第典型過程控制系統(tǒng)及仿真PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1第第 典型過程控制系統(tǒng)及仿真典型過程控制系統(tǒng)及仿真11.1 燃燒過程控制系統(tǒng)11.1.1 燃燒過程控制系統(tǒng)的基本理論1蒸汽壓力控制和燃料空氣比值控制系統(tǒng) 燃油蒸汽鍋爐燃燒的目的是生產(chǎn)蒸汽供應(yīng)其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用。一般生產(chǎn)過程中蒸汽的控制是通過壓力實(shí)現(xiàn)的，隨著后續(xù)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)用量不同，反應(yīng)在燃油蒸汽鍋爐環(huán)節(jié)就是蒸汽壓的波動。維持蒸汽壓力恒定是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行的首要條件。 保證蒸汽壓力恒定的主要手段是隨著蒸汽壓力波動及時調(diào)節(jié)燃燒產(chǎn)生的熱量，而燃燒產(chǎn)生熱量的調(diào)節(jié)是通過控制所供應(yīng)的燃料量以及適當(dāng)比例的助燃空氣實(shí)現(xiàn)的。以燃油蒸汽鍋爐為例說明燃燒系統(tǒng)中帶有一定普遍性的控制問題。燃油鍋爐的燃燒控制主要有三

2、個子系統(tǒng)構(gòu)成：蒸汽壓力控制系統(tǒng)、燃料空氣比值控制系統(tǒng)和爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)。第1頁/共19頁11.1 燃燒過程控制系統(tǒng)11.1.1 燃燒過程控制系統(tǒng)的基本理論2爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)鍋爐爐膛負(fù)壓力過小時，爐膛內(nèi)的熱煙、熱氣會外溢，造成熱量損失、影響設(shè)備安全運(yùn)行甚至?xí)＜肮ぷ魅藛T安全；當(dāng)爐膛負(fù)壓太大時，會使外部大量冷空氣進(jìn)入爐膛，改變?nèi)剂虾涂諝獗戎?，增加燃料損失、熱量損失和降低熱效率。保證爐膛負(fù)壓的措施是引風(fēng)量和送風(fēng)量的平衡。如果負(fù)壓波動不大，調(diào)節(jié)引風(fēng)量即可實(shí)現(xiàn)負(fù)壓控制；當(dāng)蒸汽壓力波動較大時，燃料用量和送風(fēng)量波動也會較大，此時，經(jīng)常采用的控制方案如圖11.2所示。第2頁/共19頁11.1 燃燒過程控制系統(tǒng)

3、11.1.2 燃燒過程控制系統(tǒng)綜合仿真(具體內(nèi)容請參閱教材)第3頁/共19頁11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論11.2.2 PH控制系統(tǒng)綜合仿真11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論1PH控制的特點(diǎn) PH控制系統(tǒng)的主要方式有三種： 用一種堿（或酸）滴定另一種物質(zhì)使PH值保持在某一值上； 對兩種分別呈酸性和堿性物質(zhì)的流量等進(jìn)行控制使PH值保持在一定值上； 控制兩種物質(zhì)的混合溶液使之保持在一定的PH值上。 PH控制和其他控制參數(shù)的不同主要在于：l PH滴定曲線的高度非線性；l滴定過程的測量純滯后特性。 第4頁/共19頁11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論11.2.2 PH控制

4、系統(tǒng)綜合仿真11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論1PH控制的特點(diǎn) 在控制系統(tǒng)中將PH值的變化轉(zhuǎn)化為中和反應(yīng)酸堿的控制流量變化，是根據(jù)滴定特性曲線進(jìn)行的。將滴定特性曲線轉(zhuǎn)化為酸堿流量變化規(guī)律的方法主要有三種：u利用非線性閥補(bǔ)償過程的非線性；u采用三段式滴定調(diào)節(jié)器，用三條相接的線段代替非線性滴定曲線；u采用滴定曲線的非線性調(diào)節(jié)器精確描述滴定曲線。隨著技術(shù)的進(jìn)步，利用非線性閥補(bǔ)償?shù)味ㄇ€非線性用的越來越少了；而基于計(jì)算功能元器件或計(jì)算機(jī)的第2種方法和第3種方法應(yīng)用越來越多。對滯后的補(bǔ)償常采用三種方法：n微分史密斯補(bǔ)償方法，由于該法本身適應(yīng)能力較差，較少使用；n改進(jìn)的史密斯補(bǔ)償方

5、法；n自適應(yīng)方法，應(yīng)用較多的是增益自適應(yīng)的Smith法。為了提高控制系統(tǒng)的誤差跟蹤性能，PH控制系統(tǒng)經(jīng)常采用的控制策略是PI或PID，不能采用P調(diào)節(jié)。第5頁/共19頁11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論2三段式非線性調(diào)節(jié)器和采用滴定曲線的非線性調(diào)節(jié)器實(shí)際中，酸堿中和后通過PH計(jì)測得PH值大小，控制系統(tǒng)將當(dāng)前PH值大小折算成溶液中酸堿量的多少，并調(diào)節(jié)系統(tǒng)酸堿流量大小實(shí)現(xiàn)要求的PH值。非線性調(diào)節(jié)器即是用三段相接的直線構(gòu)成的折線近似滴定曲線。 采用滴定曲線的非線性調(diào)節(jié)器，即將滴定曲線所描述的函數(shù)關(guān)系利用現(xiàn)代的非線性函數(shù)器或計(jì)算機(jī)精確描述出來。尤其是利用計(jì)算機(jī)的查表或編程等手段可

6、精確實(shí)現(xiàn)滴定曲線的非線性調(diào)節(jié)器。 第6頁/共19頁11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.1 PH控制系統(tǒng)的基本理論3PH滴定曲線的更一般情況第7頁/共19頁11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.2 PH控制系統(tǒng)綜合仿真(具體內(nèi)容請參閱教材)第8頁/共19頁11.2 PH控制系統(tǒng)11.2.2 PH控制系統(tǒng)綜合仿真(具體內(nèi)容請參閱教材)第9頁/共19頁11.3.1 精餾控制系統(tǒng)的基本理論 11.3.2 精餾工藝的基本控制方案 11.3.3 精餾控制系統(tǒng)綜合仿真11.3 精餾控制系統(tǒng)11.3.1 精餾控制系統(tǒng)的基本理論1精餾工藝概述第10頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng)11.3.1 精餾控制系統(tǒng)的基本理論2精

7、餾工藝的基本要求精餾塔的控制主要有三類指標(biāo)：質(zhì)量指標(biāo)（產(chǎn)品純度）、產(chǎn)品產(chǎn)量指標(biāo)和能耗指標(biāo)。根據(jù)精餾過程，基本的精餾工藝要求有：（1）保證產(chǎn)品的提純純度（質(zhì)量）和產(chǎn)量精餾過程所得產(chǎn)品自然應(yīng)滿足規(guī)定的質(zhì)量要求。精餾產(chǎn)品的質(zhì)量要求一般是要保證塔頂或塔底產(chǎn)品之一達(dá)到規(guī)定的純度要求，而另一產(chǎn)品純度在規(guī)定的范圍內(nèi)。產(chǎn)品質(zhì)量的高低與能耗、產(chǎn)量和成本等關(guān)聯(lián)密切，為了取得綜合效益最好，往往把產(chǎn)品質(zhì)量控制到剛好能滿足規(guī)格要求，即所謂“卡邊”生產(chǎn)。產(chǎn)品的產(chǎn)量通常用回收率表示?；厥章蕿樵现忻繂挝划a(chǎn)品組分所能得到的可售產(chǎn)品的數(shù)量。可見回收率越高，表明產(chǎn)量越高。（2）安全和節(jié)能生產(chǎn)過程的安全性主要體現(xiàn)在精餾過程控制中的

8、參數(shù)設(shè)限問題，即根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定如蒸汽壓力、流量等的最大最小值，以防止事故發(fā)生保證安全生產(chǎn)。耗能問題是精餾過程所研究的重點(diǎn)問題。能耗的降低主要考慮工藝過程的合理性、過程控制的參數(shù)選擇和策略選擇合理性等。第11頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng) 11.3.2 精餾工藝的基本控制方案精餾工藝的基本控制內(nèi)容包括：l 精餾塔外部的原料流量控制、過熱蒸汽控制；l 精餾塔內(nèi)部的精餾塔壓力控制、精餾段相關(guān)量控制、提餾段相關(guān)量控制；l 總體的安全控制和節(jié)能控制等。常用的基本控制方案有：（1）通過控制回流量保證精餾段產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，同時保持再沸器加熱量為定值第12頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng) 11.3.2

9、 精餾工藝的基本控制方案常用的基本控制方案有：（2）通過控制餾出液流量保證精餾段產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，同時保持再沸器加熱量為定值 第13頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng) 11.3.2 精餾工藝的基本控制方案常用的基本控制方案有：（3）通過控制加熱量控制提餾段產(chǎn)品質(zhì)量，同時保持回流量恒定第14頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng) 11.3.2 精餾工藝的基本控制方案常用的基本控制方案有：（4）通過控制加熱量控制提餾段產(chǎn)品質(zhì)量，同時保持回流量比恒定第15頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng) 11.3.2 精餾工藝的基本控制方案常用的基本控制方案有：（5）依據(jù)精餾段質(zhì)量指標(biāo)控制釜液流量，保持回流量恒定第16頁/共19頁11.3 精餾控制系統(tǒng)11.3.3 精餾控制系統(tǒng)綜合仿真(具體內(nèi)容請參閱教材)第17頁/共19頁本章小結(jié)本章講述了工業(yè)生產(chǎn)中的典型過程控制系統(tǒng)，主要有燃燒過程控制系統(tǒng)、PH過程控制系統(tǒng)和精餾過程控制系統(tǒng)。（1）燃燒過程控制系統(tǒng)本節(jié)首先講述了燃燒控制的燃燒過程控制的基本概念和理論，重點(diǎn)是各種和燃燒相關(guān)的參數(shù)及其與燃燒過程的關(guān)系、燃燒的各種控制方法及其選擇。其次講述了燃燒過程控制系統(tǒng)的仿真方法。（2）PH控制系統(tǒng)，本節(jié)首先講述了PH控制系統(tǒng)的基本概念和理論，重點(diǎn)是滴定曲線的形式及構(gòu)造方式。其次講述了PH過程控制系統(tǒng)的仿真方法