【正文】 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 70 控制器作用方式確定 ? 被控對象為反作用：操縱量 Q2增大， h下降； ? 檢測 /變送為正作用： ? 控制閥為氣關(guān)型，是反作用 m Q2 e 圖 (b)控制系統(tǒng)等效方框圖 h SP 控制閥 “ － ” 檢測 /變送 “ +” PV 水槽 “ － ” 控制規(guī)律 “ +” 反作用 擾動使 h↑ PV↑ → e↓ 要維持 h， 需 Q2↑ → m↓ 控制規(guī)律方塊為正作用 (+) 控制器為反作用 (－ ) 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 本章小結(jié) 被控量與操縱量的選擇 檢測及變送環(huán)節(jié)的考慮 控制閥的選擇 控制器控制規(guī)律及作用方向的選擇 控制器參數(shù)的工程整定 控制系統(tǒng)的投運 71 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 重點與難點 ? 掌握單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 ? 掌握被控量和操縱量的選擇方法 ? 控制作用 和 控制閥 的選擇及計算 ? 控制系統(tǒng)的 工程整定及計算 72 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 73 習(xí)題及思考題（作業(yè)： 9～ 13） ？ 。 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 69 控制器選型 ?控制規(guī)律選擇 ：若貯槽是為了起 緩沖 作用而控制液位的，則對液位控制要求不太高，調(diào)節(jié)器采用寬比例度的 比例作用即可。這樣構(gòu)成液位控制系統(tǒng)就有兩種控制方案，如圖 49所示。因此工藝要求液體貯槽內(nèi)的液位需維持在某給定值上下，或在某一小范圍內(nèi)變化并保證物料不產(chǎn)生溢出。至此，初步投運過程結(jié)束。 60 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 61 控制系統(tǒng)的投運 投運第一步 ： 投運前準(zhǔn)備 熟悉被控對象和整個控制系統(tǒng)，檢查所有儀表及連接管線、電源、氣源等，以保證投運時能及時正確的操作，故障能及時查找； 現(xiàn)場校驗所有儀表，保證儀表能正常使用； 確認(rèn)控制器的正、反作用；根據(jù)經(jīng)驗或估算，設(shè)置控制器參數(shù)；或者先將調(diào)節(jié)器設(shè)置為純比例作用，比例度根據(jù)經(jīng)驗或估算，設(shè)置較大的位置； 確認(rèn)控制閥的氣開、氣關(guān)作用； 根據(jù)前述所有選擇，假設(shè)被控變量受干擾有一個增加，看控制系統(tǒng)能否克服干擾的影響。 3）衰減曲線法 ：此法是在總結(jié)臨界比例帶的經(jīng)驗基礎(chǔ)上提出來的，較準(zhǔn)確可靠，安全，應(yīng)用廣泛。但此方法靠經(jīng)驗，要湊到一條滿意的過程曲線，可能花費時間多。 解 應(yīng)用表中的經(jīng)驗公式，可得 (1)、 比例 控制器 ?=?S=20% (2)、 比例積分 控制器 ?=?S=?20%=24% TI==?10=5min (3)、 比例積分微分 控制器 ?=?S=?20%=16% TI==?10=3min TD==?10=1min P(%) TI TD P PS ∞ 0 PI 0 PID 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 58 響應(yīng)曲線法 典型工業(yè)過程響應(yīng)曲線 (開環(huán) )如下圖示： 典型 (S型 )響應(yīng)曲線 ?y ? T 響應(yīng)曲線法又稱為 ZieglerNichols第一法則 ，是一種根據(jù)廣義對象的響應(yīng)曲線 【 如響應(yīng)曲線不為 S型不能使用本方法 】 來整定控制器參數(shù)的方法。 54 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 55 衰減曲線法 此法以 4∶ 1或 10∶ 1衰減過程作為整定的要求 。 解：應(yīng)用經(jīng)驗公式， 可得 (1).比例控制器 ?=2?K=2 20%=40% (2).比例積分控制器 ?=?K= 20%=44% TI=TK/=1/= (3).比例積分微分控制器 ?=?K=?20%=32% TI==?1= TD==?= P(%) KP TI TD P 2PK ∞ 0 PI 0 PID 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 ?應(yīng)用臨界比例度法的幾點注意事項： （ 1）在尋找臨界狀態(tài)時，應(yīng)格外小心。 52 ?整定步驟 (3)根據(jù) PK和 TK值，采用下頁表中的經(jīng)驗公式，計算 P、 TI、TD的值。 50 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 51 在擾動作用下被控量出現(xiàn)等幅振蕩的狀態(tài)叫臨界狀態(tài) (圖 46)，處于臨界狀態(tài)時控制器的比例系數(shù) (比例帶 )和被控量的振蕩周期，分別叫做臨界比例系數(shù) KC(比例帶 PK)和臨界周期 TK 。 47 P(%) TI(min) TD(min) 溫度控制 20~60 3~10 ~3 流量控制 40~100 ~1 0 壓力控制 30~70 ~3 0 液位控制 20~90 1~5 0 控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù) 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 ?整定步驟 48 (1)在純比例作用下 (TI=?、 TD=0) ?在比例度 PC按上表的取值下，將系統(tǒng)投入運行； ?若曲線振蕩頻繁，則加大比例度 PC ； ?若超調(diào)量大，且趨于非周期，則減少 PC，求得滿意 的 4： 1過渡過程曲線。 工程應(yīng)用上大量采用 工程整定法 。 答：因工藝要求故障情況下送出的氣體不許帶液，故當(dāng)氣源壓力為零時，閥門應(yīng)打開。 ”)*(控制閥 “ 177。 ”)*(控制閥 “ 177。允許靜差存在 對象滯后大，負(fù)荷變動較大但不頻繁。 39 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 位式 P PI PD PID 特 點 ?簡單 ?控制質(zhì)量低，有 振蕩 ?控制 速度快 ?有靜差 ?控制不及時 ?無靜差 ?超前控制，減小動態(tài)偏差 ?有 靜差 兼顧動態(tài)與靜態(tài)，整定較麻煩 適用場合 對象容量大，負(fù)荷變動小。 ⑥進(jìn)行壓力、壓差、開度 (10%l/L90%)以及可調(diào)比 (RrQmax/Qmin)校驗，以驗證所選調(diào)節(jié)閥口徑的正確性。 ②確定計算 C值的各項參數(shù)值，如閥前、后壓力，最大、常用、最小流量，閥前后壓差，密度以及其他輔助修正系數(shù)。 ?按常用流量算出相應(yīng)的流通能力 Cvc。 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇實質(zhì)上就是根據(jù)特定的工藝條件(即給定的介質(zhì)流量與物性參數(shù)及閥前后的壓差等 )進(jìn)行 Cmax值的計算 ， 然后按調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄 ， 選出相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥口徑 ， 使得通過調(diào)節(jié)閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕度 ， 但裕度不宜過大 。 32 中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 熱工過程控制工程 劉玉長 控制閥開閉 (作用 )形式的選擇 控制閥的開 (信號增大時閥開大 )閉 (信號壓力增大閥關(guān)小 )形式選擇主要基于以下幾點考慮： ?安全角度： 出現(xiàn)意外，保證人員、設(shè)備安全； ?質(zhì)量角度：出現(xiàn)意外事故，考慮產(chǎn)品質(zhì)量； ?消耗角度：原料、成品及動力； ?介質(zhì)特點：特殊介質(zhì)，考慮結(jié)晶、蒸發(fā)等因素 ?控制閥作用方式的選擇要和控制器作用方式的選擇匹配以滿足控制通道作用方向的要求。 蝶閥 流阻小，適用于低差壓大流量的氣體及含有固體懸浮物的介質(zhì)，通常流量特性與等百分比相似。 31 a)單座控制閥 b)雙座控制閥