化工儀表7(已修改)
2025-01-06 20:55 本頁面
【正文】 7 簡單控制系統(tǒng)的設計、投運 及調節(jié)器參數(shù)的工程整定 本章先簡要介紹過程控制系統(tǒng)的設計方法及主要內容，然后介紹簡單控制系統(tǒng)的設計原則、系統(tǒng)投運的過程、調節(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)。由一個被控過程、一個檢測變送器、一個控制器和一個執(zhí)行器 所組成，對一個被控變量進行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。 簡單控制系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的基本單元，其結構簡單、投資少、易于調整和投運，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、負荷和擾動變化比較平緩，或者控制質量要求不太高的場合。 過程控制系統(tǒng)設計的主要內容 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，要進行過程特性分析，明確： 被控變量 操縱變量 主要擾動 過程控制系統(tǒng)設計的主要內容 A 控制方案的設計 包括帶控制點的工藝流程圖、設計說明書等。 帶控制點的工藝流程圖 是用自控字母和圖形符號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量點的位置、控制手段的實現(xiàn)方法，以及各個控制系統(tǒng)相互之間的關系。圖紙上自控字母和圖形符號都要符合一定的設計規(guī)范。 初步設計說明書 包括設計指導思想、工藝流程和環(huán)境特征、自動化技術水平、安全措施等說明。 B 工程設計 包括儀表選型、控制室和儀表盤設計、儀表供電氣系統(tǒng)設計、信號及聯(lián)鎖保護系統(tǒng)設計等。 提交自控設備匯總表、電氣設備材料表，以及儀表、電氣設備接線圖等詳細資料。 C 工程安裝和儀表調校 進行儀表和電氣裝備的安裝、信號線路的連接。系統(tǒng)安裝完成后，對每臺儀表進行單獨校驗，對每個控制回路進行聯(lián)動校驗。 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)的設計 被控變量的選擇 通過對過程分析，確定對產(chǎn)品產(chǎn)量、質量以及安全生產(chǎn)和節(jié)能等方面具有決定性作用，而且是直接可測或通過間接計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)過程的質量指標作為被控變量 按質量指標進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。間接指標與質量指標之間必須具有單值對應關系和足夠大小的測量信號。 例如，在精餾過程中，要求產(chǎn)品達到規(guī)定的純度。理論上講，塔頂餾出物或塔底殘液的濃度應該選作為被控變量。但由于缺乏直接測量產(chǎn)品濃度的工具，而且滯后時間較大，因此，常用塔頂、塔底或塔中某點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)過程的獨立變量數(shù)目 根據(jù)物理化學中的相律關系進行判定。例如，確定蒸汽的溫度和壓力是否都是獨立變量，由下式求得： F=CP+2 F為獨立變量數(shù)目， C為組分數(shù)， P為相數(shù)。 飽和蒸汽 ：存在著氣、液兩相，從而： F=1（組分數(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，壓力測量元件的時間常數(shù)小。 如果不遵循這個原則，設計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（組分數(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)之間的相互關聯(lián)問題 當一個過程具有兩個以上的獨立變量，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)，存在著嚴重的相互關聯(lián)。若因
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