第10章 過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

1、過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章精餾是利用混合液中不同組分揮發(fā)溫度的差異精餾是利用混合液中不同組分揮發(fā)溫度的差異將各組分分離的過(guò)程。精餾塔是精餾過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)將各組分分離的過(guò)程。精餾塔是精餾過(guò)程的關(guān)鍵設(shè)備，是一個(gè)多參數(shù)的被控過(guò)程，不同工藝要求的精備，是一個(gè)多參數(shù)的被控過(guò)程，不同工藝要求的精餾塔結(jié)構(gòu)不相同，工藝參數(shù)、變量之間存在多種組餾塔結(jié)構(gòu)不相同，工藝參數(shù)、變量之間存在多種組合，控制方案繁多；另外，精餾工藝控制要求較高，合，控制方案繁多；另外，精餾工藝控制要求較高，控制相對(duì)困難。只有對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入分析，才控制相對(duì)困難。只有對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入分析，才能設(shè)計(jì)出合理的控制系統(tǒng)。能

2、設(shè)計(jì)出合理的控制系統(tǒng)。 第第1010章章 過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例10.1精餾塔過(guò)程控制系統(tǒng)精餾塔過(guò)程控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 純純A的沸點(diǎn)是的沸點(diǎn)是140，純，純B的沸點(diǎn)是的沸點(diǎn)是175。兩組分的混合。兩組分的混合比變化時(shí)，混合溶液的沸點(diǎn)也比變化時(shí)，混合溶液的沸點(diǎn)也將隨之變化，如圖將隨之變化，如圖10.1中液相中液相曲線所示；圖中還標(biāo)出了溫度曲線所示；圖中還標(biāo)出了溫度變化時(shí)，汽相組分的變化曲線。變化時(shí)，汽相組分的變化曲線。10.1.1分餾原理分餾原理以以A、B兩種液體混合物的分餾為例，介紹分餾兩種液體混合物的分餾為例，介紹分餾的基本原理。在壓

3、力一定的情況下，的基本原理。在壓力一定的情況下， A、B二種組分二種組分混合溶液汽混合溶液汽液相溫度液相溫度濃度曲線如圖所示濃度曲線如圖所示10.1 。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 設(shè)原溶液中設(shè)原溶液中A占占20，B占占80，把，把A，B混合混合液加熱到液加熱到164.5時(shí)，液體沸騰。這時(shí)，與液相共存時(shí)，液體沸騰。這時(shí)，與液相共存的氣相成分比是的氣相成分比是A占占45.8，B占占54.2。將這些氣。將這些氣體單獨(dú)冷凝后所形成的混合液體中，體單獨(dú)冷凝后所形成的混合液體中，A為為45.8，B為為54.2；如果再使混合液體沸騰，其沸點(diǎn)為；如果再使混合液體沸騰，其沸點(diǎn)為154.5

4、。這時(shí)氣態(tài)成分比又變成。這時(shí)氣態(tài)成分比又變成A占占73.5，B占占26.5，這樣反復(fù)進(jìn)行上述操作，不斷蒸發(fā)和冷凝，這樣反復(fù)進(jìn)行上述操作，不斷蒸發(fā)和冷凝，最終就可以將，最終就可以將A分離出來(lái)。分離出來(lái)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章10.1.2.1精餾塔的控制要求精餾塔的控制要求 1保證產(chǎn)品質(zhì)量保證產(chǎn)品質(zhì)量 2保證平穩(wěn)生產(chǎn)保證平穩(wěn)生產(chǎn) 3滿足約束條件滿足約束條件 4節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性節(jié)能要求和經(jīng)濟(jì)性 精餾塔的操作情況必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)收益來(lái)衡精餾塔的操作情況必須從整個(gè)經(jīng)濟(jì)收益來(lái)衡量。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量。在精餾操作中，質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制的目

5、標(biāo)。其中質(zhì)量指標(biāo)是必要量消耗均是要控制的目標(biāo)。其中質(zhì)量指標(biāo)是必要條件，在優(yōu)先保證質(zhì)量指標(biāo)的前提下，應(yīng)使產(chǎn)品條件，在優(yōu)先保證質(zhì)量指標(biāo)的前提下，應(yīng)使產(chǎn)品產(chǎn)量盡量高一些，能量消耗盡可能低一些。產(chǎn)量盡量高一些，能量消耗盡可能低一些。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章10.1.2.2精餾塔的干擾因素特性精餾塔的干擾因素特性圖圖10.2表示精餾表示精餾塔物料流程圖。進(jìn)料塔物料流程圖。進(jìn)料F從精餾塔中段某一塔從精餾塔中段某一塔板上進(jìn)入塔內(nèi)，這塊板上進(jìn)入塔內(nèi)，這塊塔板就稱為塔板就稱為進(jìn)料板進(jìn)料板。進(jìn)料板將精餾塔分為進(jìn)料板將精餾塔分為上下兩段，進(jìn)料板以上下兩段，進(jìn)料板以上部分稱精餾段；進(jìn)上部分稱

6、精餾段；進(jìn)料板以下部分稱提餾料板以下部分稱提餾段。段。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 精餾塔運(yùn)行過(guò)程中，影響其質(zhì)量指標(biāo)和平穩(wěn)精餾塔運(yùn)行過(guò)程中，影響其質(zhì)量指標(biāo)和平穩(wěn)生產(chǎn)的主要干擾有以下幾種：生產(chǎn)的主要干擾有以下幾種： 1進(jìn)料流量進(jìn)料流量F的波動(dòng)的波動(dòng) 精餾塔進(jìn)料量精餾塔進(jìn)料量F往往是由上一道生產(chǎn)工序所決往往是由上一道生產(chǎn)工序所決定，如果一定要使精餾塔進(jìn)料量定，如果一定要使精餾塔進(jìn)料量F 恒定，就必須恒定，就必須要設(shè)置中間貯槽進(jìn)行緩沖?，F(xiàn)在精餾工藝是盡可要設(shè)置中間貯槽進(jìn)行緩沖?，F(xiàn)在精餾工藝是盡可能減小或取消中間貯槽，采取在上一道工序設(shè)置能減小或取消中間貯槽，采取在上一道工序設(shè)

7、置液位均勻控制系統(tǒng)控制出料流量，使精餾塔的進(jìn)液位均勻控制系統(tǒng)控制出料流量，使精餾塔的進(jìn)料流量料流量F比較平穩(wěn)，避免比較平穩(wěn)，避免F的劇烈變化。的劇烈變化。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 2進(jìn)料成分進(jìn)料成分ZF的變化的變化 進(jìn)料成分進(jìn)料成分ZF是由上一道工序出料或原料情況是由上一道工序出料或原料情況決定的決定的 。 3進(jìn)料溫度進(jìn)料溫度TF和進(jìn)料熱焓和進(jìn)料熱焓QF的變化的變化 一般情況下進(jìn)料溫度是比較穩(wěn)定的，如果進(jìn)一般情況下進(jìn)料溫度是比較穩(wěn)定的，如果進(jìn)料溫度料溫度TF變化較大，為了維持塔內(nèi)的熱量平衡和變化較大，為了維持塔內(nèi)的熱量平衡和穩(wěn)定運(yùn)行，在單相進(jìn)料時(shí)采用進(jìn)料溫度控制可克

8、穩(wěn)定運(yùn)行，在單相進(jìn)料時(shí)采用進(jìn)料溫度控制可克服這種干擾，然而在多相進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料溫度恒定服這種干擾，然而在多相進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料溫度恒定并不能保證其熱焓值并不能保證其熱焓值QF穩(wěn)定。穩(wěn)定。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 4再沸器加熱劑輸入熱量的變化再沸器加熱劑輸入熱量的變化 當(dāng)加熱劑是蒸汽時(shí)，通過(guò)再沸器輸入精餾塔當(dāng)加熱劑是蒸汽時(shí)，通過(guò)再沸器輸入精餾塔的熱量擾動(dòng)往往是由蒸汽壓力變化所引起的。的熱量擾動(dòng)往往是由蒸汽壓力變化所引起的。 5冷卻劑在冷凝器內(nèi)吸收熱量的變化冷卻劑在冷凝器內(nèi)吸收熱量的變化 冷卻劑吸收熱量的變化主要是由冷卻劑的壓冷卻劑吸收熱量的變化主要是由冷卻劑的壓力或溫度變化引起

9、的。冷卻劑的溫度一般變化較力或溫度變化引起的。冷卻劑的溫度一般變化較小，而流量的變化大多是由壓力波動(dòng)的引起。小，而流量的變化大多是由壓力波動(dòng)的引起。 6環(huán)境溫度的變化環(huán)境溫度的變化過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.1.3精餾塔控制方案精餾塔控制方案 不同精餾塔生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一樣，不同精餾塔生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一樣，對(duì)控制的要求各不相同，因而精溜塔控制方案較對(duì)控制的要求各不相同，因而精溜塔控制方案較多。下面對(duì)常見(jiàn)的幾種方案進(jìn)行分析多。下面對(duì)常見(jiàn)的幾種方案進(jìn)行分析 10.1.3.1提餾段參數(shù)控制提餾段參數(shù)控制 當(dāng)塔底液為主要產(chǎn)品時(shí)，常采用提餾段溫度當(dāng)塔底液為主

10、要產(chǎn)品時(shí)，常采用提餾段溫度作為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，這時(shí)可選提餾段某點(diǎn)作為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，這時(shí)可選提餾段某點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)，以再沸器加熱蒸汽流量為控溫度作為被控參數(shù)，以再沸器加熱蒸汽流量為控制變量。另外，液相進(jìn)料時(shí)也常采用這類方案。制變量。另外，液相進(jìn)料時(shí)也常采用這類方案。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章輔助控制系統(tǒng)：輔助控制系統(tǒng)：對(duì)塔底采出量對(duì)塔底采出量QW和塔和塔頂餾出液頂餾出液QD，按物料，按物料平衡關(guān)系設(shè)有回流罐平衡關(guān)系設(shè)有回流罐和塔底液位控制系統(tǒng)；和塔底液位控制系統(tǒng)；對(duì)對(duì)F進(jìn)行定值控制；進(jìn)行定值控制；為維持塔內(nèi)壓力恒定，為維持塔內(nèi)壓力恒定，在塔頂設(shè)置壓力控制在

11、塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng)；塔頂回流量系統(tǒng)；塔頂回流量QL采用定值控制。采用定值控制。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 提餾段溫度控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：提餾段溫度控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 以提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，能較迅以提餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，能較迅速、直接地反映提餾段產(chǎn)品品質(zhì)。在以塔底采出速、直接地反映提餾段產(chǎn)品品質(zhì)。在以塔底采出液為主要產(chǎn)品，往往采用提餾段溫度控制系統(tǒng)方液為主要產(chǎn)品，往往采用提餾段溫度控制系統(tǒng)方案。案。 當(dāng)干擾首先進(jìn)入提餾段時(shí)，例如在液相進(jìn)當(dāng)干擾首先進(jìn)入提餾段時(shí)，例如在液相進(jìn)料時(shí)，由進(jìn)料產(chǎn)生的干擾首先要引起提餾段和塔料時(shí)，由進(jìn)料產(chǎn)生的干擾首先要引起提餾段

12、和塔底的參數(shù)變化，故用提餾段溫度控制比較及時(shí)，底的參數(shù)變化，故用提餾段溫度控制比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程也比較迅速。動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程也比較迅速。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.1.3.2精餾段參數(shù)控制精餾段參數(shù)控制 以塔頂采出液為主要產(chǎn)品時(shí)，往往以精餾段以塔頂采出液為主要產(chǎn)品時(shí)，往往以精餾段的溫度作為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，可選精餾段某的溫度作為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，可選精餾段某點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)，以回流量點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)，以回流量QL作為控制變量作為控制變量組成單回路控制系統(tǒng)，也可組成串級(jí)控制系統(tǒng)。組成單回路控制系統(tǒng)，也可組成串級(jí)控制系統(tǒng)。 進(jìn)料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出

13、液的進(jìn)料量、塔壓、塔底采出量與塔頂餾出液的控制方案與提餾段溫控時(shí)相同；再沸器加熱量應(yīng)控制方案與提餾段溫控時(shí)相同；再沸器加熱量應(yīng)足夠大，且維持一定，使精餾塔在最大負(fù)荷時(shí)，足夠大，且維持一定，使精餾塔在最大負(fù)荷時(shí)，能保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。能保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 精餾段溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)：精餾段溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 用精餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)能較迅速、直用精餾段溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)能較迅速、直接地反映提餾段產(chǎn)品品質(zhì)。接地反映提餾段產(chǎn)品品質(zhì)。 當(dāng)干擾首先進(jìn)入精餾段，如在汽相進(jìn)料時(shí)，進(jìn)當(dāng)干擾首先進(jìn)入精餾段，如在汽相

14、進(jìn)料時(shí)，進(jìn)料產(chǎn)生的干擾首先引起精餾段和塔頂?shù)膮?shù)變化，料產(chǎn)生的干擾首先引起精餾段和塔頂?shù)膮?shù)變化，故用精餾段溫度控制比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較迅故用精餾段溫度控制比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較迅速。速。 串級(jí)控制系統(tǒng)的流量回路對(duì)回流罐液位與壓力、串級(jí)控制系統(tǒng)的流量回路對(duì)回流罐液位與壓力、精餾塔內(nèi)壓力等干擾對(duì)回流量的影響有較強(qiáng)的抑精餾塔內(nèi)壓力等干擾對(duì)回流量的影響有較強(qiáng)的抑制，可實(shí)現(xiàn)被控參數(shù)的高精度控制。制，可實(shí)現(xiàn)被控參數(shù)的高精度控制。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 圖圖10.4所示串級(jí)溫度控制系統(tǒng)是常見(jiàn)的精餾段溫度所示串級(jí)溫度控制系統(tǒng)是常見(jiàn)的精餾段溫度控制方案。其主回路是以精餾段塔板溫度

15、為被控參數(shù)，控制方案。其主回路是以精餾段塔板溫度為被控參數(shù)，以回流量以回流量QL作為控制變量，作為控制變量，QL同時(shí)也是串級(jí)控制系同時(shí)也是串級(jí)控制系統(tǒng)的副參數(shù)。統(tǒng)的副參數(shù)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 以提餾段溫度以提餾段溫度(或精餾段溫度或精餾段溫度)作為衡量質(zhì)量作為衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接被控參數(shù)，當(dāng)分離的產(chǎn)品純度較高時(shí)，指標(biāo)的間接被控參數(shù)，當(dāng)分離的產(chǎn)品純度較高時(shí)，塔底塔底 (或塔頂溫度或塔頂溫度)變化很小。為了及時(shí)、精確的變化很小。為了及時(shí)、精確的檢測(cè)和控制產(chǎn)品質(zhì)量，要求溫度檢測(cè)儀表有很高檢測(cè)和控制產(chǎn)品質(zhì)量，要求溫度檢測(cè)儀表有很高的測(cè)量精度和靈敏度。若將溫度傳感器安裝在塔

16、的測(cè)量精度和靈敏度。若將溫度傳感器安裝在塔底以上（或塔頂以下）的靈敏塔板上，以靈敏板底以上（或塔頂以下）的靈敏塔板上，以靈敏板的溫度作為被控參數(shù)，可以取得滿意的檢測(cè)和控的溫度作為被控參數(shù)，可以取得滿意的檢測(cè)和控制效果。制效果。 所謂靈敏板，是指出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，溫度變化最所謂靈敏板，是指出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，溫度變化最大的那塊塔板。以靈敏板溫度作為被控參數(shù)有利大的那塊塔板。以靈敏板溫度作為被控參數(shù)有利于提高控制精度。于提高控制精度。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.1.3.3精餾塔的溫差控制及雙溫差控制精餾塔的溫差控制及雙溫差控制 在產(chǎn)品純度要求很高，塔頂、塔底產(chǎn)品的沸在產(chǎn)品純度要求很

17、高，塔頂、塔底產(chǎn)品的沸點(diǎn)差別又不大、塔內(nèi)壓力存在波動(dòng)時(shí)，常用溫差點(diǎn)差別又不大、塔內(nèi)壓力存在波動(dòng)時(shí)，常用溫差控制系統(tǒng)，采用溫差作為衡量精餾產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)控制系統(tǒng)，采用溫差作為衡量精餾產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的間接參數(shù)，以提高控制質(zhì)量，滿足工藝要求。的間接參數(shù)，以提高控制質(zhì)量，滿足工藝要求。 在選擇溫差信號(hào)時(shí)，如果塔頂（塔底）采出在選擇溫差信號(hào)時(shí)，如果塔頂（塔底）采出量為主要產(chǎn)品，可將一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)放在塔頂或其稍量為主要產(chǎn)品，可將一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)放在塔頂或其稍下位置（塔底或其稍上位置），并將對(duì)應(yīng)的塔板下位置（塔底或其稍上位置），并將對(duì)應(yīng)的塔板稱為參照板；另一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)放在靈敏板附近，即稱為參照板；另一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)放在靈敏板附近

18、，即濃度和溫度變化較大的位置，然后取上述兩測(cè)點(diǎn)濃度和溫度變化較大的位置，然后取上述兩測(cè)點(diǎn)的溫度差的溫度差T作為被控參數(shù)。作為被控參數(shù)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 溫差控制雖可以克服由于塔內(nèi)壓力波動(dòng)對(duì)塔溫差控制雖可以克服由于塔內(nèi)壓力波動(dòng)對(duì)塔頂或塔底產(chǎn)品質(zhì)量的影響，但是還存在一個(gè)問(wèn)題，頂或塔底產(chǎn)品質(zhì)量的影響，但是還存在一個(gè)問(wèn)題，就是當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，上升蒸汽流量發(fā)生變化，引就是當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，上升蒸汽流量發(fā)生變化，引起塔板間的壓降變化。隨著負(fù)荷增大，塔板間的起塔板間的壓降變化。隨著負(fù)荷增大，塔板間的壓降增大引起的溫差也將增大，溫差和組分之間壓降增大引起的溫差也將增大，溫差和組分之

19、間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就要變化。在這種情況下，可以采用的對(duì)應(yīng)關(guān)系就要變化。在這種情況下，可以采用如圖如圖10.5所示的雙溫差控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高純度所示的雙溫差控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高純度精餾產(chǎn)品的質(zhì)量控制。下面分析雙溫差控制系統(tǒng)精餾產(chǎn)品的質(zhì)量控制。下面分析雙溫差控制系統(tǒng)的工作原理。的工作原理。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章圖圖 10.5精餾塔雙溫差控制系統(tǒng)流示意圖精餾塔雙溫差控制系統(tǒng)流示意圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 在進(jìn)料組分基本穩(wěn)定的情況下，負(fù)荷變化引在進(jìn)料組分基本穩(wěn)定的情況下，負(fù)荷變化引起的塔內(nèi)上升蒸汽流量變化會(huì)使塔板之間的壓降起的塔內(nèi)上升蒸汽流量變化會(huì)使塔

20、板之間的壓降變化，而靈敏板與參照板之間壓降變化又會(huì)引起變化，而靈敏板與參照板之間壓降變化又會(huì)引起參照板溫度與靈敏板溫度之間溫差變化。如果控參照板溫度與靈敏板溫度之間溫差變化。如果控制系統(tǒng)能夠使兩個(gè)參照板與兩個(gè)靈敏板之間的溫制系統(tǒng)能夠使兩個(gè)參照板與兩個(gè)靈敏板之間的溫差相等，就能夠消除負(fù)荷擾動(dòng)的影響，達(dá)到質(zhì)量差相等，就能夠消除負(fù)荷擾動(dòng)的影響，達(dá)到質(zhì)量控制的目的，這就是雙溫差控制的依據(jù)?？刂频哪康?，這就是雙溫差控制的依據(jù)。 雙溫差控制也稱溫差差值控制。雙溫差控制雙溫差控制也稱溫差差值控制。雙溫差控制就是分別在精餾段和提餾段上選擇溫差信號(hào)，然就是分別在精餾段和提餾段上選擇溫差信號(hào)，然后將兩個(gè)溫差信號(hào)相

21、減作為調(diào)節(jié)器測(cè)量信號(hào)。后將兩個(gè)溫差信號(hào)相減作為調(diào)節(jié)器測(cè)量信號(hào)。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章圖圖10.6所示為塔頂所示為塔頂和塔底產(chǎn)品質(zhì)量控制方和塔底產(chǎn)品質(zhì)量控制方案。以塔底溫度作為塔案。以塔底溫度作為塔底產(chǎn)品間接質(zhì)量指標(biāo)，底產(chǎn)品間接質(zhì)量指標(biāo)，以塔頂溫度作為塔頂產(chǎn)以塔頂溫度作為塔頂產(chǎn)品間接質(zhì)量指標(biāo)。通過(guò)品間接質(zhì)量指標(biāo)。通過(guò)回流量控制塔頂溫度；回流量控制塔頂溫度；以塔底再沸器加熱蒸汽以塔底再沸器加熱蒸汽量控制塔底溫度，保證量控制塔底溫度，保證產(chǎn)品成分。產(chǎn)品成分。 10.1.3.4塔頂與塔底兩端產(chǎn)品質(zhì)量控制塔頂與塔底兩端產(chǎn)品質(zhì)量控制過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第1

22、0章章輔助控制回路實(shí)現(xiàn)對(duì)塔底液位、回流罐液位、輔助控制回路實(shí)現(xiàn)對(duì)塔底液位、回流罐液位、進(jìn)料流量等輔助參數(shù)和擾動(dòng)因素的控制；當(dāng)控制精進(jìn)料流量等輔助參數(shù)和擾動(dòng)因素的控制；當(dāng)控制精度要求較高或加熱蒸汽壓力、回流罐壓力與液位波度要求較高或加熱蒸汽壓力、回流罐壓力與液位波動(dòng)較大時(shí)，可以流量為副參數(shù)構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，動(dòng)較大時(shí)，可以流量為副參數(shù)構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，以提高控制品質(zhì)。以提高控制品質(zhì)。當(dāng)改變塔頂回流量時(shí)，會(huì)影響塔頂產(chǎn)品組分當(dāng)改變塔頂回流量時(shí)，會(huì)影響塔頂產(chǎn)品組分和塔底產(chǎn)品組分的變化。同理，當(dāng)控制塔底的加熱和塔底產(chǎn)品組分的變化。同理，當(dāng)控制塔底的加熱蒸汽流量時(shí)，將引起塔內(nèi)溫度的變化，不但使塔底蒸汽流量時(shí)

23、，將引起塔內(nèi)溫度的變化，不但使塔底產(chǎn)品組分產(chǎn)生變化，同時(shí)也將影響到塔頂產(chǎn)品的組產(chǎn)品組分產(chǎn)生變化，同時(shí)也將影響到塔頂產(chǎn)品的組分，顯然，兩個(gè)控制系統(tǒng)之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。分，顯然，兩個(gè)控制系統(tǒng)之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章當(dāng)控制系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)不當(dāng)控制系統(tǒng)間關(guān)聯(lián)不嚴(yán)重時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)器嚴(yán)重時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，使兩個(gè)回路間參數(shù)整定，使兩個(gè)回路間的工作頻率相差大一些，的工作頻率相差大一些，減弱兩個(gè)回路的關(guān)聯(lián)。在減弱兩個(gè)回路的關(guān)聯(lián)。在控制系統(tǒng)間密切關(guān)聯(lián)，必控制系統(tǒng)間密切關(guān)聯(lián)，必須設(shè)計(jì)解耦環(huán)節(jié)對(duì)兩個(gè)控須設(shè)計(jì)解耦環(huán)節(jié)對(duì)兩個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行解耦。設(shè)計(jì)如制系統(tǒng)進(jìn)行解耦。

24、設(shè)計(jì)如圖圖10.7所示的兩端產(chǎn)品成所示的兩端產(chǎn)品成分解耦控制方案。分解耦控制方案。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 這個(gè)方案的設(shè)計(jì)思想是：回流量的變化只影響塔這個(gè)方案的設(shè)計(jì)思想是：回流量的變化只影響塔頂組分，回流量對(duì)塔底組分的影響可通過(guò)解耦環(huán)節(jié)頂組分，回流量對(duì)塔底組分的影響可通過(guò)解耦環(huán)節(jié)N21(s)，使蒸汽閥門(mén)及時(shí)動(dòng)作予以補(bǔ)償；同樣，蒸汽量，使蒸汽閥門(mén)及時(shí)動(dòng)作予以補(bǔ)償；同樣，蒸汽量的變化只影響塔底組分，而它對(duì)塔頂組分的影響通過(guò)的變化只影響塔底組分，而它對(duì)塔頂組分的影響通過(guò)另一個(gè)解耦環(huán)節(jié)另一個(gè)解耦環(huán)節(jié)N12(s)，使回流閥預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償，使回流閥預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)

25、了兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制。從而實(shí)現(xiàn)了兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制。 10.1.3.5按產(chǎn)品成分或物性的精餾塔直接控制按產(chǎn)品成分或物性的精餾塔直接控制 利用成分分析儀表，直接檢測(cè)產(chǎn)品成分作為被控利用成分分析儀表，直接檢測(cè)產(chǎn)品成分作為被控參數(shù)，用回流量（或再沸器加熱量）作為控制變量，參數(shù)，用回流量（或再沸器加熱量）作為控制變量，組成成分控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接控制。組成成分控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)按產(chǎn)品成分的直接控制。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2 工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng) 鍋爐是發(fā)電、煉油、化工等工業(yè)部門(mén)的重要鍋爐是發(fā)電、煉油、化工等工業(yè)部門(mén)的重要能源、

26、熱源動(dòng)力設(shè)備。按所用燃料分類，有燃煤能源、熱源動(dòng)力設(shè)備。按所用燃料分類，有燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t，還有利用殘?jiān)?、殘鍋爐、燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t，還有利用殘?jiān)?、殘油、釋放氣等為燃料的鍋爐。按所提供蒸汽壓力油、釋放氣等為燃料的鍋爐。按所提供蒸汽壓力不同，又可分為常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、不同，又可分為常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐、超臨界壓力鍋爐等類型。雖然不同類型的鍋爐的燃料界壓力鍋爐等類型。雖然不同類型的鍋爐的燃料種類和工藝條件各不相同，但蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸種類和工藝條件各不相同，但蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸汽處理系統(tǒng)的工

27、作原理是基本相同的。汽處理系統(tǒng)的工作原理是基本相同的。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章從圖從圖10.8的工藝流程可的工藝流程可以看出，鍋爐系統(tǒng)主要的被以看出，鍋爐系統(tǒng)主要的被控參數(shù)有汽包水位、過(guò)熱蒸控參數(shù)有汽包水位、過(guò)熱蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、爐汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓、燃膛負(fù)壓、燃空配比；主要空配比；主要的控制變量有：鍋爐給水、的控制變量有：鍋爐給水、燃料量、減溫水流量、送風(fēng)燃料量、減溫水流量、送風(fēng)量。這些被控參數(shù)和控制變量。這些被控參數(shù)和控制變量之間相互影響的關(guān)系相當(dāng)量之間相互影響的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。復(fù)雜。圖圖10.8 鍋爐工藝流程圖鍋爐工藝流程圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程

28、控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 鍋爐的控制可劃分為下面幾個(gè)控制子系統(tǒng)：鍋爐的控制可劃分為下面幾個(gè)控制子系統(tǒng)： 汽包水位控制系統(tǒng)汽包水位控制系統(tǒng) 水位控制系統(tǒng)使鍋爐給水量與鍋爐的蒸發(fā)量水位控制系統(tǒng)使鍋爐給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相適應(yīng)，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。相適應(yīng)，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 將過(guò)熱器出口蒸汽溫度控制在在所要求的范圍將過(guò)熱器出口蒸汽溫度控制在在所要求的范圍之內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的溫度上限。之內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的溫度上限。 燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng) 使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的需要；使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量適

29、應(yīng)鍋爐負(fù)荷的需要；使燃料量與空氣量之間滿足一定比例，以保證經(jīng)使燃料量與空氣量之間滿足一定比例，以保證經(jīng)濟(jì)燃燒；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛濟(jì)燃燒；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，以保持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。負(fù)壓穩(wěn)定。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章鍋爐汽包水位系鍋爐汽包水位系統(tǒng)流程如圖統(tǒng)流程如圖10.9所示。所示。水位控制的任務(wù)是使給水位控制的任務(wù)是使給水量與鍋爐蒸發(fā)量相適水量與鍋爐蒸發(fā)量相適應(yīng)，維持汽包中水位在應(yīng)，維持汽包中水位在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。汽工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。汽包水位控制也稱鍋爐給包水位控制也稱鍋爐給水控制。水控制。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2

30、.1.1汽包水位控制系統(tǒng)的被控參數(shù)與控制變量選擇汽包水位控制系統(tǒng)的被控參數(shù)與控制變量選擇 汽包水位控制系統(tǒng)可直接選擇汽包水位作為被控汽包水位控制系統(tǒng)可直接選擇汽包水位作為被控參數(shù)。影響汽包水位變化的因素有給水量變化、蒸氣參數(shù)。影響汽包水位變化的因素有給水量變化、蒸氣流量變化、燃料量變化、汽包壓力變化等。流量變化、燃料量變化、汽包壓力變化等。 汽包壓力變化通過(guò)汽包壓力升高時(shí)的汽包壓力變化通過(guò)汽包壓力升高時(shí)的“自凝結(jié)自凝結(jié)”和壓力降低時(shí)的和壓力降低時(shí)的“自蒸發(fā)自蒸發(fā)”過(guò)程影響水位。燃料量的過(guò)程影響水位。燃料量的變化要經(jīng)過(guò)燃燒系統(tǒng)變成熱量后，才能為水吸收，繼變化要經(jīng)過(guò)燃燒系統(tǒng)變成熱量后，才能為水吸收

31、，繼而影響汽化量并改變水位。因此燃料量也不能作為汽而影響汽化量并改變水位。因此燃料量也不能作為汽包水位的控制變量。只有鍋爐給水量可作為汽包水位包水位的控制變量。只有鍋爐給水量可作為汽包水位的控制變量。的控制變量。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2.1.2汽包水位動(dòng)態(tài)特性汽包水位動(dòng)態(tài)特性 1蒸氣流量對(duì)汽包水位的影蒸氣流量對(duì)汽包水位的影響響 在其它條件不變的情況下，在其它條件不變的情況下，蒸氣流量突然增加，會(huì)使汽包蒸氣流量突然增加，會(huì)使汽包的物料平衡發(fā)生變化，汽包瞬的物料平衡發(fā)生變化，汽包瞬時(shí)流出水量大于流入量，汽包時(shí)流出水量大于流入量，汽包存水量減少。圖存水量減少。圖1

32、0.10中的中的H1(t)表示將汽包當(dāng)作非自衡表示將汽包當(dāng)作非自衡單容對(duì)象看待時(shí)，汽包水位對(duì)單容對(duì)象看待時(shí)，汽包水位對(duì)蒸汽流量的階躍響應(yīng)曲線。蒸汽流量的階躍響應(yīng)曲線。 圖圖10.10 蒸汽流量階躍干擾蒸汽流量階躍干擾汽包水位響應(yīng)曲線汽包水位響應(yīng)曲線過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 汽包內(nèi)部的水、汽變化過(guò)程，壓力下降而非水汽包內(nèi)部的水、汽變化過(guò)程，壓力下降而非水量增加（水量實(shí)際上在減少）導(dǎo)致汽包水位上升量增加（水量實(shí)際上在減少）導(dǎo)致汽包水位上升的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為“虛假水位虛假水位”現(xiàn)象。由于汽包壓力下現(xiàn)象。由于汽包壓力下降，導(dǎo)致汽包液位上升對(duì)應(yīng)的虛假水位階躍響應(yīng)降，導(dǎo)致汽包液

33、位上升對(duì)應(yīng)的虛假水位階躍響應(yīng)曲線如圖曲線如圖10.10中的中的H2(t)所示。所示。 在蒸汽流量增加（在蒸汽流量增加（D）時(shí)，水位變化的實(shí)際）時(shí)，水位變化的實(shí)際階躍響應(yīng)曲線應(yīng)如圖階躍響應(yīng)曲線應(yīng)如圖10.10中的中的H (t)所示。由于所示。由于虛假水位現(xiàn)象，在開(kāi)始階段水位先上升下降。蒸虛假水位現(xiàn)象，在開(kāi)始階段水位先上升下降。蒸汽流量汽流量D突然增加時(shí)，實(shí)際水位的變化突然增加時(shí)，實(shí)際水位的變化H(t) 為為 H1(t) 與與H2(t)的疊加，即的疊加，即過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 H (t)H1(t)十H2(t) （10.1）用傳遞函數(shù)來(lái)描述可以表示為1-)()()()(

34、)()(2221sTKssDsHsDsHsDsHf（10.2）式中，f為蒸汽流量作用下，階躍響應(yīng)曲線的斜率（工程上也稱飛升速度）；K2、T2分別為只考慮水面下汽泡體積變化所引起的水位變化H2(t)的放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章2給水流量對(duì)水位的影響給水流量對(duì)水位的影響圖圖10.11 給水流量階躍給水流量階躍干擾下汽包水位響應(yīng)曲線干擾下汽包水位響應(yīng)曲線過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 H (t)H1(t)十H2(t) （10.3） 1-)()()()()()(11021+=+=sTKssGsHsGsHsGsHsessGsH-0)()(=

35、 式中，0為給水流量作用下，階躍響應(yīng)曲線的斜率；為純滯后時(shí)間。給水溫度越低，純滯后時(shí)間為純滯后時(shí)間。給水溫度越低，純滯后時(shí)間越越大。一般大。一般約在約在 15100 s之間。之間。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2.1.3鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)幾種基本結(jié)構(gòu)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)幾種基本結(jié)構(gòu) 1單沖量汽包水位控制系統(tǒng)單沖量汽包水位控制系統(tǒng) 圖圖10.13單沖量水位控制系統(tǒng)框圖單沖量水位控制系統(tǒng)框圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 2雙沖量汽包水位控制系統(tǒng)雙沖量汽包水位控制系統(tǒng) 汽包水位的主要干擾是蒸汽流量變化。利用汽包水位的主要干擾是蒸汽流量變化。利用蒸

36、汽流量變化信號(hào)對(duì)給水量進(jìn)行補(bǔ)償控制這種思蒸汽流量變化信號(hào)對(duì)給水量進(jìn)行補(bǔ)償控制這種思路設(shè)計(jì)的雙沖量液位控制系統(tǒng)如圖路設(shè)計(jì)的雙沖量液位控制系統(tǒng)如圖10.14所示，所示，系統(tǒng)框圖如圖系統(tǒng)框圖如圖10.15所示。所示。圖圖10.15 雙沖量液位控制系統(tǒng)框圖雙沖量液位控制系統(tǒng)框圖過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 加法器的具體運(yùn)算功能如下：011cucuU+= 圖10.14中的加法器將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)和蒸汽將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)和蒸汽流量變送器的信號(hào)求和以后，控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，流量變送器的信號(hào)求和以后，控制給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，調(diào)整給水量。調(diào)整給水量。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表

37、第第10章章 3三沖量汽包水位控制系統(tǒng)三沖量汽包水位控制系統(tǒng) 在雙沖量水位控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將給水流量在雙沖量水位控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將給水流量信號(hào)作為副參數(shù)，構(gòu)成如圖信號(hào)作為副參數(shù)，構(gòu)成如圖10.16所示的三沖量水位所示的三沖量水位控制系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)框圖如圖控制系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)框圖如圖10.17所示。所示。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 單級(jí)三沖量水位控制系統(tǒng)只有一臺(tái)調(diào)節(jié)器和單級(jí)三沖量水位控制系統(tǒng)只有一臺(tái)調(diào)節(jié)器和一臺(tái)加法器。加法器可接在調(diào)節(jié)器之前，如圖一臺(tái)加法器。加法器可接在調(diào)節(jié)器之前，如圖10.18（a）所示，也可接在調(diào)節(jié)器之后，如圖）所示，也可接在調(diào)節(jié)器之后

38、，如圖10.18（b）所示（二圖中的加法器正負(fù)號(hào)是采用）所示（二圖中的加法器正負(fù)號(hào)是采用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥及正作用調(diào)節(jié)器的情況）。氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥及正作用調(diào)節(jié)器的情況）。圖圖10.17 三沖量液位控制系統(tǒng)框圖三沖量液位控制系統(tǒng)框圖 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2.2鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng)鍋爐蒸汽溫度控制系統(tǒng) 鍋爐出口的過(guò)熱蒸鍋爐出口的過(guò)熱蒸溫度是蒸氣重要的質(zhì)量溫度是蒸氣重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的安全和系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。指標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的安全和系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。鍋爐水鍋爐水氣系統(tǒng)流程示意圖如圖氣系統(tǒng)流程示意圖如圖10.19

39、所示。所示。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 選擇減溫水流量選擇減溫水流量QW作作為蒸為蒸溫度控制系統(tǒng)的控溫度控制系統(tǒng)的控制變量。制變量。 減溫水出現(xiàn)價(jià)躍擾動(dòng)減溫水出現(xiàn)價(jià)躍擾動(dòng)（QW)時(shí)，過(guò)熱蒸時(shí)，過(guò)熱蒸溫度溫度的響應(yīng)曲線如圖的響應(yīng)曲線如圖10.20（b）所示，其傳遞函數(shù)可用一所示，其傳遞函數(shù)可用一階慣性加滯后的形式近似：階慣性加滯后的形式近似：sweTsKsQs-+=1)()(過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 當(dāng)減溫水出現(xiàn)階躍擾動(dòng)時(shí)，過(guò)熱器入口溫度當(dāng)減溫水出現(xiàn)階躍擾動(dòng)時(shí)，過(guò)熱器入口溫度2的響應(yīng)曲線如圖的響應(yīng)曲線如圖10.20（c）所示，如果用一階慣）所示，

40、如果用一階慣性加滯后近似其傳遞函數(shù)：性加滯后近似其傳遞函數(shù)：swesTKsQs2-2221)()(+= 用能較快地反映擾動(dòng)和調(diào)節(jié)作用的過(guò)熱器入用能較快地反映擾動(dòng)和調(diào)節(jié)作用的過(guò)熱器入口溫度口溫度2作為副（控）參數(shù)，構(gòu)成如圖作為副（控）參數(shù)，構(gòu)成如圖10.21所示所示的串級(jí)控制系統(tǒng)，則控制品質(zhì)可大為改善，串級(jí)的串級(jí)控制系統(tǒng)，則控制品質(zhì)可大為改善，串級(jí)控制系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖控制系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖10.22所示。所示。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 雙信號(hào)蒸汽溫度雙信號(hào)蒸汽溫度控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)如圖如圖10.23所示，其系所示

41、，其系統(tǒng)框圖如圖統(tǒng)框圖如圖10.24所示。所示。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2.3鍋爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)鍋爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng) 燃燒過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)要完成以下任務(wù)燃燒過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)要完成以下任務(wù) ： 保持鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定保持鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定 調(diào)節(jié)送風(fēng)量調(diào)節(jié)送風(fēng)量F與燃料量與燃料量M的比例，保證燃燒的的比例，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 保持鍋爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定保持鍋爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定 鍋爐燃燒過(guò)程控制三個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被控參數(shù)：鍋爐燃燒過(guò)程控制三個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被控參數(shù)：鍋爐蒸汽壓力鍋爐蒸汽壓力PM、過(guò)?？諝庀禂?shù)、過(guò)剩空氣系數(shù)、爐膛負(fù)壓、爐膛負(fù)壓Pf分別分別對(duì)應(yīng)三個(gè)控制變量：

42、燃料量對(duì)應(yīng)三個(gè)控制變量：燃料量M、送風(fēng)量、送風(fēng)量F、排煙量、排煙量Y，燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)多輸入燃燒控制系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出控制系統(tǒng)。多輸出控制系統(tǒng)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 10.2.3.1蒸氣壓力蒸氣壓力PM的動(dòng)態(tài)特性與燃料控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與燃料控制系統(tǒng) 當(dāng)鍋爐燃料熱量（燃料量或燃料發(fā)熱量）增當(dāng)鍋爐燃料熱量（燃料量或燃料發(fā)熱量）增加時(shí)，爐膛熱量增加，汽包壓力增大，使蒸加時(shí)，爐膛熱量增加，汽包壓力增大，使蒸氣氣流流量量D增加，進(jìn)而使蒸增加，進(jìn)而使蒸氣氣壓力壓力PM增大，最后達(dá)到新增大，最后達(dá)到新的平衡。在燃料熱量擾動(dòng)的平衡。在燃料熱量擾動(dòng)u的作用下，蒸的作用下，蒸

43、氣氣流量流量D和蒸和蒸氣氣壓力壓力PM的階躍響應(yīng)如圖的階躍響應(yīng)如圖10.25（a）、（）、（b）所示。所示。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 從圖從圖10.25（b）可以）可以看出，在其它條件不變時(shí)，看出，在其它條件不變時(shí)，蒸蒸氣氣壓力變化反映了鍋爐壓力變化反映了鍋爐燃料熱量的變化。反過(guò)來(lái)，燃料熱量的變化。反過(guò)來(lái)，通過(guò)改變?nèi)剂蠠崃烤涂梢酝ㄟ^(guò)改變?nèi)剂蠠崃烤涂梢钥刂普艨刂普魵鈿鈮毫毫M。 從蒸從蒸氣氣壓力的響應(yīng)曲壓力的響應(yīng)曲線可以看出，其動(dòng)態(tài)特性線可以看出，其動(dòng)態(tài)特性近似為單容過(guò)程。近似為單容過(guò)程。 過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第第10章章 為了保持燃燒的經(jīng)濟(jì)性，常采用在兩個(gè)單回為了保持燃燒的經(jīng)