項(xiàng)目四鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試ppt課件

1、工程四、鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試2021年5月9日星期六技藝目的串級(jí)控制系統(tǒng)及其他復(fù)雜控制系統(tǒng)的認(rèn)知搭建以上系統(tǒng)時(shí)，能選擇適宜變量C3900無(wú)紙記錄儀控制器的設(shè)置方法知識(shí)目的實(shí)戰(zhàn)知識(shí)電、設(shè)備、儀表等闡明書(shū)內(nèi)容情感目的建立系統(tǒng)思索問(wèn)題的認(rèn)識(shí)獨(dú)立思索、處理問(wèn)題的認(rèn)識(shí)教學(xué)目的2021年5月9日星期六情境1 溫度儀表的選用、安裝工程四、鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試2021年5月9日星期六情境2 串級(jí)控制系統(tǒng)的認(rèn)知工程四、鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試2021年5月9日星期六1 串級(jí)控制系統(tǒng)變量選擇3 用C3900搭建溫度串級(jí)控制2 被控對(duì)象的分析，控制參數(shù)確定主副控制器正負(fù)作用確定，控制規(guī)律確

2、定，PID參數(shù)整定，系統(tǒng)投運(yùn)主副回路確定，主副變量確定2021年5月9日星期六情景一 串級(jí)控制系統(tǒng)變量選擇帶著以下義務(wù)，學(xué)習(xí)主副回路中心角色、義務(wù)主副回路確定，主副變量確定2021年5月9日星期六 物料出口溫度 單回路控制？滯后？油路干擾？怎樣辦？原油燃料T2C出口煙道情境的引入2021年5月9日星期六 爐壁溫度單回路控制？難以滿(mǎn)足出口溫度準(zhǔn)確地控制要求？怎樣辦？原油燃料T2C出口煙道情境的引入2021年5月9日星期六 出口溫度單回路控制+爐壁溫度單回路控制=好的控制方案？原油燃料T1CT2C出口煙道情境的引入2021年5月9日星期六如此做的益處14管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)副回路：燃料油

3、流量引起T2變化，控制器T2C及時(shí)進(jìn)展控制，使其很快穩(wěn)定下來(lái)；假設(shè)干擾量小，經(jīng)過(guò)副回路控制后，燃料油流量普通影響不到溫度T1；主回路：假設(shè)干擾量大，其大部分影響為副回路所抑制，涉及到被控變量溫度T1再由主回路進(jìn)一步控制，徹底消除干擾的影響，使被控變量回復(fù)到給定值。副回路主回路2021年5月9日星期六在干擾作用下，主、副變量的變化方向一樣。19主、副變量的變化方向相反，一個(gè)添加，另一個(gè)減小。主控制器主變量副控制器副變量2021年5月9日星期六結(jié)論1、這樣，當(dāng)干擾來(lái)自燃料管路熄滅-壁爐分段之間時(shí)，副回路能及時(shí)加以抑制，以大大減少這種干擾對(duì)主變量的影響，使出口溫度的控制質(zhì)量得以提高。2、此例中，選擇

4、的副變量就是與主變量有關(guān)的變量。管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)副回路主回路2021年5月9日星期六組成：串級(jí)控制系統(tǒng)中有兩個(gè)丈量、變送器，兩個(gè)控制器，兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)控制閥。 主調(diào)理器副調(diào)理器調(diào)理閥副過(guò)程主過(guò)程主檢測(cè)變送器設(shè)定+副檢測(cè)變送器串級(jí)控制系統(tǒng)常用術(shù)語(yǔ)一：主變量工藝最終要求控制的被控變量副變量為穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量主對(duì)象表征主變量的消費(fèi)設(shè)備副對(duì)象表征副變量的消費(fèi)設(shè)備主控制器按主變量與工藝設(shè)定值的偏向任務(wù)，其輸出作為副控制器的外設(shè)定值，在系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用副控制器按副變量與主控制器來(lái)的外設(shè)定值的偏向任務(wù)，其輸出直接支配控制閥常用術(shù)語(yǔ)二：主丈量變送器對(duì)主變量進(jìn)展丈量及信號(hào)轉(zhuǎn)換的變送器副丈

5、量變送器對(duì)副變量進(jìn)展丈量及信號(hào)轉(zhuǎn)換的變送器主回路是指由主丈量變送器，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對(duì)象構(gòu)成的外回路，又叫主環(huán)或外環(huán)；副回路是指由副丈量變送器，副控制器，執(zhí)行器和副對(duì)象構(gòu)成的內(nèi)回路，又稱(chēng)副環(huán)或內(nèi)環(huán)。12 串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路。主回路主環(huán)是個(gè)定值控制系統(tǒng), 副回路副環(huán)是個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)主控制器執(zhí)行器對(duì)象1、2變送器、檢測(cè)元件+設(shè)定值+et 比較機(jī)構(gòu)丈量值 xty1ty2t干擾 ftz1主環(huán)副控制器+變送器+-z2副環(huán)-2021年5月9日星期六第一類(lèi)：選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量;第二類(lèi)：選擇的副變量就是支配變量本身,這樣能及時(shí)抑制它的動(dòng)搖,減小對(duì)

6、主變量的影響。在串級(jí)控制系統(tǒng)中,主變量是反映產(chǎn)質(zhì)量量或消費(fèi)過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)情況的主要工藝參數(shù)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而任務(wù)的。 串級(jí)控制系統(tǒng)的變量選擇副變量的類(lèi)別2021年5月9日星期六中間變量本身為副變量原油燃料T1CT2C出口煙道2021年5月9日星期六原油燃料T TT C出口煙道支配變量本身為副變量FT2021年5月9日星期六原油燃料TCPC出口煙道PT支配變量本身為副變量2021年5月9日星期六串級(jí)控制方案 物料出口蒸氣冷凝水調(diào)理閥TT FCTCFT物料入口設(shè)定支配變量本身為副變量2021年5月9日星期六14 經(jīng)過(guò)這套串級(jí)控制系統(tǒng)，

7、可以在塔釜溫度穩(wěn)定不變時(shí)，蒸汽流量能堅(jiān)持恒定值，而當(dāng)溫度在外來(lái)干擾作用下偏離給定值時(shí)，又要求蒸汽流量能作相應(yīng)的變化，以使能量的需求與供應(yīng)之間得到平衡，從而堅(jiān)持釜溫在要求的數(shù)值上。精餾塔塔釜溫度串級(jí)控制系統(tǒng)1精餾塔；2再沸器變量選擇實(shí)例 此例中，選擇的副變量就是支配變量加熱蒸汽量本身。這樣，當(dāng)干擾來(lái)自蒸汽壓力或流量的動(dòng)搖時(shí)，副回路能及時(shí)加以抑制，以大大減少這種干擾對(duì)主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得以提高。2021年5月9日星期六副回路要求控制通道短，時(shí)間常數(shù)小，所以當(dāng)干擾進(jìn)入回路時(shí)，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控制造用，從而大大提高了控制質(zhì)量。普通要求副環(huán)要比主環(huán)至少快三倍。在確定副回路時(shí)

8、，除了要思索它的快速性外，還應(yīng)該使副回路包括主要干擾，能夠條件下應(yīng)力求包括較多的次要干擾，尤其是主要擾動(dòng)。所選擇的副變量一定是影響主變量的直接要素。13副回路及副變量的選擇副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒(méi)有完全抑制掉的干擾影響能徹底加以抑制。結(jié)論2021年5月9日星期六13串級(jí)控制的特點(diǎn)：結(jié)論1主回路為定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。2構(gòu)造上是主、副控制器串聯(lián)，主控制器的輸出作為副控制器的外設(shè)定，構(gòu)成主、副兩個(gè)回路，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)副控制器支配執(zhí)行器。3抗擾動(dòng)才干強(qiáng)，對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)的抑制力更強(qiáng)，控制精度高，控制滯后小。因此，它特別適用于溫度對(duì)

9、象等滯后大的場(chǎng)所。4副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒(méi)有完全抑制掉的干擾影響能徹底加以抑制。2021年5月9日星期六情境3 均勻控制系統(tǒng)的認(rèn)知工程四、鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試2021年5月9日星期六二均勻控制系統(tǒng)目的：均勻控制系統(tǒng)是非定值系統(tǒng)，使兩個(gè)變量在允許的范圍內(nèi)變化，以到達(dá)工藝要求的液位與流量的平衡。特點(diǎn)：不是使被控變量堅(jiān)持不變不是定值控制，而是使兩個(gè)相互聯(lián)絡(luò)的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢變化?？刂破?流量對(duì)象液位對(duì)象變送器2+設(shè)定值+et 比較機(jī)構(gòu)丈量值 xtLtzt干擾2 f2t-調(diào)理閥變送器1干擾1 f1t加法器FtLt均勻控制方案

10、1簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)在構(gòu)造上與普通的單回路定值控制系統(tǒng)是完全一樣的，只是在控制器的參數(shù)設(shè)置上有區(qū)別。 2串級(jí)均勻控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，操作方便。但存在著控制滯后，所以，最好的方法就是構(gòu)成串級(jí)均勻控制系統(tǒng)。二均勻控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單均勻控制系統(tǒng)串級(jí)均勻控制系統(tǒng)情境4 其他控制系統(tǒng)的認(rèn)知工程四、鍋爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)集成與調(diào)試1比值控制系統(tǒng)2分程控制系統(tǒng)3前饋控制系統(tǒng)4選擇性控制系統(tǒng)2021年5月9日星期六三其他控制系統(tǒng)1比值控制系統(tǒng)1目的：就是實(shí)現(xiàn)兩種或兩種以上物料的比例關(guān)系。2方案： 開(kāi)環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制變比值控制3單閉環(huán)比值控制特點(diǎn)： 構(gòu)成較簡(jiǎn)單、儀表

11、運(yùn)用較少、實(shí)施較方便，因此運(yùn)用非常廣泛，尤其適用于主物料在工藝上不允許控制的場(chǎng)所。1比值控制系統(tǒng)KFC單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理如下圖，系統(tǒng)中主流量Q1處于開(kāi)環(huán)，副流量Q2構(gòu)成了閉環(huán)。主流量Q1的丈量信號(hào)經(jīng)比值運(yùn)算器乘以K作為副流量調(diào)理器F2C的設(shè)定，副流量系統(tǒng)作為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，使副流量能依一定的比值關(guān)系跟隨主流量而變化 2分程控制系統(tǒng)1特點(diǎn)：一個(gè)控制器的輸出，帶動(dòng)兩個(gè)及以上任務(wù)范圍不同的控制閥進(jìn)展任務(wù)。2控制閥簡(jiǎn)介：多為氣動(dòng)薄膜控制閥，分氣開(kāi)和氣關(guān)兩種方式它的任務(wù)信號(hào)是20100kPa的氣信號(hào)氣開(kāi)閥，閥的開(kāi)度隨外來(lái)信號(hào)的添加而添加氣關(guān)閥，閥的開(kāi)度隨外來(lái)信號(hào)的添加而減小2分程控制系統(tǒng)四種方式

12、：圖dA為氣開(kāi)閥，B為氣關(guān)閥。 圖a兩閥均為氣開(kāi)閥；圖b兩閥均為氣關(guān)閥；圖cA為氣關(guān)閥，B為氣開(kāi)閥；3.前饋控制系統(tǒng)1按擾動(dòng)變化的大小實(shí)施控制的系統(tǒng)?？刂圃煊卯a(chǎn)生在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)，而不是等到擾動(dòng)引起被控制變量發(fā)生動(dòng)搖之后。在進(jìn)料流量變化如添加的同時(shí)，就使蒸汽閥門(mén)開(kāi)大，靠加大蒸汽量來(lái)抵抗變化的冷物料的影響，將擾動(dòng)抑制在對(duì)出口溫度產(chǎn)生影響之前。 3.前饋控制系統(tǒng)前饋只能抑制一種擾動(dòng)，而且控制的效果得不到檢驗(yàn)。經(jīng)常將前饋與反響結(jié)合起來(lái)構(gòu)成前饋-反響控制系統(tǒng)，它可以用前饋來(lái)抑制主要擾動(dòng)，而用反響來(lái)抑制其他擾動(dòng)，并檢驗(yàn)控制效果。4.選擇性控制系統(tǒng) 消費(fèi)異常有兩種處置方法：一是利用聯(lián)鎖維護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警后停

13、車(chē)；二是轉(zhuǎn)為人工操作，使消費(fèi)逐漸恢復(fù)正常。但最好選擇軟維護(hù)選擇性控制1選擇性控制系統(tǒng)：就是有兩套控制系統(tǒng)可供選擇。2特點(diǎn)：兩套控制系統(tǒng)。正常工況時(shí)，選擇一套，而消費(fèi)短期內(nèi)處于不正常形狀時(shí)，那么選擇另一套。這樣既不停車(chē)又到達(dá)了自動(dòng)維護(hù)的目的。應(yīng)選擇性控制又叫取代控制和超馳控制。當(dāng)物料出口溫度偏高時(shí)，該控制系統(tǒng)可使控制閥開(kāi)大，以添加液氨進(jìn)入量，以便有更多的液氨蒸發(fā)使物料出口溫度降低。 假設(shè)氨冷器中的液位太高，使蒸發(fā)空間減小，影響氨蒸發(fā)，溫度反倒降不下來(lái)。甚至使得氣氨帶液，引起后面的氨緊縮機(jī)發(fā)惹事故。所以要求氨冷器中的液位不能超越某一限制。 一個(gè)液位控制器LC，控制閥構(gòu)成液位控制系統(tǒng)。 何時(shí)讓哪一個(gè)

14、控制系統(tǒng)任務(wù)，那么由一臺(tái)低值選擇器LS在兩個(gè)控制器之間按工況進(jìn)展選擇。2021年5月9日星期六251.副控制器作用方向的選擇主、副控制器正反作用的選擇2. 主控制器作用方向的選擇 串級(jí)控制系統(tǒng)中的副控制器作用方向的選擇，根據(jù)工藝平安等要求，選定執(zhí)行器的氣開(kāi)、氣關(guān)方式后，按照使副控制回路成為一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)的原那么來(lái)確定。 當(dāng)主、副變量添加減小時(shí)，假設(shè)由工藝分析得出，為使主、副變量減小添加，要求控制閥的動(dòng)作方向是一致的時(shí)候，主控制器應(yīng)選“反作用；反之，那么應(yīng)選“正作用。2021年5月9日星期六23為了高精度地穩(wěn)定主變量。主控制器通常都選用比例積分控制規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)主變量的無(wú)差控制。 副變量的給定值是

15、隨主控制器的輸出變化而變化的。副控制器普通采用比例控制規(guī)律。 主、副控制器控制規(guī)律的選擇選擇方法序號(hào)對(duì)變量的要求應(yīng)選控制規(guī)律備 注主 變 量副 變 量主 控副 控1234重要指標(biāo),要求很高主要指標(biāo),要求較高允許變化,要求不高要求不高,互相協(xié)調(diào)允許變化,要求不嚴(yán)主要指標(biāo),要求較高要求較高,變化較快 要求不高,互相協(xié)調(diào)PIPIPPPPIPIP主控必要時(shí)引入微分工程上很少采用主、副變量不同時(shí)應(yīng)選用的控制規(guī)律2021年5月9日星期六271.兩步整定法先整定副控制器，后整定主控制器的方法。 控制器參數(shù)整定與系統(tǒng)投運(yùn)1在工況穩(wěn)定，主、副控制器都在純比例作用運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，將主控制器的比例度先固定在100的刻

16、度上，逐漸減小副控制器的比例度，求取副回路在滿(mǎn)足某種衰減比如41過(guò)渡過(guò)程下的副控制器比例度和操作周期，分別用2s和T2s表示。2在副控制器比例度等于2s的條件下，逐漸減小主控制器的比例度，直至得到同樣衰減比下的過(guò)渡過(guò)程，記下此時(shí)主控制器的比例度1s和操作周期T1s。3根據(jù)上面得到的1s、T1s、2s、T2s，按表12-3或表12-4的規(guī)定關(guān)系計(jì)算主、副控制器的比例度、積分時(shí)間和微分時(shí)間。4按“先副后主、“先比例次積分后微分的整定規(guī)律，將計(jì)算出的控制器參數(shù)加到控制器上。5察看控制過(guò)程，適當(dāng)調(diào)整，直到獲得稱(chēng)心的過(guò)渡過(guò)程。 步驟2021年5月9日星期六2.一步整定法 副控制器的參數(shù)按閱歷直接確定,主

17、控制器的參數(shù)按簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)整定。實(shí)際證明，這種整定方法，對(duì)于對(duì)主變量要求較高，而對(duì)副變量沒(méi)有什么要求或要求不嚴(yán)，允許它在一定范圍內(nèi)變化的串級(jí)控制系統(tǒng)，是很有效的。 31步驟1在消費(fèi)正常，系統(tǒng)為純比例運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，按照左表所列的數(shù)據(jù)，將副控制器比例度調(diào)到某一適當(dāng)?shù)臄?shù)值。2利用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中任一種參數(shù)整定方法整定主控制器的參數(shù)。3假設(shè)出現(xiàn)“共振景象，可加大主控制器或減小副控制器的參數(shù)整定值，普通即能消除。副變量放大倍數(shù)Kc2比例度2s溫度壓力流量液位5.0 1.73.0 1.42.5 1.255.0 1.2520 6030 7040 8020 80采用一步整定法時(shí)副變量的選擇范圍控制器參數(shù)整定與系

18、統(tǒng)投運(yùn)2021年5月9日星期六控制器參數(shù)整定與系統(tǒng)投運(yùn)共振問(wèn)題 假設(shè)主、副對(duì)象時(shí)間常數(shù)相差不大，動(dòng)態(tài)聯(lián)絡(luò)親密，能夠會(huì)出現(xiàn)“共振景象。 可適當(dāng)減小副控制器比例度或積分時(shí)間，以到達(dá)減小副回路操作周期的目的。同理，可以加大主控制器的比例度或積分時(shí)間，以期增大主回路操作周期，使主、副回路的操作周期之比加大，防止“共振。 假設(shè)主、副對(duì)象特性太接近，就不能完全靠控制器參數(shù)的改動(dòng)來(lái)防止“共振了。302021年5月9日星期六2021年5月9日星期六被控對(duì)象設(shè)置此實(shí)驗(yàn)以中水箱的液位1#為主控對(duì)象，上水箱的液位2#為副控對(duì)象。水箱進(jìn)水閥，主管路泵閥，副管路泵閥，封鎖其他手閥，將儲(chǔ)水箱灌滿(mǎn)水。翻開(kāi)上水箱進(jìn)水閥，將上

19、水箱通中水箱出水閥、中水箱出水閥翻開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度。擾動(dòng)分析：2021年5月9日星期六實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)闡明一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沾?jí)控制系統(tǒng)的根本概念和組成。掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定方法。研討階躍擾動(dòng)分別作用在副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主被控量的影響。二、實(shí)驗(yàn)器材CS2000型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)安裝配置：C3000過(guò)程控制器、實(shí)驗(yàn)銜接線(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理2021年5月9日星期六實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)闡明串級(jí)調(diào)理系統(tǒng)是一個(gè)雙回路系統(tǒng)，本質(zhì)上是把兩個(gè)調(diào)理其串接起來(lái)，經(jīng)過(guò)它們的協(xié)調(diào)任務(wù)，使一個(gè)被調(diào)量準(zhǔn)確堅(jiān)持為給定值。串級(jí)調(diào)理主要是用來(lái)抑制落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)能在中間變量反響出來(lái)，很快就被副調(diào)理器抵消了。串級(jí)系統(tǒng)可以看作一個(gè)閉合的副

20、回路替代了原來(lái)一部分的對(duì)象，起了改善對(duì)象特性的作用。與單回路系統(tǒng)相比，除了抑制落在副環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)以外，還提高了任務(wù)頻率，加快了過(guò)渡過(guò)程。2021年5月9日星期六硬件接線(xiàn)將上水箱的液位信號(hào)送至C3000過(guò)程控制器模擬量輸入通道3，中水箱的液位信號(hào)送至C3000過(guò)程控制器模擬量輸入通道2，將模擬量輸出通道12送電動(dòng)調(diào)理閥，詳細(xì)接線(xiàn)如下所述：2021年5月9日星期六控制組態(tài)儀表回路的組態(tài)：點(diǎn)擊menu進(jìn)入組態(tài)控制回路PID控制回路PID02的設(shè)置，給定方式設(shè)為：內(nèi)給定；丈量值PV設(shè)為：AI02，其他默許即可?；芈稰ID03的設(shè)置，給定方式設(shè)為：外給定；設(shè)定值SV設(shè)為：PID02；丈量值PV設(shè)為：AI03，其他默許。按ESC退出到菜單界面，選擇啟動(dòng)組態(tài)，確定退出。最后將回路2和回路3均投運(yùn)于自動(dòng)形狀下，在監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)入回路3的調(diào)整畫(huà)面將SVT設(shè)為R即選擇數(shù)據(jù)來(lái)源為遠(yuǎn)端。翻開(kāi)控制臺(tái)及實(shí)驗(yàn)對(duì)象電源開(kāi)關(guān)，翻開(kāi)調(diào)理儀電源開(kāi)關(guān)，翻開(kāi)主管路泵、電動(dòng)調(diào)理閥、檢測(cè)設(shè)備電源開(kāi)關(guān)。進(jìn)入組態(tài)畫(huà)面，設(shè)定輸入信號(hào)