【正文】 CC ?如工業(yè)廢水處理可調(diào)范圍 1000， 此時(shí)可以通過分程滿足工藝要求 。 如圖： 一般情況下 足己滿足要求 ,但有些場合對(duì)可調(diào)范圍要求特別大 , 30?R控制器 電氣 轉(zhuǎn)換 ABM P ~M P ~4m ax ?AC 150m ax ?BC 30?? BA RR閥的泄漏量為： m a x% CC s ? m a x% BBs CC ?2022/2/11 70 采用分程控制后： 304m i nm i n ????? BsA CCC1541504m a xm a xm a x ????? BA CCC3010 154m i nm a x ?????CCR 用于滿足工藝上操作的特殊要求 如圖所示的間歇聚合反應(yīng)器控制 TT TC 蒸汽 冷水 開始加熱升溫，引發(fā)反應(yīng)；等反應(yīng)開始后，由于是放熱反應(yīng)，反應(yīng)逐漸加劇，溫度越來越高，因此需要降溫冷卻。 采用分程控制，利用溫度控制器輸出信號(hào)的不同區(qū)間分別控制這兩只不同的閥門。 確定閥的氣開 、 氣關(guān)型式 為避免氣源中斷時(shí)造成反應(yīng)溫度過高 ， 蒸汽閥選擇氣開式 、 冷水閥選 氣關(guān)式；溫度控制取反作用 。 A B 2022/2/11 71 ????????? BATTATT rr 根據(jù)工藝要求 ， 當(dāng)溫度偏高時(shí) ， 先關(guān)小蒸汽再開大冷水 溫度控制器為反作用 ， 溫度升高 輸出信號(hào)下降 ， 信號(hào)下降時(shí)先關(guān)小蒸 汽 ， 再開大冷水 。 蒸汽閥的分程為 ~、 冷水 ~ 。 決定分程區(qū)間 AB 0100MPa 工藝要求保持貯罐內(nèi)呈微正壓 ， 當(dāng)罐內(nèi)料位變化 ， 將引起罐頂壓力變化 ， 應(yīng)及時(shí)控制 。 例 2 罐頂?shù)夥殖炭刂? 煉油廠 、 化工廠成品油化工產(chǎn)品貯罐為避 免與空氣中的氧氣接觸氧化 ， 常采用罐頂充氮?dú)獾霓k法 。 如圖： PT PC 氣開閥 2N排空 反作用 針對(duì)罐頂空隙較大 、 氣體壓力對(duì)象時(shí)間常數(shù)大；罐頂壓力控制要求不 高的實(shí)際情況 ， 設(shè)計(jì)間歇區(qū)間 ， 避免兩只閥的頻繁開閉 。 0100MPa2022/2/11 72 分程控制的組合形式 根據(jù)分程控制系統(tǒng)中控制閥的形式 ， 分程控制系統(tǒng)可分為： 0100MPa 0100MPa 0100MPa 0100MPa2022/2/11 73 閥位控制 (VPC)系統(tǒng) 在生產(chǎn)中，有兩個(gè)（或多個(gè)）變量均能影響同一個(gè)受控變量， 但具有良好動(dòng)態(tài)性能的變量，其靜態(tài)性能 (指工藝上的某些性能 )卻是 低劣的。從提高受控變量控制品質(zhì)的角度應(yīng)采用動(dòng)態(tài)性能好的變量， 但從穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的角度卻是不適合的。為協(xié)調(diào)矛盾，可采用包括閥位 控制系統(tǒng)在內(nèi)的 復(fù)合控制系統(tǒng) 。 例 1 加熱爐溫度控制 — 節(jié)能 受控變量：物料出口溫度 ? 動(dòng)態(tài)分析：旁路閥 VA控制通 道滯后小，控制及時(shí)； 節(jié)能分析：旁路閥全關(guān)最節(jié)能 （兩種冷熱不同流體混合過程不 可逆，易造成損失。 ) 節(jié)能復(fù)合控制方案 2022/2/11 74 組成：兩個(gè)回路 ⒈ 主回路：溫變、溫控、 VA及對(duì)象，受控變量 — 出口溫度 ?。 —— 良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì) ⒉ 副回路：閥位控制器 VPC、 VB、 及對(duì)象，受控變量 — VA閥位。其 設(shè)定值對(duì)應(yīng) VA較小開度（如 10%）， 控制器采用大比例度和 大積分時(shí)間，使具有緩慢的控制動(dòng)作，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)， VA處于小開度。 —— 節(jié)能 2022/2/11 75 2022/2/11 76 兩回路的工作頻率差異很大，作粗略分析時(shí)，討論主回路時(shí)可 將副回路看成開路；討論副回路時(shí)，可將主回路中的某些快速環(huán)節(jié) 的動(dòng)態(tài)滯后忽略。 例 2 反應(yīng)釜溫度控制 與冷水相比，冷凍鹽水的影響滯后小， 有良好的動(dòng)態(tài)性能，但價(jià)格較冷水昂貴。 正常工況下，要求通過閥位控制器的 調(diào)整使之處于小流量，而當(dāng)干擾使溫度突 然升高時(shí)，快速打開鹽水閥。 VA VB 例 3 蒸汽透平控制 中壓蒸汽驅(qū)動(dòng)透平后排入低壓蒸汽管網(wǎng)。 控制要求：低壓管網(wǎng)壓力恒定。 VA： 直接控制，控制及時(shí)，但不節(jié)能； VB： 透平不可以變速太快，可用于正常 工況（此時(shí) VA處于小開度 —— 節(jié)能）。 2022/2/11 77 結(jié)論： ⑴ 從結(jié)構(gòu)看：分程控制系統(tǒng)和閥位控制系統(tǒng)都具有多個(gè)控制變量 和單個(gè)受控變量； ⑵ 從控制要求看：分程控制要求各個(gè)控制變量接替工作； 閥位控制要求被選作輔助變量的閥位在穩(wěn)態(tài)時(shí) 處于某個(gè)較小（或較大）值上，以滿足另外指標(biāo)優(yōu) 化的要求。 2022/2/11 78 選擇性控制的基本概念 選擇性控制系統(tǒng) 凡在控制回路中引入選擇器的系統(tǒng)均稱為選擇性控制系統(tǒng)。 HS ?1u),m a x ( 210 nuuuu ??2unu0u1u LS ?),m in ( 210 nuuuu ??2unu0u 常用的選擇器有低選器和高選器 一 、 選擇性控制的基本原理和結(jié)構(gòu) 二、選擇性控制系統(tǒng)的基本型式 １ 超弛控制 按選擇器作用和功能 2022/2/11 79 大型生產(chǎn)過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常運(yùn)行下能克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行外，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)有一種應(yīng)變能力，能自動(dòng)采取相應(yīng)強(qiáng)有力的保護(hù)措施，促使生產(chǎn)操作離開安全極限，返回到正常工況，防止超限；或使生產(chǎn)暫時(shí)停下來，以防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大 —— 生產(chǎn)保護(hù)性 如大型壓縮機(jī)的防喘振措施，精餾塔的防液泛措施等。 生產(chǎn)保護(hù)性措施有兩類： ① 硬保護(hù)措施，即參數(shù)達(dá)到第一極限時(shí)（聲、光報(bào)警） → 設(shè)法排除故障（人工） → 故障未被及時(shí)排除，參數(shù)達(dá)到第二極限 → 啟動(dòng)聯(lián)鎖裝置自動(dòng)停車。 ② 軟保護(hù)措施，即參數(shù)達(dá)到極限報(bào)警 → 設(shè)法排除故障 → 同時(shí)通過特定裝置改變操作方式，按使該參數(shù)脫離極限值為主要控制目標(biāo)進(jìn)行控制，防止該參數(shù)進(jìn)一步超限。當(dāng)該參數(shù)脫離極限值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)重新回到原控制方式。 超馳控制：為實(shí)現(xiàn)軟保護(hù)而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。 2022/2/11 80 分為三類： （１）開關(guān)型 一般有 A、 B兩個(gè)可供選擇的參數(shù)。 A—— 工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量； B—— 工藝上只要求不超限，以確保生產(chǎn)的安全。 例如丙烯冷卻器裂解氣出口溫度與丙烯液面選擇性控制。 乙烯分離過程中，裂解氣經(jīng)五段壓縮后溫度達(dá) 88℃ ，需進(jìn)一步降 溫 15℃ ，以進(jìn)行低溫分離。 控制方案如圖： 2022/2/11 81 （２） 連續(xù)型選擇性控制 與開關(guān)型不同：當(dāng)取代作用發(fā)生后，控制閥門不是立即全關(guān)或全開，而是在閥門原有開度的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行控制，即控制作用是連續(xù)的。 例 ： 大型合成氨工廠中，蒸汽鍋爐為重要的動(dòng)力設(shè)備，負(fù)責(zé)向全廠提供蒸汽。其運(yùn)行正常與否直接關(guān)系到合成氨生產(chǎn)的全局。必須對(duì)蒸汽鍋爐的運(yùn)行采取一系列的保護(hù)措施。鍋爐燃燒系統(tǒng)的選擇性控制系統(tǒng)就是這些保護(hù)性措施項(xiàng)目之一。 蒸汽鍋爐主要控制系統(tǒng)是蒸汽壓力控制。 脫火現(xiàn)象： 當(dāng)燃料氣壓力過高時(shí)產(chǎn)生，易造成大量燃料氣未被完全燃燒，可能的后果是： ① 煙囪冒黑煙，污染環(huán)境； ② 燃燒室內(nèi)積存大量燃料氣與空氣混合物，有爆炸的危險(xiǎn)。 2022/2/11 82 預(yù)防脫火的辦法：在鍋爐燃燒系統(tǒng)中采用蒸汽壓力與燃料氣壓力的選擇 性控制。 2022/2/11 83 Pmax P P2C Gv(s) Gm1(s) P1C LS G2(s) G1(s) Gm2(s) Psp 2022/2/11 84 （３）混合型選擇性控制 蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)中還有另外一種可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，即因燃料管線壓力過低時(shí)可能產(chǎn)生的回火現(xiàn)象。其危害是可能導(dǎo)致燃料氣罐發(fā)生燃燒和爆炸。 2022/2/11 85 ２ 選擇器在幾個(gè)測量元件 (或變送器 )與調(diào)節(jié)器之間 如 :固定床反應(yīng)器的溫度控制 為保證產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)控制最高溫度 ， 但最高 溫度點(diǎn)的位置可能會(huì)隨催化劑的老化變質(zhì)和流 動(dòng)等原因有所移動(dòng) ， 因此反應(yīng)器各處溫度都應(yīng) 參加比較 ， 擇其高者用于控制 。 TC 101 進(jìn)料 TT 101 反 應(yīng) 器 產(chǎn)品 冷卻液 TT 102 TT 103 TT 104 HS ３利用選擇器實(shí)現(xiàn)非線性控制 如精餾塔控制 ， 塔釜蒸汽量應(yīng) 隨進(jìn)料量成比例變化 ， 但不能超過 上 、 下限 。 如引入高 、 低限幅 ， 構(gòu) 成非線性選擇性控制系統(tǒng) 。 蒸汽流量 進(jìn)料流量 下限 上限 )(xFFC 分 餾 塔 FT FY FT HS SPL)(xFLS H2022/2/11 86 有時(shí)系統(tǒng)在達(dá)到某一約束區(qū)后 ,需要將控制器的輸出從一個(gè)閥門切換到另一個(gè)閥門上去。如精餾塔控制中，來于精餾塔頂?shù)奈锪险羝谶M(jìn)入冷凝器后被冷凝為液體，流入冷凝液儲(chǔ)罐，并用泵輸送回塔。 正常運(yùn)行條件下，全部蒸汽都是可凝的 —— 可改變回流控制 塔壓 壓力 ??PC輸出 ??閥開度 ??回流 ??液位 ??傳熱表面積 ??冷凝量 ? ?壓力 ? ??LS選擇 PC輸出 ??減法器輸出 =0??排氣閥全關(guān) 如有不凝性氣體在冷凝器中累計(jì)，則壓力升高 壓力 ??PC輸出 ??回流 ??液位 ??LC輸出 ??LS選擇 LC輸出 ??減法器輸出 ?0??排氣閥打開 LC輸出控制回流 ? 2022/2/11 87 主、副流量的邏輯提降問題 反作用 2022/2/11 88 ① 根據(jù)工藝狀況選擇控制閥的氣開 、 氣關(guān)型式； 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施 設(shè)計(jì) ② 根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)選擇控制器的正反作用； ③ 根據(jù)控制精度的要求選擇控制器規(guī)律； ④ 選擇選擇器的類型 ， 由對(duì)象的特點(diǎn)及工藝要求決定 控制器積分飽和防止 當(dāng)選擇器在控制器和控制閥之間時(shí) ， 系統(tǒng)出現(xiàn)超限時(shí) ， 控制器應(yīng)立即 切換 。 為保證及時(shí)切換 ， 在偏差為零時(shí) ， 兩個(gè)控制器應(yīng)該有相同的輸出 。 當(dāng)其中一個(gè)控制器或兩個(gè)控制器采用 PI作用時(shí) ， 一個(gè)控制器被另一個(gè)控制 器切換后 ， 偏差仍存在 ， 且存在較長的時(shí)間 ， 產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象 ， 使下一 次不能及時(shí)切換 。 目前防積分飽和主要有三種方法： ① 限幅法：用高、低值限幅器使控制器輸出信號(hào)被限制在工作信號(hào)范圍內(nèi)。 ②積分切除法：當(dāng)控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)時(shí)，將控制器的積分作用切除掉，使控制器的輸出不會(huì)一直增大到最大值或減小到最小值，避免了積分飽和的產(chǎn)生。如 PIP控制器。 2022/2/11 89 LS 控 制 器 2 積分外反饋 控 制 器 1 1u 2u設(shè)定 1 設(shè)定 2 測量 1 測量 2 當(dāng)控制器 1被切換時(shí) 2111 111usTeKu c ???1222 112usTeKu c ???當(dāng)控制器 2被切換時(shí) ③積分外反饋法：采用選擇器的輸出，即送往控制閥的信號(hào)作為積分外反饋。 當(dāng) e1或 e2等于零 ,且系統(tǒng)處于較平穩(wěn)階段時(shí)， u1=u2， 滿足同步要求。