第二章分程控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.5 分程控制系统和阀位控制系统,2.5.1 分程控制系统,1,、,基本原理,在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，并按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做,分程控制系统,。,要求：釜内温度维持在一定范围,反应开始需要加热升温，到反应开始趋于剧烈时，釜内温度升高，需要冷却降温。,可采用一个温度控制器去同时操纵两个阀门:蒸汽和冷水阀，根据控制器输出的不同区间操纵不同的执行机构分程控制。,釜式间歇聚合反应器的温度控制,TT,TC,蒸汽,冷水,2024/11/12,1,2、分程控制系统的实施,借助每个执行器上的阀门定位器，,通过调整,A、B,两阀的全行程动作范围实现的。,控制器,电气,转换,如：,分别对应在,412,mA,和1220,mA,当控制器的输出小于12,mA,时，,A,阀动作、,B,阀不动；,当信号大于12,mA,时，,A,阀至极限，,B,阀动作。,2024/11/12,2,3,、分程控制的作用,（,1,）扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时更精确的控制。,阀的可调范围，表明控制阀执行规定特性运行的有效范围。定义为：,国产调节阀的可调范围一般为,30,。,如工业废水处理可调范围,1000,，此时可以通过分程满足工艺要求。如图：,一般情况下 足己满足要求,但有些场合对可调范围要求特别大,控制器,电气,转换,阀的泄漏量为：,采用分程控制后：,2024/11/12,3,（,2,）用于满足工艺上操作的特殊要求,如图所示的间歇聚合反应器控制,开始加热升温，引发反应；等反应开始后，由于是放热反应，反应逐渐加剧，温度越来越高，因此需要降温冷却。,采用分程控制，利用温度控制器输出信号的不同区间分别控制这两只不同的阀门。,TT,TC,蒸汽,冷水,A,B,2024/11/12,4,确定阀的气开、气关型式：,为避免气源中断时造成反应温度过高，蒸汽阀选择气开式、冷水阀选气关式；温度控制取反作用。,TT,TC,蒸汽,冷水,A,B,根据工艺要求，当温度偏高时，先关小蒸汽再开大冷水，温度控制器为反作用，温度升高输出信号下降，信号下降时先关小蒸汽，再开大冷水。,蒸汽阀的分程为,0.060.1,MPa,、,冷水,0.020.06,MPa,。,决定分程区间：,(%),阀开度,气开阀,气关阀,2024/11/12,5,工艺要求保持贮罐内呈微正压，当罐内料位变化，将引起罐顶压力变化，应及时控制。,例,2,罐顶氮封分程控制,炼油厂、化工厂成品油化工产品贮罐为避免与空气中的氧气接触氧化，常采用罐顶充氮气的办法。,PT,PC,气开阀,气关阀,排空,反作用,针对罐顶空隙较大、气体压力对象时间常数大；罐顶压力控制要求不高的实际情况，设计间歇区间，避免两只阀的频繁开闭,。,(%),阀开度,气开阀,气关阀,2024/11/12,6,4,、分程控制的组合形式,根据分程控制系统中控制阀的形式，分程控制系统可分为：,(%),阀开度,气开阀,气关阀,(%),阀开度,气开阀,气关阀,(%),阀开度,气开阀,气开阀,(%),阀开度,气关阀,气关阀,2024/11/12,7,2.5.2,阀位控制(,VPC),系统,在生产中，有两个（或多个）变量均能影响同一个受控变量，但具有良好动态性能的变量，其静态性能(指工艺上的某些性能)却是低劣的。从提高受控变量控制品质的角度应采用动态性能好的变量，但从稳态优化的角度却是不适合的。为协调矛盾，可采用包括阀位控制系统在内的,复合控制系统,。,例1 加热炉温度控制节能,受控变量：物料出口温度,动态分析：旁路阀,V,A,控制通,道滞后小，控制及时；,节能分析：旁路阀全关最节能,（两种冷热不同流体混合过程不,可逆，易造成损失。),节能复合控制方案,2024/11/12,8,组成：两个回路,主回路：温变、温控、,V,A,及对象，受控变量出口温度,。,良好的动态品质,副回路：阀位控制器,VPC、,V,B,、,及对象，受控变量,V,A,阀位。其,设定值对应,V,A,较小开度（如10,%,），,控制器采用大比例度和,大积分时间，使具有缓慢的控制动作，以保证系统稳定时，,V,A,处于小开度。节能,2024/11/12,9,两回路的工作频率差异很大，作粗略分析时，讨论主回路时可,将副回路看成开路；讨论副回路时，可将主回路中的某些快速环节,的动态滞后忽略。,例2 反应釜温度控制,与冷水相比，冷冻盐水的影响滞后小，,有良好的动态性能，但价格较冷水昂贵。,正常工况下，要求通过阀位控制器的,调整使之处于小流量，而当干扰使温度突,然升高时，快速打开盐水阀。,V,A,V,B,例3 蒸汽透平控制,中压蒸汽驱动透平后排入低压蒸汽管网。,控制要求：低压管网压力恒定。,V,A,：,直接控制，控制及时，但不节能；,V,B,：,透平不可以变速太快，可用于正常,工况（此时,V,A,处于小开度节能）。,2024/11/12,10,结论：,从结构看：分程控制系统和阀位控制系统都具有多个控制变量,和单个受控变量；,从控制要求看：分程控制要求各个控制变量接替工作；,阀位控制要求被选作辅助变量的阀位在稳态时,处于某个较小（或较大）值上，以满足另外指标优,化的要求。,2024/11/12,11,