2.7其他選擇分程、

1、第六章其他控制系統(tǒng)內(nèi)容提要在化工生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些約束性條件，或者是對(duì)兩個(gè)參數(shù)同時(shí)提出控制要求，以及一個(gè)控制器同時(shí)去控制兩個(gè)或更多的執(zhí)行器等，這樣會(huì)遇到均勻、選擇及分程控制系統(tǒng)。本章主要講述均勻、選擇、分程及自動(dòng)保護(hù)控制系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用等方面的問(wèn)題。6.1 均勻控制系統(tǒng)6.1.1 均勻控制原理1均勻控制問(wèn)題的提出均勻控制系統(tǒng)是在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中各種設(shè)備前后緊密聯(lián)系的情況下提出來(lái)的一種特殊的液位（或氣壓）-流量控制系統(tǒng)。其目的在于使液位保持在一個(gè)允許的變化范圍，而流量也保持平穩(wěn)。均勻控制系統(tǒng)是就控制方案所起的作用而言，從結(jié)構(gòu)上看，它可以是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)、串級(jí)控制系統(tǒng)，也可以是其他控制系

2、統(tǒng)。石油、化工等生產(chǎn)過(guò)程絕大部分是連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，一個(gè)設(shè)備的出料往往是后一個(gè)設(shè)備的進(jìn)料。例如，為了將石油裂解氣分離為甲烷、已烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等，前后串聯(lián)了若干個(gè)塔，除產(chǎn)品塔將產(chǎn)品送至貯罐外，其余各精餾塔都是將物料連續(xù)送往下一個(gè)塔進(jìn)行再分離。為了保證精餾塔生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定進(jìn)行，總希望盡可能保證塔底液位比較穩(wěn)定，因此考慮設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)；同時(shí)又希望能保持進(jìn)料量比較穩(wěn)定，因此又考慮設(shè)置進(jìn)料流量控制系統(tǒng)。對(duì)于單個(gè)精餾塔的操作，這樣考慮是可以的，但對(duì)于前后有物料聯(lián)系的精餾塔就會(huì)出現(xiàn)矛盾。我們以圖6.1所示的前后兩個(gè)塔為例加以說(shuō)明。圖6.1精餾塔間相互沖突的控制方案由圖6.1可見(jiàn)，前塔液位的穩(wěn)定是通

3、過(guò)控制塔的出料量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，前塔的出料量必然不穩(wěn)定。而前塔的出料量正好是后塔的進(jìn)料量，在保證前塔液位穩(wěn)定時(shí)，后塔的進(jìn)料量不可能穩(wěn)定。反之，如果保證了后塔進(jìn)料量的穩(wěn)定，勢(shì)必造成前塔的液位不穩(wěn)定。這就是說(shuō)，前塔液位穩(wěn)定和后塔進(jìn)料量穩(wěn)定的要求發(fā)生了矛盾。解決這一矛盾的方法之一是在前、后兩塔之間增設(shè)一個(gè)中間儲(chǔ)罐。但增加一套容器設(shè)備就增加了流程的復(fù)雜性，加大了投資，占地面積增加，流體輸送能耗也增加。另外，有些生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性要求較高，不宜增設(shè)中間儲(chǔ)罐。尤為嚴(yán)重的是，某些中間產(chǎn)品停留時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生分解或自聚等，更限制了這一方法的使用。在理想狀態(tài)不能實(shí)現(xiàn)的情況下，只有沖突的雙方各自降低要求，以求共存。均

4、勻控制系統(tǒng)就是在這樣的應(yīng)用背景下提出來(lái)的。為使前后工序的生產(chǎn)都能正常運(yùn)行，就需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，以緩和矛盾。通過(guò)分析可以看到，這類(lèi)控制系統(tǒng)的液位和流量都不是要求很高的被控變量，可以在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，這也是可以采用均勻控制的前提條件。據(jù)此，工藝上要對(duì)前塔液位和后塔進(jìn)料量的控制精度要求適當(dāng)放寬一些，允許兩者都有一些緩慢變化。這對(duì)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)講雖然是一種擾動(dòng)，但由于這種擾動(dòng)幅值不大，變化緩慢，所以在工藝上是可以接受的。顯然，控制方案的設(shè)計(jì)要著眼于物料平衡的控制，讓這一矛盾的過(guò)程限制在一定范圍內(nèi)漸變，從而滿(mǎn)足前、后兩塔的控制要求。在上例中，可讓前塔的液位在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)進(jìn)料量做平穩(wěn)緩慢的變化。均勻控制

5、系統(tǒng)的名稱(chēng)來(lái)自系統(tǒng)所能完成的特殊控制任務(wù)。均勻控制系統(tǒng)是指兩個(gè)工藝參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)能緩慢地、均勻地變化，使前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)，是統(tǒng)籌兼顧的控制系統(tǒng)。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)要根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，哪一項(xiàng)指標(biāo)要求高，就多照顧一些，而不是絕對(duì)平均的意思。均勻控制通常是對(duì)液位和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)同時(shí)兼顧，通過(guò)均勻控制，使這兩個(gè)相互矛盾的參數(shù)達(dá)到一定的控制要求。2均勻控制的特點(diǎn)及要求（1）結(jié)構(gòu)上無(wú)特殊性。同樣一個(gè)單回路液位控制系統(tǒng)，由于控制作用強(qiáng)弱不一，它可以是一個(gè)單回路液位定值控制系統(tǒng)，也可以是一個(gè)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)。因此，均勻控制是指控制目的而言，而不是由控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)決定的。均勻控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上無(wú)

6、任何特殊性，它可以是一個(gè)單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，也可以是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，或者是一個(gè)雙沖量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。所以，一個(gè)普通結(jié)構(gòu)形式的控制系統(tǒng)，能否實(shí)現(xiàn)均勻控制的目的，主要在于系統(tǒng)控制器的參數(shù)整定如何?？梢哉f(shuō)，均勻控制是通過(guò)降低控制回路的靈敏度來(lái)獲得的，而不是靠結(jié)構(gòu)變化得到的。（2）兩個(gè)參數(shù)在控制過(guò)程中都應(yīng)該是變化的，而且應(yīng)是緩慢地變化。因?yàn)榫鶆蚩刂剖侵盖昂笤O(shè)備的物料供求之間的均勻，所以表征前后供求矛盾的兩個(gè)參數(shù)都不應(yīng)該穩(wěn)定在某一固定的數(shù)值。如圖6.2所示，圖6.2（a）中把液位控制成比較平穩(wěn)的直線，因此下一設(shè)備的進(jìn)料量必然波動(dòng)很大。這樣的控制過(guò)程只能看做液位定值控制而不能看作均勻

7、控制。反之，圖6.2（b）中把后一設(shè)備的進(jìn)料量調(diào)成平穩(wěn)的直線，那么前一設(shè)備的液位就必然波動(dòng)得很厲害，所以，它只能被看做流量的定值控制。只有圖6.2（c）所示的液位和流量的控制曲線才符合均勻控制的要求，兩者都有一定的波動(dòng)，但波動(dòng)很均勻。圖6.2 前一設(shè)備的液位和后一設(shè)備的進(jìn)料量之間的關(guān)系 需要注意的是，在有些場(chǎng)合均勻控制不是簡(jiǎn)單地讓兩個(gè)參數(shù)平均分?jǐn)?，而是視前后設(shè)備的特性及重要性等因素來(lái)確定均勻的主次。這就是說(shuō)，有時(shí)應(yīng)以液位參數(shù)為主，有時(shí)則以流量參數(shù)為主，在均勻方案的確定及參數(shù)整定時(shí)要考慮到這一點(diǎn)。 （3）前后相互聯(lián)系又相互矛盾的兩個(gè)參數(shù)應(yīng)限定在允許范圍內(nèi)變化。圖6.1中，前塔液位的升降變化不能超

8、過(guò)規(guī)定的上下限，否則就有淹過(guò)再沸器蒸汽管或被抽干的危險(xiǎn)。同樣，后塔進(jìn)料量也不能超越它所能承受的最大負(fù)荷或低于最小處理量，否則就不能保證精餾過(guò)程的正常進(jìn)行。所以，均勻控制的設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足這兩個(gè)限制條件。當(dāng)然，這里的允許波動(dòng)范圍比定值控制的允許偏差范圍要大得多。6.1.2 均勻控制方案實(shí)現(xiàn)均勻控制的方案主要有三種結(jié)構(gòu)形式，即簡(jiǎn)單均勻控制、串級(jí)均勻控制和雙沖量均勻控制。這里只介紹前兩種控制方案。簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)采用單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，如圖6.3所示。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上看，它與簡(jiǎn)單的液位定值控制系統(tǒng)是一樣的，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的卻不相同。定值控制系統(tǒng)是通過(guò)改變出料量而將液位保持在設(shè)定值上，而簡(jiǎn)單均勻控制

9、是為了協(xié)調(diào)液位與出料量之間的關(guān)系，允許它們都在各自許可的范圍內(nèi)做緩慢的變化。因其設(shè)計(jì)目的不同，因此在控制器的參數(shù)整定上有所不同。圖6.3 簡(jiǎn)單均勻控制方案通常，簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的控制器整定在較大的比例度和積分時(shí)間上，一般比例度要大于100%，以較弱的控制作用達(dá)到均勻控制的目的。控制器一般采用純比例作用，而且比例度整定得很大，以便當(dāng)液位變化時(shí)，排出的流量只作緩慢的改變。有時(shí)為了克服連續(xù)發(fā)生的同一方向擾動(dòng)所造成的過(guò)大偏差，防止液位超出規(guī)定范圍，則引入積分作用，這時(shí)比例度一般大于100%，積分時(shí)間也要放大一些。至于微分作用，是和均勻控制的目的背道而馳的，故不采用。簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

10、，投運(yùn)方便，成本低廉。但當(dāng)前后設(shè)備的壓力變化較大時(shí)，盡管控制閥的開(kāi)度不變，輸出流量也會(huì)發(fā)生變化，所以它適用于擾動(dòng)不大、要求不高的場(chǎng)合。此外，在液位對(duì)象的自衡能力較強(qiáng)時(shí)，均勻控制的效果也較差。2串級(jí)均勻控制前面講的簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但有局限性。當(dāng)塔內(nèi)壓力或排出端壓力變化較大時(shí)，即使控制閥開(kāi)度不變，流量也會(huì)因閥前后壓力差的變化而改變，等到流量改變影響到液位變化時(shí)，液位控制器才進(jìn)行調(diào)節(jié)，顯然這是不及時(shí)的。為了克服這一缺點(diǎn)，可在原方案的基礎(chǔ)上增加一個(gè)流量副回路，即構(gòu)成串級(jí)均勻控制如圖6.4所示。圖6.4 串級(jí)均勻控制方案從圖中可以看出，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上它與串級(jí)控制系統(tǒng)是相同的。液位控制器LC

11、的輸出，作為流量控制器FC的設(shè)定值，流量控制器的輸出操縱控制閥。由于增加了副回路，所以可以及時(shí)克服由于塔內(nèi)壓力或出料端壓力改變所引起的流量變化，這是串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。但是，設(shè)計(jì)這一控制系統(tǒng)的目的是為了協(xié)調(diào)液位和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)的關(guān)系，使之在規(guī)定的范圍內(nèi)作緩慢的變化，所以其本質(zhì)上是均勻控制。串級(jí)均勻控制系統(tǒng)，之所以能夠使兩個(gè)參數(shù)間的關(guān)系得到協(xié)調(diào)，也是通過(guò)控制器參數(shù)的整定來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這里參數(shù)整定的目的不是使參數(shù)盡快地回到設(shè)定值，而是要求參數(shù)在允許的范圍內(nèi)作緩慢的變化。參數(shù)整定的方法也與一般的串級(jí)控制系統(tǒng)不同，一般串級(jí)控制系統(tǒng)的比例度和積分時(shí)間是由大到小地進(jìn)行調(diào)整，串級(jí)均勻控制系統(tǒng)則與之相反，是由小到大

12、進(jìn)行調(diào)整。串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)數(shù)值都很大。串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的主、副控制器一般都采用純比例作用，只有在要求較高時(shí)，為防止因偏差過(guò)大而超過(guò)允許范圍，才適當(dāng)引入積分作用。串級(jí)均勻控制方案能克服較大的擾動(dòng)，適用于系統(tǒng)前后壓力波動(dòng)較大的場(chǎng)合，但與簡(jiǎn)單均勻控制方案相比，使用儀表較多，投運(yùn)較復(fù)雜，因此在方案選定時(shí)要根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)、擾動(dòng)情況及控制要求來(lái)確定。6.2選擇性控制系統(tǒng)6.2.1選擇性控制原理選擇性控制是過(guò)程控制中屬于約束性控制類(lèi)的控制方案。所謂自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)，就是把由工藝的限制條件（出自經(jīng)濟(jì)、效益或安全等方面的考慮）所構(gòu)成的邏輯關(guān)系，疊加到正常的自動(dòng)控制系統(tǒng)上的一種組合邏輯方案。在正常工

13、況下由一個(gè)正常的控制方案起作用、當(dāng)生產(chǎn)操作趨向安全極限時(shí)，另一個(gè)用于防止不安全情況的控制方案將取代正常情況下工作的控制方案，直到生產(chǎn)操作重新回到允許范圍以?xún)?nèi)，恢復(fù)原來(lái)的控制方案為止。這種自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)又被稱(chēng)為自動(dòng)保護(hù)控制系統(tǒng)，或稱(chēng)取代（超弛）控制系統(tǒng)、軟保護(hù)控制系統(tǒng)。一般的控制系統(tǒng)只能在正常的情況下工作，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，通常的處理方法有兩種：一種是信號(hào)報(bào)警，由自動(dòng)控制改為人工控制；另一種是采用連鎖停車(chē)保護(hù)，待操作人員排除故障后再重新開(kāi)車(chē)。這兩種方案稱(chēng)為“硬保護(hù)”措施。在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中，停車(chē)造成的經(jīng)濟(jì)損失是重大的。所謂“軟保護(hù)”措施，既能起自動(dòng)保護(hù)作用而又不停車(chē)，從而有效地防止生

14、產(chǎn)事故的發(fā)生，減少開(kāi)、停車(chē)次數(shù)，無(wú)疑，這對(duì)現(xiàn)代化生產(chǎn)的意義是重大的。自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)除實(shí)現(xiàn)軟保護(hù)外，還可以用于其他場(chǎng)合。例如，借助于選擇器實(shí)現(xiàn)一定操作規(guī)律的開(kāi)、停車(chē)，以減輕操作人員緊張又易誤操作的勞動(dòng)；對(duì)信號(hào)預(yù)定的邏輯關(guān)系加以選擇，以適應(yīng)不同的工況，從而提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)把邏輯關(guān)系引入控制算法，豐富了自動(dòng)化的內(nèi)容和范圍，使生產(chǎn)中的更多實(shí)際控制問(wèn)題得以解決。6.2.2選擇性控制系統(tǒng)的類(lèi)型簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)功能環(huán)節(jié)（即控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和測(cè)量變送裝置）組成，如圖6.5所示。若在這一基本形式的控制方案上構(gòu)成選擇性控制系統(tǒng)，則可以插入選擇性環(huán)節(jié)的部位有和兩處。因此，根據(jù)選擇器

15、所處位置的不同，選擇性控制系統(tǒng)可分為兩種基本類(lèi)型。圖6.5簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方框圖1選擇器位于兩個(gè)控制器與一個(gè)執(zhí)行器之間當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中某一工況參數(shù)超過(guò)安全軟限時(shí)，用另一個(gè)控制回路代替原有正?？刂苹芈罚构に囘^(guò)程能安全運(yùn)行的控制系統(tǒng)中，選擇器位于兩個(gè)控制器和一個(gè)執(zhí)行器之間，如圖6.6所示，為這種系統(tǒng)的方框圖。圖6.6 選擇器位于兩個(gè)控制器與一個(gè)執(zhí)行器之間由圖可見(jiàn)，系統(tǒng)中有兩個(gè)控制器，即正常控制器與取代控制器，這兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)都送至選擇器，選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號(hào)送至執(zhí)行器（控制閥），以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。這種類(lèi)型的自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)是選擇性控制系統(tǒng)的基本類(lèi)型。如圖6.7（b）所

16、示的液氨冷卻器選擇性控制系統(tǒng)就是典型的應(yīng)用實(shí)例。（a）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)（b）選擇性控制系統(tǒng)圖6.7 液氨冷卻器冷卻控制系統(tǒng)液氨冷卻器是工業(yè)生產(chǎn)中用得較多的一種換熱設(shè)備，它利用液氨的氣化需要吸取大量的氣化熱來(lái)冷卻流經(jīng)管內(nèi)的被冷卻物料。以被冷卻物料的出口溫度為被控變量、以液氨流量為操縱變量的正常工況下的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)如圖6.7（a）所示。液氨管道的控制閥為氣開(kāi)閥（氣源中斷時(shí)閥自動(dòng)關(guān)閉，比較安全），溫度控制器TC為正作用，當(dāng)被冷卻物料的出口溫度升高時(shí)，溫度變送器輸出增加，使控制閥開(kāi)大，從而液氨增加，這樣就有更多的液氨氣化吸收熱量，使被冷卻物料的出口溫度下降。這一控制方案實(shí)際上是通過(guò)改變傳熱面積來(lái)控制傳熱量

17、的辦法，即改變液氨面的高度去影響換熱器的浸沒(méi)傳熱面積。因此，液氨面的高度就間接反映了傳熱面積的變化情況。若液氨蒸發(fā)器的容量較大，液氨在容器內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，即對(duì)象的時(shí)間常數(shù)較大，則必然使控制作用不及時(shí)，控制質(zhì)量不高。更重要的是，當(dāng)液氨的液面淹沒(méi)了換熱器的全部列管時(shí)，若出口溫度仍偏高，要求繼續(xù)增大液氨量時(shí)，一方面?zhèn)鳠崦娣e已達(dá)極限，氨的蒸發(fā)量已無(wú)從增加，使出口溫度降不下來(lái)；另一方面還可能導(dǎo)致事故，因?yàn)闅饣陌表氝M(jìn)入氨壓縮機(jī)后重復(fù)使用，當(dāng)液氨面太高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣氨中夾帶液氨而進(jìn)入壓縮機(jī)，引起壓縮機(jī)事故。因此，為了使蒸發(fā)器保持足夠的氣化空間，就要限制液氨面不得高于某一高限值（安全軟限）。這就是根據(jù)工藝操作

18、所提出的限制條件。為此，需在原溫度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)液面超限的取代單回路控制系統(tǒng)，如圖6.7（b）所示。顯然，從工藝上看，可供溫度和液面控制系統(tǒng)選作操縱變量的僅液氨流量一個(gè)，而被控變量卻有溫度和液面兩個(gè)，形成了對(duì)被控變量的選擇性控制系統(tǒng)。溫度和液面控制系統(tǒng)的工作邏輯關(guān)系為：在正常情況下，溫度控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，液位控制器LC處于待命狀態(tài)；當(dāng)液氨面達(dá)到高限時(shí)，溫度已暫時(shí)成為次要因素，而保護(hù)壓縮機(jī)不致?lián)p壞上升為主要矛盾，因此液位控制器LC必須立即取代溫度控制器TC而工作，以減少液氨進(jìn)入量。等到液氨面低于界限值時(shí)，溫度控制器TC才自動(dòng)切換回來(lái)恢復(fù)工作。從液面取代控制系統(tǒng)中可以確定液位控制器LC

19、應(yīng)為反作用。這里的溫度控制器TC是正常控制器，液位控制器LC是取代控制器。究竟選哪個(gè)控制器的輸出接至控制閥，可通過(guò)低值選擇器自動(dòng)選擇。在正常工況下，液氨面低于界限值，液位控制器的輸出高于溫度控制器的輸出，應(yīng)通過(guò)低值選擇器選擇溫度控制器控制控制閥動(dòng)作，溫度控制回路正常工作。但當(dāng)氨面超過(guò)界限值時(shí)，液位控制器的輸出立即下降，同時(shí)溫度控制器的輸出很高，低值選擇器選中液位控制器輸出，控制控制閥減少液氨量，液位控制回路投入工作，從而防止事故的發(fā)生 2選擇器裝在幾個(gè)檢測(cè)元件（或變送器）與控制器之間這類(lèi)控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量多點(diǎn)測(cè)量的選擇性控制如圖6.8所示，為其方框圖。圖6.8 多點(diǎn)測(cè)量選擇性控制系統(tǒng)方

20、框圖由圖可見(jiàn)，一般來(lái)說(shuō)，這種系統(tǒng)中的被控對(duì)象、實(shí)際上是同一對(duì)象，只不過(guò)測(cè)量點(diǎn)不同罷了。選擇器可以是高值選擇、低值選擇，也可以是中值選擇。如圖6.9所示，為某化學(xué)反應(yīng)器峰值溫度選擇性控制系統(tǒng)。該反應(yīng)器內(nèi)裝有固定觸媒層，為防止反應(yīng)溫度過(guò)高而燒壞觸媒，在觸媒層的不同位置上裝設(shè)了溫度檢測(cè)點(diǎn)，其測(cè)溫信號(hào)一直送至高值選擇器HS，經(jīng)過(guò)高值選擇器選出較高的溫度信號(hào)進(jìn)行控制，這樣，系統(tǒng)將一直按反應(yīng)器的最高溫度進(jìn)行控制，從而保證觸媒層的安全。圖6.9 反應(yīng)器峰值溫度選擇性控制系統(tǒng)綜上所述，可以總結(jié)出選擇性控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：（1）控制系統(tǒng)反映了工藝邏輯規(guī)律有選擇性的要求；（2）組成控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)中，必有選擇器；（

21、3）控制系統(tǒng)的被控變量與操縱變量的數(shù)目一般是不相等的。6.2.3選擇性控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)的幾個(gè)問(wèn)題1選擇性控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，主要包括控制閥開(kāi)、關(guān)形式的選擇，控制器的控制規(guī)律及正、反作用的選擇，以及選擇器類(lèi)型的選擇等項(xiàng)內(nèi)容。首先根據(jù)生產(chǎn)安全等要求，選擇控制閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式；其次根據(jù)對(duì)象特性和控制要求，選擇兩個(gè)控制器的控制規(guī)律及正、反作用；最后根據(jù)控制器的正、反作用和選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)置目的，確定選擇器的類(lèi)型。控制閥開(kāi)、關(guān)形式與控制器正、反作用的選擇，與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中所介紹的確定方法完全相同。正?？刂破骺刂埔?guī)律的選擇也與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)完全相同，在此僅需討論取代控制器

22、控制規(guī)律及選擇器類(lèi)型的選擇這兩項(xiàng)內(nèi)容。（1）選擇器類(lèi)型的選擇選擇器的類(lèi)型可以根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下，取代控制器輸出信號(hào)的高、低來(lái)確定，如果其輸出為高信號(hào)，則應(yīng)選高選器；如果為低信號(hào)，則應(yīng)選低選器。出于安全方面的考慮，如果有可能，一般宜選用低選器。取代控制時(shí)用能保證安全的信號(hào)作為送往控制閥的輸出值，如選用低選器，那么即使在失電或其他故障情況下，輸出值為零，能保證安全需要。同時(shí)，也與控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)的選擇正好對(duì)應(yīng)，當(dāng)控制器輸出為零時(shí)，系統(tǒng)能保證安全。（2）控制器的選型正?？刂破鞯倪x型與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)完全一樣。取代控制器則需要考慮達(dá)到安全軟限問(wèn)題，為了使它能在生產(chǎn)處于不正常情況時(shí)迅速而及時(shí)地采取措施

23、，以防事故的發(fā)生，其控制規(guī)律應(yīng)選用比例作用，而且比例度要?。幢壤鲆婧艽螅匾獣r(shí)也可少許加點(diǎn)積分作用 2控制器的防積分飽和措施在取代控制系統(tǒng)中，如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制器，那么無(wú)論是在正常工況下，還是在異常工況下總是有控制器處于開(kāi)環(huán)待命狀態(tài)。對(duì)于開(kāi)環(huán)下的控制器，其偏差長(zhǎng)期存在，如果有積分作用，其輸出信號(hào)會(huì)達(dá)到極限值（如氣動(dòng)控制器會(huì)達(dá)到0.14 MPa或0 MPa）。而且，當(dāng)偏差改變極性后，其輸出仍要超出規(guī)定的上、下限（如氣動(dòng)控制器的上、下限分別為0.1 MPa或0.02 MPa）一段時(shí)間，這是一般意義下的積分飽和。由上述定義可以看出，產(chǎn)生積分飽和的條件有三個(gè)：其一是控制器具有積分作用；其

24、二是控制器處于開(kāi)環(huán)工作狀態(tài)；其三是偏差信號(hào)的長(zhǎng)期存在。在取代（超弛）控制系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)入或超出安全軟限時(shí)，控制器應(yīng)立即進(jìn)行切換。也就是說(shuō)，在偏差為零時(shí)，兩個(gè)控制器應(yīng)該同步，有相同的輸出。如果在偏差為零時(shí)，兩個(gè)控制器不同步，那么在距離同步的一段時(shí)間內(nèi)，如果控制器不能及時(shí)切換，有可能因此而造成生產(chǎn)事故。所以，這里把偏差為零時(shí)兩個(gè)控制器的輸出不能同步也稱(chēng)作積分飽和。保持輸出同步的措施，與一般的防積分飽和方案很相似。常用的辦法是用選擇器的輸出，即送往控制閥的信號(hào)作為積分外反饋（如圖6.10所示）。這樣，當(dāng)控制器1被切換時(shí) ，當(dāng)控制器2被切換時(shí) ，因此，在 或者 等于零時(shí)，即兩個(gè)控制器切換的間 ，滿(mǎn)足了同

25、步的要求。3應(yīng)用實(shí)例鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行中，蒸汽負(fù)荷隨用戶(hù)用量而經(jīng)常波動(dòng)。在正常情況下，用控制燃?xì)饬康姆椒▉?lái)維持蒸汽壓力穩(wěn)定，即當(dāng)蒸汽壓力升高時(shí)，應(yīng)減少天然氣量；反之則增加天然氣量。圖6.10常用的防積分飽和方案 在燃燒過(guò)程中，有兩種非正常工況可能出現(xiàn)：一是燃?xì)鈮毫^(guò)高，產(chǎn)生“脫火”現(xiàn)象，燃燒室中火焰熄滅，大量未燃燒的燃料氣積存在燃燒室內(nèi)，煙囪冒黑煙，且當(dāng)天然氣和空氣達(dá)到一定的混合濃度時(shí)，遇火種極易爆炸；二是燃?xì)鈮毫^(guò)低，太低的燃料氣壓力有“回火”的危險(xiǎn)，容易導(dǎo)致燃料氣儲(chǔ)罐燃燒和爆炸。這兩種情況對(duì)安全生產(chǎn)都會(huì)造成威脅，需采取措施避免其發(fā)生。為此，設(shè)計(jì)了如圖6.11所示的壓力自動(dòng)

26、選擇性控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中蒸汽壓力控制器為正常控制器，燃料氣壓力控制器為取代控制器。正?？刂破髋c取代控制器的輸出信號(hào)通過(guò)選擇器，選擇器自動(dòng)選取一個(gè)能適應(yīng)生產(chǎn)安全的控制信號(hào)作用于控制閥，控制燃料量的大小，以維持蒸汽壓力穩(wěn)定，或者防止脫火現(xiàn)象發(fā)生。圖6.11鍋爐燃燒過(guò)程壓力自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)從安全角度考慮，燃?xì)饪刂崎y選為氣開(kāi)式。在正常情況下，蒸氣壓力控制器P1C應(yīng)被選中，從而構(gòu)成蒸汽壓力簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，蒸汽壓力控制器應(yīng)選反作用；當(dāng)蒸汽壓力不斷下降、燃?xì)鈮毫Σ粩嗌仙⒔咏摶饓毫r(shí)，燃?xì)鈮毫刂破鱌2C應(yīng)被選中，取代蒸汽壓力控制器來(lái)控制控制閥的開(kāi)度，以減小燃料量，從而防止脫火事故發(fā)生，因此燃?xì)鈮毫刂破饕?/p>

27、應(yīng)選作反作用。正常情況下，燃?xì)鈮毫Φ陀诿摶饓毫?，取代控制器輸出信?hào)大于正?？刂破鬏敵鲂盘?hào)。而在燃?xì)鈮毫咏摶饓毫r(shí)，取代控制器輸出信號(hào)小于正?？刂破鬏敵鲂盘?hào)，因此選擇器應(yīng)為低選器。這一選擇控制系統(tǒng)有效地防止了脫火事故的發(fā)生。另一方面，當(dāng)蒸汽壓力上升時(shí)，由于蒸汽壓力控制器的作用，使控制閥逐漸關(guān)小，燃?xì)鈮毫χ饾u下降。當(dāng)燃?xì)饬髁肯陆档揭欢ǔ潭葧r(shí)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，以提醒操作人員注意。如果燃?xì)鈮毫^續(xù)下降、達(dá)到產(chǎn)生回火的邊緣時(shí)，燃?xì)鈮毫B鎖系統(tǒng)動(dòng)作，使控制閥關(guān)閉，切斷天然氣，防止回火事故的發(fā)生。另外，由于燃燒器堵塞或其他原因使天然氣流量降到極限時(shí)，連鎖系統(tǒng)亦動(dòng)作，使控制閥關(guān)閉而安全停車(chē)。6.3分程

28、控制系統(tǒng)在反饋控制系統(tǒng)中，通常是一臺(tái)控制器的輸出只控制一個(gè)控制閥，這是最常見(jiàn)也是最基本的控制形式。然而在生產(chǎn)過(guò)程中還存在另一種情況，即由一臺(tái)控制器的輸出信號(hào)，同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制閥的控制方案，這就是分程控制系統(tǒng)?！胺殖獭钡囊馑季褪菍⒖刂破鞯妮敵鲂盘?hào)分割成不同的量程范圍，去控制不同的控制閥。設(shè)置分程控制的目的包含兩方面的內(nèi)容。一是從改善控制系統(tǒng)的品質(zhì)角度出發(fā)，分程控制可以擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，使系統(tǒng)更為合理可靠；二是為了滿(mǎn)足某些工藝操作的特殊要求，即出于工藝生產(chǎn)實(shí)際的考慮。6.3.1分程控制系統(tǒng)的組成及工作原理一個(gè)控制器同時(shí)帶動(dòng)幾個(gè)控制閥進(jìn)行分程控制動(dòng)作，需要借助于安裝在控制閥上的閥門(mén)定

29、位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。閥門(mén)定位器分為氣動(dòng)閥門(mén)定位器和電-氣閥門(mén)定位器。將控制器的輸出信號(hào)分成幾段信號(hào)區(qū)間，不同區(qū)間內(nèi)的信號(hào)變化分別通過(guò)閥門(mén)定位器去驅(qū)動(dòng)各自的控制閥。例如，有A和B兩個(gè)控制閥，要求在控制器輸出信號(hào)在412mA DC變化時(shí)，A閥作全行程動(dòng)作。這就要求調(diào)整安裝在A閥上的電-氣閥門(mén)定位器，使其對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)壓力為20100 kPa。而控制器輸出信號(hào)在1220 mA DC變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整B閥上的電-氣閥門(mén)定位器，使B閥也正好走完全行程，即在20100 kPa全行程變化。按照以上條件，當(dāng)控制器輸出在420mA DC變化時(shí)，若輸出信號(hào)小于12 mA DC，則A閥在全行程內(nèi)變化，B閥不動(dòng)作；而當(dāng)輸出信號(hào)

30、大于12 mA DC時(shí)，則A閥已達(dá)到極限，B閥在全行程內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)分程控制。就控制閥的開(kāi)閉形式，分程控制系統(tǒng)可以劃分為兩種類(lèi)型。一類(lèi)是閥門(mén)同向動(dòng)作，即隨著控制器的輸出信號(hào)增大或減小，閥門(mén)都逐漸開(kāi)大或逐漸關(guān)小，如圖6.12所示。另一種類(lèi)型是閥門(mén)異向動(dòng)作，即隨著控制器的輸出信號(hào)增大或減小，閥門(mén)總是按照一個(gè)逐漸開(kāi)大而另一個(gè)逐漸關(guān)小的方向進(jìn)行，如圖6.13所示。圖6.12控制閥分程動(dòng)作同向（a） (b)圖6.13控制閥分程動(dòng)作異向（a） (b)分程閥同向或異向的選擇問(wèn)題，要根據(jù)生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要來(lái)確定。6.3.2分程控制的應(yīng)用場(chǎng)合1擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制質(zhì)量現(xiàn)以某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)為例。鍋

31、爐產(chǎn)汽壓力為10 MPa，是高壓蒸汽，而生產(chǎn)上需要的是4 MPa平穩(wěn)的中壓蒸汽。為此，需要通過(guò)節(jié)流減壓的方法，將10 MPa的高壓蒸汽節(jié)流減壓成4 MPa的中壓蒸汽。在選擇控制閥口徑時(shí)，如果選用一臺(tái)控制閥，為了適應(yīng)大負(fù)荷下蒸汽供應(yīng)量的需要，控制閥的口徑要選擇得很大。然而，在正常負(fù)荷下所需蒸汽量卻不大，這就需要將控制閥控制在小開(kāi)度下工作。因?yàn)榇罂趶娇刂崎y在小開(kāi)度下工作時(shí)，除了閥特性會(huì)發(fā)生畸變外，還容易產(chǎn)生噪聲和振蕩，這樣就會(huì)使控制效果變差，控制質(zhì)量降低。所以為解決這一矛盾，可選用兩只同向動(dòng)作的控制閥構(gòu)成分程控制方案，如圖6.14所示 圖6.14 蒸汽減壓系統(tǒng)分程控制方案在該分程控制方案中采用了A

32、、B兩只同向動(dòng)作的控制閥（根據(jù)工藝要求均選擇為氣開(kāi)式），其中A閥在控制器輸出信號(hào)壓力為0.020.06 MPa時(shí)從全閉到全開(kāi)，B閥在控制器輸出信號(hào)壓力為0.060.10 MPa時(shí)從全閉到全開(kāi)，見(jiàn)圖6.12（a）。這樣，在正常情況下，即小負(fù)荷時(shí)，B閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只通過(guò)A閥開(kāi)度的變化來(lái)進(jìn)行控制；當(dāng)大負(fù)荷時(shí)，A閥已經(jīng)全開(kāi)，但仍不能滿(mǎn)足蒸汽量的需求，這時(shí)B閥也開(kāi)始打開(kāi)，以彌補(bǔ)A閥全開(kāi)時(shí)蒸汽供應(yīng)量的不足。在某些場(chǎng)合，控制手段雖然只有一種，但要求操縱變量的流量有很大的可調(diào)范圍，如大于100以上。而國(guó)產(chǎn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的控制閥的可調(diào)范圍最大也只有30，滿(mǎn)足了大流量就不能滿(mǎn)足小流量，反之亦然。為此，可采用大、小兩個(gè)

33、閥并聯(lián)使用的方法，在小流量時(shí)用小閥，大流量時(shí)用大閥，這樣就大大擴(kuò)大了控制閥的可調(diào)范圍。蒸汽減壓分程控制系統(tǒng)就是這種應(yīng)用。設(shè)大、小兩個(gè)控制閥的最大流通能力分別是CAmax=100，CBmin=4，可調(diào)范圍為RA=RB=30。因?yàn)槭街?，R控制閥的可調(diào)范圍；Cmax控制閥的最大流通能力Cmin控制閥的最小流通能力。所以，小閥的最小流通能力為當(dāng)大、小兩個(gè)控制閥并聯(lián)組合在一起時(shí)，控制閥的最小流通能力為0.133，最大流通能力為104，因而控制閥的可調(diào)范圍為可見(jiàn)，采用分程控制時(shí)控制閥的可調(diào)范圍比單個(gè)控制閥的可調(diào)范圍大約擴(kuò)大了25.9倍，大大地?cái)U(kuò)展了控制閥的可調(diào)范圍，從而提高了控制質(zhì)量。2用于控制兩種不同的

34、介質(zhì)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的需要在某些間歇式生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物投入設(shè)備后，為了使其達(dá)到反應(yīng)溫度，往往在反應(yīng)開(kāi)始前需要給它提供一定的熱量。一旦達(dá)到反應(yīng)溫度后，就會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行而不斷釋放出熱量，這些放出的熱量如不及時(shí)移走，反應(yīng)就會(huì)越來(lái)越劇烈，以致會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。因此，對(duì)這種間歇式化學(xué)反應(yīng)器既要考慮反應(yīng)前的預(yù)熱問(wèn)題，又需考慮反應(yīng)過(guò)程中及時(shí)移走反應(yīng)熱的問(wèn)題。為此，可設(shè)計(jì)如圖6.15所示的分程控制系統(tǒng)。從安全的角度考慮，圖中冷水控制閥A選用氣關(guān)型，蒸汽控制閥B選用氣開(kāi)型，控制器選用反作用的比例積分控制器PI，用一個(gè)控制器帶動(dòng)兩個(gè)控制閥進(jìn)行分程控制。這一分程控制系統(tǒng)，既能滿(mǎn)足生產(chǎn)上的控制要求，

35、也能滿(mǎn)足緊急情況下的安全要求，即當(dāng)出現(xiàn)突然供氣中斷時(shí)，B閥關(guān)閉蒸汽，A閥打開(kāi)冷水，使生產(chǎn)處于安全狀態(tài)。A與B兩個(gè)控制閥的關(guān)系是異向動(dòng)作的，它們的動(dòng)作過(guò)程如圖6.16所示。當(dāng)控制器的輸出信號(hào)在412 mA DC變化時(shí)，A閥由全開(kāi)到全關(guān)。當(dāng)控制器的輸出信號(hào)在1220 mA DC變化時(shí)，則B閥由全關(guān)到全開(kāi)。圖6.15 反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng) 圖6.16反應(yīng)器溫度控制分程閥動(dòng)作圖 該分程控制系統(tǒng)的工作情況如下。當(dāng)反應(yīng)器配料工作完成以后，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)前的升溫階段，由于起始溫度低于設(shè)定值，因此反作用的控制器輸出信號(hào)將逐漸增大，A閥逐漸關(guān)小至完全關(guān)閉，而B(niǎo)閥則逐漸打開(kāi)，此時(shí)蒸汽通過(guò)熱交換器使循環(huán)水被加熱，

36、再通過(guò)夾套對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱、升溫，以便使反應(yīng)物溫度逐漸升高。當(dāng)溫度達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，于是就有熱量放出，反應(yīng)物的溫度將繼續(xù)升高。當(dāng)反應(yīng)溫度升高至超過(guò)給定值后，控制器的輸出將減小，隨著控制器輸出的減小， B閥將逐漸關(guān)閉，而A閥則逐漸打開(kāi)。這時(shí)反應(yīng)器夾套中流過(guò)的將不再是熱水而是冷水，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量就被冷水帶走，從而達(dá)到維持反應(yīng)溫度的目的。3用做生產(chǎn)安全的防護(hù)措施在各煉油或石油化工廠中，有許多存放各種油品或石油化工產(chǎn)品的儲(chǔ)罐。這些油品或化工產(chǎn)品不宜與空氣長(zhǎng)期接觸，因?yàn)榭諝庵械难鯕鈺?huì)使其氧化而變質(zhì)，甚至?xí)鸨?。為此，常采用在?chǔ)罐罐頂充以惰性氣體（氮?dú)猓┑姆椒?，使油品與外界空氣隔離。這種

37、方法通常稱(chēng)之為氮封。為了保證空氣不進(jìn)入儲(chǔ)罐，一般要求貯罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫Ρ３譃槲⒄龎?。?dāng)由貯罐中向外抽取物料時(shí)，氮封壓力則會(huì)下降，如不及時(shí)向儲(chǔ)罐中補(bǔ)充氮?dú)猓瑑?chǔ)罐將會(huì)變形，甚至?xí)斜晃T的危險(xiǎn)；而當(dāng)向儲(chǔ)罐中注料時(shí)，氮封壓力又會(huì)逐漸上升，如不及時(shí)排出儲(chǔ)罐中的部分氮?dú)?，?chǔ)罐又有被鼓壞的危險(xiǎn)。顯然，這兩種情況都不允許發(fā)生，于是就必須設(shè)法維持儲(chǔ)罐中氮封的壓力。為了維持儲(chǔ)罐中氮封的壓力，當(dāng)貯罐內(nèi)的液面上升時(shí)，應(yīng)將壓縮的氮?dú)膺m量排出。反之，當(dāng)貯罐內(nèi)的液面下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)?。只有這樣才能做到既隔絕空氣，又保證貯罐不變形。為了達(dá)到這種控制目的，可采用如圖6.17所示的貯罐氮封分程控制系統(tǒng)。本方案中，氮?dú)膺M(jìn)氣閥A

38、采用氣開(kāi)式，而氮?dú)馀欧砰yB采用氣關(guān)式?？刂破鬟x用反作用的比例積分（PI）控制規(guī)律。兩個(gè)分程控制閥的動(dòng)作特性如圖6.18所示。圖6.17 貯罐氮封分程控制系統(tǒng) 圖6.18 控制閥分程動(dòng)作圖對(duì)于貯罐氮封分程控制系統(tǒng)，由于對(duì)壓力的控制精度要求不高，不希望在兩個(gè)控制閥之間頻繁切換動(dòng)作，所以通過(guò)調(diào)整電-氣閥門(mén)定位器，使A閥接受控制器的411.6 mA DC信號(hào)時(shí)，能做全范圍變化，而B(niǎo)閥接受12.420 mA DC信號(hào)時(shí)，做全范圍變化?？刂破髟谳敵?1.612.4 mA DC信號(hào)時(shí)，A、B兩個(gè)控制閥都處于全關(guān)位置不動(dòng)，因此將兩個(gè)控制閥之間存在的這個(gè)間隙區(qū)稱(chēng)為不靈敏區(qū)。這樣做對(duì)于儲(chǔ)罐這樣一個(gè)空間較大因而時(shí)間

39、常數(shù)較大，且控制精度要求又不是很高的具體壓力對(duì)象來(lái)說(shuō)，是有益的。因?yàn)榱粲羞@樣一個(gè)不靈敏區(qū)，將會(huì)使控制過(guò)程的變化趨于緩慢，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定。以上幾種分程控制系統(tǒng)的典型方框圖如圖6.19所示。圖6.19 分程控制系統(tǒng)方框圖6.3.3分程控制系統(tǒng)的實(shí)施分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于單回路控制系統(tǒng)。因此，單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則完全適用于分程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。但是，與單回路控制系統(tǒng)相比，分程控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是分程而且控制閥多，所以，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面也有一些不同之處。1分程信號(hào)的確定在分程控制中，控制器輸出信號(hào)的分段是由生產(chǎn)工藝要求決定的?？刂破鬏敵鲂盘?hào)需要分成幾個(gè)區(qū)段，哪一個(gè)區(qū)段控制哪一個(gè)控制閥，完全取決于生產(chǎn)工

40、藝要求。2分程控制系統(tǒng)對(duì)控制閥的要求（1）控制閥類(lèi)型的選擇控制閥類(lèi)型的選擇即根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇同向或異向規(guī)律的控制閥?？刂崎y的氣開(kāi)、氣關(guān)形式的選擇是由生產(chǎn)工藝決定的，即從生產(chǎn)安全的角度出發(fā)，決定選用同向還是異向規(guī)律的控制閥。（2）控制閥流量特性的選擇控制閥流量特性的選擇會(huì)影響分程點(diǎn)的特性。因?yàn)樵趦蓚€(gè)控制閥的分程點(diǎn)上，控制閥的流量特性會(huì)產(chǎn)生突變，特別是大、小閥并聯(lián)時(shí)更為突出。如果兩個(gè)控制閥都是線性特性，情況會(huì)更嚴(yán)重，如圖6.20（a）所示。這種情況的出現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量是十分不利的。為了減小這種突變特性，可采用兩種處理方法：一種方法是采用兩個(gè)對(duì)數(shù)特性的控制閥，這樣從小閥向大閥過(guò)渡時(shí)，控制閥

41、的流量特性相對(duì)平滑一些，如圖6.20（b）所示；第二種方法就是采用分程信號(hào)重疊的方法。例如，兩個(gè)信號(hào)段分為2065 kPa和55100 kPa，這樣做的目的是在控制過(guò)程中，不等小閥全開(kāi)時(shí)，大閥就已經(jīng)小開(kāi)了，從而改善了控制閥的流量特性。圖6.20 分程控制時(shí)的流量特性（3）控制閥的泄漏問(wèn)題在分程控制系統(tǒng)中，應(yīng)盡量使兩個(gè)控制閥都無(wú)泄漏，特別是當(dāng)大、小控制閥并聯(lián)使用時(shí)，如果大閥的泄漏量過(guò)大，小閥就不能正常發(fā)揮作用，控制閥的可調(diào)范圍仍然得不到增加，達(dá)不到分程控制的目的。（4）控制器參數(shù)的整定在分程控制系統(tǒng)中，當(dāng)兩個(gè)控制閥分別控制兩個(gè)操縱變量時(shí)，這兩個(gè)控制閥所對(duì)應(yīng)的控制通道特性可能差異很大，即廣義對(duì)象特

42、性差異很大。這時(shí)，控制器的參數(shù)整定必須注意，需要兼顧兩種情況，選取一組合適的控制器參數(shù)。當(dāng)兩個(gè)控制閥控制一個(gè)操縱變量時(shí)，控制器參數(shù)的整定與單回路控制系統(tǒng)相同。6.4自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)6.4.1自動(dòng)信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)某些工藝變量超限或運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生異常情況時(shí)，信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)就開(kāi)始動(dòng)作，發(fā)出燈光及音響信號(hào)，提醒操作人員注意，督促操作人員采取必要的措施，以改變工況，使生產(chǎn)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。1信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的組成信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)由故障檢測(cè)元件、信號(hào)報(bào)警器及其附屬的信號(hào)燈、音響器和按鈕等組成。當(dāng)某些工藝變量超限時(shí)，故障檢測(cè)元件的接點(diǎn)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)或閉合，并將這個(gè)信號(hào)送到信號(hào)報(bào)警器，控制信號(hào)燈和音響器進(jìn)行聲、光報(bào)

43、警。對(duì)于重要的生產(chǎn)工藝或設(shè)備，如鍋爐汽包液位、轉(zhuǎn)化爐的爐溫等重要報(bào)警點(diǎn)，故障檢測(cè)元件要單獨(dú)設(shè)置。有時(shí)可以利用帶電接點(diǎn)的儀表作為故障檢測(cè)元件，如電接點(diǎn)壓力表、帶報(bào)警的控制器等。當(dāng)工藝變量超過(guò)設(shè)定的限位時(shí)，這些儀表可以給報(bào)警器提供一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。信號(hào)報(bào)警器包括有觸點(diǎn)的繼電器箱、無(wú)觸點(diǎn)的盤(pán)裝閃光報(bào)警器和晶體管插卡式邏輯監(jiān)控系統(tǒng)。信號(hào)報(bào)警器及其附件均安裝在儀表盤(pán)后，或裝在單獨(dú)的信號(hào)報(bào)警箱內(nèi)。信號(hào)燈及按鈕安裝在儀表盤(pán)上，以便于指示和操作。在DCS（分散控制系統(tǒng)）、PLC（緊急停車(chē)系統(tǒng)）及ESD（可編程控制）系統(tǒng)中，除在顯示器上進(jìn)行報(bào)警、通過(guò)鍵盤(pán)操作外，重要的工藝點(diǎn)也在操作臺(tái)上單獨(dú)設(shè)置報(bào)警信號(hào)燈和音響器。例

44、如，XXS-02型閃光報(bào)警器，它被安裝在控制室內(nèi)的儀表盤(pán)上。輸入信號(hào)是電接點(diǎn)信號(hào)，可以與各種電接點(diǎn)式的控制檢測(cè)儀表配套使用。XXS-02型閃光報(bào)警器有8個(gè)報(bào)警回路，每個(gè)回路帶有兩個(gè)閃光信號(hào)燈，其中一個(gè)集中在報(bào)警器內(nèi)，另一個(gè)由接線端子引出，可以任意安裝在現(xiàn)場(chǎng)或模擬盤(pán)上。每個(gè)回路監(jiān)視一個(gè)參數(shù)極限值，每個(gè)報(bào)警回路的輸入信號(hào)均引自故障檢測(cè)元件的電接點(diǎn)，該接點(diǎn)可以是常開(kāi)接點(diǎn)也可以是常閉接點(diǎn)，但每個(gè)報(bào)警器回路只能使用一個(gè)信號(hào)接點(diǎn)。2信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的基本工作狀態(tài)信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)由各種顏色的指示燈或閃光報(bào)警器、音響器來(lái)實(shí)現(xiàn)示警操作，通過(guò)不同的顯示顏色和燈光的明亮形式反映工藝過(guò)程的不同運(yùn)行狀態(tài)。報(bào)警系統(tǒng)的基本工作狀態(tài)

45、如下所述。 正常狀態(tài)：這時(shí)沒(méi)有燈光或音響信號(hào)。 報(bào)警狀態(tài)：當(dāng)被測(cè)工藝參數(shù)偏離極限設(shè)定值或運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)出燈光、音響信號(hào)。 確認(rèn)狀態(tài)：值班人員發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)以后，可以按一下“確認(rèn)”按鈕，從而解除音響信號(hào)，保留燈光信號(hào)，所以“確認(rèn)”又稱(chēng)為“消音”。 復(fù)位狀態(tài)：當(dāng)故障排除以后，報(bào)警系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。在有些報(bào)警系統(tǒng)中，備有“復(fù)位”狀態(tài)。 試驗(yàn)狀態(tài)：用來(lái)檢查燈光和音響回路是否完好。必須注意，試驗(yàn)工作只能在正常狀態(tài)下進(jìn)行（按下“試驗(yàn)”按鈕，此時(shí)報(bào)警燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，音響器發(fā)出音響信號(hào)），而在報(bào)警狀態(tài)下不能進(jìn)行試驗(yàn)，以防誤判斷?！霸囼?yàn)”也稱(chēng)為“試燈”。在信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)中，信號(hào)燈以不同的點(diǎn)亮形式和不同的顏色

46、來(lái)幫助值班人員判斷故障的狀態(tài)，如下所述。 閃光：指示燈呈一明一暗的閃爍狀態(tài)。閃光容易引人注意，用來(lái)表示剛出現(xiàn)的故障或第一故障。 平光：指示燈常亮，表示“確認(rèn)”以后繼續(xù)存在的故障或第二故障。 紅色燈光：表示停止、危險(xiǎn)，是超限信號(hào)，此時(shí)工藝參數(shù)處于超限或生產(chǎn)處于危急狀態(tài)。 黃色燈光：表示注意、警告或非第一原因事故，此時(shí)工藝參數(shù)處于低限報(bào)警或預(yù)告狀態(tài)。 綠色燈光：表示運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備或工藝參數(shù)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。 乳白色燈光：是電源信號(hào)，表示報(bào)警系統(tǒng)的供電電源正常。3信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的類(lèi)型根據(jù)人們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中報(bào)警的不同要求，可將信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)成多種形式。常見(jiàn)的信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)類(lèi)型有一般故障不閃光報(bào)警系統(tǒng)、一般故障閃

47、光報(bào)警系統(tǒng)、能區(qū)別瞬時(shí)故障的報(bào)警系統(tǒng)、能區(qū)別第一故障的報(bào)警系統(tǒng)、延時(shí)報(bào)警系統(tǒng)等。（1）一般故障不閃光報(bào)警系統(tǒng)。一般故障不閃光報(bào)警系統(tǒng)是最簡(jiǎn)單、最基本的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)工藝參數(shù)越限時(shí)，信號(hào)燈以不閃爍的平光形式點(diǎn)亮，并發(fā)出音響信號(hào)，經(jīng)操作人員確認(rèn)以后音響消除，信號(hào)燈仍保持常亮狀態(tài)。（2）一般故障閃光報(bào)警系統(tǒng)。一般故障閃光報(bào)警系統(tǒng)又稱(chēng)為瞬時(shí)故障報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)工藝參數(shù)越限時(shí)信號(hào)燈閃光，并發(fā)出音響，經(jīng)確認(rèn)后音響消除，信號(hào)燈轉(zhuǎn)為不閃爍的平光，只有在故障排除以后，信號(hào)燈才熄滅。一般故障閃光報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)見(jiàn)表6.1表6.1 一般故障閃光報(bào)警系統(tǒng)工作狀態(tài)表工作狀態(tài)顯示器/信號(hào)燈音響器正常不亮不響報(bào)警信號(hào)輸入閃光響

48、按確認(rèn)按鈕平光不響報(bào)警信號(hào)消失不亮不響按試驗(yàn)按鈕閃光響（3）能區(qū)別瞬時(shí)故障的報(bào)警系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到工藝參數(shù)短時(shí)間越限后又恢復(fù)正常的情況，這種短期越限往往潛伏著更大的事故，是影響產(chǎn)品質(zhì)量或安全的先兆。為了避免這種隱患，一旦越限就應(yīng)立即報(bào)警，以引起操作人員的注意，此時(shí)可選用能夠用燈光來(lái)區(qū)分是否為瞬時(shí)故障的報(bào)警系統(tǒng)。在出現(xiàn)故障后，信號(hào)燈閃光并發(fā)出音響。按下“確認(rèn)”按鈕，如果故障已消失，則信號(hào)燈熄滅，音響消除，這屬于瞬時(shí)故障；如果故障仍然存在，則屬于非瞬時(shí)故障，信號(hào)燈轉(zhuǎn)為平光，音響消除。直到故障排除以后，信號(hào)燈才熄滅。能區(qū)別瞬時(shí)故障的報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)見(jiàn)表6.2。表6.2 能區(qū)別瞬時(shí)故障的

49、報(bào)警系統(tǒng)工作狀態(tài)表確認(rèn)工作狀態(tài)顯示器/信號(hào)燈音響器正常不亮不響報(bào)警信號(hào)輸入閃光響 （消音）瞬時(shí)故障不亮不響非瞬時(shí)故障平光不響報(bào)警信號(hào)消失不亮不響按試驗(yàn)按鈕亮響（4）能區(qū)別第一故障的報(bào)警系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，還會(huì)遇到幾個(gè)工藝參數(shù)同時(shí)越限而引起報(bào)警的情況。為了便于尋找產(chǎn)生故障的根本原因，需要把首先出現(xiàn)的故障信號(hào)（第一故障）和后來(lái)相繼出現(xiàn)的故障信號(hào)（第二故障）區(qū)別開(kāi)來(lái)，這時(shí)可選用能區(qū)別第一故障的報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)故障后，信號(hào)燈亮并發(fā)出音響，并以信號(hào)燈閃光表示第一故障，信號(hào)燈平光表示第二故障。值班人員確認(rèn)后，音響消除。在這類(lèi)系統(tǒng)中，往往還設(shè)有“復(fù)位”按鈕，以區(qū)別瞬時(shí)故障和非瞬時(shí)故障。按下“復(fù)位”按鈕以后，

50、如果信號(hào)燈熄滅，表示該故障已經(jīng)消失；如果信號(hào)燈仍亮，表示相應(yīng)的故障仍然存在。能區(qū)別第一故障的報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)見(jiàn)表6. 表6.3 能區(qū)別第一故障的報(bào)警系統(tǒng)工作狀態(tài)表工作狀態(tài)第一故障顯示器/信號(hào)燈其余顯示器/信號(hào)燈音響器備注正常不亮不亮不響第一報(bào)警信號(hào)輸入閃光平光響有第二報(bào)警信號(hào)輸入按確認(rèn)按鈕閃光平光不響報(bào)警信號(hào)消失不亮不亮不響按試驗(yàn)按鈕亮全亮響（5）延時(shí)報(bào)警系統(tǒng)。有時(shí)候，工藝上允許短時(shí)間內(nèi)參數(shù)越限。為了避免報(bào)警系統(tǒng)過(guò)于頻繁地報(bào)警，可采用延時(shí)報(bào)警系統(tǒng)。只有當(dāng)故障持續(xù)時(shí)間超過(guò)規(guī)定時(shí)間以后才發(fā)出報(bào)警。6.4.2 自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一般自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法適應(yīng)的情況，當(dāng)工藝過(guò)程出現(xiàn)異

51、常工況（某些關(guān)鍵變量超限幅度較大）時(shí)，如不及時(shí)采取必要的措施將會(huì)發(fā)生極為嚴(yán)重的事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。為此，通過(guò)自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，按照事先設(shè)計(jì)好的邏輯關(guān)系動(dòng)作，自動(dòng)啟動(dòng)備用設(shè)備或自動(dòng)停車(chē)，切斷與事故有關(guān)的各種聯(lián)系，以避免事故的發(fā)生或限制事故的發(fā)展，防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，保護(hù)人身和設(shè)備安全。自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一般和自動(dòng)信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)一起使用。1聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的分類(lèi)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種自動(dòng)操縱系統(tǒng)，主要包括工藝聯(lián)鎖、機(jī)組聯(lián)鎖、程序聯(lián)鎖及各種泵類(lèi)的起動(dòng)停止聯(lián)鎖四種基本類(lèi)型。工藝聯(lián)鎖又可分為單元聯(lián)鎖、裝置聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖。（1）工藝聯(lián)鎖（即工藝聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)）。工藝聯(lián)鎖是由于工藝系統(tǒng)某變量超限而

52、引起的聯(lián)鎖動(dòng)作。例如，在合成氨裝置中，鍋爐給水流量越（低）限時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟備用透平給水，實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)鎖。（2）機(jī)組聯(lián)鎖。生產(chǎn)過(guò)程中大型運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備或壓縮機(jī)是工廠的心臟，這些重要設(shè)備往往不止一臺(tái)，而是由數(shù)臺(tái)設(shè)備組成的機(jī)組，如壓縮機(jī)機(jī)組。運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備本身或機(jī)組之間的聯(lián)鎖稱(chēng)為機(jī)組聯(lián)鎖。例如，大型合成氨原料氣壓縮機(jī)有6個(gè)停車(chē)因素，分別是壓縮機(jī)入口緩沖罐液位高、壓縮機(jī)段間分離罐液位高、高壓缸油氣差壓低、低壓缸油氣差壓低、壓縮機(jī)潤(rùn)滑油壓低停車(chē)和壓縮機(jī)緊急停車(chē)按鈕。只要其中任何一個(gè)因素不正常，都會(huì)使壓縮機(jī)停車(chē)。（3）程序聯(lián)鎖。程序聯(lián)鎖確保按預(yù)定程序或時(shí)間次序?qū)に囋O(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操縱。如合成氨的輔助鍋爐引火燒嘴檢查與回火、

53、脫火停止燃料氣的聯(lián)鎖。為了達(dá)到安全點(diǎn)火的目的，在點(diǎn)火前必須對(duì)爐膛內(nèi)的氣體壓力進(jìn)行檢測(cè)，用空氣吹除爐膛內(nèi)的可燃性氣體。吹除完畢后方可打開(kāi)燃料氣總管閥門(mén)，實(shí)施點(diǎn)火，即整個(gè)操作過(guò)程必須按燃料氣閥門(mén)關(guān)-爐膛內(nèi)氣壓檢查-空氣吹除-打開(kāi)燃料氣閥門(mén)-點(diǎn)火的操作順序進(jìn)行。如果不按照這個(gè)順序進(jìn)行，由于聯(lián)鎖的作用，就不能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火操作，只有按上述點(diǎn)火程序，才能確保安全點(diǎn)火操作。（4）各種泵類(lèi)的開(kāi)停聯(lián)鎖。各種泵類(lèi)的開(kāi)停聯(lián)鎖是指各種泵類(lèi)的單機(jī)起動(dòng)與停止受聯(lián)鎖觸點(diǎn)控制。2自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的組成（1）自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的組成自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)主要由檢測(cè)元件、邏輯單元和執(zhí)行元件三部分組成，如圖6.21所示。 圖6.21 自動(dòng)聯(lián)鎖

54、保護(hù)系統(tǒng)的組成 檢測(cè)元件，又稱(chēng)為發(fā)信元件，包括各種工藝參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)接點(diǎn)、控制開(kāi)關(guān)、按鈕、選擇開(kāi)關(guān)及操作指令等，起到參數(shù)檢測(cè)、發(fā)布指令的作用。這些元件的通、斷狀態(tài)就是自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的輸入信號(hào)。常用的有溫度、壓力、流量、液位開(kāi)關(guān)及各種測(cè)量變送器的設(shè)定上限、下限等。 執(zhí)行元件，又稱(chēng)輸出元件，包括報(bào)警顯示元件和操縱設(shè)備的執(zhí)行元件。報(bào)警顯示元件有信號(hào)燈、各種音響器等，執(zhí)行元件有電磁閥、電機(jī)啟動(dòng)器等。這些元件由系統(tǒng)的輸出信號(hào)（邏輯單元輸出的控制信號(hào)）驅(qū)動(dòng)。 邏輯單元，又稱(chēng)中間元件或中間邏輯單元；根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并向執(zhí)行元件發(fā)出控制信號(hào)。邏輯單元以前多采用有觸點(diǎn)的繼電器、接觸器線路和無(wú)觸點(diǎn)

55、的晶體管、集成電路等。由于可靠性差和技術(shù)落后，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用可編程控制器（PLC）、分散控制系統(tǒng)（DCS）和緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）。（2）可靠性原則在自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中，由于被保護(hù)的對(duì)象或設(shè)備的重要程度不同，對(duì)各種檢測(cè)元件、邏輯單元和執(zhí)行元件的可靠性要求也各不相同。在工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的可靠性應(yīng)最高，所以在自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)采取有效措施，以保證系統(tǒng)的高可靠性。這些可靠性原則如下所述。 獨(dú)立設(shè)置原則，即各部分盡量使用專(zhuān)用設(shè)備或儀表（包括檢測(cè)元件和執(zhí)行元件），以免受其他關(guān)聯(lián)故障或誤操作的影響； 冗余原則，即采用相同功能的幾個(gè)元件完成同一功能。如采用兩個(gè)或三個(gè)檢測(cè)元件測(cè)量同一參數(shù)，采用

56、兩個(gè)控制閥完成放空或泄壓，采用三套邏輯單元進(jìn)行邏輯運(yùn)算等。一旦個(gè)別元件出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍正常工作； 故障安全原則，即檢測(cè)元件和執(zhí)行元件在正常情況下是帶電工作的。為防止誤動(dòng)作，應(yīng)采用合理的連接機(jī)制（見(jiàn)后面介紹的緊急停車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介）。（3）自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)實(shí)例加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)為了安全生產(chǎn)，防止由于事故而帶來(lái)的損失，在大型加熱爐中配備安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。針對(duì)加熱爐的各種具體情況可采用不同的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。下面以采用燃料氣為燃料的加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)為例進(jìn)行分析說(shuō)明。如圖6.22所示。圖6.22 加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)首先分析加熱爐的不安全因素，然后再分析加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)對(duì)不安全因素的處理辦法。

57、對(duì)于以燃料氣為燃料的加熱爐，其主要危險(xiǎn)如下所述。 當(dāng)被加熱介質(zhì)流量過(guò)低或中斷時(shí)，會(huì)將加熱爐管燒壞、破裂，造成重大生產(chǎn)事故。 當(dāng)火焰熄滅時(shí)，會(huì)在燃燒室里形成由燃料氣和空氣混合而成的爆炸性氣體，容易引起爆炸。 當(dāng)燃料氣壓力過(guò)低（即流量過(guò)?。r(shí)，則會(huì)出現(xiàn)回火現(xiàn)象。 當(dāng)燃料氣壓力過(guò)高時(shí)，會(huì)使噴嘴出現(xiàn)脫火現(xiàn)象，甚至造成熄火。為確保安全，應(yīng)該采取以下措施。 當(dāng)工藝介質(zhì)流量過(guò)低時(shí)，切斷燃料氣控制閥，停止燃燒。 當(dāng)火焰熄滅時(shí)，切斷燃料氣閥，停止燃燒。 當(dāng)燃料氣流量過(guò)低時(shí)，切斷燃料氣閥，停止燃燒。 當(dāng)燃料氣壓力過(guò)高時(shí)，關(guān)小燃料氣控制閥。因此，在保證安全生產(chǎn)的前提下，為使加熱爐出口溫度滿(mǎn)足工藝要求，設(shè)計(jì)了圖6.2

58、2所示的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，采取了以下保護(hù)措施。 加熱爐出口溫度與燃料氣控制閥閥后壓力的選擇性控制系統(tǒng)。這是一個(gè)軟保護(hù)系統(tǒng)。在這套控制系統(tǒng)中，為了保證生產(chǎn)安全，采用氣開(kāi)式控制閥。為了使閥后壓力過(guò)高時(shí)能使控制閥關(guān)小，選用低選器（圖中“Y”即表示低選器LS）。溫度和壓力控制器均選用反作用控制器。在正常生產(chǎn)時(shí)，由溫度控制器工作。當(dāng)由于某些擾動(dòng)作用使得控制閥閥后壓力過(guò)高、達(dá)到安全極限時(shí)，壓力控制器通過(guò)低選器取代溫度控制器工作，關(guān)小控制閥，以防脫火。一旦正常以后溫度控制器又恢復(fù)工作，壓力控制器退出工作。 燃料氣流量過(guò)低聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)FSAL1。當(dāng)燃料氣流量低到一定極限時(shí)，則FSAL1聯(lián)鎖動(dòng)作，使

59、三通電磁閥線圈失電，電磁閥動(dòng)作，使來(lái)自控制器的氣壓信號(hào)放空，使氣開(kāi)式燃料氣控制閥關(guān)閉，切斷燃料氣，以防回火造成事故。聯(lián)鎖動(dòng)作以后，不能自動(dòng)復(fù)位，只有經(jīng)過(guò)檢查并確認(rèn)危險(xiǎn)消除后，才能人工復(fù)位，投入運(yùn)行，以免誤操作而造成事故 工藝介質(zhì)低流量聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)FSAL2。當(dāng)工藝介質(zhì)流量過(guò)低或中斷時(shí)，F(xiàn)SAL2聯(lián)鎖動(dòng)作，切斷燃料氣閥，停止燃燒。 火焰檢測(cè)開(kāi)關(guān)BS。當(dāng)火焰熄滅時(shí)動(dòng)作，切斷燃料氣控制閥，停止燃料氣供應(yīng)。、兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)鎖動(dòng)作以后，也都不能自動(dòng)復(fù)位。待工況正常后，需要操作人員手動(dòng)復(fù)位，才能重新投入運(yùn)行。3緊急停車(chē)系統(tǒng)簡(jiǎn)介20世紀(jì)80年代，科技人員將宇航專(zhuān)利技術(shù)的模塊級(jí)三重化冗余（TMR）技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)安

60、全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上。TMR將安全系統(tǒng)的關(guān)鍵電路三重化，每個(gè)通道各自獨(dú)立，但又同時(shí)完成同一功能。TMR技術(shù)保證了安全系統(tǒng)的連續(xù)性和可預(yù)測(cè)性，從而在本質(zhì)上提高了大型工業(yè)生產(chǎn)裝置的安全水平，并最大限度地消除了誤停車(chē)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到石油化工、油氣開(kāi)采、石油天然氣加工、化學(xué)工業(yè)及電力系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域。事實(shí)證明，TMR在避免工業(yè)災(zāi)難、減少工業(yè)事故損失方面起到了積極和重要的作用。ESD（Emergency Shutdown System，緊急停車(chē)系統(tǒng)），用于監(jiān)視整個(gè)裝置或者獨(dú)立單元的操作運(yùn)行情況，如果生產(chǎn)過(guò)程超過(guò)安全操作范圍，可以使其進(jìn)入安全狀態(tài)，確保生產(chǎn)裝置或獨(dú)立單元具有一定的安全度。具有代表性的ESD是三