化工儀表培訓(xùn)課程(已修改)
2025-01-06 08:11 本頁面
【正文】 7 簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、投運(yùn) 及調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定 本章先簡要介紹過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及主要內(nèi)容，然后介紹簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)投運(yùn)的過程、調(diào)節(jié)器參數(shù)的工程整定方法。 簡單控制系統(tǒng)又稱單回路反饋控制系統(tǒng)。由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測(cè)變送器、一個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器 所組成，對(duì)一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。 簡單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元，其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求。尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小、負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者控制質(zhì)量要求不太高的場(chǎng)合。 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 過程分析 過程控制系統(tǒng)包括 被控過程 和 控制儀表 兩部分。 被控過程是由工藝要求決定的，因此，要進(jìn)行過程特性分析，明確： 被控變量 操縱變量 主要擾動(dòng) 過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 A 控制方案的設(shè)計(jì) 包括帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、設(shè)計(jì)說明書等。 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 是用自控字母和圖形符號(hào)在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的圖紙文件。它反映出被控變量測(cè)量點(diǎn)的位置、控制手段的實(shí)現(xiàn)方法，以及各個(gè)控制系統(tǒng)相互之間的關(guān)系。圖紙上自控字母和圖形符號(hào)都要符合一定的設(shè)計(jì)規(guī)范。 初步設(shè)計(jì)說明書 包括設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想、工藝流程和環(huán)境特征、自動(dòng)化技術(shù)水平、安全措施等說明。 B 工程設(shè)計(jì) 包括儀表選型、控制室和儀表盤設(shè)計(jì)、儀表供電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)及聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 提交自控設(shè)備匯總表、電氣設(shè)備材料表，以及儀表、電氣設(shè)備接線圖等詳細(xì)資料。 C 工程安裝和儀表調(diào)校 進(jìn)行儀表和電氣裝備的安裝、信號(hào)線路的連接。系統(tǒng)安裝完成后，對(duì)每臺(tái)儀表進(jìn)行單獨(dú)校驗(yàn)，對(duì)每個(gè)控制回路進(jìn)行聯(lián)動(dòng)校驗(yàn)。 D 控制器參數(shù)工程整定 整定控制器 PID參數(shù)。 簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 被控變量的選擇 通過對(duì)過程分析，確定對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量以及安全生產(chǎn)和節(jié)能等方面具有決定性作用，而且是直接可測(cè)或通過間接計(jì)算可得到的變量作為被控變量。 選擇原則： (1) 必須選擇表征生產(chǎn)過程的質(zhì)量指標(biāo)作為被控變量 按質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行直接控制并不多見。一般是采用溫度、壓力等作為間接指標(biāo)。間接指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)之間必須具有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系和足夠大小的測(cè)量信號(hào)。 例如，在精餾過程中，要求產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的純度。理論上講，塔頂餾出物或塔底殘液的濃度應(yīng)該選作為被控變量。但由于缺乏直接測(cè)量產(chǎn)品濃度的工具，而且滯后時(shí)間較大，因此，常用塔頂、塔底或塔中某點(diǎn)的溫度代替濃度作為被控變量。 (2) 必須正確確定表征生產(chǎn)過程的獨(dú)立變量數(shù)目 根據(jù)物理化學(xué)中的相律關(guān)系進(jìn)行判定。例如，確定蒸汽的溫度和壓力是否都是獨(dú)立變量，由下式求得： F=CP+2 F為獨(dú)立變量數(shù)目， C為組分?jǐn)?shù)， P為相數(shù)。 飽和蒸汽 ：存在著氣、液兩相，從而： F=1（組分?jǐn)?shù)） 2（相數(shù)）十 2=1 上式表明，只要選取蒸汽溫度或蒸汽壓力就可以了。一般以選取蒸汽壓力為宜，壓力測(cè)量元件的時(shí)間常數(shù)小。 如果不遵循這個(gè)原則，設(shè)計(jì)出既有溫度又有壓力作為被控變量的控制方案，則控制系統(tǒng)將是無法投運(yùn)的。 過熱蒸汽 ：由于蒸汽在過熱狀態(tài)下只存在氣相，則： F=1（組分?jǐn)?shù)） 1（相數(shù)） +2=2 在這種情況下，把壓力和溫度都選作為被控變量則 是完全必要的。 (3)必須注意控制系統(tǒng)之間的相互關(guān)聯(lián)問題 當(dāng)一個(gè)過程具有兩個(gè)以上的獨(dú)立變量，且又分別組成控制系統(tǒng)，則容易產(chǎn)生系統(tǒng)間的相互關(guān)聯(lián)。如圖所示的流體輸送中的流量與壓力控制系統(tǒng)，存在著嚴(yán)重的相互關(guān)聯(lián)。若因
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