第五節(jié)選擇性控制系統(tǒng)

1、上節(jié)課內(nèi)容回顧上節(jié)課內(nèi)容回顧原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料T1CT1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐T2CT2T主控制器調(diào)節(jié)閥x1爐膛原料油f2、f3 f1管壁溫度變送器1溫度變送器2副控制器x2(t)2(t)1(t) 簡單均勻控制串級均勻控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制M蒸汽蒸汽換熱器換熱器冷物料冷物料入口入口熱物料熱物料出口出口冷凝水冷凝水FTFC合成氨工業(yè)中的氨冷器合成氨工業(yè)中的氨冷器TC反應(yīng)產(chǎn)物氣態(tài)氨液氨25 -2 第五節(jié)第五節(jié) 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng) 5.1 概述概述 5.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用 5.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇性控制系

2、統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 概述概述生產(chǎn)保護(hù)性措施生產(chǎn)保護(hù)性措施 硬保護(hù)措施硬保護(hù)措施軟保護(hù)措施。軟保護(hù)措施。 在大型生產(chǎn)工藝過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)在大型生產(chǎn)工藝過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常運(yùn)行情況下能夠克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平處于正常運(yùn)行情況下能夠克服外界干擾，維持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)有一穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)有一種應(yīng)變能力，能采取一些相應(yīng)的保護(hù)措施，促使生產(chǎn)操種應(yīng)變能力，能采取一些相應(yīng)的保護(hù)措施，促使生產(chǎn)操作離開安全極限，返回到正常情況；或是使生產(chǎn)暫時(shí)停作離開安全極限，返回到正常情況；或是使生產(chǎn)暫時(shí)停下來，以防事故的發(fā)生或進(jìn)一步

3、擴(kuò)大。下來，以防事故的發(fā)生或進(jìn)一步擴(kuò)大。 硬保護(hù)措施硬保護(hù)措施 特點(diǎn)：就是當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)：有聲、光警報(bào)產(chǎn)生；或是將控制器切到手動，進(jìn)行手動操作和處理；或是通過專門設(shè)置的連鎖保護(hù)線路實(shí)現(xiàn)自動停車，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)的目的。 缺點(diǎn)：操作不及時(shí)，容易出事故，停車造成巨大經(jīng)濟(jì)損失等軟保護(hù)措施軟保護(hù)措施 就是通過一個(gè)特定設(shè)計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時(shí)，在設(shè)備不停車的情況下，通過一定的選擇器選擇用于非正常情況下的控制方案取代正常情況下工作的控制方案，直到生產(chǎn)操作重新回到安全范圍時(shí)，正常情況下工作的控制方案又恢復(fù)對生產(chǎn)過程的正常控制。5.2 選擇性控制系統(tǒng)的類型及應(yīng)用選擇性控制系統(tǒng)的

4、類型及應(yīng)用1. 開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng) 一般有一般有A、B兩個(gè)可供選擇的變量。兩個(gè)可供選擇的變量。 變量變量A，工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量 變量變量B，工藝上要求在，工藝上要求在B限值以內(nèi)，生產(chǎn)是安全的限值以內(nèi)，生產(chǎn)是安全的選擇性控制又叫選擇性控制又叫取代控制取代控制，也稱，也稱超馳控制超馳控制。 開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)一般都用作系統(tǒng)的開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)一般都用作系統(tǒng)的限值保護(hù)限值保護(hù)。 正常工況下正常工況下（液位低于（液位低于75%）：裂解氣出口溫度控制系統(tǒng)）：裂解氣出口溫度控制系統(tǒng)非正常工況非正常工況（液位高

5、達(dá)（液位高達(dá)75%）：關(guān)閉控制閥，液位慢慢下降）：關(guān)閉控制閥，液位慢慢下降 當(dāng)液位低于當(dāng)液位低于75%時(shí)時(shí)帶上限接帶上限接點(diǎn)的液位點(diǎn)的液位變送器變送器電磁三通閥電磁三通閥開關(guān)型選擇開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)性控制系統(tǒng)方框圖？方框圖？用信號器、切換器組成的開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)用信號器、切換器組成的開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)當(dāng)當(dāng)L75%時(shí)時(shí), Pz0當(dāng)當(dāng)L75%時(shí)時(shí), Pz0.1MPa 當(dāng)當(dāng)Pz0時(shí)時(shí), PyPx 當(dāng)當(dāng)Pz0.1MPa時(shí)時(shí), Py0當(dāng)液位低于當(dāng)液位低于75%時(shí)，控制閥接受溫度控制器的控制信號時(shí)，控制閥接受溫度控制器的控制信號當(dāng)液位高達(dá)當(dāng)液位高達(dá)75%時(shí)，控制閥接受的信號為時(shí)，控制閥接受的信號為

6、0，控制閥全關(guān)，控制閥全關(guān)脫丙烷塔回流罐液位與丙二烯轉(zhuǎn)化器進(jìn)料脫丙烷塔回流罐液位與丙二烯轉(zhuǎn)化器進(jìn)料蒸發(fā)器液位開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng)蒸發(fā)器液位開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng) 正常工況正常工況（液位（液位L2低于低于75%） 回流罐液位回流罐液位(L1)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)非正常工況非正常工況（液位（液位L2高達(dá)高達(dá)75%） 切斷控制閥，液位切斷控制閥，液位L2下降下降 當(dāng)蒸發(fā)器液位低于當(dāng)蒸發(fā)器液位低于75%時(shí)時(shí), LC2接點(diǎn)斷開接點(diǎn)斷開2. 連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng) 在連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)中，一般具有兩臺連續(xù)在連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)中，一般具有兩臺連續(xù)型控制器，它們的輸出通過一臺選擇器（高選器或低

7、型控制器，它們的輸出通過一臺選擇器（高選器或低選器）后，送往控制閥。這兩臺控制器一臺在正常情選器）后，送往控制閥。這兩臺控制器一臺在正常情況下工作，一臺在非正常情況下工作。況下工作，一臺在非正常情況下工作。 與開關(guān)型區(qū)別：與開關(guān)型區(qū)別：連續(xù)控制連續(xù)控制實(shí)例：實(shí)例：蒸汽鍋爐壓力控制系統(tǒng)蒸汽鍋爐壓力控制系統(tǒng)防止脫火防止脫火A.O反作用反作用正常情況正常情況:燃料氣壓力燃料氣壓力低于脫火壓力低于脫火壓力,PC1工作工作-蒸汽壓力控制系統(tǒng)蒸汽壓力控制系統(tǒng)非正常情況非正常情況:燃料氣壓力燃料氣壓力高于脫火壓力高于脫火壓力, PC2工作工作-燃料氣壓力控制系統(tǒng)燃料氣壓力控制系統(tǒng)蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控

8、制系統(tǒng)方框圖蒸汽壓力與燃料氣壓力選擇性控制系統(tǒng)方框圖實(shí)例：綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料選擇性控制系統(tǒng)實(shí)例：綠油塔液位與脫丙烷塔進(jìn)料選擇性控制系統(tǒng)正常情況正常情況:綠油塔液位綠油塔液位L高于給定值高于給定值LS,FC工作工作-進(jìn)料流量控制系統(tǒng)進(jìn)料流量控制系統(tǒng)非正常情況非正常情況:綠油塔液位綠油塔液位L低于下限值低于下限值LS,LC工作工作-綠油塔液位控制系統(tǒng)綠油塔液位控制系統(tǒng)3. 混合型選擇性控制系統(tǒng)混合型選擇性控制系統(tǒng) 鍋爐燃燒復(fù)合型選擇性控制系統(tǒng)鍋爐燃燒復(fù)合型選擇性控制系統(tǒng)(防脫火、防回火防脫火、防回火) 混合型選擇性控制系統(tǒng)中混合型選擇性控制系統(tǒng)中,既包含有開關(guān)型選擇的內(nèi)容，既包含有開關(guān)型選擇

9、的內(nèi)容，又包含有連續(xù)型選擇的內(nèi)容。又包含有連續(xù)型選擇的內(nèi)容。 連續(xù)型連續(xù)型防脫火防脫火開關(guān)型開關(guān)型防回火防回火帶下限接點(diǎn)帶下限接點(diǎn)當(dāng)燃?xì)鈮毫Ξ?dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谙孪拗档陀谙孪拗禃r(shí)，關(guān)閉控時(shí)，關(guān)閉控制閥，防止制閥，防止“回火回火”3. 混合型選擇性控制系統(tǒng)混合型選擇性控制系統(tǒng) 混合型選擇性控制系統(tǒng)方塊圖混合型選擇性控制系統(tǒng)方塊圖5.3 選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)l 執(zhí)行器氣開、氣關(guān)形式選擇執(zhí)行器氣開、氣關(guān)形式選擇l控制器規(guī)律及正、反作用選擇控制器規(guī)律及正、反作用選擇 正常應(yīng)選正常應(yīng)選PI或或PID 非正常應(yīng)選窄比例式（非正常應(yīng)選窄比例式（Kp很大）很大）l 選擇器類型的選擇選擇器類型的選

10、擇 高選器高選器低選器低選器實(shí)例：實(shí)例：氨冷卻器出口溫度與液氨液位選擇性控制系統(tǒng)氨冷卻器出口溫度與液氨液位選擇性控制系統(tǒng) 為了防止氣氨帶液進(jìn)入氨壓縮機(jī)后危及氨壓縮機(jī)的安全，為了防止氣氨帶液進(jìn)入氨壓縮機(jī)后危及氨壓縮機(jī)的安全， 執(zhí)行器執(zhí)行器應(yīng)選擇應(yīng)選擇氣開式氣開式。這樣一旦控制閥失去能源。這樣一旦控制閥失去能源(即斷氣即斷氣), 控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，不致使液位不斷上升?？刂崎y處于關(guān)閉狀態(tài)，不致使液位不斷上升。物料出口溫度是工藝的操作指標(biāo)。溫度控制器物料出口溫度是工藝的操作指標(biāo)。溫度控制器TC是正常是正常 情況下工作的控制器，應(yīng)該選擇情況下工作的控制器，應(yīng)該選擇PID控制規(guī)律?？刂埔?guī)律。 液位控制器

11、液位控制器為非正常情況下工作的控制器，為了在液位上為非正常情況下工作的控制器，為了在液位上 升到安全限度時(shí)，液位控制器能迅速地投入工作，液位控升到安全限度時(shí)，液位控制器能迅速地投入工作，液位控 制器應(yīng)選為制器應(yīng)選為窄比例窄比例式的。式的。溫度對象溫度對象:為為“-” ；執(zhí)行器：氣開為；執(zhí)行器：氣開為“+”；TC“正作用正作用” 液位對象液位對象:L為為“+” ；執(zhí)行器：氣開為；執(zhí)行器：氣開為“+”；LC“反作用反作用”當(dāng)液位大于上限值時(shí)當(dāng)液位大于上限值時(shí),LC輸出為低信號輸出為低信號,選擇器應(yīng)為選擇器應(yīng)為“低選器低選器”。圖1 流量液位選擇性控制系統(tǒng)原理圖例題分析例題分析2.一高位槽的出口流量

12、需要進(jìn)行平穩(wěn)控制,但為防止高位槽液位過高而造成溢出事故,又需對槽的液位采取保護(hù)性措施。根據(jù)上述情況要求設(shè)計(jì)一選擇性控制系統(tǒng),畫出該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、方塊圖、選擇控制閥的開關(guān)型式,控制器的正、反作用及選擇器的高低類型,并簡要說明該系統(tǒng)的工作過程。根據(jù)要求,設(shè)計(jì)了一個(gè)高位槽液位與流出量的選擇性系統(tǒng),圖1是它的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中的開方器是為了使流量測量信號線性化而采用的。62液位控制器流量控制器選擇器執(zhí)行器流量對象液位對象開方器流量測量、變送液位測量、變送流量液位-圖2 流量液位選擇性控制系統(tǒng)方塊圖63例題分析例題分析 根據(jù)工藝要求，應(yīng)選擇氣關(guān)型控制閥，以使在氣源中斷時(shí)，閥門自動打開，防止發(fā)生溢液事故。 流量控制器和液位控制器的正、反作用可以分別按簡單控制系統(tǒng)中控制器作用方向的選擇原則來確定。由于控制閥為“-”，流量對象為“+”，故流量控制器應(yīng)選擇正作用。而液位對象為“-”，故液位控制器應(yīng)選擇反作用。64 由于該選擇性控制系統(tǒng)是為了防止液位過高而設(shè)置的,故選擇器的類型應(yīng)按液位控