第八章 特殊控制方式(2015)

1、12KQQ 主流量控制回路克服主流量控制回路克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定值定值控制控制；從流量控制回路；從流量控制回路克服從流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)克服從流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)控制隨動(dòng)控制；當(dāng)擾動(dòng)消除；當(dāng)擾動(dòng)消除后，主、從流量都回到后，主、從流量都回到原設(shè)定值上，其比值不原設(shè)定值上，其比值不變。變。21ppCQ1qTF2CF2KTF12q氯氣凈化水供用戶在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多裝置是前后緊密聯(lián)系的。前在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多裝置是前后緊密聯(lián)系的。前一設(shè)備的出料，往往是后一設(shè)備的進(jìn)料，各設(shè)備的操作也互一設(shè)備的出料，往往是后一設(shè)備的進(jìn)料，各設(shè)備的操作也互相關(guān)聯(lián)、互相影響。例如圖相關(guān)聯(lián)、互相影響。例如圖

2、7.24所示的兩個(gè)連續(xù)操作的精餾所示的兩個(gè)連續(xù)操作的精餾塔。塔。LC1#2#FTFCLT 1#塔要求液位塔要求液位穩(wěn)定，設(shè)液位控制穩(wěn)定，設(shè)液位控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 2#塔要求進(jìn)料塔要求進(jìn)料量穩(wěn)定，設(shè)流量控量穩(wěn)定，設(shè)流量控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。顯然，這兩套控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)存在矛盾：顯然，這兩套控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)存在矛盾： 解決辦法：解決辦法：1、設(shè)中間貯槽，、設(shè)中間貯槽，使前后影響減小，但使前后影響減小，但成本高。成本高。2、用均勻調(diào)節(jié)、用均勻調(diào)節(jié)方案。方案。1#塔液位調(diào)節(jié)塔液位調(diào)節(jié)閥閥 1 開度變化開度變化LC1#2#FTFCLT122#塔流量變化塔流量變化2#塔流量調(diào)節(jié)塔流量調(diào)節(jié)閥閥 2 開度變化開

3、度變化1#塔液位變化塔液位變化為了解決前后工序控制的矛盾，達(dá)到前后兼顧、協(xié)調(diào)操作，為了解決前后工序控制的矛盾，達(dá)到前后兼顧、協(xié)調(diào)操作，使前后工序的控制參數(shù)均能符合要求而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)稱為使前后工序的控制參數(shù)均能符合要求而設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)稱為。如上例中，均勻控制應(yīng)通過(guò)對(duì)液位和流量?jī)蓚€(gè)變量同時(shí)兼顧如上例中，均勻控制應(yīng)通過(guò)對(duì)液位和流量?jī)蓚€(gè)變量同時(shí)兼顧的控制方案，使兩個(gè)互相矛盾的變量相互協(xié)調(diào)，都能滿足各自的的的控制方案，使兩個(gè)互相矛盾的變量相互協(xié)調(diào)，都能滿足各自的的工藝要求。工藝要求。和其它控制方式相比，和其它控制方式相比，如下：如下：因?yàn)槿魧⒁驗(yàn)槿魧?#塔液位控制成平穩(wěn)的直線，會(huì)導(dǎo)致塔液位控制成平穩(wěn)的

4、直線，會(huì)導(dǎo)致2#塔的進(jìn)料塔的進(jìn)料量波動(dòng)很大；反之若將量波動(dòng)很大；反之若將2#塔的進(jìn)料量控制成平穩(wěn)的直線，會(huì)導(dǎo)塔的進(jìn)料量控制成平穩(wěn)的直線，會(huì)導(dǎo)致致1#塔液位波動(dòng)很大。即無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)被控參數(shù)都很平穩(wěn)。塔液位波動(dòng)很大。即無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)被控參數(shù)都很平穩(wěn)。只有讓兩者都有一定程度的波動(dòng)，但波動(dòng)都比較緩慢、且只有讓兩者都有一定程度的波動(dòng)，但波動(dòng)都比較緩慢、且幅度較小，才有可能同時(shí)符合控制要求。幅度較小，才有可能同時(shí)符合控制要求。 tLL FFO（a）1#塔液位穩(wěn)定、塔液位穩(wěn)定、2#塔流量變化大塔流量變化大LFL FtO（b）1#塔液位變化大、塔液位變化大、2#塔流量穩(wěn)定塔流量穩(wěn)定L FLFtO（c）1#塔液位

5、、塔液位、2#塔流量均變化較小塔流量均變化較小如圖，如圖，1#塔塔釜液位的升降變化不能超過(guò)規(guī)定的上下限。塔塔釜液位的升降變化不能超過(guò)規(guī)定的上下限。2#塔進(jìn)料流量也不能超越規(guī)定的上下限，否則就不能滿足工藝塔進(jìn)料流量也不能超越規(guī)定的上下限，否則就不能滿足工藝要求。要求。LC1#2#FTFCLT12L FLFtOLC1#2#LT結(jié)構(gòu)與簡(jiǎn)單液位定值結(jié)構(gòu)與簡(jiǎn)單液位定值控制系統(tǒng)一樣，但系統(tǒng)控控制系統(tǒng)一樣，但系統(tǒng)控制的目的不同。均勻控制制的目的不同。均勻控制的目的是的目的是液位和液位和排出流量?jī)蓚€(gè)變量。排出流量?jī)蓚€(gè)變量。由于控制目的不同，均勻控制要求兼顧兩個(gè)變量，是通由于控制目的不同，均勻控制要求兼顧兩個(gè)變

6、量，是通過(guò)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。過(guò)調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都是純比例作用，而簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都是純比例作用，而且將比例度整定得很大。且將比例度整定得很大。當(dāng)液位變化時(shí)，控當(dāng)液位變化時(shí)，控制器的輸出變化很小，排制器的輸出變化很小，排出流量只作微小緩慢的變出流量只作微小緩慢的變化，以較弱的控制作用達(dá)化，以較弱的控制作用達(dá)到均勻控制的目的。到均勻控制的目的。LC1#2#LT因此，簡(jiǎn)單均勻因此，簡(jiǎn)單均勻控制適用于干擾不大、控制適用于干擾不大、對(duì)流量的均勻程度要求對(duì)流量的均勻程度要求較低的場(chǎng)合。較低的場(chǎng)合。簡(jiǎn)單均勻控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投運(yùn)方便，成本低。

7、簡(jiǎn)單均勻控制的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投運(yùn)方便，成本低。但對(duì)另一個(gè)被控變量是不測(cè)不控的兼顧操作，其控制精度不一但對(duì)另一個(gè)被控變量是不測(cè)不控的兼顧操作，其控制精度不一定能保證。定能保證。如此例中，當(dāng)前后塔的壓力變化較大時(shí)，盡管調(diào)節(jié)閥的如此例中，當(dāng)前后塔的壓力變化較大時(shí)，盡管調(diào)節(jié)閥的開度不變，輸出流量也會(huì)發(fā)生較大變化。開度不變，輸出流量也會(huì)發(fā)生較大變化。LC1#2#LT為了克服簡(jiǎn)單均勻控制只有一個(gè)控制回路，只能保證一為了克服簡(jiǎn)單均勻控制只有一個(gè)控制回路，只能保證一個(gè)被控變量精度的缺點(diǎn)，可在簡(jiǎn)單均勻控制方案基礎(chǔ)上增加一個(gè)被控變量精度的缺點(diǎn)，可在簡(jiǎn)單均勻控制方案基礎(chǔ)上增加一個(gè)副控制回路，構(gòu)成串級(jí)均勻控制。個(gè)副

8、控制回路，構(gòu)成串級(jí)均勻控制。 q結(jié)構(gòu)與串級(jí)控制結(jié)構(gòu)與串級(jí)控制系統(tǒng)相同。增加了流量系統(tǒng)相同。增加了流量控制回路，可以及時(shí)克控制回路，可以及時(shí)克服壓力干擾，保證流量服壓力干擾，保證流量控制精度?？刂凭?。FC1#2#FTLCLTq串級(jí)均勻控制方案中，主、副變量都有控制精度要求，串級(jí)均勻控制方案中，主、副變量都有控制精度要求，二者均在規(guī)定的范圍內(nèi)作緩慢的變化，所以控制手法上與串級(jí)二者均在規(guī)定的范圍內(nèi)作緩慢的變化，所以控制手法上與串級(jí)控制不同。控制不同。v主、副控制器一般都采用純比例作用，而且將比例度整主、副控制器一般都采用純比例作用，而且將比例度整定得較大。定得較大。v串級(jí)均勻控制方案適串級(jí)均勻控制

9、方案適用于干擾較大的場(chǎng)合。但用于干擾較大的場(chǎng)合。但使用儀表較多，投運(yùn)、維使用儀表較多，投運(yùn)、維護(hù)較復(fù)雜。護(hù)較復(fù)雜。LC1#2#FTFCLT CppppSQHo位置。，使控制閥開度在一般將它設(shè)置在等于控制器的設(shè)定值，使置在穩(wěn)定工況時(shí)，調(diào)整偏%5006. 0aoMPpC給定給定執(zhí)行器執(zhí)行器A對(duì)象對(duì)象變送器變送器控制器控制器干擾干擾執(zhí)行器執(zhí)行器B02. 006. 01 . 00100MPa(%)閥開度氣開閥氣關(guān)閥02. 006. 01 . 00100MPa(%)閥開度氣開閥氣關(guān)閥02. 006. 01 . 00100MPa(%)閥開度氣開閥氣開閥02. 006. 01 . 00100MPa(%)閥開

10、度氣關(guān)閥氣關(guān)閥兩個(gè)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)使用時(shí)：兩個(gè)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)使用時(shí)：最小流通能力為：最小流通能力為：Cmin= CAmin =0.133最大流通能力為：最大流通能力為： Cmax= CBmax+CAmax=104 可調(diào)范圍可調(diào)范圍R并并= Cmax / Cmin=104 / 0.133 780例例: 某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)用節(jié)流減壓的方法將用節(jié)流減壓的方法將10MPa的高壓蒸汽減壓成的高壓蒸汽減壓成4MPa的中的中壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。如果只用一個(gè)閥門控制，只能選擇大口徑閥。而大口徑如果只用一個(gè)閥門控制，只能選擇大口徑閥。而大口徑閥在小開度

11、下工作時(shí)，控制效果變差。閥在小開度下工作時(shí)，控制效果變差。如果用兩個(gè)閥分程控如果用兩個(gè)閥分程控制，小負(fù)荷時(shí)只開小閥，負(fù)制，小負(fù)荷時(shí)只開小閥，負(fù)荷增大時(shí)再開大閥。則兩個(gè)荷增大時(shí)再開大閥。則兩個(gè)調(diào)節(jié)閥組合后，可調(diào)范圍擴(kuò)調(diào)節(jié)閥組合后，可調(diào)范圍擴(kuò)大。大。PT要始終保持罐內(nèi)的氮?dú)鈿鈮簽槲⒘空龎骸Ｒ冀K保持罐內(nèi)的氮?dú)鈿鈮簽槲⒘空龎?。貯罐內(nèi)貯存的物料量增減時(shí)，將引起罐頂壓力的升降，應(yīng)及貯罐內(nèi)貯存的物料量增減時(shí)，將引起罐頂壓力的升降，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行控制，否則將會(huì)造成貯罐變形。時(shí)進(jìn)行控制，否則將會(huì)造成貯罐變形。因此，當(dāng)貯罐內(nèi)液位上升時(shí)，應(yīng)停止繼續(xù)補(bǔ)充氮?dú)猓⒐抟虼?，?dāng)貯罐內(nèi)液位上升時(shí)，應(yīng)停止繼續(xù)補(bǔ)充氮?dú)?，并將罐?/p>

12、壓縮的氮?dú)膺m量排出。反之，當(dāng)液位下降時(shí)，應(yīng)停止排放頂壓縮的氮?dú)膺m量排出。反之，當(dāng)液位下降時(shí)，應(yīng)停止排放氮?dú)舛^續(xù)補(bǔ)充氮?dú)?。只有這樣才能做到既隔絕了空氣，又氮?dú)舛^續(xù)補(bǔ)充氮?dú)?。只有這樣才能做到既隔絕了空氣，又保證了貯罐不變形的目的。保證了貯罐不變形的目的。 不靈敏區(qū)：防止不靈敏區(qū)：防止p在在pr附近附近變化時(shí)，變化時(shí)，A、B閥頻繁動(dòng)作閥頻繁動(dòng)作當(dāng)向儲(chǔ)罐內(nèi)注油時(shí)：當(dāng)向儲(chǔ)罐內(nèi)注油時(shí)：rppPCABp（反作用）輸出閥全關(guān)， 閥打開放空氮?dú)猱?dāng)從儲(chǔ)罐內(nèi)抽油時(shí)：當(dāng)從儲(chǔ)罐內(nèi)抽油時(shí)：rp pPCBAp （ 反 作 用 ） 輸 出閥 全 關(guān) ，閥 打 開 補(bǔ) 充 氮 氣氣關(guān)氣關(guān)氣開氣開反作用反作用冷水冷水蒸汽蒸汽

13、當(dāng)反應(yīng)物投入設(shè)備后當(dāng)反應(yīng)物投入設(shè)備后l反應(yīng)前：預(yù)熱反應(yīng)前：預(yù)熱l反應(yīng)中：及時(shí)移走反應(yīng)熱反應(yīng)中：及時(shí)移走反應(yīng)熱l反應(yīng)前升溫階段反應(yīng)前升溫階段l反應(yīng)中及時(shí)移走反應(yīng)熱反應(yīng)中及時(shí)移走反應(yīng)熱ArBTC 冷水完全關(guān)閉（反作用）輸出蒸汽BrATC 蒸汽完全關(guān)閉（反作用）輸出冷水氣關(guān)氣關(guān)氣開氣開反作用反作用冷水冷水蒸汽蒸汽可以通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程信號(hào)部分重迭的辦法，使調(diào)節(jié)可以通過(guò)兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程信號(hào)部分重迭的辦法，使調(diào)節(jié)閥流量特性實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。即將兩個(gè)閥的工作范圍擴(kuò)大，形成閥流量特性實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。即將兩個(gè)閥的工作范圍擴(kuò)大，形成一段重迭區(qū)。一段重迭區(qū)。 通常的自動(dòng)控制系統(tǒng)是在正常生產(chǎn)狀態(tài)下對(duì)某參數(shù)進(jìn)行通常的自動(dòng)控制

14、系統(tǒng)是在正常生產(chǎn)狀態(tài)下對(duì)某參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性控制。一旦生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)非正常狀態(tài)（如其它參數(shù)超過(guò)穩(wěn)定性控制。一旦生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)非正常狀態(tài)（如其它參數(shù)超過(guò)安全線），就得放棄對(duì)此參數(shù)的控制，否則會(huì)發(fā)生事故。待采安全線），就得放棄對(duì)此參數(shù)的控制，否則會(huì)發(fā)生事故。待采取生產(chǎn)保護(hù)措施消除非正常狀態(tài)后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。取生產(chǎn)保護(hù)措施消除非正常狀態(tài)后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。傳統(tǒng)的生產(chǎn)保護(hù)措施是硬保護(hù)措施。當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安傳統(tǒng)的生產(chǎn)保護(hù)措施是硬保護(hù)措施。當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。操作工立即將控制器切到手動(dòng)操全極限時(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警。操作工立即將控制器切到手動(dòng)操作、或是通過(guò)專門設(shè)置的聯(lián)鎖保護(hù)線路

15、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車，以排除作、或是通過(guò)專門設(shè)置的聯(lián)鎖保護(hù)線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車，以排除險(xiǎn)情。險(xiǎn)情。在正常工況下，液位處于安全范圍，低于界限值，由于液位控在正常工況下，液位處于安全范圍，低于界限值，由于液位控制器的反作用使其輸出高于溫度控制器的輸出，從而低值選擇制器的反作用使其輸出高于溫度控制器的輸出，從而低值選擇器選中了溫度控制器，液位控制器處于開環(huán)待命狀態(tài)。這是正器選中了溫度控制器，液位控制器處于開環(huán)待命狀態(tài)。這是正常工況下的控制系統(tǒng)。常工況下的控制系統(tǒng)。當(dāng)氨的液位達(dá)到高限值時(shí)，要保護(hù)壓縮機(jī)不致?lián)p壞已成為主要當(dāng)氨的液位達(dá)到高限值時(shí)，要保護(hù)壓縮機(jī)不致?lián)p壞已成為主要矛盾，冷物料出口溫度暫時(shí)降為次要矛盾。此時(shí)由于液