實(shí)現(xiàn)特殊要求的過程控制系統(tǒng)概要學(xué)習(xí)教案

1、實(shí)現(xiàn)特殊要求的過程實(shí)現(xiàn)特殊要求的過程(guchng)控制系控制系統(tǒng)概要統(tǒng)概要第一頁(yè)，共52頁(yè)。 在工業(yè)生產(chǎn)中,常要求兩種或多種物料流量成一定比例關(guān)系,如果比例關(guān)系失調(diào)就會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量,浪費(fèi)原材料,造成環(huán)境污染,產(chǎn)生生產(chǎn)事故。如在工業(yè)鍋爐中,需要自動(dòng)(zdng)保持燃料量和空氣量成一定比例混合后送入爐膛;在藥物生產(chǎn)中,要將藥物和注入劑按一定比例混合;在硝酸生產(chǎn)中,氨氣和空氣的流量要有合適的比例關(guān)系。第1頁(yè)/共51頁(yè)第二頁(yè)，共52頁(yè)。所謂比值控制就是使一種物料(w lio)隨另一種物料(w lio)按一定比例變化的控制系統(tǒng)主動(dòng)物料或主流量(liling):(Q1表示)處于主導(dǎo)地位或

2、在生產(chǎn)中為主要物料或不可控物料從動(dòng)物(dngw)料或副流量:(Q2表示)隨主流量變化而變化控制目標(biāo):Q2/Q1=k第2頁(yè)/共51頁(yè)第三頁(yè)，共52頁(yè)。1 開環(huán)比值開環(huán)比值(bzh)控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)F TF CQ1Q2在穩(wěn)定(wndng)工況下(閥前壓力穩(wěn)定(wndng)等)Q2=kQ1控制器控制器控制閥控制閥對(duì)象對(duì)象Q Q22測(cè)量變送測(cè)量變送Q Q11第3頁(yè)/共51頁(yè)第四頁(yè)，共52頁(yè)。本質(zhì)：整個(gè)控制系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)本質(zhì)：整個(gè)控制系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)(zhungti)，Q2流量根據(jù)流量根據(jù)Q1流量，流量， 按比例系數(shù)開閉閥門按比例系數(shù)開閉閥門場(chǎng)合場(chǎng)合(chng h)：這種方案應(yīng)用較少：這種方案應(yīng)用較少

3、優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單(jindn)，儀表少，儀表少缺點(diǎn)：系統(tǒng)開環(huán)，缺點(diǎn)：系統(tǒng)開環(huán)，Q2波動(dòng)時(shí)比值難以保證波動(dòng)時(shí)比值難以保證控制器控制器控制閥控制閥對(duì)象對(duì)象Q Q22測(cè)量變送測(cè)量變送Q Q11第4頁(yè)/共51頁(yè)第五頁(yè)，共52頁(yè)。2 單閉環(huán)比值單閉環(huán)比值(bzh)控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)增加增加(zngji)副流量的閉環(huán)控制副流量的閉環(huán)控制F1 TF2 CQ1Q2F2 TF1 C控制流程圖控制流程圖當(dāng)主流量受擾動(dòng)而變化(binhu)時(shí),其流量信號(hào)由變送器送比值運(yùn)算器GC1(S),比值運(yùn)算器按預(yù)先設(shè)置的比值系數(shù)使輸出成比例地變化(binhu),亦即成比例改變副調(diào)節(jié)器GC2(S)給定值,使副流量Q2跟隨主流量Q

4、1而變化(binhu)從而保證原設(shè)定比值不變GC1(S)Gm2(S)Gm1(S)GO(S)GV(S)GC2(S)Q1Q2系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖-第5頁(yè)/共51頁(yè)第六頁(yè)，共52頁(yè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但主流量Q1是可變的,因而總流量是不固定(gdng)的,這對(duì)于負(fù)荷變化大又直接參與化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)合是不適宜的,因總流量的改變會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)過程當(dāng)主副流量同時(shí)受到擾動(dòng)時(shí),調(diào)節(jié)器GC2在克服副流量擾動(dòng)的同時(shí),又根據(jù)新的給定值改變調(diào)節(jié)閥的開度使主副流量在新數(shù)值(shz)上保持原設(shè)定的比值關(guān)系KFC洗滌水丁烯丁烯洗滌塔進(jìn)料與丁烯洗滌塔進(jìn)料與洗滌水的比值控制系統(tǒng)洗滌水的比值控制系統(tǒng)第6頁(yè)/共51頁(yè)第七頁(yè)，共52頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)

5、點(diǎn)：1）能克服）能克服Q2的波動(dòng)的波動(dòng) 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是在主）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是在主 流量參數(shù)流量參數(shù)(cnsh)工藝不工藝不能控制能控制 的場(chǎng)合實(shí)施。的場(chǎng)合實(shí)施。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）Q1不固定不固定 2 ）Q1+Q2總量不定總量不定 3）動(dòng)態(tài)）動(dòng)態(tài)(dngti)比值較差比值較差 場(chǎng)合場(chǎng)合(chng h)：應(yīng)用較廣泛：應(yīng)用較廣泛第7頁(yè)/共51頁(yè)第八頁(yè)，共52頁(yè)。3 雙閉環(huán)比值雙閉環(huán)比值(bzh)控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)GC1(S)Gm2(S)Gm1(S)GO1(S)GV1(S)GC2(S)Q1Q2-GV1(S)KGO2(S)-X1(S)系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖可以克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)(kn zh x tn)對(duì)

6、主流量不受控制的缺點(diǎn)由一個(gè)定值控制的主流量(liling)控制回路和一個(gè)跟隨主流量(liling)變化的副流量(liling)控制回路組成主流量控制回路克服主流量擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其定值控制副流量控制回路抑制作用于副回路的干擾；使主副流量都穩(wěn)定，總物料量也較平穩(wěn)，但用儀表多，投資較高F1 TF2 CQ1Q2F2 TF1 C控制流程圖控制流程圖K給定給定第8頁(yè)/共51頁(yè)第九頁(yè)，共52頁(yè)。F1CF2CK二氧化碳氧氣反應(yīng)器混合 由于主流量控制回路的存在，實(shí)現(xiàn)了主流量定值控制，克服了對(duì)主流量的干擾的影響 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)(yudin)是，提升主負(fù)荷比較容易，緩慢改變主控制器的給定值。 缺點(diǎn)：使用的儀表較多，另外，若

7、主副回路工作頻率相近時(shí)，容易產(chǎn)生共振 第9頁(yè)/共51頁(yè)第十頁(yè)，共52頁(yè)。有些生產(chǎn)過程(guchng)中，要求兩種物料流量的比值隨第三個(gè)工藝參數(shù)的需要而變化，用除法器構(gòu)成的變比值控制系統(tǒng)框圖如下實(shí)際上,變比值控制系統(tǒng)是一個(gè)以第三參數(shù)或稱以主參數(shù)和兩個(gè)(lin )流量比為副參數(shù)所組成的比值-串級(jí)組合控制系統(tǒng)GC1(S)GC2(S)GV(S)GO2(S)GO1(S)Gm2(S)Gm1(S)Gm(S)X(S)Y(S)Q2(S)Q1(S)-4. 變比值變比值(bzh)控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí),GC1(S)輸出不變,主副流量恒定,其比值一定,系統(tǒng)受干擾時(shí),由比值控制回路保證比值一定,但流量已變使主參數(shù)偏

8、離了設(shè)定值,GC1(S)輸出變化,改變了GC2(S)的設(shè)定值,亦即改變了兩個(gè)流量的比值,使系統(tǒng)在新的比值上重新穩(wěn)定第10頁(yè)/共51頁(yè)第十一頁(yè)，共52頁(yè)。氧化(ynghu)爐溫度串級(jí)-比值控制流程圖硝酸(xio sun)生產(chǎn)中,氧化爐溫度控制要求高(845),影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值;溫度受到干擾而變化時(shí),采用改變氨氣流量來補(bǔ)償;氧化爐溫度為主參數(shù),氨氣和空氣之比為副參數(shù),是一個(gè)串級(jí)-比值控制系統(tǒng)F1TF2TFCTCTT混混合合器器氧氧化化爐爐氨氣氨氣Q1空氣空氣Q2給定給定第11頁(yè)/共51頁(yè)第十二頁(yè)，共52頁(yè)。5.具有邏輯規(guī)律具有邏輯規(guī)律(gul)的比值的比值控制控制 比值比值(b

9、zh)(bzh)控制時(shí)，負(fù)荷變化時(shí)，控制主副流量升降順序控制時(shí)，負(fù)荷變化時(shí)，控制主副流量升降順序加入邏輯控制（邏輯提量）加入邏輯控制（邏輯提量）例子例子(l zi)：鍋爐燃燒系統(tǒng)，燃料量與空氣量成一定比值鍋爐燃燒系統(tǒng)，燃料量與空氣量成一定比值邏輯規(guī)律：邏輯規(guī)律：提量：提量： 蒸汽用量蒸汽用量P汽汽空氣空氣燃料燃料降量：降量：蒸汽用量蒸汽用量P汽汽燃料燃料空氣空氣 保證燃燒完全保證燃燒完全第12頁(yè)/共51頁(yè)第十三頁(yè)，共52頁(yè)。1.比值系數(shù)比值系數(shù)(xsh)的計(jì)的計(jì)算算 工藝上的比值K是指兩流量的體積流量或重量流量之比儀表的讀數(shù)為K,是流量比值K的函數(shù),二者一般情況下并不相等,在設(shè)計(jì)時(shí),必須把K折

10、算成K,用單元組合儀表時(shí),也就是(jish)折算成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)第13頁(yè)/共51頁(yè)第十四頁(yè)，共52頁(yè)。(1)流量與測(cè)量(cling)信號(hào)成非線性關(guān)系基于節(jié)流元件測(cè)流量時(shí),Q=CP C為比例系數(shù)當(dāng)流量從0-Qmax變化時(shí),壓差從0-pmax變化,變送器的輸出為4-20mA DC對(duì)任何中間(zhngjin)流量主流量Q1和副流量Q2對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào):I1=(Q12/Q21max)16+4 I2=(Q22/Q22max)16+4 生產(chǎn)工藝要求(yoqi):Q2/Q1=K 則K2=Q22/Q12則K K2 2 = Q= Q2 22 2/Q/Q1 12 2 = Q= Q2 22max2max(I(I2

11、 2-4) /Q-4) /Q2 21max1max(I(I1 1-4) = KQ-4) = KQ2 22mAX2mAX/Q/Q2 21max1max K=KK=K2 2Q Q2 21max1max / Q/ Q2 22max2max 即為儀表的比值系數(shù),是一 個(gè)常數(shù),只與變送器的最大量程有關(guān),與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)第14頁(yè)/共51頁(yè)第十五頁(yè)，共52頁(yè)。(2)流量與測(cè)量(cling)信號(hào)成線性關(guān)系在壓差原理測(cè)流量的變送器后加了開方器,或直接(zhji)用轉(zhuǎn)子流量計(jì),渦輪流量計(jì),橢圓齒輪流量計(jì)等線性流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí),測(cè)量信號(hào)與流量之間是線性關(guān)系,比值系數(shù)計(jì)算如下:I I1 1 =(Q=(Q1 1/Q/Q1

12、max1max) )16+4 I16+4 I2 2 =(Q=(Q2 2/Q/Q2max2max) )16+416+4而而K = Q2 / Q1 = Q2max(I2-4) / Q1max(I1-4) = KQ2max /Q1maxK = KQ1max/Q2max第15頁(yè)/共51頁(yè)第十六頁(yè)，共52頁(yè)。以上是對(duì)于電動(dòng)(din dn)測(cè)量?jī)x表的計(jì)算，如果采用氣動(dòng)測(cè)量?jī)x表，計(jì)算公式是否一樣？2080maxFFpFmax2max1max2max112max11max22122020802020802020FFKFFFFFFFFppK第16頁(yè)/共51頁(yè)第十七頁(yè)，共52頁(yè)。幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：（1）

13、流量比值）流量比值K與比值系數(shù)與比值系數(shù)K是兩個(gè)是兩個(gè)(lin )不同的不同的概念，不能混淆概念，不能混淆 （2）比值系數(shù)）比值系數(shù)K與與K有關(guān)，同時(shí)也和流量變送器的量有關(guān)，同時(shí)也和流量變送器的量程有關(guān)程有關(guān)（3）注意變送器的流量與測(cè)量值的線性關(guān)系）注意變送器的流量與測(cè)量值的線性關(guān)系 第17頁(yè)/共51頁(yè)第十八頁(yè)，共52頁(yè)。例 某比值控制系統(tǒng)用孔板和差壓變送器測(cè)主副流量,主流量變送器的最大量程(lingchng)Q1max=12.5m3/h,副流量的最大量程(lingchng)Q2max=20m3/h,生產(chǎn)工藝要求Q2/Q1=1.4 (1)不加開方器時(shí)儀表的比值系數(shù)K (2)加開方器的K解:不加

14、開方器為非線性 K=KQ21max/Q22max=1.412.52/202=0.55 加開方器為線性 K=KQ1max/Q2max=1.412.5/20=0.875第18頁(yè)/共51頁(yè)第十九頁(yè)，共52頁(yè)。2. 比值系統(tǒng)比值系統(tǒng)(xtng)中的非線性特性與開方器的應(yīng)用中的非線性特性與開方器的應(yīng)用比值(bzh)系統(tǒng)的非線性特性指系統(tǒng)靜態(tài)放大系數(shù)隨負(fù)荷變化而變化的特性F1TF2TF1CF2CQ2Q1對(duì)于(duy)物料Q2的孔板:P=kQ22pmax=kQ22max例子對(duì)于差壓變送器,將壓差信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為電流I2, I2=(P/Pmax)(20-4)+4(1)測(cè)量環(huán)節(jié)的非線性第19頁(yè)/共51頁(yè)第二十頁(yè)，

15、共52頁(yè)。這樣這樣 I2=(Q2/Q2max)216+4即變送器的輸出信號(hào)即變送器的輸出信號(hào)I2與輸入與輸入(shr)Q2是是非線性的非線性的,其靜態(tài)放大系數(shù)其靜態(tài)放大系數(shù)K2為為:K2=( I2/ Q2) =(32/Q22max)Q20Q2=Q20Q20是流量Q2的靜態(tài)工作點(diǎn),也即負(fù)荷(fh),K2與負(fù)荷(fh)成正比,隨負(fù)荷(fh)的變化而變化,是一個(gè)非線性特性,意即,當(dāng)系統(tǒng)處于小負(fù)荷(fh)時(shí),調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好,系統(tǒng)運(yùn)行正常;當(dāng)負(fù)荷(fh)增大時(shí),調(diào)節(jié)器參數(shù)如果不變,系統(tǒng)有可能運(yùn)行不好,控制質(zhì)量變壞,這就是流量測(cè)量非線性環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的影響。第20頁(yè)/共51頁(yè)第二十一頁(yè)，共52頁(yè)。為了解決前

16、述問題,一般在變送器后引入開方器,使流量和測(cè)量信號(hào)之間成為線性關(guān)系,設(shè)差壓變送器輸出I2,開方器輸出I2 則I2=I2-4 +4將變送器的輸出(shch)I2=(Q2/Q2max)216+4 代入I2可得I2=(Q2/Q2max)4+4測(cè)量(cling)變送器和開方器總的靜態(tài)放大系數(shù)K2=( I2/ Q2) =4/Q2maxQ2=Q20上式說明K2已不是負(fù)荷Q2的函數(shù),系統(tǒng)總靜態(tài)放大系數(shù)是一個(gè)定值,其動(dòng)態(tài)品質(zhì)不受負(fù)荷變化的影響,一般(ybn)要求控制精度高,負(fù)荷變化大.要引入開方器,否則,不一定引入開方器第21頁(yè)/共51頁(yè)第二十二頁(yè)，共52頁(yè)。(2)除法器的非線性補(bǔ)償辦法：通過對(duì)數(shù)補(bǔ)償辦法：通

17、過對(duì)數(shù)(du sh)閥閥特性補(bǔ)償特性補(bǔ)償 除法器本身就是除法器本身就是(jish)一個(gè)非線性環(huán)節(jié)一個(gè)非線性環(huán)節(jié)比值控制器比值控制器控制閥控制閥流量對(duì)象流量對(duì)象測(cè)量變送測(cè)量變送2除法器除法器測(cè)量變送測(cè)量變送1開方器開方器KQ2Q1第22頁(yè)/共51頁(yè)第二十三頁(yè)，共52頁(yè)。3、比值控制系統(tǒng)中主副流量、比值控制系統(tǒng)中主副流量(liling)的動(dòng)態(tài)比值問的動(dòng)態(tài)比值問題題在一些特殊的生產(chǎn)工藝中,對(duì)比值控制的要求非常高,不僅在靜態(tài)工況下要求兩種物料流量的比值一定,而且在動(dòng)態(tài)情況(qngkung)下,也嚴(yán)格要求兩種物料流量的比值一定,必須引入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)GZ(S)GC1(S)GO1(S)Gm1(S)Gf(S)

18、Gz(S)GC2(S)GO2(S)Gm2(S)KX1(S)-F(S)Q1(S)Q2(S)-具有(jyu)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的雙閉環(huán)比值控制第23頁(yè)/共51頁(yè)第二十四頁(yè)，共52頁(yè)。GC1(S)GO1(S)Gm1(S)Gf(S)Gz(S)GC2(S)GO2(S)Gm2(S)KX1(S)-F(S)Q1(S)Q2(S)-工藝要求(yoqi)動(dòng)態(tài)也應(yīng) Q2(S)/Q1(S)=K干擾(gnro)F(S)對(duì)流量Q1(S)的傳遞函數(shù)Q1(S)F(S)=Gf(S)1+GC1(S)GO1(S)Gm1(S)主流量(liling)Q1(S)對(duì)副流量(liling)Q2(S)的傳遞函數(shù)Q2(S)Q1(S)=Gm1(S)GZ(S

19、)KGC2(S)GO2(S)1+ Gm2(S)GC2(S)GO2(S)K=Q2(S)Q1(S)=Gm1(S)GZ(S)KGC2(S)GO2(S)1+ Gm2(S)GC2(S)GO2(S)若加開方器K=KQ1max/Q2max1+Gm2(S)GC2(S)GO2(S)Gm1(S)GC2(S)GO2(S)Q1maxQ2maxGZ(S) = 第24頁(yè)/共51頁(yè)第二十五頁(yè)，共52頁(yè)。4. 比值比值(bzh)控制系統(tǒng)的實(shí)施方控制系統(tǒng)的實(shí)施方案案為實(shí)現(xiàn)(shxin)Q2/Q1=K或Q2=KQ1的控制目標(biāo),可有兩種實(shí)施方案:F1TF2TF2CQ2Q1K給定值給定值相除比值控制方案相除比值控制方案F1TF2TF

20、2CQ2Q1K相乘比值控制方案相乘比值控制方案相除方案是將Q1和Q2 測(cè)出相除的商作副調(diào)節(jié)器的測(cè)量(cling)輸入值而副調(diào)節(jié)器的給定值應(yīng)是期望的比值相乘方案是將主Q1測(cè)量出且乘比值系數(shù)K的積作為副調(diào)節(jié)器的給定值,控制Q2工程上有比值器,乘法器,除法器等儀表可供比值控制時(shí)使用第25頁(yè)/共51頁(yè)第二十六頁(yè)，共52頁(yè)。 控制器控制閥流量對(duì)象測(cè)量變送2測(cè)量變送1乘法器I0I1I1Q2Q1I0=K * 16+4 由由K計(jì)算計(jì)算(j sun)出出I0 ，再由恒流器給出電流值，再由恒流器給出電流值，K1采用采用(ciyng)電動(dòng)儀表乘法器電動(dòng)儀表乘法器416)4)(4(011III)4(411IKI164

21、0IK第26頁(yè)/共51頁(yè)第二十七頁(yè)，共52頁(yè)。5. 比值比值(bzh)控制系統(tǒng)的參控制系統(tǒng)的參數(shù)整定數(shù)整定雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng):主流量回路(hul)按單回路(hul)控制系統(tǒng)進(jìn)行整定變比值(bzh)控制系統(tǒng):結(jié)構(gòu)屬串級(jí)控制系統(tǒng),主調(diào)節(jié)器按串級(jí)控制方法進(jìn)行整定還有單閉環(huán),雙閉環(huán)的副流量回路,變比值控制的變比回路整定這些回路實(shí)際上是隨動(dòng)系統(tǒng),要求能快速、正確跟隨主流量變化，且不宜有超調(diào)，最好整定在振蕩與不振蕩的邊界，步驟：(1)由工藝生產(chǎn)流量比計(jì)算比值系數(shù)K，將系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行(2) 積分時(shí)間為最大,由大到小調(diào)節(jié)比例度,使系統(tǒng)處最快響應(yīng),且處振蕩與不振蕩臨界過程(3) 若用積分作用,可先適當(dāng)調(diào)高比例

22、度,再投入積分作用,逐步減小積分時(shí)間使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩與不振蕩過程為止第27頁(yè)/共51頁(yè)第二十八頁(yè)，共52頁(yè)。 在連續(xù)生產(chǎn)過程中，前一設(shè)備的出料常是后一設(shè)備的進(jìn)料，要綜合考慮，兼顧兩個(gè)以上參數(shù)(cnsh)的質(zhì)量要求，使其在工藝允許范圍內(nèi)緩慢變化ABLTLCFCFT進(jìn)料進(jìn)料出料出料第28頁(yè)/共51頁(yè)第二十九頁(yè)，共52頁(yè)。二串聯(lián)精餾塔孤立控制系統(tǒng)為使A塔液位穩(wěn)在一定(ydng)范圍而設(shè)有液位控制系統(tǒng)為使B塔進(jìn)料穩(wěn)定，又設(shè)流量(liling)控制系統(tǒng)顯然二控制系統(tǒng)工作(gngzu)是相互矛盾解決辦法是在二塔間設(shè)緩沖器，既不經(jīng)濟(jì)有時(shí)又不允許，只能從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案上尋求解決，把液位和流量的控制統(tǒng)一在一個(gè)系

23、統(tǒng)中，從系統(tǒng)內(nèi)部解決參數(shù)之間矛盾，即讓A塔液位在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)讓流量平穩(wěn)緩慢變化ABLTLCFCPT進(jìn)料進(jìn)料出料出料第29頁(yè)/共51頁(yè)第三十頁(yè)，共52頁(yè)。ABLTLC進(jìn)料進(jìn)料出料出料若刪除(shnch)流量控制系統(tǒng)如右只設(shè)一個(gè)液位控制系統(tǒng),在受到干擾時(shí)可能發(fā)生三種情況:控制(kngzh)作用強(qiáng),液位變化不大,流量變化大控制作用(zuyng)較弱,液位流量變化都不太大就是均勻控制要求控制作用弱,液位變化很大,流量沒變化tttFFFLLLabc第30頁(yè)/共51頁(yè)第三十一頁(yè)，共52頁(yè)。 均勻控制是使前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)均勻控制是使前后設(shè)備在物料供求上相互均勻、協(xié)調(diào)(xitio)(

24、xitio)、統(tǒng)籌兼顧的特殊控制，有三個(gè)特點(diǎn)：、統(tǒng)籌兼顧的特殊控制，有三個(gè)特點(diǎn)：1. 1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)上沒有特殊性上沒有特殊性 前述前述a a是定值控制是定值控制(kngzh),(kngzh),而圖而圖b b是簡(jiǎn)單的均勻控制是簡(jiǎn)單的均勻控制(kngzh)(kngzh)系統(tǒng)，它是指控制系統(tǒng)，它是指控制(kngzh)(kngzh)目的目的, ,不是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu), ,既可是單回路既可是單回路, ,也可為串級(jí)控制也可為串級(jí)控制(kngzh)(kngzh)系統(tǒng)或其它結(jié)構(gòu)。對(duì)于一個(gè)普通結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)或其它結(jié)構(gòu)。對(duì)于一個(gè)普通結(jié)構(gòu)的控制(kngzh)(kngzh)系統(tǒng)，也可通

25、過整定控制系統(tǒng)，也可通過整定控制(kngzh)(kngzh)器參數(shù)達(dá)到均勻控制器參數(shù)達(dá)到均勻控制(kngzh)(kngzh)的目的，主要靠降低控制的目的，主要靠降低控制(kngzh)(kngzh)回路的靈敏度而不是靠系統(tǒng)改變結(jié)構(gòu)回路的靈敏度而不是靠系統(tǒng)改變結(jié)構(gòu)2. 2. 參數(shù)應(yīng)變化且應(yīng)緩慢變化參數(shù)應(yīng)變化且應(yīng)緩慢變化 目的是前后設(shè)備物料供求的均勻目的是前后設(shè)備物料供求的均勻, ,而不是參數(shù)的固定而不是參數(shù)的固定, ,前圖前圖b b符合要求。而把兩個(gè)參數(shù)都穩(wěn)定不變的想法不是均勻控制。但有些場(chǎng)合由重要性分為主次符合要求。而把兩個(gè)參數(shù)都穩(wěn)定不變的想法不是均勻控制。但有些場(chǎng)合由重要性分為主次, ,如有時(shí)

26、液位為主如有時(shí)液位為主, ,有時(shí)以流量位主有時(shí)以流量位主3. 3. 參數(shù)限制在允許范圍內(nèi)變化參數(shù)限制在允許范圍內(nèi)變化 被控變量是非單一被控變量是非單一, ,非定值的非定值的, ,允許在一定范圍內(nèi)變化允許在一定范圍內(nèi)變化, ,在二個(gè)串聯(lián)的塔中在二個(gè)串聯(lián)的塔中, ,前一塔液位有一個(gè)上下限前一塔液位有一個(gè)上下限, ,過高過低可能造成沖塔或抽干的后果過高過低可能造成沖塔或抽干的后果; ;后塔進(jìn)料流量不能超過最大負(fù)荷和最低處理量后塔進(jìn)料流量不能超過最大負(fù)荷和最低處理量第31頁(yè)/共51頁(yè)第三十二頁(yè)，共52頁(yè)。1. 簡(jiǎn)單均勻簡(jiǎn)單均勻(jnyn)控制控制ABLTLC進(jìn)料進(jìn)料出料出料圖示為采用單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

27、(jigu)的簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng),與單回路液位定值控制系統(tǒng)相同,但調(diào)節(jié)器參數(shù)整定不同其比例度100%,積分時(shí)間也取的較大,即控制作用較弱簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便、成本低，但控制效果較差，適合于擾動(dòng)小、對(duì)流量的均勻程度(chngd)要求較低的場(chǎng)合當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差變化較大時(shí)，流量的變化還受壓力波動(dòng)影響，這時(shí)就不能用簡(jiǎn)單的均勻控制方案第32頁(yè)/共51頁(yè)第三十三頁(yè)，共52頁(yè)。2. 串級(jí)均勻串級(jí)均勻(jnyn)控制控制 ABLTLC進(jìn)料進(jìn)料出料出料FCFT這 是 一 個(gè) 以 流 量 為 副 參 數(shù) , 以 液 位 為 主 參 數(shù) 的 串 級(jí) 均 勻 控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上與一般的液位和流量串級(jí)

28、控制系統(tǒng)是一致的,但目的(md)不是為了提高主參數(shù)液位的控制精度，流量副回路 為 克 服 閥 前 壓 力 波 動(dòng) 和 過 程 的 自 平 衡 特 性 對(duì) 流 量 的 影響,能使流量平緩變化,液位調(diào)節(jié)器達(dá)到均勻控制的目的(md)第33頁(yè)/共51頁(yè)第三十四頁(yè)，共52頁(yè)。簡(jiǎn)單均勻(jnyn)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器和串級(jí)均勻(jnyn)控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器一般用純比例作用,或比例積分控制規(guī)律(少用)串級(jí)均勻控制的副調(diào)節(jié)器一般(ybn)用純比例作用,為照顧流量副參數(shù),使其變化穩(wěn)定,也可選比例積分控制規(guī)律在所有的均勻控制系統(tǒng)中,都不加微分(wi fn)控制作用,因微分(wi fn)是加快控制作用的,與均勻控制的要

29、求相反雙沖量均勻控制器的調(diào)節(jié)器一般用比例積分控制積分的引入對(duì)液位參數(shù)有利，液位不越限，高頻噪聲；對(duì)流 量 信 號(hào) 不 利 ， 平 衡 狀 態(tài) 過 程 很 短 ， 積 分 飽 和第34頁(yè)/共51頁(yè)第三十五頁(yè)，共52頁(yè)。整定的原則整定的原則“慢慢”，過渡過程不能出現(xiàn)，過渡過程不能出現(xiàn)(chxin)振蕩振蕩根據(jù)工藝對(duì)流量根據(jù)工藝對(duì)流量(liling)和液位兩個(gè)參數(shù)的要求，適當(dāng)調(diào)整和液位兩個(gè)參數(shù)的要求，適當(dāng)調(diào)整控制器控制器的參數(shù)。的參數(shù)。以保證液位不超出允許的波動(dòng)范圍，先設(shè)置好控制器參數(shù)。以保證液位不超出允許的波動(dòng)范圍，先設(shè)置好控制器參數(shù)。修正控制器參數(shù)，充分利用容器的緩沖作用，使液位在最修正控制器參

30、數(shù)，充分利用容器的緩沖作用，使液位在最大允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，輸出流量盡量平穩(wěn)。大允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，輸出流量盡量平穩(wěn)。第35頁(yè)/共51頁(yè)第三十六頁(yè)，共52頁(yè)。均勻控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)整定與定值控制系統(tǒng)基本相同,但其比例(bl)度和積分時(shí)間Ti比定值控制系統(tǒng)大的多1.經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)(jngyn)法法(串級(jí)均串級(jí)均勻控制勻控制)根據(jù)經(jīng)驗(yàn),按照先副后主原則,將主副調(diào)節(jié)器的比例度調(diào)到適當(dāng)值,然后由小到大,使系統(tǒng)的過渡過程緩慢地非周期衰減變化,最后給主調(diào)節(jié)器加上積分作用(zuyng),積分時(shí)間一般調(diào)的大一點(diǎn)第36頁(yè)/共51頁(yè)第三十七頁(yè)，共52頁(yè)。2.停留時(shí)間法停留時(shí)間法(串級(jí)均勻串級(jí)均勻(jnyn)控控制制)停留時(shí)

31、間是指介質(zhì)在過程(guchng)的被控參數(shù)允許變化范圍內(nèi)流過所需要的時(shí)間=V/Q (min) Q是介質(zhì)流量是介質(zhì)流量 V是容器是容器(rngq)的容量的容量 整定參數(shù)與停留時(shí)間整定參數(shù)與停留時(shí)間的關(guān)系表的關(guān)系表(min)(%)Ti(min)40200-25015具體整定方法:(1)副調(diào)節(jié)器按經(jīng)驗(yàn)法整定(2)根據(jù)查左表確定液位調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)(3)根據(jù)工藝要求,適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù),直到液位,流量的曲線都符合要求為止對(duì)于簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng),與串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法相同第37頁(yè)/共51頁(yè)第三十八頁(yè)，共52頁(yè)。 在一般的反饋控制(kngzh)中,大多是一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出控制(kngzh)

32、一個(gè)調(diào)節(jié)閥,但在某些工控中,需將調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)分段,去分別控制(kngzh)兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥,使每個(gè)調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)器輸出的某段信號(hào)范圍內(nèi)作全行程動(dòng)作,這是分程控制(kngzh)系統(tǒng)。控制器輸出在控制器輸出在0.06Mpa以下，以下，只有閥只有閥A動(dòng)作，在動(dòng)作，在.06Mpa以上，只有閥以上，只有閥B動(dòng)作動(dòng)作 如，控制兩個(gè)閥如，控制兩個(gè)閥A、B A閥控制信閥控制信號(hào)號(hào):0.020.06Mpa B閥控制信號(hào)閥控制信號(hào):0.060.1Mpa第38頁(yè)/共51頁(yè)第三十九頁(yè)，共52頁(yè)。間歇式化學(xué)反應(yīng)器:先加料,再加熱(ji r)引發(fā)化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)開始后,加冷卻劑冷卻取走反應(yīng)熱,保證在規(guī)定溫度下進(jìn)行反

33、應(yīng)。上圖為以反應(yīng)器內(nèi)溫度為被控參數(shù)，蒸汽量和冷卻水量為調(diào)節(jié)參數(shù)的分程控制為保安全,汽閥采用(ciyng)氣開式,水閥采用(ciyng)氣關(guān)式，溫度調(diào)節(jié)器為反作用.TTTC冷水冷水蒸汽蒸汽AB給定給定冷水閥冷水閥蒸汽閥蒸汽閥0.060.020.1MPa100%閥開度閥開度AB投料后,系統(tǒng)運(yùn)行,此時(shí)(c sh)溫度低于給定值,調(diào)節(jié)器輸出大于0.06MPa,汽閥開,物料溫度上升,反應(yīng)開始后,溫度又高于給定值,調(diào)節(jié)器輸出下降,汽閥關(guān),水閥開,帶走反應(yīng)熱,使溫度 保持在給定值附近第39頁(yè)/共51頁(yè)第四十頁(yè)，共52頁(yè)。1.調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作調(diào)節(jié)閥同向動(dòng)作(dngzu)的分程控制的分程控制系統(tǒng)系統(tǒng)閥開度閥開度%

34、100AABB0.020.060.1MPa閥開度閥開度%100AABB0.020.060.1MPa兩個(gè)閥都是氣開式兩個(gè)閥都是氣開式兩個(gè)閥都是氣關(guān)式兩個(gè)閥都是氣關(guān)式調(diào)節(jié)器輸出(shch)信號(hào)從0.02MPa增大時(shí),閥A打開;信號(hào)增大到0.06MPa時(shí),A閥全打開;同時(shí)B閥開始打開,當(dāng)信號(hào)為0.1MPa時(shí),閥B也全開調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)從0.02MPa增大時(shí),閥A從全開(qunki)狀態(tài)開始關(guān)閉;信號(hào)增大到0.06MPa時(shí),A閥全關(guān);同時(shí)B閥由全開(qunki)狀態(tài)開始關(guān)閉,當(dāng)信號(hào)為0.1MPa時(shí),閥B也全關(guān)第40頁(yè)/共51頁(yè)第四十一頁(yè)，共52頁(yè)。2.調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作調(diào)節(jié)閥異向動(dòng)作(dngzu)的分程控的

35、分程控制系統(tǒng)制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)(xnho)從0.02MPa增大 時(shí) , 閥 B 全 開 , 同 時(shí) A 閥 開 始啟動(dòng);信號(hào)(xnho)增大到0.06MPa時(shí),A 閥 全 打 開 ; 同 時(shí) B 閥 開 始 關(guān) 閉 ,信號(hào)(xnho)為0.1MPa時(shí),閥B全關(guān)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)從0.02MPa增大時(shí),閥A從全開(qunki)狀態(tài)開始關(guān)閉;信號(hào)增大到0.06MPa時(shí),A閥全關(guān),同時(shí)B閥由全關(guān)狀態(tài)開始開啟;當(dāng)信號(hào)為0.1MPa時(shí),閥B全開(qunki)閥開度閥開度% %1000.020.060.1MPaMPa0.020.060.1閥開度閥開度% %100A A閥為氣開式閥為氣開式,B,B閥為氣關(guān)式閥

36、為氣關(guān)式A A閥為氣關(guān)式閥為氣關(guān)式,B,B閥為氣開式閥為氣開式BBAAAABB第41頁(yè)/共51頁(yè)第四十二頁(yè)，共52頁(yè)。分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上屬于單回路(hul)控制系統(tǒng),其區(qū)別是調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分程而且調(diào)節(jié)閥多1.控制信號(hào)控制信號(hào)(xnho)的分段的分段調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)需要分幾段,哪一段信號(hào)控制(kngzh)哪一個(gè)調(diào)節(jié)閥,完全取決于工藝要求,具體問題要具體分析,第42頁(yè)/共51頁(yè)第四十三頁(yè)，共52頁(yè)。2.調(diào)節(jié)閥特性的選擇與注意調(diào)節(jié)閥特性的選擇與注意(zh y)問題問題(1)根據(jù)工藝(gngy)要求選擇同向工作或異向工作的調(diào)節(jié)閥 (2)流量特性要平滑銜接 在有些(yuxi)分程控制系統(tǒng)中,把兩個(gè)調(diào)節(jié)

37、閥作為一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用,要求從一個(gè)調(diào)節(jié)閥向另一個(gè)調(diào)節(jié)閥過渡時(shí),流量變化要平滑,如兩個(gè)閥的增益不同,會(huì)存在流量特性的突變,要采取相應(yīng)的措施。對(duì)于線性流量特性的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)兩個(gè)閥的流通能力很接近時(shí)，二閥銜接成直線才能用于分程控制對(duì)于對(duì)數(shù)閥，需通過兩個(gè)調(diào)節(jié)閥分程控制信號(hào)部分重疊的方法，使調(diào)節(jié)閥流量特性銜接線性化，達(dá)到平滑過渡第43頁(yè)/共51頁(yè)第四十四頁(yè)，共52頁(yè)。對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)(du sh)閥平滑過渡例子閥平滑過渡例子A和B二閥，流通(litng)能力為：CAmin=0.115,CAmax=4;CBmin=2,CBmax=100其分程信號(hào)范圍為:小閥為0.02-0.06MPa;大閥為0.06-0.1MPa以調(diào)節(jié)閥輸入壓力為橫坐標(biāo),以流通能力C的對(duì)數(shù)(du sh)坐標(biāo)為縱坐標(biāo)做圖A0110100C0.020.060.1MPa0110100C0.020.060.1MPa閥開度閥開度(%)閥開度閥開度(%)0.0540.064A圖過渡不平滑圖過渡不平滑第44頁(yè)/共51頁(yè)第四十五頁(yè)，共52頁(yè)。0110100C0.020.060.1MPa0110100C0.020.060.1MPa閥開度閥開度(%)閥開度閥開度(%)0.0540.064A圖過渡不平滑圖過渡不平滑 由最小開度和最大開度找出小閥的最小流通能力和大閥的最大流通能力連接二點(diǎn),得到分程流量特性,由CAmax=4和