選擇性控制系統(tǒng)與比值系統(tǒng)的結合教學課件PPT分程控制系統(tǒng).ppt

選擇性控制系統(tǒng)與比值系統(tǒng)的結合 例：下圖是鍋爐燃燒過程基本控制中的邏輯提量與邏輯減量控制系統(tǒng)。（1）請說明該控制方案的特點和控制目標。（2） 假設燃燒穩(wěn)定時燃料與空氣的比值是1：3，蒸汽檢測儀表輸出為12ma（標準信號為4-20ma），請敘述蒸汽儀表輸出信號為14 ma與10 ma時此控制方案的工作過程。,4.3.3 分程控制系統(tǒng),主要內容,工作原理 基本結構 性能分析 設計與應用,4.3.3.1 工作原理,定義：（split-range control) 一個控制器的輸出同時送往兩個或兩個以上的執(zhí)行器，各執(zhí)行器的工作范圍不同，這樣的控制系統(tǒng)稱為分程控制。,設置分程控制系統(tǒng)的目的,1、不同工況需要不同的控制手段。 例：間歇反應器的溫度控制。反應初期需要加熱升溫，反應開始后由于反應放熱，又需要冷卻降溫。 方案：用同一個溫度控制器要控制蒸汽和冷卻水兩個控制閥。,分程控制,間歇反應器溫度分程控制系統(tǒng),tt,tc,系統(tǒng)方框圖,間歇反應器溫度分程控制系統(tǒng)方塊圖,閥a是氣關閥，對象1是冷水輸入信號時的對象，冷水流量q增加，反應器溫度下降?？刂菩盘杙上升，冷水流量q下降，于是溫度t上升。 閥b是氣開閥，對象2是蒸汽為輸入信號時的對象，蒸汽流量q增加，反應器溫度上升。因此，控制系統(tǒng)在任何一個閥門工作時都為負反饋。,2、擴大控制閥的可調范圍。 為了使控制系統(tǒng)小流量和大流量時都能夠精確控制，應擴大控制閥的可調范圍r： r=控制閥最大流通能力/控制閥最小流通能力,例：可調比計算,有兩個調節(jié)閥，其可調比r1=r2=30，第一個閥的最大流量q1max=100m3/h，第二個閥的最大流量q2max=4m3/h，采用分程調節(jié)時，可調比可在達到多少？,解：,第一個閥的最小流量 q1min=100/30 =3.3m3/h 第二個閥的最小流量 q2min=4/30=0.134m3/h 所以 r=（q1max+q2max）/q2min=104/0.134=776 即可調比達776。 結論： 分程控制系統(tǒng)可以增大可調比。,3、用于節(jié)能控制換熱器溫度分程控制系統(tǒng),為了保持被加熱物料的出口溫度，設計用熱水、蒸汽兩種載熱體去加熱。當熱水加熱無法滿足出口溫度的要求時，則用蒸汽加熱，為此對換熱器出口溫度采用分程控制。,在這個系統(tǒng)中，溫度控制器采用反作用方式。 蒸汽閥、熱水閥都用氣開式，工作信號范圍分別為（19.658.9kpa）和（58.998.1kpa）。 在正常工況下：控制器輸出信號在19.658.9 kpa范圍內，熱水閥工作，蒸汽閥關閉，以節(jié)省蒸汽。當換熱器受擾動使出口溫度下降時，溫度控制器輸出氣壓信號增加，當氣壓增到58.9 kpa，熱水閥全開仍無法穩(wěn)定出口溫度時，蒸汽開始打開，以滿足被加熱物料所需的熱量，確保出口溫度穩(wěn)定。,4、保證生產過程的安全與穩(wěn)定 儲罐氨封分程控制系統(tǒng),4.3.3.2 基本結構和性能分析,通常，在一個控制系統(tǒng)中，一個控制器的輸出信號只控制一個執(zhí)行器或控制閥。 如果一個控制器的輸出信號同時送給兩個控制閥，構成如圖所示系統(tǒng)，這就是一種分程控制系統(tǒng)。,根據(jù)執(zhí)行器的氣開、氣關類型和分程工作范圍的先后，可將分程控制系統(tǒng)分為四種不同的結構類型： 同向分程：兩個執(zhí)行器同為氣開或同為氣關型。 異向分程：兩個執(zhí)行器中一個為氣開型，另一個為氣關型。,分程控制系統(tǒng)的分析 釜式間歇反應器溫度控制,下圖是釜式間歇反應器的溫度控制，反應初期需要加熱升溫，反應開始后由于反應放熱，又需要冷卻降溫，設計相應的過程控制系統(tǒng)。 （1）請根據(jù)工藝流程確定相應的過程控制系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)框圖。 （2）選擇控制閥類型。 （3）確定被控對象特性。 （4）選擇控制器正反作用。 （5）分析控制過程。,1-假設蒸汽控制閥為v1，冷卻水控制閥為v2，系統(tǒng)框圖如圖所示： 2-控制閥類型選擇：從安全角度考慮，v1選氣開型，v2選氣關型。即kv10，kv20 ；開大冷卻水閥v2，釜溫下降，kp20。 4-控制器正反作用選擇，根據(jù)穩(wěn)定運行準則，kc0，即選擇反作用控制器。,5-控制過程分析： 假設控制器為比例控制作用。反應初期，釜內溫度較低，釜溫工作點位于圖中a點，反作用控制器輸出增加，應開大蒸汽控制閥v1，直到反應開始放熱。反應進行過程中應移走反應熱，假設釜溫工作點位于圖中b點，則反作用控制器輸出減少，逐漸開大冷卻水控制閥v2，使反應釜溫度恒定。因此，該控制系統(tǒng)應選用氣關-氣開導向分程控制。,4.3.3.3 分程控制的特點,分程控制的特點不只是系統(tǒng)中有兩個以上的執(zhí)行器，更主要的是每個控制閥在控制器輸出信號的某段范圍內（氣動的或電動的信號）能進行全行程動作，即全開全關或全關全開；否則就不是分程控制系統(tǒng)。,4.3.3.3 分程控制的特點,一個控制器控制兩個閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,4.3.3.3 分程控制的特點,一個控制器控制兩個閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,4.3.3.3 分程控制的特點,一個控制器控制兩個閥門的控制系統(tǒng)有哪些？,分程控制系統(tǒng)與雙重控制系統(tǒng)的比較,雙重控制系統(tǒng),分程控制系統(tǒng),分程控制系統(tǒng)與雙重控制系統(tǒng)的比較,分程控制系統(tǒng),選擇性控制系統(tǒng),4.3.3.4 設計與應用,從結構上看： 分程控制系統(tǒng)本質上是屬單回路控制系統(tǒng)。因此，單回路控制系統(tǒng)的設計原則全適用于分程控制系統(tǒng)的設計。 但是，與單回路控制系統(tǒng)相比，分程控制系統(tǒng)的主要特點是分程調節(jié)閥多，所以，在系統(tǒng)設計方面亦有一些不同之處。,1、分程信號的確定,在分程控制中，調節(jié)器輸出信號分段是由生產工藝要求決定的。調節(jié)器輸出信號需要分成幾個區(qū)段，哪一區(qū)段信號控制哪一個調節(jié)閥工作等，完全取決于工藝要求。,2、調節(jié)閥特性的選擇,（1）根據(jù)工藝需要選擇同向工作或異向工作的調節(jié)閥。 （2）流量特性的選擇。分程控制系統(tǒng)把兩個調節(jié)閥作為一個調節(jié)閥使用時，要求從一個調節(jié)閥向另一個調節(jié)閥過渡時，其流量變化要平滑。由于兩個調節(jié)閥的增益不同，存在著流量特性的突變，對此必須采取相應的措施。,2、調節(jié)閥特性的選擇,#對于線性流量特性的調節(jié)閥，只有當兩個閥的流通能力很接近時，兩閥銜接成直線，才能應用于分程控制系統(tǒng)。 #對于對數(shù)流量特性調節(jié)閥，需通過兩個調節(jié)閥分程信號部分重疊的方法，使調節(jié)閥特性銜接成線性化，達到平滑過渡。,流量特性的選擇,（3）調節(jié)閥的泄漏量 調節(jié)閥泄漏量大小是分程控制系統(tǒng)設計和應用中的一個十分重要的問題，必須保證在調節(jié)閥全關上時，不泄漏或泄漏極小。若大閥的泄漏量接近或大于小閥的正常調節(jié)量時，小閥就不能發(fā)揮其應有的控制作用，甚至不能起控制作用。,3、調節(jié)器控制規(guī)律的選擇與參數(shù)整定 由上所述，分程控制系統(tǒng)屬于單回路控制系統(tǒng)，有關