过程控制72——王再英6教学幻灯片.ppt

过程控制系统与仪表 第7章 7.4 7.4 比值控制系统比值控制系统定义：实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统例如要实现两种物料的比例关系，则表示为：Q2=K Q1 其中：K工艺比值系数；Q1主流量(主物料的流量）； Q2副流量（从物料的流量） 过程控制系统与仪表 第7章7.4.1比值控制系统的种类（构成，方框图，工作情况，应用场合） 1. 开环比值控制系统Q1主流量，Q2副流量FTFCQ1Q2控制目标：Q2K Q1控制器控制阀管道测量变送器试画其方框图？与单回路控制系统的区别？过程控制系统与仪表 第7章2. 单闭环比值控制系统特点：q对Q2进行闭环控制，比值控制精度提高q控制目标：Q2=K Q1 F1TQ1Q2 KF2TF2C测量变送器1比值器控制器控制阀流量对象测量变送器2注意：与串级系统的不同过程控制系统与仪表 第7章过程控制系统与仪表 第7章比值器副调节器调节阀副对象副流量测量变送器主调节器调节阀主对象主流量测量变送器过程控制系统与仪表 第7章4变比值控制系统F1TF2T TT转化气温度控制器TC根据触媒的实际温度与给定温度的偏差，计算流量比值的给定值。

除法器算出蒸汽与煤气流量的实际比值，输入到流量控制器FC最后通过调整蒸汽量（改变蒸汽与半水煤气的比值）来使变换炉触媒层的温度恒定在给定值上并保证最高转化率试画其方框图？过程控制系统与仪表 第7章图7.23 变比值控制系统框图Gc2(s)Y(s)+Gv2(s)G02(s)G0(s)Gc1(s)X (s)Gm(s)Q1(s)Q2(s)Gm2(s)Gm1(s)+KKr_注意:在变比值控制系统中，流量比值只是一种控制手段，不是最终目的，而第三参数（如本例中温度）往往是主要被控参数过程控制系统与仪表 第7章7.4.2比值控制系统的设计与参数整定 1比值控制系统设计1）主流量、副流量的确定原则2）控制方案的选择过程控制系统与仪表 第7章3）调节器控制规律的确定F1TQ1Q2 KF2TF2C在单闭环比值控制系统中，比值器K起比值计算作用，若用调节器实现，则选P调节；调节器F2C使副流量稳定，为保证控制精度可选PI调节PPI过程控制系统与仪表 第7章双闭环比值控制控制系统：两个调节器均应选PI调节；比值器选P调节 F1TQ1Q2F1CF2TF2CKPIPIP 4）正确选择流量计及其量程过程控制系统与仪表 第7章5）比值系数的计算工艺规定的流量（或质量）比值K不能直接作为仪表比值使用，必须根据仪表的量程转换成仪表的比值系数K后才能进行比值设定。

对DDZ-型仪表过程控制系统与仪表 第7章代入工艺比值公式：得换算公式：而仪表比值公式：（l）流量与测量信号之间成线性关系时比值系数的计算变送器输出电流信号和流量之间的关系如下：过程控制系统与仪表 第7章（2）流量与测量信号之间成非线性关系时比值系数的计算利用节流原理测流量时，流量计输出信号与流量的平方成正比： I=CQ2 代入工艺比值公式：得换算公式：则过程控制系统与仪表 第7章7.4.2.2 比值控制系统的实施与参数整定1）比值系数的实现2）比值控制系统的参数整定过程控制系统与仪表 第7章比值控制系统的实施方案(1)相乘方案. Q2=kQ1-作为流量控制器的设定值(2)相除方案- 作为比值控制器的设定值FCKFCKKsp过程控制系统与仪表 第7章例：用乘法器(配备恒流给定器)实现相乘控制方案恒流给定器的输出Ik按照上式确定,即可实现比值控制FY乘法器.Ik恒流给定器输出恒流实现仪表比值系数K.根据比值控制要求:二者比较:Q2Q1如何用Ik实现K？注意:K在01之间.若K值1,应怎样设计过程控制系统与仪表 第7章用乘法器(配备恒流给定器)实现相乘控制方案Q2Q1请推导Ik与K的计算公式过程控制系统与仪表 第7章蒸汽最大流量31100m3/h.天然气最大流量11000m3/h.空气最大流量14000m3/h.采用相乘方案.求仪表比值系数K1,K2,乘法器输入电流Ik1,Ik2注意：流量检测仪表量程的选择：通常工业用流量仪表测量范围分为10档：1,1.25,1.6,2,2.5,3.2,4,5,6.3,8（*10的n次方，n为整数）过程控制系统与仪表 第7章7.5 均匀控制系统图7.24所示的两个连续操作的精馏塔。

LC1#2#FTFCLT 1#塔（初馏塔）要求液位稳定，设置液位控制系统 2# 塔（精馏塔）要求进料量稳定，设置流量控制系统问题：两套控制系统的控制目标存在矛盾： 1#塔液位调节阀 1 开度变化 2#塔流量变化2#塔流量调节阀 2 开度变化 1#塔液位变化解决办法：用均匀控制方案过程控制系统与仪表 第7章7.5.1均匀控制系统工作原理及特点为了解决前后工序控制的矛盾，达到前后兼顾、协调操作，使前后工序的控制参数均能符合要求而设计的控制系统称为均匀控制系统均匀控制的特点如下：（1）两个被控变量在控制过程中都是缓慢变化的tLL FFO（a）1#塔液位稳定、2#塔流量变化大LFL FtO（b）1#塔液位变化大、2#塔流量稳定L FLFtO（c）1#塔液位、2#塔流量均变化较小（2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动过程控制系统与仪表 第7章7.5.2均匀控制方案1简单均匀控制LC1#2#LT控制系统结构与单回路纯液位控制系统相同，控制目的不同怎样进行调节器选型与参数整定才能用液位控制系统结构实现均匀控制目的实现时体现在调节器选型与参数整定不同过程控制系统与仪表 第7章分析：单回路纯液位控制系统，调节器采用P,PI规律，不同比例度,积分时间时液位与流量曲线HQ2H,Q2控制作用很强时H,Q2曲线窄的比例度(10%-40%)或小的积分时间HQ2H,Q2控制作用弱时H,Q2曲线宽的比例度或大的积分时间即：希望液位变化更平稳，则控制器取小的比例度，小的积分时间.希望排出流量变化更平稳，则控制器取大的比例度，大的积分时间.过程控制系统与仪表 第7章采用纯比例调节器，取较宽比例度，使控制作用“弱”尽量不使用比例积分控制规律，或者使用时取大的积分时间不用微分控制规律结论：用单回路液位控制系统结构实现均匀控制目的调节器选型与参数整定注意：过程控制系统与仪表 第7章过程控制系统与仪表 第7章2串级均匀控制FC1#2#FTLCLT结构同串级系统，控制目的不同，实现时体现在调节器选型与参数整定不同v主、副控制器一般都采用纯比例作用，而且将比例度整定得较大。

过程控制系统与仪表 第7章7.6分程控制系统一个控制器的输出信号被分割成几个行程段，每一段行程各控制一个调节阀全程动作，故取名为分程控制系统例：一个控制器的输出信号分程控制两个调节阀A和B ， A和B的输入信号各占一半行程CABMM过程控制系统与仪表 第7章7.6.1分程控制系统工作原理及类型1分程控制系统工作原理热水冷却水B TT TCA例：间歇反应器温度控制系统工艺要求：投料完毕需先加热以引发反应；反应时又需进行冷却以保证反应温度要求试设计一个合理的控制系统满足工艺控制要求被控对象：反应器被控参数：反应器温度调节参数：冷水与蒸汽控制系统结构：分程控制为保证安全，热水阀采用气开式，冷水阀采用气关式，则温度调节器设为反作用气开气关反过程控制系统与仪表 第7章 TT热水冷却水B TCA气开气关反工作原理图7.29 调节阀分程关系曲线MPa0100%0.020.060.10A阀B阀阀相对开度过程控制系统与仪表 第7章2分程控制系统的类型调节阀同向动作的分程控制系统A、B均为气开阀A、B均为气关阀MPa0100%0.020.060.10A阀B阀MPa0100%0.020.060.10A阀B阀MPa0100%0.020.060.10A阀B阀MPa0100%0.020.060.10A阀B阀调节阀异向动作的分程控制系统过程控制系统与仪表 第7章7.6.2.1 控制信号的分段与实现 -使用阀门定位器 TT热水冷却水B TCA7.6.2 分程控制系统设计及工业应用给定执行器1对象变送器控制器干扰执行器2过程控制系统与仪表 第7章 TT热水冷却水B TCA7.6.2.2 调节阀特性的选择与应注意的问题1. 根据工艺要求选择同向或异向工作的调节阀MPa0100%0.020.060.10A阀B阀过程控制系统与仪表 第7章2. 流量特性的平滑衔接例：蒸汽压力减压控制系统系统。

要求中压蒸汽压力恒定，而生产中中压蒸汽用量的变化范围很大，用一个执行器其流量变化无法满足要求故采用如图分程控制系统小负荷时只有A阀控制、B阀不开；负荷较大时A阀全开、B阀控制设两阀都为气开阀，试（1）画出系统方框图（2）确定调节器正反作用方式（3）作出其分程关系曲线PT注意：两个同向特性的调节阀并联控制一种介质的流量时，总流量特性是两个阀流量特性的叠加组合此时要求两个阀过渡流量变化要连续，平滑-可采用控制器输出信号区间重叠实现3.调节阀的泄漏量 要求大阀的泄漏量很小过程控制系统与仪表 第7章例 某厂蒸汽压力减压系统分程控制PT设大小两个调节阀的最大流量分别为： QBmax=105 m3 、QAmax=4.2m3；可调范围均为 R= 30，求两阀并联使用后的可调范围解：两个阀的最小流量分别为：QBmin=QBmin / R=105/ 30=3.5 m3QAmin= QAmin / R=4.2/ 30=0.14 m3两个调节阀并联使用时：最小流量为：Qmin=QAmin =0.14最大流量为： Qmax=QBmax+QAmax=107.2 m3可调范围R并=Qmax / Qmin=107.2 / 0.14=780 并联使用后调节阀的可调范围增大了26倍。

7.6.2.4 分程控制系统的工业应用1、用于扩大调节阀的可调范围过程控制系统与仪表 第7章试对此过程进行控制系统设计1)选择控制系统类型(2) 指出被控变量，操纵变量 (3)画出控制系统方框图(4)已知加碱阀选为气开阀，试确定调节器正反作用5)如有其他需要设计部分，请给出过程控制系统与仪表 第7章2. 用于同一被控参数两个不同控制介质的生产过程：在工业废液中和处理工艺中，需要根据废液的酸碱性（pH值），分别控制加酸量或加碱量试对此过程进行控制系统设计1)选择控制系统类型(2) 指出被控变量，操纵变量(3) 画出控制系统方框图(4)已知加碱阀选为气开阀，加酸阀选为气关阀，试确定调节器正反作用5)如有其他需要设计部分，请给出废液碱液酸液中和液过程控制系统与仪表 第7章练习：储罐氮封分程控制系统设计氮封技术要求：保持储罐内氮气压呈微量正压储罐氮封分程控制系统排空阀B阀AN2N2物料PC1.选择控制系统类型2画出控制系统方框图3试确定调节器正反作用4如有其他需要设计部分，请给出过程控制系统与仪表 第7章7.7 选择性控制系统为了适应在不同工况下能实现自动控制，在控制回路中引入选择器，设计两个或两个以上控制系统，当工况改变时，自动选择一个适当的控制系统投入运行选择性控制系统结构特点采用选择器选择器分类:高选器:选择器的输出等于输入信号中最高者低选器:选择器的输出等于输入信号中最低者ui1uiNuoLSui1uiNuoHSUo=min(ui1,uiN)Uo=max(ui1,uiN)过程控制系统与仪表 第7章7.7.1选择性控制系统的类型1. 对调节器输出信号进行选择给定2变送器2执行器对象被控量2给定1变送器1控制器1选择器被控量1干扰控制器2正常控制取代控制过程控制系统与仪表 第7章燃气锅炉给水蒸汽汽包炉膛P1TP1C工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。

特殊工况一：如果使蒸汽压力大幅度降低，蒸汽压力控制系统会使燃气阀门开度大幅度增加，燃气流量大幅度增加，此时燃气压力过高会发生脱火试设计一个控制系统保证在两种情况下自动切换正常工况：用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量例 锅炉蒸汽压力的控制1.确定控制系统类型2画出控制系统方框图3试确定调节器正反作用4如有其他需。