生产过程控制运行与维护

项目一 生产过程控制系统,【项目学习目标】 知识目标： （1）了解过程控制系统发展过程、分类 （2）掌握生产过程控制系统的组成、分类、性能指标要求 （3）掌握过程控制系统建模方法 （4）掌握过程控制系统数学模型参数辨识方法 （5）了解过程控制系统种类及特点 （6）掌握集散控制系统体系结构 技能目标： （1）能熟练完成生产过程控制系统的组成、工作原理等分析工作 （2）能熟练完成生产过程控制系统的数学模型建立 （3）能熟练进行生产过程控制系统的数学模型参数辨识 （4）能对生产过程控制系统的调试运行结果进行控制性能指标分析 【项目学习内容】学习生产过程控制系统基本知识，根据所给项目案例，完成工业用电加热炉温度液位控制系统、水箱液位控制系统的数学模型建立与辨识，为后续项目的进行打好基础。,【项目学习计划】,学习情境一 工业用电加热炉温度、液位控制系统,： （1）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的控制系统分类 （2）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的组成及工作原理 （3）建立工业用电加热炉温度、液位控制系统数学模型,任务四 生产过程控制系统的建模与参数辨识,日常生活中的控制 工业生产中的控制 人自己实现的控制 控制装置实现的控制 在现代社会的发展和进步中到处都离不开控制。,控制系统,控制,任务资讯（一）,在日常生活中： 骑自行车时通过人来实现控制车的平衡和方向。 电冰箱要控制温度； 洗衣机要控制洗涤时间和水量； 电饭煲要控制饭的温度； 电梯控制楼层的启停等等。,是通过控制器来实现控制,自动控制系统,案例：日常生活中的空气调节器自动控制系统是如何实现控制功能的？ 夏天用户设定室内温度制冷装置 冬天用户设定室内温度加热装置,空气调节器,温度控制系统,室温调节过程温度曲线,首先，一个温度计，用来测量室温； 其次，一个控制器，判断室温是否高于或低于用户设定的温度； 接着：一个切换开关和控制作用的实施装置，这里是加热装置和制冷装置； 最后：是被控制的装置或对象，这里就是装了空调的房间。 一个完整的自动控制系统,学习重点： 工业生产过程中的自动控制系统 简称过程控制系统,DCS控制系统,重点研究的是：在工业生产过程中遇到的控制问题及其解决方案；实现控制所使用的设备和系统；在实施控制系统的过程中将会遇到的问题和如何解决这些问题等。,工业生产中的过程控制,在工业生产过程中，现代工业按所加工的原材料可划分为两大类： 一是气体、流体、和粉体 ； 一是对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配 。,任务资讯（二）,（1）气体、流体、和粉体 是石油、化工、制药、轻工、食品、建材等行业的主要工况，主要控制液位、温度、压力、物位、流量、成分等参数。,学习的重点,（2）对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配 主要控制位移、速度、角度等参数。,了解,但是，无论对何种材料进行控制的生产过程控制 生产过程控制： 人直接参与的控制系统 自动控制系统 以液位控制和温度控制为例说明工业生产过程控制系统的控制过程。,工业生产有很多储罐和容器（如油罐、水箱、锅炉汽包等）需要控制液位。水槽的人工液位控制系统,任务资讯（二-1） 液位控制,人工液位控制,机械式液位控制,仪表液位控制,人直接参与的控制系统 假设工人可以看到液位的高低变化，那么根据液位的高低变化，工人通过手动操作阀门，可以使水槽液位保持在设定高度附近。,机械式液位控制系统 用一个浮球眼睛“观测”液位 用一个杠杆系统人的手臂和大脑 液位自动调节系统,其工作原理是： 当液位受干扰上升时，浮球上升，杠杆a端上升，b端下降，阀门的阀芯下降，使水槽的进水量减少，进水量的减少使液位下降，最终达到一个稳定的平衡点，实现控制的目的； 当液位受干扰下降时，调节过程相反，同样能使液位稳定在平衡点。,如果要将液位信号传送到远方的控制室时，就需要将上述机械式液位控制系统电动式液位控制系统。,仪表液位控制系统 用一个能送出电信号的液位测量仪表代替浮球； 用一个电动调节器代替杠杆； 阀门也换成可接受电信号的阀门目前常见的液位控制系统 LT表示液位测量及信号变换装置 LC表示液位控制器。,锅炉是电力、冶金、石油化工等工业部门不可缺少的动力设备，其产品是蒸汽。如发电厂从锅炉汽鼓（汽包）中出来的饱和蒸汽经过过热器继续加热成为过热蒸汽，过热蒸汽的温度控制是保证汽轮机组（发电设备）正常运行的一个重要条件。,任务资讯（二-2） 温度控制,通常过热蒸汽的温度应达到460左右去推动汽轮机做功。每种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这个温度下运行，机组的效率最高。,如果过热蒸汽的温度过高，会使汽轮机的寿命大大缩短； 如果温度过低，当过热蒸汽带动汽轮机做功时，会使部分过热蒸汽变成小水滴，小水滴冲击汽轮机叶片，会造成生产事故。 所以必须对过热蒸汽的温度进行控制。,过热蒸汽温度控制系统 控制方案： 过热器之前或中间部分串接一个减温器，通过控制减温水流量的大小来控制过热蒸汽的温度。,控制原理： 系统中过热蒸汽温度采用热电阻温度计1来测量，并经温度变送器2（TT）将测量信号送至调节器（TC）3的输入端，与过热蒸汽温度的给定值进行比较得到其偏差，调节器按此输入偏差以某种控制规律进行运算后输出控制信号，以控制调节阀4的开度，从而改变减温水流量的大小，达到控制过热蒸汽温度的目的。,工业上生产过程定义： 工业生产过程控制是指石油、化工、电力、冶金、纺织、建材、轻工、核能等工业部门生产过程的自动化。,任务案例工业用电加热炉温度、液位控制系统,任务实施,情境介绍：,进水,排空阀,加热器,安全阀,蒸汽输出,工艺基本要求： 1）产生的蒸汽必须压力恒定； 2）由于用户的蒸汽用量经常变化，造成锅炉液位上下变动而导致危险，应采取措施来保证锅炉的运行安全。,工业用电加热炉温度、液位控制系统属于控制系统中的工业控制系统 要完成对该系统温度、液位的控制，可以采用人工直接参与的控制，也可以采用控制器实现的控制。,任务分析：,任务思考？,如果采用人工参与的手动方式控制如何实现？ 采用控制器实现的自动方式又如何实现？ 对应不同的控制方案，控制系统的结构是什么？ 工作原理又是什么？,