過控第十章實(shí)例

主要內(nèi)容10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述10.2干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)10.3電廠燃煤鍋爐控制10.4選煤過程控制第十章過程控制系統(tǒng)實(shí)例10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述---要求安全性

----在整個(gè)生產(chǎn)過程中，確保人員設(shè)備的安全。通常采用參數(shù)越限報(bào)警、事故報(bào)警、連鎖保護(hù)等措施加以保證。2)

穩(wěn)定性

-----系統(tǒng)在一定的外界擾動(dòng)下，在系統(tǒng)參數(shù)、工藝條件一定的變化范圍內(nèi)，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

-----準(zhǔn)確性:系統(tǒng)被控量的實(shí)際運(yùn)行狀況與希望狀況之間的偏差要小，使系統(tǒng)具有足夠的控制精度。

------快速性:系統(tǒng)從一種工作狀態(tài)向另一種工作狀態(tài)過渡的時(shí)間要短。3)

經(jīng)濟(jì)性

------提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的同時(shí)，降耗節(jié)能，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述---步驟1.熟悉系統(tǒng)的技術(shù)要求或性能指標(biāo)2.建立被控過程的數(shù)學(xué)模型

3.確定控制方案

4.根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性進(jìn)行理論分析與綜合5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

6.工程設(shè)計(jì)7.工程安裝

8.控制器的參數(shù)整定

10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述--控制方案確定1.被控變量的選擇

被控變量—生產(chǎn)過程中希望借助自動(dòng)控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量。合理選擇被控變量，關(guān)系到生產(chǎn)工藝能否達(dá)到穩(wěn)定操作、保證質(zhì)量、保證安全等目的。①根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，找出影響生產(chǎn)的關(guān)鍵變量作為被控變量換熱器出口溫度控制系統(tǒng)：工藝要求出口溫度為定值。那么設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)就應(yīng)以出口溫度為被控變量。②當(dāng)不能用直接工藝參數(shù)作為被控變量時(shí)，應(yīng)選擇與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)作為被控變量。精餾工藝是利用被分離物中各組分的揮發(fā)溫度不同，將各組分分離。但是，沒有合適的儀表在線檢測(cè)餾出物的純度，純度不能直接作為被控變量?？紤]塔內(nèi)壓力恒定的情況下,塔內(nèi)溫度對(duì)餾出物純度具有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系,所以常以餾出物溫度這一間接量作為被控變量.苯—甲苯苯甲苯

1.被控變量的選擇

③被控變量必須有足夠大的靈敏度,被控變量必須靈敏，容易被測(cè)量。④選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性2.控制變量的選擇

控制變量:

把用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量稱為控制變量或操縱變量。最常見的控制變量是介質(zhì)的流量，也有以轉(zhuǎn)速、電壓等作為操縱變量的。LCLTh控制變量的確定:被控變量選定以后，應(yīng)對(duì)工藝進(jìn)行分析，找出所有影響被控變量的因素。在這些變量中，有些是可控的，有些是不可控的。在諸多影響被控變量的因素中選擇一個(gè)對(duì)被控變量影響顯著且便于控制的變量，作為控制變量；其它未被選中的因素則視為系統(tǒng)的干擾。被控變量影響變量2.控制變量的選擇

為實(shí)現(xiàn)控制變量的合理選擇,首先要掌握過程特性對(duì)系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響.如圖所示為單回路控制系統(tǒng)的等效框圖。Gc(s)—控制器的傳遞函數(shù)；Go(s)—廣義控制通道（包括執(zhí)行器和變送器）的傳遞函數(shù)；Gf(s)—擾動(dòng)通道的傳遞函數(shù)。

Gc(s)

Gf(s)

Go(s)X(s)Y(s)＋F(s)＋＋－(1)干擾通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響結(jié)論：kf越大,由擾動(dòng)引起的系統(tǒng)輸出也越大,被控量偏離設(shè)定值就越多,不利于系統(tǒng)控制.因此Kf越小越好,以減弱擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響；如果Kf無(wú)法改變,可以考慮增強(qiáng)控制作用(Kc變大)來(lái)抵消擾動(dòng)的影響,或者采用前饋控制,根據(jù)擾動(dòng)大小,提前實(shí)施控制作用.①干擾通道靜態(tài)增益Kf對(duì)控制質(zhì)量的影響②時(shí)間常數(shù)對(duì)控制質(zhì)量的影響干擾通道的慣性因子（Tf

s+1）使干擾作用的影響變得緩慢。Tf

越大(濾波作用越強(qiáng))，干擾對(duì)被控變量的影響越緩慢，越有利于控制。

③擾動(dòng)通道的時(shí)滯對(duì)控制質(zhì)量的影響對(duì)于前面的反饋控制系統(tǒng)而言:④擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)位置的影響當(dāng)擾動(dòng)F的幅值和形式相同時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)的位置越遠(yuǎn)離被控變量（或越靠近操作變量），擾動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)被控變量的影響越小。因?yàn)閿_動(dòng)進(jìn)入位置越遠(yuǎn)離被控變量，相當(dāng)于等效時(shí)間常數(shù)越大或擾動(dòng)通道的濾波環(huán)節(jié)越多，擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響越小。(2)控制作用通道特性對(duì)控制質(zhì)量的影響①調(diào)節(jié)通道的增益對(duì)控制品質(zhì)的影響在Kc一定的條件下，Ko越大，控制作用越強(qiáng)，克服擾動(dòng)的能力就越強(qiáng)，余差越小。同時(shí)，Ko越大，被控參數(shù)對(duì)控制作用的反應(yīng)就越靈敏，響應(yīng)越迅速。但Kc一定，Ko越大，意味著系統(tǒng)的靜態(tài)開環(huán)增益越大，對(duì)系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性越不利。閉環(huán)總放大倍數(shù)的穩(wěn)定是控制系統(tǒng)穩(wěn)定的前提，因此，KoKc的乘積應(yīng)保持恒定。選擇操作變量時(shí)，應(yīng)考慮Ko：大、穩(wěn)。時(shí)間常數(shù)大，反映速度慢，需要較長(zhǎng)的過渡過程時(shí)間，但過程平穩(wěn)；時(shí)間常數(shù)小，反映快，過渡過程時(shí)間相應(yīng)減??；時(shí)間常數(shù)過小，容易引起振蕩和超調(diào)。②調(diào)節(jié)通道的時(shí)間常數(shù)對(duì)控制品質(zhì)的影響③調(diào)節(jié)通道時(shí)滯對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響純滯后的存在，超調(diào)量將會(huì)增加，調(diào)節(jié)質(zhì)量將會(huì)惡化。調(diào)節(jié)通道純滯后越大，這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重，調(diào)節(jié)質(zhì)量也就越壞。實(shí)際生產(chǎn)過程中，廣義被控過程可近似看成由幾個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成。以三階為例相應(yīng)的臨界穩(wěn)定增益為,的大小完全取決于三個(gè)時(shí)間常數(shù)的相對(duì)比值可以證明：時(shí)間常數(shù)相差越大，臨界穩(wěn)定的增益則越大，這對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是 有利的。也就是說(shuō)：在保持穩(wěn)定性相同的情況下，時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開得越多，系統(tǒng)開環(huán)增益 就允許增大得越多，因而對(duì)系統(tǒng)的控制質(zhì)量就越有利。系統(tǒng)傳函為：④控制通道時(shí)間常數(shù)匹配的影響干擾通道控制通道K（放大倍數(shù)）小，越小越好盡可能地大T（時(shí)間常數(shù)）大，越大越好適當(dāng)?shù)匦ˇ樱儨螅o(wú)關(guān)小，越小越好1)選擇結(jié)果應(yīng)使控制通道的靜態(tài)增益盡可能大，時(shí)間常數(shù)選擇適當(dāng)。2)控制通道的純時(shí)延時(shí)間應(yīng)盡可能小,和的比值一般應(yīng)小于0.3。3)干擾通道的靜態(tài)增益應(yīng)盡可能??；時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡可能大，其個(gè)數(shù)盡可能多；擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離被控參數(shù)而靠近調(diào)節(jié)閥。這樣選擇對(duì)抑制擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響均有利。4)當(dāng)廣義被控過程由幾個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)而成時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法使幾個(gè)時(shí)間常數(shù)中的最大與最小的比值盡可能大，以便盡可能提高系統(tǒng)的可控性。5)在確定控制參數(shù)時(shí)，還應(yīng)考慮工藝操作的合理性、可行性與經(jīng)濟(jì)性等因素選擇控制參數(shù)應(yīng)盡量使()A．干擾通道時(shí)間常數(shù)盡可能小B.控制通道放大系數(shù)適當(dāng)大C.控制通道時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小D.控制通道純滯后時(shí)間盡量小E.干擾進(jìn)入的位置離被控量測(cè)量點(diǎn)近一些。

控制參數(shù)選擇的一般性原則10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述--控制方案確定3.被控變量的檢測(cè)與變送

測(cè)量元件安裝位置不當(dāng)及測(cè)量?jī)x表本身特性等,易引入純滯后。使測(cè)量信號(hào)不能及時(shí)反映被控參數(shù)的實(shí)際值,引起測(cè)量動(dòng)態(tài)誤差,降低過程控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。1)選擇快速檢測(cè)儀表,以減小Tm和2)正確安裝,避免安裝不當(dāng)引起不必要的測(cè)量誤差3)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行必要的濾波和線性化處理4)純滯后補(bǔ)償(P247-圖10-4)5)一般要求Tm<0.1*T0,如果不能滿足,可以通過在檢測(cè)變送環(huán)節(jié)的輸出端串聯(lián)一個(gè)微分環(huán)節(jié)來(lái)改善(P248-圖10-5)6)減小信號(hào)傳輸時(shí)延3.被控變量的檢測(cè)與變送

10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述--控制方案確定4.執(zhí)行器的選擇

1）執(zhí)行器的選型綜合考慮生產(chǎn)過程的特點(diǎn)、對(duì)執(zhí)行器推力的需求、被控介質(zhì)特性及安全性等因素來(lái)確定執(zhí)行器類型。2）氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式選擇①控制器輸出信號(hào)為零或氣源中斷時(shí)使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)；②在系統(tǒng)安全運(yùn)行的條件下，綜合考慮節(jié)能、控制便捷等因素。3）調(diào)節(jié)閥尺寸的選擇調(diào)節(jié)閥尺寸主要包括調(diào)節(jié)閥的開度和口徑大小。在正常運(yùn)行條件下，一般要求調(diào)節(jié)閥開度處于15%～85%之間。4）調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇(P248)為保證系統(tǒng)總的開環(huán)增益在整個(gè)工作范圍內(nèi)都保持線性、恒定,需要通過選擇調(diào)節(jié)閥的非線性流量特性來(lái)補(bǔ)償被控過程的非線性特性。確定調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)形式

——?dú)忾_（+），氣關(guān)（-）確定被控過程的正反作用

——正（輸入增加輸出，+），反（-）確定調(diào)節(jié)器的正反作用方式

——正（輸入增加輸出，-），反（+）系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)各個(gè)環(huán)節(jié)的靜態(tài)放大系數(shù)極性相乘為正10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述--控制方案確定5.控制器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇----控制器正/反作用方式

√調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則:

保證系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋,即:構(gòu)成系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)靜態(tài)增益的乘積必須為正(或者說(shuō))閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)

(調(diào)節(jié)規(guī)律和比較器作為一個(gè)環(huán)節(jié))。閉合回路中有奇數(shù)個(gè)反作用環(huán)節(jié)偏差控制器執(zhí)行器對(duì)象變送器給定值被調(diào)參數(shù)干擾—測(cè)量值正作用反作用正作用正作用＋偏差控制器執(zhí)行器對(duì)象變送器給定值被調(diào)參數(shù)干擾＋測(cè)量值反作用正作用正作用正作用－首先根據(jù)生產(chǎn)工藝要求及安全等原則確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，以確定的正負(fù)；然后根據(jù)被控過程特性確定其屬于正、反哪一種類型，以確定的正負(fù)；最后根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中各環(huán)節(jié)靜態(tài)增益的乘積必須為正這一原則確定調(diào)節(jié)器正負(fù)，進(jìn)而確定調(diào)節(jié)器的正反作用類型。調(diào)節(jié)器正反作用類型的確定方法例1：加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻燃料壓力↑→燃料流量↑→爐溫↑→出料溫度↑→TC輸入↑→TC輸出↓→閥關(guān)小→爐溫↓→出料溫度↓TTTC反正正正燃料出料例2：儲(chǔ)槽液位控制系統(tǒng)LTLCM正正正反出料負(fù)反饋驗(yàn)證：設(shè)某時(shí)刻進(jìn)料量↑→液位↑→LC輸入↑→LC輸出↑→閥開大→出料量↑→液位↓1）廣義過程控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容量滯后較大，引入D調(diào)節(jié)；工藝容許有靜差時(shí)，選用PD調(diào)節(jié)；工藝要求無(wú)靜差時(shí)，選用PID調(diào)節(jié)。2）控制通道時(shí)間常數(shù)小、負(fù)荷變化不大且要求允許有靜差，選用P調(diào)節(jié)。3）控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大，工藝要求無(wú)靜差，選用PI調(diào)節(jié)。4）控制通道時(shí)間常數(shù)很大且純滯后時(shí)間較大、負(fù)荷變化劇烈，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)難以滿足工藝要求，應(yīng)采用復(fù)雜控制系統(tǒng)或其他控制方案。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述--控制方案確定5.控制器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇---原則

①τo/To<0.2，選用P或PI調(diào)節(jié)規(guī)律；②0.2<τo/To<1.0，選用PD或PID調(diào)節(jié)規(guī)律；③τo/To>1.0，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)一般難以滿足要求，需要采用其他控制方式。調(diào)節(jié)規(guī)律優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用P靈敏、簡(jiǎn)單，只有一個(gè)整定參數(shù)；存在靜差負(fù)荷變化不顯著，工藝指標(biāo)要求不高的對(duì)象。PI能消除靜差，又控制靈敏對(duì)于滯后較大的對(duì)象，比例積分調(diào)節(jié)太慢，效果不好。應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較小、負(fù)荷變化不大、精度要求高的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。例如，流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。PD增進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定度，可調(diào)小比例度，而加快調(diào)節(jié)過程，減小動(dòng)態(tài)偏差和靜差系統(tǒng)對(duì)高頻干擾特別敏感，系統(tǒng)輸出易夾雜高頻干擾。應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較大，但調(diào)節(jié)精度要求不高的對(duì)象。PID綜合了各類調(diào)節(jié)作用的優(yōu)點(diǎn)，所以有更高的調(diào)節(jié)質(zhì)量。對(duì)于滯后很大，負(fù)荷變化很大的對(duì)象，PID調(diào)節(jié)也無(wú)法滿足要求，應(yīng)設(shè)計(jì)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用于調(diào)節(jié)通道容量滯后較大、負(fù)荷變化較大、精度要求高的對(duì)象。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)用圖樣資料和文件資料表達(dá)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)過程，并能按圖樣進(jìn)行施工。主要內(nèi)容：①熟悉工藝流程、確定控制方案，完成工藝流程圖和控制流程圖繪制；②在儀表選型的基礎(chǔ)上完成有關(guān)儀表信息的文件編制；③完成控制室的設(shè)計(jì)及其相關(guān)條件的設(shè)計(jì)；④完成信號(hào)連鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；⑤完成儀表供電、供氣關(guān)系圖及管線平面圖的繪制；⑥完成有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用情況統(tǒng)計(jì)及安裝材料表的編制；⑦完成抗干擾和安全設(shè)施的設(shè)計(jì)；⑧完成設(shè)計(jì)文件的目錄編寫等。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)1）立項(xiàng)報(bào)告設(shè)計(jì)①控制方案以及電源、氣源、儀表、控制室和儀表盤布置等的確定；②確定企業(yè)自身及其協(xié)作單位的設(shè)計(jì)任務(wù)分工；③說(shuō)明設(shè)計(jì)依據(jù)及其在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)中的采用情況；④提供設(shè)備清單（價(jià)格、供貨商等）、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、參加人員等說(shuō)明；⑤預(yù)測(cè)并分析系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益等。具體步驟2）施工圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)施的具體技術(shù)文件和圖樣資料，包括:圖樣目錄、說(shuō)明書、設(shè)備匯總表、設(shè)備裝置數(shù)據(jù)表、材料表、連接關(guān)系表、測(cè)量管路和絕熱伴熱方式表、信號(hào)原理圖、平面布置圖、接線圖、空視圖、安裝圖、工藝管道和儀表流程圖、接地系統(tǒng)圖等。10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)1）干擾的來(lái)源

①電磁輻射干擾：雷電、無(wú)線電廣播、電視、電網(wǎng)和電氣設(shè)備產(chǎn)生，空間分布范圍大、強(qiáng)弱差異大、性質(zhì)復(fù)雜。②引入線傳輸干擾：外部電磁波干擾和電力設(shè)備，產(chǎn)生電網(wǎng)感應(yīng)電壓和電流，導(dǎo)致采用電網(wǎng)供電的工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障；空間電磁輻射和共用信號(hào)儀表供電電源，在信號(hào)引入線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)和電網(wǎng)干擾，引起I/O接口工作異常和測(cè)量精度降低，甚至損壞元器件。③接地系統(tǒng)干擾：模擬地、邏輯地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂使大地電位分布不均，存在電位差，形成環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。④系統(tǒng)內(nèi)部干擾：來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部元器件相互之間的電磁輻射。控制系統(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計(jì)

10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)2）抗干擾措施

P251

①隔離：保證絕緣材料的耐壓等級(jí)、絕緣電阻必須符合規(guī)定；采用盡量減少干擾對(duì)信號(hào)影響的布線方式；采用隔離器件將供電系統(tǒng)與電氣線路隔斷。②屏蔽：用金屬導(dǎo)體將被屏蔽的元件、電路、信號(hào)線等包圍。③濾波：在信號(hào)線(兩根)和地之間并接電容，減少共模干擾；在信號(hào)兩極間加裝Π型濾波器，可減少差模干擾。④避雷保護(hù)：信號(hào)線穿在接地金屬管內(nèi)，或敷設(shè)在接地封閉的金屬匯線槽內(nèi)，使因雷擊而產(chǎn)生的沖擊電壓與大地短接?？刂葡到y(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計(jì)

10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)3）接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①保護(hù)性接地方式：將電子設(shè)備的接地點(diǎn)與廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相連；②工作接地：若廠區(qū)電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻較小、設(shè)備制造廠無(wú)特殊要求，工作接地直接與電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相連；若電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)接地電阻較大或設(shè)備制造廠有特殊要求，則獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)；③特殊要求接地方式：本質(zhì)安全儀表應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，并要求與電氣系統(tǒng)接地網(wǎng)相距5m以上；同一信號(hào)回路、同一屏蔽層、各儀表回路和系統(tǒng)只能用一個(gè)（信號(hào)回路）接地點(diǎn)，各接地點(diǎn)之間的直流信號(hào)回路需隔離；儀表類型不同，信號(hào)回路的接地位置也不同。控制系統(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計(jì)

10.1過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述—工程設(shè)計(jì)3）接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

接地體：埋入地中并和大地接觸的金屬導(dǎo)體。

接地線：用電儀表和電子設(shè)備的接地部分與接地體連接的金屬導(dǎo)體。

接地電阻：接地體對(duì)地電阻和接地線電阻的總和。①保護(hù)性接地電阻一般為4Ω，最大不超過10Ω；②工作接地電阻根據(jù)設(shè)備制造廠要求和環(huán)境條件確定，一般為1～4Ω。而且工作接地的接地線應(yīng)接到接地端子或接地匯流排（25mm×6mm銅條）?？刂葡到y(tǒng)的抗干擾和接地設(shè)計(jì)

除去凝結(jié)塊等雜質(zhì).10.2干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝要求

混合熱空氣如圖是奶粉生產(chǎn)工藝中的噴霧式干燥設(shè)備。此工藝要求保證奶粉含水量在2%~2.5%。已濃縮的奶液從高位槽流下，經(jīng)過濾后從干燥器頂部噴出。干燥空氣被加熱后經(jīng)風(fēng)管吹入干燥器。滴狀奶液在熱風(fēng)中干燥成奶粉，并被氣流帶出干燥器?？刂品桨冈O(shè)計(jì)1被控參數(shù)選擇按工藝要求應(yīng)首選奶粉含水量為被控變量，但此類在線測(cè)量?jī)x表精度低、速度慢。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，奶粉含水量與干燥器出口溫度之間存在單值關(guān)系。出口溫度穩(wěn)定在150±2℃，則奶粉含水量符合2%~2.5%。因此選干燥器出口流體溫度為被控變量。2.控制變量選擇影響干燥器出口奶粉流體溫度的主要可控因素有：乳液流量變化f1

旁路空氣流量變化f2

加熱蒸汽流量變化f3

若分別以這三個(gè)變量為控制變量，可以得到三個(gè)不同的控制方案。

f2

f1

f3

影響量作用的位置不同：f3蒸氣流量f2旁路冷風(fēng)流量f1乳液流量熱交換器T=100,T=100送風(fēng)管道

τ=3干燥器

Go

f2

f1

f3

乳液流量變化f1的作用通道最短；旁路空氣流量變化f2的作用通道增加了3秒的滯后；加熱蒸汽流量變化f3的作用通道又增加了兩個(gè)100秒的雙容滯后。調(diào)節(jié)方案：方案1：取乳液流量為控制變量（調(diào)節(jié)閥1）控制通道最短f3f2f1熱交換器送風(fēng)管道干燥器調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)器變送器－ry

f2

f1

f3

方案2：取旁通冷風(fēng)流量為控制變量（調(diào)節(jié)閥2）由于有送風(fēng)管路的傳遞滯后存在，較方案1多一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)τ=3sf3f2f1熱交換器風(fēng)管干燥器調(diào)節(jié)閥2調(diào)節(jié)器變送器－ry

f2

f1

f3

熱交換器為雙容特性，因而調(diào)節(jié)通道又多了兩個(gè)容量滯后，時(shí)間常數(shù)都是T=100秒。

方案3：取蒸汽流量為控制變量（調(diào)節(jié)閥3）f3f2f1加熱器風(fēng)管干燥器調(diào)節(jié)閥3調(diào)節(jié)器變送器－ry控制方案的判別：從控制效果考慮，方案1的調(diào)節(jié)通道最短，控制性能最佳；方案2次之，方案3最差。但從工藝合理性考慮，方案1并不合適。因?yàn)槿橐毫繎?yīng)按該裝置的最大生產(chǎn)能力控制，且在濃縮乳液管道上裝調(diào)節(jié)閥，容易使調(diào)節(jié)閥堵塞而影響控制效果。因此，選擇方案2比較合適。即：將調(diào)節(jié)閥裝在旁通冷風(fēng)管道上。測(cè)量元件及變送器被控溫度在600度以下，選用鉑熱電阻溫度計(jì)為提高檢測(cè)精度，應(yīng)用三線制接法配用溫度變送器10.2干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

調(diào)節(jié)閥選氣關(guān)形式的調(diào)節(jié)閥選用對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。選擇調(diào)節(jié)閥的公稱直徑和閥心直徑尺寸。根據(jù)過程特性與工藝要求,可選用PI或PID控制規(guī)律。根據(jù)構(gòu)成系統(tǒng)負(fù)反饋的原則,確定調(diào)節(jié)器正反作用反向。測(cè)量變送器：Km為正調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式：Kv

為負(fù)輸入空氣量增加,輸出溫度減?。篕o

為負(fù)選用反作用調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器Kc取正10.2干燥過程的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制規(guī)律選擇4.繪制控制系統(tǒng)圖反正反10.3電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程10.3電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求

（1）鍋爐控制②鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制：通過控制燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量，使燃料所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷需要；使燃料量與空氣量之間保持一定的比值，以保證最經(jīng)濟(jì)燃燒，提高鍋爐的燃燒效率；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相匹配，以保持爐膛負(fù)壓在一定的范圍內(nèi)。③過熱蒸汽系統(tǒng)的控制：維持過熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。①鍋爐汽包水位的控制：基于汽包內(nèi)部的物料平衡關(guān)系，使給水量滿足鍋爐的蒸汽量需求（即負(fù)荷要求），并將汽包中水位維持在工藝允許范圍內(nèi)。10.3電廠燃煤鍋爐控制電廠生產(chǎn)過程控制要求

（2）單元機(jī)組的出力控制

要求單元機(jī)組的出力能快速適應(yīng)負(fù)荷的需求。機(jī)組的出力大小由鍋爐和汽輪機(jī)共同決定的。兩者在適應(yīng)負(fù)荷變化的能力上有差別：鍋爐從給水到形成過熱蒸汽是一個(gè)慣性較大的熱交換過程，汽輪機(jī)從蒸汽進(jìn)入到發(fā)出電能是一個(gè)反應(yīng)相對(duì)較快的環(huán)節(jié)。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制

影響變量給水量：給水溫度低于汽包內(nèi)的飽和水溫度，給水量變化會(huì)使汽包中氣泡含量減少，導(dǎo)致水位下降。蒸汽用量：在燃料量維持不變條件下，蒸汽用量增加使汽包水位降低。但由于汽包的汽水混合特性，在蒸汽用量突然增加時(shí)，汽包壓力會(huì)瞬時(shí)下降，使汽包內(nèi)水的沸騰驟然加劇，水中氣泡迅速增加，導(dǎo)致整個(gè)水位瞬間升高，形成虛假水位上升。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制

控制方案被控量：汽包水位控制量：給水流量干擾量：蒸汽用量調(diào)節(jié)閥：氣關(guān)式10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制

控制方案一：?jiǎn)螞_量控制系統(tǒng)

蒸汽用量突然增加，應(yīng)加大給水量以滿足負(fù)荷需求；但由于假水位現(xiàn)象，導(dǎo)致控制器會(huì)先減小給水量來(lái)抑制瞬間的水位升高，隨著假水位消失，汽包水位在負(fù)荷增加和給水量減少的雙重作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重的水位下降，甚至發(fā)生危險(xiǎn)。不適用于負(fù)荷變動(dòng)較大的情況。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制

控制方案二：雙沖量控制系統(tǒng)

將可測(cè)不可控干擾(蒸汽流量)作為前饋引入單沖量控制系統(tǒng)，有效避免假水位引起的誤動(dòng)作，并及時(shí)控制水位，減小水位波動(dòng)。本質(zhì)為前饋——反饋復(fù)合控制，給水量取決于汽包水位，還受蒸汽用量影響。能有效適應(yīng)負(fù)荷需求變化，但對(duì)給水系統(tǒng)中水壓等干擾因素造成波動(dòng)不能及時(shí)抑制。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐汽包水位控制

控制方案三：三沖量控制系統(tǒng)

引入了三個(gè)測(cè)量信號(hào)：汽包水位、給水流量和蒸汽流量。本質(zhì)上是前饋——串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)：主回路實(shí)現(xiàn)水位調(diào)節(jié)，副回路使給水流量能適應(yīng)負(fù)荷和水位要求。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠滿足蒸汽負(fù)荷的需求；要保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全性。①蒸汽壓力控制系統(tǒng)。

負(fù)荷變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)燃料量使蒸汽壓力穩(wěn)定。②經(jīng)濟(jì)燃燒控制系統(tǒng)。

燃料量改變時(shí)，按照一定的比例調(diào)節(jié)送風(fēng)量，保證充分燃燒。③爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)。配合引風(fēng)量與送風(fēng)量，以保證爐膛壓力穩(wěn)定。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

（1）蒸汽壓力控制系統(tǒng)燃料量：燃料量增加，爐膛熱負(fù)荷增加，汽包壓力升高，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥開度不變時(shí)，主蒸汽壓力升高?？諝饬窟^熱蒸汽壓力

通過控制燃料量來(lái)控制蒸汽壓力波動(dòng)，用于蒸汽負(fù)荷及燃料量波動(dòng)較小情況。燃料量波動(dòng)大時(shí)，為抑制燃料量自身擾動(dòng)，用蒸汽壓力—燃料量串級(jí)控制。電網(wǎng)負(fù)荷變化，改變汽輪機(jī)進(jìn)汽閥開度，使汽輪機(jī)耗汽量發(fā)生突然改變，主蒸汽壓力發(fā)生變化。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

（2）經(jīng)濟(jì)燃燒控制保持蒸汽壓力的穩(wěn)定，但空燃比通過兩個(gè)控制器的正確動(dòng)作而間接得到保證。燃料量跟隨蒸汽負(fù)荷變化而變化，為主流量；送風(fēng)量為副流量。在負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)量的變化落后于燃料量，會(huì)導(dǎo)致燃燒的不完全性。負(fù)荷減少，通過LS，先減少燃料量，后減少空氣量；負(fù)荷增加，通過HS，先增加空氣量，再加大燃料量。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

（2）經(jīng)濟(jì)燃燒控制上述方案不能保證始終保持最經(jīng)濟(jì)燃燒。因?yàn)椋?）不同負(fù)荷下，兩流量的最優(yōu)化比值是不同的；2）燃料成分和熱值會(huì)變化；3）流量測(cè)量不夠準(zhǔn)確。根據(jù)煙氣含氧量與蒸汽流量之間的近似關(guān)系，獲得當(dāng)前負(fù)荷條件下的煙氣含氧量設(shè)定值。

氧含量成分控制器：根據(jù)最佳值對(duì)過剩空氣量校正，使鍋爐在不同負(fù)荷下始終處于最優(yōu)過?？諝饬肯逻\(yùn)行，保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性最高，熱效率最高。

10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

（3）爐膛壓力控制若爐膛負(fù)壓太小，爐膛內(nèi)熱煙氣甚至火焰會(huì)向外冒出，影響人員設(shè)備安全；若爐膛負(fù)壓太大，冷空氣會(huì)進(jìn)入爐內(nèi)，使熱量損失增加，熱效率降低。爐膛壓力略低于大氣壓力，保持在微負(fù)壓（-2～-8mmH2O）。通過調(diào)節(jié)煙道引風(fēng)機(jī)開度來(lái)改變引風(fēng)量，維持爐膛負(fù)壓一定。由于爐膛壓力受到引風(fēng)量和送風(fēng)量影響。特別是鍋爐負(fù)荷變化比較大時(shí)，送風(fēng)量變化會(huì)引起爐膛負(fù)壓的較大波動(dòng)。引入送風(fēng)量作為前饋信號(hào)，與引風(fēng)量單回路控制系統(tǒng)共同構(gòu)成前饋——反饋控制系統(tǒng)，從而有效維持引風(fēng)量與送風(fēng)量之間的平衡關(guān)系。10.3電廠燃煤鍋爐控制鍋爐燃燒過程控制

（4）安全保護(hù)系統(tǒng)燃燒嘴背壓正常時(shí)，控制燃料給入量，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。燃燒嘴背壓過高時(shí)，背壓控制器通過低值選擇器LS，減小燃料閥開度，降低背壓，避免發(fā)生脫火。燃燒嘴背壓過低時(shí)，由PSA系統(tǒng)帶動(dòng)聯(lián)鎖裝置，切斷燃料上游閥門，避免回火引發(fā)事故。10.3電廠燃煤鍋爐控制過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)

采用減溫器后蒸汽溫度T2與過熱蒸汽溫度T1構(gòu)成串級(jí)控制1)爐跟機(jī)運(yùn)行方式10.3電廠燃煤鍋爐控制機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

出力指令變化較小時(shí)，鍋爐的蓄熱能力可以滿足快速反應(yīng)需求。出力指令變化較大時(shí)，由于鍋爐蓄熱能力有限和鍋爐大慣性特性，使主蒸汽壓力波動(dòng)較大，不能及時(shí)滿足汽輪機(jī)負(fù)荷要求，不利于鍋爐的安全運(yùn)行。適用于參加電網(wǎng)調(diào)頻的機(jī)組。

2)機(jī)跟爐運(yùn)行方式10.3電廠燃煤鍋爐控制機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

主蒸汽壓力比較穩(wěn)定，但是由于沒有充分利用鍋爐的蓄熱量和燃燒延遲，使機(jī)組對(duì)出力指令的響應(yīng)緩慢，負(fù)荷適應(yīng)性不好。適用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組上。

3)機(jī)爐協(xié)調(diào)控制10.3電廠燃煤鍋爐控制機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

有效抑制鍋爐自身擾動(dòng)引起的出力波動(dòng)。當(dāng)鍋爐燃料量自發(fā)增加時(shí)，主蒸汽壓力升高，通過鍋爐控制器減少燃料量，同時(shí)通過汽機(jī)壓力控制器加大蒸汽控制閥開度，增加汽輪機(jī)進(jìn)氣量，從而迅速抑制主蒸汽壓力的波動(dòng)。10.4選煤過程控制選煤----利用煤炭所具有的與其他礦物質(zhì)不同的物理、物理化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用物理或化學(xué)方法將原煤中的灰分、硫分和矸石等雜質(zhì)的含量降低，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的成品煤的加工技術(shù)。10.4選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程

10.4選煤過程控制選煤生產(chǎn)過程工藝流程

1）除去原煤中的雜質(zhì)，降低灰分和硫分，提高煤炭質(zhì)量，適應(yīng)用戶的需求。2）把煤炭分成不同質(zhì)量、規(guī)格的產(chǎn)品，適應(yīng)用戶需要，以便合理有效地利用煤炭。3）去除煤炭中的矸石，減少無(wú)效運(yùn)輸。4）去除煤炭中大部分的灰分和50％-70％的黃鐵礦硫，減少燃煤對(duì)大氣的污染。10.4選煤過程控制跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)1）分層過程。垂直升降的變速脈動(dòng)水流是物料在跳汰機(jī)中按密度分層的主要?jiǎng)恿?。可以通過控制各空氣室的進(jìn)—排氣過程，達(dá)到控制脈動(dòng)水流的目的。分層過程復(fù)雜，且密度層間的界限相對(duì)模糊，采用簡(jiǎn)單的PID控制器很難得到好的控制效果。2）產(chǎn)品分離（即排料）過程。根據(jù)床層狀態(tài)控制排料時(shí)機(jī)，以降低錯(cuò)配物比例，減少精煤流失。排料過程對(duì)行進(jìn)中物料的分層必然產(chǎn)生干擾，必須嚴(yán)密地監(jiān)測(cè)密度分層狀態(tài)的動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)排料和密度分層過程兩者間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。10.4選煤過程控制跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)1）床層松散度—整個(gè)床層中孔隙體積占床層體積的百分比。松散度小，床層跳動(dòng)不起來(lái)，不能使物料按密度分層，導(dǎo)致分層狀態(tài)變差；松散度大，床層跳動(dòng)幅度太大，導(dǎo)致同性顆粒散亂，不利于分層或己分好層的床層受到破壞。2）床層密度—理想分層狀態(tài)是同一密度級(jí)物料無(wú)一例外地進(jìn)入床層中某一特定的區(qū)域，床層由上到下，物料密度由低到高排列，相互間不發(fā)生污染。通常采用γ射線密度檢測(cè)儀動(dòng)態(tài)檢測(cè)不同層面上的物料密度值。3）床層厚度—影響床層分層。床層厚，則不易松散，對(duì)分層不利；床層薄時(shí)，脈動(dòng)水流特性不能及時(shí)調(diào)整，會(huì)造成松散過度，使床層紊亂。通常采用浮標(biāo)傳感器測(cè)得。4）脈動(dòng)水流參數(shù)—床層脈動(dòng)水流速度和加速度與床層松散度基本呈一定比例關(guān)系。5）水壓、風(fēng)壓—水壓、風(fēng)壓大，使床層跳動(dòng)有力，脈動(dòng)幅度高；但過大，不利于分層或使己分好層的床層受到破壞導(dǎo)致。采用壓阻式壓力變送器測(cè)量。10.4選煤過程控制跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)（1）給料量控制在排料控制基礎(chǔ)上，利用排料量大小和煤質(zhì)好壞來(lái)控制給煤量大小。其控制目的在于保證跳汰機(jī)內(nèi)給煤量的穩(wěn)定。檢測(cè)到的原煤粒度和排料量作為輸入，確定給煤量給定值；然后通過改變變頻調(diào)速器的頻率，來(lái)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)振動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)，以跟蹤給煤量給定值的變化。10.4選煤過程控制跳汰機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)（2）風(fēng)水控制根據(jù)給煤粒度、密度和給煤量來(lái)確定給水量的