第三章 过程控制仪表.ppt

定值控制系统 Kc增大 第六十二页，共八十四页，2022年，8月28日 对控制系统稳定性的影响 系统的开环频率特性曲线 系统的开环频率特性曲线随比例增益的增加向(-1,j0)点移动，系统的稳定性变差。 随着比例增益的增大，系统的稳定性变差。 第六十三页，共八十四页，2022年，8月28日 上述的结果适用于大多数工业过程被控对象的稳定性分析，但对具体被控对象和扰动通道还应具体分析。 设开环不稳定对象： 采用比例控制器，Kc增大时，控制系统的根轨迹 Kc小时，系统不稳定，随着Kc的增大，系统的改善，直到系统阻尼 第六十四页，共八十四页，2022年，8月28日 1、比例积分控制算法分析 Ti为积分时间 Ki为积分增益 积分控制的主要作用在于消除余差 ?u(t) 物理上是不能实现 三、比例积分控制算法 第六十五页，共八十四页，2022年，8月28日 2、对PI控制作用的分析 PI控制作用是P作用和I作用之和 比例控制起粗调作用，积分作用起细调作用，直到余差消除，偏差为零时积分输出才停止。 第六十六页，共八十四页，2022年，8月28日 正体阀 反体阀 正体阀：阀杆下移时流量减小 反体阀：阀杆下移时流量增大 第三十页，共八十四页，2022年，8月28日 气关型 气开型 气开型 气关型 第三十一页，共八十四页，2022年，8月28日 2、选择原则 基本原则：根据安全生产的要求选择调节阀的气开和气关 考虑事故状态时人身、工艺设备的安全。 当过程控制系统发生故障（如气源中断，控制器损坏或调节阀坏了）时，调节阀所处的状态不致影响人身和工艺设备的安全。 考虑事故状态下减少经济损失，保证产品质量。 考虑介质的性质。 对装有易结晶、易凝固物料的装置，蒸汽流量调节阀需选用气关式，一旦事故发生，使其处于全开状态，以防止物料结晶、凝固和堵塞给重新开工带来麻烦，甚至损坏设备。 第三十二页，共八十四页，2022年，8月28日 1、理想流量特性 调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即： ：相对流量，即调节阀某一开度时流量与全开流量之比 ：相对开度，即调节阀某一开度行程与全开行程之比。 四、调节阀的流量特性 理想流量特性：在阀前后压差为一定的情况下（?p=常数）得到的流量特性。 第三十三页，共八十四页，2022年，8月28日 取决于阀芯的形状。不同的阀芯曲面得到不同的理想流量特性。 理想流量特性曲线 1、快开 2、直线 3、抛物线 4、对数 1 4 3 2 第三十四页，共八十四页，2022年，8月28日 直线流量特性曲线： K：常数，即执行器的放大系数 调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是一个常数。 边界条件：当l=0时，q=qmin 当l=L时，q=qmax 调节阀的可调比 ，R=30 第三十五页，共八十四页，2022年，8月28日 调节阀的相对开度与相对流量(R=30) 84 99.03 71.2 90.3 90 100 70 57 45 35 26 18 12 7.3 3.3 抛物线 100 96.13 91.3 84.5 75.8 65.2 52.6 38.1 21.7 3.3 快开 100 50.8 36.2 25.6 18.3 13.0 9.26 6.58 4.67 3.3 对数 100 80.6 71.0 61.3 51.7 42.0 32.3 22.7 13.0 3.3 直线 100 80 70 60 50 40 30 20 10 0 b a a：l/L(%) b：q/qmax(%) 第三十六页，共八十四页，2022年，8月28日 只要阀芯位移量相同，则流量变化也总是相同的，即单位行程变换所引起的流量变化是相等的。 在10%开度时： 在50%开度时： 在80%开度时： 相对流量的相对于当前值的相对变化量为： 直线流量特性调节阀在小开度时，控制作用强，易产生振荡；大开度时，调节缓慢，不够及时。 对过程控制系统来说，要求在小负荷时控制作用小一些，大负荷时控制作用加强一些，这需要由调节阀的流量特性来补偿。直线流量特性调节阀时不能满足这一要求的。 第三十七页，共八十四页，2022年，8月28日 对数（等百分比）流量特性： 代入边界条件： 单位相对行程的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。 在10%开度时： 在50%开度时： 在80%开度时： 从过程控制工程来看，利用对数（等百分比）流量特性是有利的。调节阀在小开度时，调节阀的放大系数小，控制平稳缓和；调节阀在大开度时，其放大系数大，控制作用灵敏有效。 第三十八页，共八十四页，2022年，8月28日 抛物线流量特性： 将边界条件代入可得： 它介于直线流量特