过程控制系统第4章-选择、均匀、分程.ppt

第4章其它控制系统均匀控制系统一﹑均匀控制的目的和要求在连续生产过程中,前一设备的出料往往是后一设备的进料,且随生产的进一步强化,前后生产过程的联系更加紧密,此时设计自动控制系统应从全局考虑.例如,用精馏方法分离多组分的混合物时,总是几个塔串联运行;在石油裂解气深冷分离的乙稀装置中,前后串联了八个塔进行连续生产.为保证这些相互串联的塔能正常地连续生产,每一个塔都要求进入塔的流量保持在一定的范围内,同时也要求塔底液位不能过高或过低.下图表示两个串联的精馏塔独立设置控制系统.两个独立均匀控制的特点是表征前后供求矛盾的两个参数各自允许在规定范围内缓慢地变化.二﹑均匀控制系统的结构方案下图即为液位和流量的简单均匀控制系统的例子.第二种情况,控制器的很小,即控制作用很弱,当干三﹑控制器的参数整定均匀控制方案中的控制器可选P或PI控制作用,一般不选用微分作用.控制器的比例度要大,积分时间要长,即控制力度要小些,以突出一个“慢”字.简单均匀控制系统在结构上与单回路控制系统相同,因此控制器参数整定的方法与单回路控制系统一样.比值控制系统一﹑基本概念在化工﹑炼油及其它工业生产过程中,工艺上常需要两种或两种以上的物料保持一定的比例关系,比例一旦失调,将影响生产或造成事故.例如,在造纸生产过程中,浓纸浆和水按一定的比例混合,才能制造出一定浓度的纸浆,显然这个流量比和产品质量有密切的关系.在重油气化的造气过程中,进入气化炉的氧气和重油流量应保持一定的比例,若氧油比过高,会因炉温过高而使喷嘴和耐火砖烧坏,严重时会引起炉体爆炸;如果氧量过低,则因生成的碳黑增多,发生堵塞现象.实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统.通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统,称之流量比值系统.在需要保持比值关系的两种物料中,必有一种物料处于主导地位,这种物料称之为主物料,表征这种物料的参数叫主动量.由于在生产过程控制中主要是流量比二﹑比值控制系统的类型(一)开环比值控制系统开环比值控制系统是最简单的比值控制系统,其系开环比值控制系统的方框图如下所示.(二)单闭环比值控制系统下图是一单闭环比值控制系统的实例.在稳定工况下,主﹑副流量满足工艺要求的比值当主流量变化时,比值会较大地偏离工艺要求的流量比,即不能保证动态比值.(三)双闭环比值控制系统在单闭环比值控制系统的基础上,增设对主流量的控制回路即构成双闭环比值控制系统,下图所示为溶剂厂生产中采用的二氧化碳与氧气流量的双闭环比值控制双闭环比值控制系统的主控回路是一定值系统,使主流量的变化较为平稳,从而副流量的变化也较平稳,提高了流量比值的精确度,另一优点是,提降负荷比较方便只要缓慢地改变主控器的给定值,就可提降主流量,而副流量也可自动跟踪提降.双闭环比值控制系统的缺点除结构稍复杂,投资稍多外,由于两个闭环通过比值器互相联系,当主﹑副控制器参数整定不当时,会引起“共振”,为防“共振”,应通过对主控制器的参数整定,尽量使主回路的输出为非周期变化.主﹑副控制器一般选PI控制.(四)变比值控制系统上述各种比值控制都是定比值方案.但生产上维持流量比恒定往往不是控制的最终目的,仅仅是保证产品质量的一种手段.当系统中存在除流量干扰外的其它干扰,如温度﹑压力﹑成分及反应器中触媒活性变化等干扰时,为保证产品质量,必须修正两物料的比值.但上述干扰一般是随机的,干扰幅值又各不相同,因此无法用人工经常去修正比值系数.变比值控制系统可自动修若能保证进入混合器的氨气和空气的一定比值,可基本上控制反应放出的热量,也控制了氧化炉的温度.由图可见,当出现直接引起氨/空气流量比值变化的干扰其一般方框图如下