1、过程控制与自动化仪表 多媒体课件西安理工大学自动化与信息工程学院信息与控制工程系过程控制与自动化仪表课题组潘永湘制作2002年,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,特殊的工艺要求：,1）要求两种或多种物料流量成一定比例关系。 比值控制,2）两个或两个以上的设备串联时，要求前后设备在物料供求上相互均匀、协调、统筹兼顾。 均与控制,3）将调节器的输出信号分段，分别控制两个或两个以上的调节阀，使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内做全行程动作。 分段控制,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,4）在常数状态下，如何保证安全生产问题，即当操作条件达到安全极限时，通过选择器，选用不安全情况的备用控制系统
2、自动取代正常工况下的控制系统，待工况恢复正常后，备用控制系统自动脱离，正常工况控制系统又自动投入运行。 自动选择性控制,（一）比值控制系统,1、开环比值控制系统（见P210 图7-1）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,图中：,2、单闭环比值控制系统（见P211 图7-2）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,图中：,优点：能克服干扰，使比值保持不变。,3、双闭环比值控制系统（见P211 图7-3）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,图中：,缺点：所用仪表多，投资高。,4、变比例控制系统（见P211 图7-4）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,两种物料的流量比随第三参数的变化而变化。,
3、图中第三参数称为主要参数，而流量比值作为副参数组成了串级控制系统。,5、比值控制系统设计中的特殊问题,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,1）比值系数的计算如何将工艺上两流量的比值K折算成仪表上的读数K。,以DDZ-仪表为例：,则,即,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,以上计算假定流量与测量信号成非线性关系，即 ，当流量与测量信号成线性关系（即在变送器后又串接开方器）时，计算如下：,实例：已知某比值系统，采用差压式流量计测量主副流量，其最大量程分别为 工艺要求 ，试计算不加开方器与加开发器后仪表的比值系数,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,解：,问题：如何将比值器的比值转换成电流输出？,第
4、七章 实现特殊工艺要求的过控系统,对双闭环比值控制，主流量回路可按单回路控制系统整定；对变比值控制系统，主调节器可按串级控制系统整定方法进行；对副流量回路，本质上是随动系统，要求快速、正确跟随主流量变化，最好整定在振荡预不振荡边界，具体步骤为：,6、比值控制系统的参数整定,（1）根据工艺条件，计算比值系数 ，投入自动运行；,（2）使 由大到小调节，使系统处于临界过程；,（3）适当放宽比例度后，投入积分，即逐步减小 ，直到出现临街过程为止。,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（二）均匀控制系统液位-流量均与控制系统,1、前后设备不协调的控制方案（见P216 图7-10）,第七章 实现特殊工艺要
5、求的过控系统,2、均匀控制的要求（见P216 图7-11）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,3、均匀控制方案,（1）简单均匀控制（见P217 图7-12）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（2）串级均匀控制（见P217 图7-13）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（1）控制 结构无特殊性；,（2） 参数可以缓慢变化；,（3）参数限定在允许范围内变化。,4、均匀控制的特点,5、均匀控制的调节规律,（1）在所有的均匀控制系统中，不应加微分控制 ；,（2） 主调节器一般采用比例控制或比例积分控制，而在串级控制中，副调节器一般采用比例控制，特殊情况下，也可采用比例积分控制。,第七章 实现
6、特殊工艺要求的过控系统,6、均匀控制调节器的参数整定,（1）所有的均匀控制中， 均比定值控制要大；,依据 的大小，整定参数如下表（见P218表7-1）：,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,(三)分程控制系统,1、分程控制系统实例（见P219 图7-14，7-15）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,化学反应过程：,（冷关汽开） （冷开汽关） 调节器输出=0.06 M Pa,2、调节阀同向动作的分程控制（见P219 图7-16）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,3、调节阀异向动作的分程控制（见P220 图7-17）,4、分程控制系统的设计与分程控制的实现,第七章 实现特殊工艺要求的过控系
7、统,1）控制信号的分段,即将调节器输出信号分成几个区段，一段信号控制一个调节阀。,2）调节阀特性的选择及注意的问题,a）根据工艺要求选择同向或异向工作的调节阀；,b）调节阀的漏量：必须保证在调节阀全关时，不泄漏或泄漏量极小；尤其是大阀的泄漏量，一定要大大小于小阀正常的调节量，否则小阀就不能发挥其控制作用。,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,c）分程控制的实现：,5、分程控制系统的应用场合,1）用于节能控制，减少能量消耗汉温度分程控制见下页图（见P221 图7-19）,0.060.1 M Pa,0.020.1 M Pa,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,2
8、）扩大调节阀的可调范围，改善调节阀的工作特性,将两个调节阀作一个调节阀：,如：,则：,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,例：天然气压力分程控制（见P222 图7-20）,例：废液中和过程分程控制见下页图（P222 图7-21）,3）用于同一被控参数两个不同控制介质的生产过程,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（四）选择型控制系统,1、工艺要求：当操作条件达到安全极限时采用保护性措施：,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（1）选择器装在调节器之后（见P223 图7-22）：,2、自动选择性控制的类型及工作过程,1）硬保护：自动报警，由人工处理或自动联锁停机；,2）软保护：自动选择性系统。,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,例：（见P223 图7-23）,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,（2）选择器装在调节器之前（见P224 图7-24）,3、选择性控制系统设计,1）调节阀气开、气关的选择；,第七章 实现特殊工艺要求的过控系统,2）调节器控制规律的选择：备用调节器一般选用P控制；,3）处于开环状态的调节器应防止积分饱和。,a）外反馈法（见P224 图7-26）,
