雙交叉限幅控制過程

1、所謂雙交叉就是煤氣折算流量 Ig 和空氣折算流量 Ia 通過一些環(huán)節(jié)，各自送入對方 的主調(diào)節(jié)系統(tǒng)。煤氣流量 Ig 直接送入第二重比例積分 (PI1) 調(diào)節(jié)運算單元中去，作為煤 氣流量的被調(diào)參數(shù)；此Ig還通過增量單元+K4或-K2，與空氣量調(diào)節(jié)的第三重比例積分 (PI2) 運算單元聯(lián)系起來，這就叫煤氣流量與空氣調(diào)節(jié)回路的交叉。同樣，空氣折算流量 la直接與空氣回路的主調(diào)節(jié)器PI2相連，作為它的被調(diào)參數(shù)；此la的另一路，通過比值 器2后，la /B =la，再連接于增量單元-K3或+K1后，與煤氣回路主調(diào)節(jié)器PI1聯(lián)系起 來 ， 這 叫 空 氣 流 量 與 煤 氣 調(diào) 節(jié) 回 路 的 交 叉 。所

2、謂限幅就是通過增量單元，使閥門開度每一次的變化量限制在某一值范圍內(nèi)，目 的是使爐溫較平緩的變化。圖中，-K3、+K1與+K4或-K2，就是增量值。高值選擇與低值選擇。進入高值選擇單元的兩參數(shù)，只允許大的參數(shù)值通過，小參 數(shù)值不能通過。進入低值選擇單元的兩參數(shù)，只允許小參數(shù)通過，而大參數(shù)不能通過。(1) 爐溫穩(wěn)定狀態(tài)下信號的流向在當SP- PV= 0時，爐溫穩(wěn)定。此時，溫度PID輸出值I1是恒定值，PI1輸出值I1g 和 Pl2 輸出值 l1a 也是恒定值，兩個閥門的開度也是不變的，因而流量 lg 和 la 也是恒 值，并且 Ig = Ia = Ia/ B，I1 = Ig，B I1=Ia。I1g

3、 和I1a分別經(jīng)限幅單元后輸出為Igd和Iad。在升溫的最初階段，I1g和I1a的 值很大，大大超過閥門的允許開度，因此需要限幅輸出。在溫度已基本穩(wěn)定，即SP-PV的絕對值變化較小時，此限幅單元不起限幅作用。這時 I1g=Igd,I1a=Iad 。(2) 爐溫突然降低時信號的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K2Q溫度PID輸出的I1值增加，此刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個 周期值。由于I1I2，經(jīng)H1后輸出IH1 = I1 ;如I1增加的值小于K1,此時IL1=I1+ I1,K1 的限幅不起作用;女口 I1增加的值大于K1(且大于K4)，貝U 14 VIH1，經(jīng)L1后輸出值 IL仁I4

4、=la+K1 ;偏差I(lǐng)L1-Ig=K1,此K1經(jīng)PI1運算后輸出為I1g，此刻的I1g I ig-i，煤 氣閥門開度稍為增大一點。如 SP- PV較大，則I1-I i-i=A I1，可能大偏差 I1遠大于 K1,但輸入PI1的偏差仍是K1，而不是厶11 ,這就是增量單元的限幅作用。如I1增加的值小于K4,此時IL2=I1+ I1,K4的限幅不起作用；由于I1 I3，經(jīng) L2后輸出的IL2=I3=Ig+K4(此Ig為前次的值)；IL2 I5，經(jīng)H2后輸出的IH2=IL2=Ig+K4; 經(jīng)比值器1后為B IH2=B (Ig+K4);因B lg=la，故B IH2-Ia= B K4為PI2的輸入偏差

5、，經(jīng) PI2運算后，輸出為I1a，閥門開度增加一點，而增加的開度是由偏差B K4引起，而不是 由大偏差3厶I1所引起，這又體現(xiàn)了增量單元的限幅作用。經(jīng)第一循環(huán)的調(diào)節(jié)后，Qa Qg都增加一點，但增加過后 Qa/Qg是否還保持某個確定 的比值?由于各閥門的開度與流量的非線性，閥門的機械零點和電氣零點不可能調(diào)整得很精確等原因，都會使 Qa/Qg比值改變。采用雙交叉系統(tǒng)，就能基本保證Qa/Qg比值的穩(wěn)定。如第一次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值變大，即空氣量相對多了一點，我們來分析第二次調(diào)節(jié) 后會出現(xiàn)什么樣的情況 ?經(jīng)第一次調(diào)節(jié)后，爐溫增加一點，SP- PV減少一點，但I1仍在增加。如I1仍大于 I2，經(jīng)H1后

6、IH仁11 ； IH1仍大于I4，經(jīng)L1后，IL仁I4=la+K1 ;因Qa/Qg比值增大，故 Ia Ig，偏差I(lǐng)L1-Ig=K1+(Ia-Ig)，而不是K1,此偏差經(jīng)PI1運算后輸出為一較大的 I1g 值，因偏差考慮了 Ia-Ig 之值，故煤氣閥門就會多開一點， 煤氣流量就會更多一點。對空氣支路，因 13 V 11，經(jīng) L2 后，IL2=l3=lg+K4 ; IL2 15 ,經(jīng) H2后，IH2=IL2=lg+K4 ; 經(jīng) B 后，輸出的 B IH2= B (Ig+K4);輸入 PI2 的偏差為 B IH2-Ia= B lg+ B K4-Ia,由于 Qa/Qg 比值增大，故B Ig-Ia V0

7、,即輸入PI2的偏差較小(與輸入PI1的相比)，故經(jīng)PI2后輸 出的11a增加較少，閥門開度增加較少。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點。這就說明，雙交叉會提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。為提高爐子的熱效率，普遍認為，如爐溫降低，希望空氣量多增加一點，而煤氣量 少增加一點，讓煤氣在空氣過剩下燃燒。同理，當爐溫超溫時，希望煤氣量多減少一點， 而空氣量則少減少一點。根據(jù)這一原則，所以在選擇 K時，一般K4 K1，K3 K2。(3) 爐溫突然升高時信號的流向(以下分析的前提假設(shè)為K1K4,K2K3且 I1的降低值必須大于K3,小于K3時，限幅不起作用)此時SP PV0溫度PID輸出的I1值減少，此

8、刻Ig和Ia值尚未變化，還是上一個 周期值。由于I1IH1，經(jīng)L1后輸出值 IL1=IH1=Ia-K3 ;偏差 IL1-Ig=-K3,此-K3 經(jīng) PI1 運算后輸出為 I1g，此刻的 I1gl ig-i， 煤氣閥門開度稍為減小一點。女，SP-PV|較大，則丨I1-I i-i | = I1，可能大偏差 I1 遠大于K3,但輸入PI1的偏差仍是K3,而不是 I1，這就是增量單元的限幅作用。如I1減少的值小于K2,此時IH2=I1 I1,K2的限幅不起作用；由于I1I3，經(jīng) L2后輸出的IL2=I1 ; IL2 Ig，偏差I(lǐng)L1-Ig=-K3+(Ia-Ig)，而不是-K3，此偏差經(jīng)PI1運算后輸出

9、為一較小的 I1g 值，因偏差考慮了 Ia-Ig 之值，故煤氣閥門就會少開一點，煤氣流 量就會更多一點。對空氣支路，因I3I1，經(jīng)L2后，IL2=I1 ;IL2I5，經(jīng)H2后，IH2=l5=lg-K2 ; 經(jīng) B 后，輸出的 B IH2=B (Ig-K2);輸入 PI2 的偏差為 B IH2-Ia= B Ig- B K2-Ia,由于 Qa/Qg 比值增大，故B Ig-Ia V0,即輸入PI2的偏差絕對值較大(與輸入PI1的相比),故經(jīng)PI2 后輸出的I1a減少較大，閥門開度減少較多。經(jīng)第二次調(diào)節(jié)后，Qa/Qg比值就變小一點。這就說明，雙交叉會提高Qa/Qg比值的穩(wěn)定性。(2)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程及特點

10、在負荷劇增(溫測 溫給)時，溫度PID的輸出劇增 對于空氣流量調(diào)節(jié)回路 , 隨著 I1 開始增加時 ,I1I3 時,低選器選中 I3,I1 被中斷, 同時 IL2=I3I5, 高選器選 I3,I3 作為該回 路 PID 的設(shè)定值 , 使空氣流量隨著煤氣流量的增加而增加 , 交叉限制作用開始 , 當 I3 增加 到I3I1時,低選器又選中I1,I1又作為該回路PID設(shè)定值,交叉限制作用結(jié)束,系統(tǒng)穩(wěn)定。 對于煤氣流量調(diào)節(jié)回路,隨著溫度PID的輸出的增加，高選器選I1,而低選器中,開始時選 I1作為該回路PID的設(shè)定值,煤氣流量增加,I1I4時,低選氣選I4,I1被中斷,煤氣流量 隨著空氣流量增加而增加 , 交叉限制作用開始 , 當 I4 增加到 I4I1 時, 低選器又選 I1,I1 又作為該回路PID