或两种以上的物料流量成 定比例关系。如果比例失调,则会影响生产的正常进行,或者影响 产品的产量与质量,浪费原材料,造成环境污染,甚至发生生产事故 在锅炉的燃烧过程中,需要自动保持燃料量和空气量按一定比例 混合后送入炉膛,以确保燃烧的效率。在重油气化的造气生产过程中, 进入氧化炉的氧气和重油量应保持一定的比例,若氧油比过高,会因 炉温过髙而使喷嘴和耐火砖烧坏,严重时会引起炉子爆炸;如果氧量 过低,则会生成的炭黑增多,会发生堵塞现象。 比值控制系统即是:使一种物料随另一种物料按一定比例变化的 控制系统。其中处于主导地位的物料为主物料或主流量,用q1表示 其他物料称为从物料或副流量,用q表示 q2/q=k 1、开环比值控制系统 只有当副流量没有干扰的情况下才适用,然而副流量的干扰不可避免 2、单闭环比值控制系统 问题:可以精确的控制q1与q2的比值关系,但q1的值不可控,主 流量可以因干扰作用或负荷的升降而任意变化。适用于负荷变化不 大的场合 丁烯洗涤塔的任务是除去丁烯馏分中所夹带的乙腈,为了保证洗 涤质量,要求根据进料流量配以一定比例的洗涤水量。 丁烯 带乙腈的丁烯馏分 洗涤塔 洗涤水 带乙腈的洗涤水 丁烯洗涤塔进料量与洗涤水量的比值控制系统 3、双闭环比值控制系统 双闭环比值控制系统大大克服了主流量的干扰,使主流量变得比 较平稳。另一个优点是升降负荷比较方便,只要改变主流量的设定 值即可。双闭环比值控制系统常用在主流量干扰频繁或工艺上经常 需要升降负荷的场合。 问题:该控制方案所用仪表较多,投资较高。 图示烷基化装置中的双闭环比值控制系统。进入反应器的异丁烷 丁烯馏分要求按比例配以催化剂硫酸,同时又要求各自的流量比较稳 定 异丁烷-丁烯 出料 反应器 硫酸 K FC 异丁烷-丁烯馏分与硫酸的双闭环比值控制系统 4、变比值控制系统 基于除法器的变比值控制 Y(3) )-Ga1(s) Gor(s) Q1) Gm(s) 应该注意:在变比值控制系统中,比值通常只是一种控制手段不是 最终目的,而第三参数y(s)往往是产品质量指标。 在有些生产过程中,要求两种物料的流量比随第三个工艺参数的要 求而变化,也就是比值系数不是固定的而是随工况而变化的,这就是变 比值控制 硝酸生产控制系统 氨气q 氧化炉 氧化炉温度串级一比值控制流程图 在变换炉生产过程中,半水煤气与水蒸气的量需保持一定的比值 但其比值系数要随一段触媒层的温度变化而变化,才能在较大负荷变 化下保持良好的控制质量。在这里,蒸汽与半水煤气的流量经测量变 送后,送往除法器,计算得到它们的实际比值,作为流量比值控制器 rC的测量值。而r℃的给定值来自温度控制器T℃,最后通过调整蒸汽 量(实际上是调整了蒸汽与半水煤气的比值)来使变换炉触媒层的温 度恒定在规定的数值上。 蒸汽 喷射泵 触媒层 煤气 变换炉 变换炉的半水煤气与水蒸气的变值控制系统