第二章(6)選擇性控制

1、2021-6-231 2.7 選擇性控制系統(tǒng) 凡在控制回路中引入選擇器的系統(tǒng)均稱為選擇性控制系統(tǒng)。 HS 1 u ),max( 210n uuuu 2 u n u 0 u 1 u LS ),min( 210n uuuu 2 u n u 0 u 常用的選擇器有低選器和高選器 二、選擇性控制系統(tǒng)的基本型式 超弛控制 按選擇器作用和功能 2021-6-232 大型生產(chǎn)過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常運(yùn)行下能克 服外界干擾，維持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行外，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時， 控制系統(tǒng)應(yīng)有一種應(yīng)變能力，能自動采取相應(yīng)強(qiáng)有力的保護(hù)措施，促 使生產(chǎn)操作離開安全極限，返回到正常工況，防止超限；或使生產(chǎn)暫

2、時停下來，以防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)保護(hù)性 如大型壓縮機(jī)的防喘振措施，精餾塔的防液泛措施等。 生產(chǎn)保護(hù)性措施有兩類： 硬保護(hù)措施，即參數(shù)達(dá)到第一極限時（聲、光報警）設(shè)法排除故 障（人工）故障未被及時排除，參數(shù)達(dá)到第二極限啟動聯(lián)鎖裝置自 動停車。 軟保護(hù)措施，即參數(shù)達(dá)到極限報警設(shè)法排除故障同時通過特定 裝置改變操作方式，按使該參數(shù)脫離極限值為主要控制目標(biāo)進(jìn)行控制， 防止該參數(shù)進(jìn)一步超限。當(dāng)該參數(shù)脫離極限值時，系統(tǒng)自動重新回到原 控制方式。 超馳控制：為實現(xiàn)軟保護(hù)而設(shè)計的控制系統(tǒng)。 2021-6-233 分為三類： （）開關(guān)型 一般有A、B兩個可供選擇的參數(shù)。 A工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到

3、產(chǎn)品的質(zhì)量； B工藝上只要求不超限，以確保生產(chǎn)的安全。 例如丙烯冷卻器裂解氣出口溫度與丙烯液面選擇性控制。 乙烯分離過程中，裂解氣經(jīng)五段壓縮后溫度達(dá)88，需進(jìn)一步降 溫15，以進(jìn)行低溫分離。 控制方案如圖： 2021-6-234 （） 連續(xù)型選擇性控制 與開關(guān)型不同：當(dāng)取代作用發(fā)生后，控制閥門不是立即全關(guān)或全 開，而是在閥門原有開度的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行控制，即控制作用是連續(xù) 的。 例：大型合成氨工廠中，蒸汽鍋爐為重要的動力設(shè)備，負(fù)責(zé)向全廠提 供蒸汽。其運(yùn)行正常與否直接關(guān)系到合成氨生產(chǎn)的全局。必須對蒸汽 鍋爐的運(yùn)行采取一系列的保護(hù)措施。鍋爐燃燒系統(tǒng)的選擇性控制系統(tǒng) 就是這些保護(hù)性措施項目之一。 蒸汽

4、鍋爐主要控制系統(tǒng)是蒸汽壓力控制。 脫火現(xiàn)象：當(dāng)燃料氣壓力過高時產(chǎn)生，易造成大量燃料氣未被完全 燃燒，可能的后果是： 煙囪冒黑煙，污染環(huán)境； 燃燒室內(nèi)積存大量燃料氣與空氣混合物，有爆炸的危險。 2021-6-235 預(yù)防脫火的辦法：在鍋爐燃燒系統(tǒng)中采用蒸汽壓力與燃料氣壓力的選擇 性控制。 2021-6-236 Pmax P P P P2 2C C Gv(sGv(s) ) Gm1(s)Gm1(s) - - P P1 1C C LSLSG2(s)G2(s)G1(s)G1(s) Gm2(s)Gm2(s) - - Psp 2021-6-237 （）混合型選擇性控制 蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)中還有另外一種可能出現(xiàn)

5、的現(xiàn)象，即因燃料 管線壓力過低時可能產(chǎn)生的回火現(xiàn)象。其危害是可能導(dǎo)致燃料氣罐 發(fā)生燃燒和爆炸。 2021-6-238 選擇器在幾個測量元件(或變送器)與調(diào)節(jié)器之間 如:固定床反應(yīng)器的溫度控制 為保證產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)控制最高溫度，但最高 溫度點(diǎn)的位置可能會隨催化劑的老化變質(zhì)和流 動等原因有所移動，因此反應(yīng)器各處溫度都應(yīng) 參加比較，擇其高者用于控制。 TC 101 進(jìn)料 TT 101 反 應(yīng) 器 產(chǎn)品 冷卻液 TT 102 TT 103 TT 104 HS 利用選擇器實現(xiàn)非線性控制 如精餾塔控制，塔釜蒸汽量應(yīng) 隨進(jìn)料量成比例變化，但不能超過 上、下限。如引入高、低限幅，構(gòu) 成非線性選擇性控制系統(tǒng)。 蒸

6、汽 流 量 進(jìn)料流量 下限 上限 )(xFFC 分 餾 塔 FT FYFT HS SP L )(xF LS H 2021-6-239 4.變結(jié)構(gòu)控制 有時系統(tǒng)在達(dá)到某一約束區(qū)后,需要將控制器的輸出從一個閥門 切換到另一個閥門上去。如精餾塔控制中，來于精餾塔頂?shù)奈锪险羝?在進(jìn)入冷凝器后被冷凝為液體，流入冷凝液儲罐，并用泵輸送回塔。 正常運(yùn)行條件下，全部蒸汽都是可凝的可改變回流控制塔壓 壓力PC輸出閥開度回流液位傳熱表面積冷凝量 壓力 LS選擇PC輸出減法器輸出=0排氣閥全關(guān) 如有不凝性氣體在冷凝器中累計，則壓力升高 壓力PC輸出回流液位LC輸出LS選擇LC輸出減法 器輸出0排氣閥打開 LC輸出控

7、制回流 2021-6-2310 5、主、副流量的邏輯提降問題 反作用 2021-6-2311 根據(jù)工藝狀況選擇控制閥的氣開、氣關(guān)型式； 根據(jù)對象的特點(diǎn)選擇控制器的正反作用； 根據(jù)控制精度的要求選擇控制器規(guī)律； 選擇選擇器的類型，由對象的特點(diǎn)及工藝要求決定 2、控制器積分飽和防止 當(dāng)選擇器在控制器和控制閥之間時，系統(tǒng)出現(xiàn)超限時，控制器應(yīng)立即 切換。為保證及時切換，在偏差為零時，兩個控制器應(yīng)該有相同的輸出。 當(dāng)其中一個控制器或兩個控制器采用PI作用時，一個控制器被另一個控制 器切換后，偏差仍存在，且存在較長的時間，產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，使下一 次不能及時切換。 目前防積分飽和主要有三種方法： 限幅法：用高、低值限幅器使控制器輸出信號被限制在工作信號 范圍內(nèi)。 積分切除法：當(dāng)控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)時，將控制器的積分作 用切除掉，使控制器的輸出不會一直增大到最大值或減小到最小值，避 免了積分飽和的產(chǎn)生。如PI-PPI-P控制器。 2021-6-2312 LS 控 制 器 2 積分外反饋 控 制 器 1 1 u 2 u 設(shè)定1 設(shè)定2 測量1 測量2 當(dāng)控制器1被切換時 2111 1 1 1 u sT eKu