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1、实现特殊要求的过程控制系统实现特殊要求的过程控制系统2 2第一节第一节第一节第一节 比值控制系统比值控制系统比值控制系统比值控制系统一一.概概述述在工业生产中,常要求两种或多种物料流量成一定比例关系,如果比例关系失调就会影响生产的正常进行和产品质量,浪费原材料,造成环境污染,产生生产事故。如在工业锅炉中,需要自动保持燃料量和空气量成一定比例混合后送入炉膛;在药物生产中,要将药物和注入剂按一定比例混合;在硝酸生产中,氨气和空气的流量要有合适的比例关系。第1页/共51页3 3所谓比值控制就是使一种物料随另一种物料按一定比例变化的控制系统主动物料或主流量:(Q1表示)处于主导地位或在生产中为主要物料
2、或不可控物料从动物料或副流量:(Q2表示)随 主 流 量 变 化 而 变 化控制目标:Q2/Q1=k第2页/共51页4 41 开环比值控制系统开环比值控制系统F TF CQ1Q2在稳定工况下(阀前压力稳定等)Q2=kQ1控制控制器器控制控制阀阀对象对象Q Q22测量变送测量变送Q Q11第3页/共51页5 5本质：整个控制系统处于开环状态，本质：整个控制系统处于开环状态，Q2流量根据流量根据Q1流量，流量，按比例系数开闭阀门按比例系数开闭阀门场合：这种方案应用较少场合：这种方案应用较少优点：简单，仪表少优点：简单，仪表少缺点：系统开环，缺点：系统开环，Q2波动时比值难以保证波动时比值难以保证控
3、制控制器器控制控制阀阀对象对象Q Q22测量变送测量变送Q Q11第4页/共51页6 62 单闭环比值控制系统单闭环比值控制系统增加副流量的闭环控制增加副流量的闭环控制F1 TF2 CQ1Q2F2 TF1 C控控制制流流程程图图当主流量受扰动而变化时,其流量信号由变送器送比值运算器GC1(S),比值运算器按预先设置的比值系数使输出成比例地变化,亦即成比例改变副调节器GC2(S)给定值,使副流量Q2跟随主流量Q1而变化从而保证原设定比值不变GC1(S)Gm2(S)Gm1(S)GO(S)GV(S)GC2(S)Q1Q2系系统统框框图图-第5页/共51页7 7系统结构简单,但主流量Q1是可变的,因而总
4、流量是不固定的,这对于负荷变化大又直接参与化学反应的场合是不适宜的,因总流量的改变会影响化学反应过程当主副流量同时受到扰动时,调节器GC2在克服副流量扰动的同时,又根据新的给定值改变调节阀的开度使主副流量在新数值上保持原设定的比值关系KFC洗涤水丁烯丁烯洗涤塔进料与丁烯洗涤塔进料与洗涤水的比值控制系统洗涤水的比值控制系统第6页/共51页8 8优点：优点：1）能克服）能克服Q2的波动的波动 2）结构简单，特别是在主）结构简单，特别是在主 流量参数工艺不能控制流量参数工艺不能控制 的场合实施。的场合实施。缺点：缺点：1）Q1不固定不固定 2）Q1+Q2总量不定总量不定 3）动态比值较差）动态比值较
5、差 场合：应用较广泛场合：应用较广泛第7页/共51页9 93 双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统GC1(S)Gm2(S)Gm1(S)GO1(S)GV1(S)GC2(S)Q1Q2-GV1(S)KGO2(S)-X1(S)系系统统框框图图可以克服单闭环比值控制系统对主流量不受控制的缺点由一个定值控制的主流量控制回路和一个跟随主流量变化的副流量控制回路组成主流量控制回路克服主流量扰动，实现其定值控制副流量控制回路抑制作用于副回路的干扰；使主副流量都稳定，总物料量也较平稳，但用仪表多，投资较高F1 TF2 CQ1Q2F2 TF1 C控控制制流流程程图图K给定给定第8页/共51页1010F1CF2CK二
6、氧化碳氧气反应器混合由于主流量控制回路的存在，实现了主流量定值控制，克服了对主流量的干扰的影响由于主流量控制回路的存在，实现了主流量定值控制，克服了对主流量的干扰的影响另一个优点是，提升主负荷比较容易，缓慢改变主控制器的给定值。另一个优点是，提升主负荷比较容易，缓慢改变主控制器的给定值。缺点：使用的仪表较多，另外，若主副回路工作频率相近时，容易产生共振缺点：使用的仪表较多，另外，若主副回路工作频率相近时，容易产生共振 第9页/共51页1111有些生产过程中，要求两种物料流量的比值随第三个工艺参数的需要而变化，用除法器构成的变比值控制系统框图如下实际上,变比值控制系统是一个以第三参数或称以主参数
7、和两个流量比为副参数所组成的比值-串级组合控制系统GC1(S)GC2(S)GV(S)GO2(S)GO1(S)Gm2(S)Gm1(S)Gm(S)X(S)Y(S)Q2(S)Q1(S)-4.变比值控制系统变比值控制系统系统稳态时,GC1(S)输出不变,主副流量恒定,其比值一定,系统受干扰时,由比值控制回路保证比值一定,但流量已变使主参数偏离了设定值,GC1(S)输出变化,改变了GC2(S)的设定值,亦即改变了两个流量的比值,使系统在新的比值上重新稳定第10页/共51页1212氧化炉温度串级-比值控制流程图硝酸生产中,氧化炉温度控制要求高(845),影响温度的主要因素是氨气和空气的比值;温度受到干扰而
8、变化时,采用改变氨气流量来补偿;氧化炉温度为主参数,氨气和空气之比为副参数,是一个串级-比值控制系统F1TF2TFCTCTT混混合合器器氧氧化化炉炉氨气氨气Q1空气空气Q2给定给定第11页/共51页13135.具有逻辑规律的比值控制具有逻辑规律的比值控制 比值控制时，负荷变化时，控制主副流量升降顺序比值控制时，负荷变化时，控制主副流量升降顺序加入逻辑控制（逻辑提量）加入逻辑控制（逻辑提量）例子：例子：锅炉燃烧系统，燃料量与空气量成一定比值锅炉燃烧系统，燃料量与空气量成一定比值逻辑规律：逻辑规律：提量：提量：蒸汽用量蒸汽用量P汽汽空气空气燃料燃料降量：降量：蒸汽用量蒸汽用量P汽汽燃料燃料空气空气
9、 保证燃烧完全保证燃烧完全第12页/共51页14141.比值系数的计算比值系数的计算 工艺上的比值K是指两流量的体积流量或重量流量之比仪表的读数为K,是流量比值K的函数,二者一般情况下并不相等,在设计时,必须把K折算成K,用单元组合仪表时,也就是折算成相应的标准统一信号二二二二.比值控制系统设计中特殊问题比值控制系统设计中特殊问题比值控制系统设计中特殊问题比值控制系统设计中特殊问题第13页/共51页1515(1)流量与测量信号成非线性关系基于节流元件测流量时,Q=CP C为比例系数当流量从0-Qmax变化时,压差从0-pmax变化,变送器的输出为4-20mA DC对任何中间流量主流量Q1和副流
10、量Q2对应的输出信号:I I1 1=(Q=(Q1 12 2/Q/Q2 21max1max)16+4 I)16+4 I2 2=(Q=(Q2 22 2/Q/Q2 22max2max)16+4)16+4 生产工艺要求:Q2/Q1=K则K2=Q22/Q12则K K2 2=Q=Q2 22 2/Q/Q1 12 2=Q=Q2 22max2max(I(I2 2-4)/Q-4)/Q2 21max1max(I(I1 1-4)=KQ-4)=KQ2 22mAX2mAX/Q/Q2 21max1max K=KK=K2 2Q Q2 21max1max /Q/Q2 22max2max 即为仪表的比值系数,是一 个常数,只与变
11、送器的最大量程有关,与负荷大小无关第14页/共51页1616(2)流量与测量信号成线性关系在压差原理测流量的变送器后加了开方器,或直接用转子流量计,涡轮流量计,椭圆齿轮流量计等线性流量计进行测量时,测量信号与流量之间是线性关系,比值系数计算如下:I I1 1=(Q=(Q1 1/Q/Q1max1max)16+4 I)16+4 I2 2=(Q=(Q2 2/Q/Q2max2max)16+4)16+4而而K=Q2/Q1=Q2max(I2-4)/Q1max(I1-4)=KQ2max/Q1maxK=KQ1max/Q2max第15页/共51页1717以上是对于电动测量仪表的计算，如果采用气动测量仪表，计算公
12、式是否一样？0Fmax 20100 KPa 0Fmax 20100 KPa对于不同信号范围的仪表，比值系数的计算公式是一样的。对于不同信号范围的仪表，比值系数的计算公式是一样的。对于不同信号范围的仪表，比值系数的计算公式是一样的。对于不同信号范围的仪表，比值系数的计算公式是一样的。第16页/共51页1818几点注意事项：几点注意事项：几点注意事项：几点注意事项：（1）流量比值）流量比值K与比值系数与比值系数K是两个不同的概念，是两个不同的概念，不能混淆不能混淆（2）比值系数）比值系数K与与K有关，同时也和流量变送器有关，同时也和流量变送器的量程有关的量程有关（3）注意变送器的流量与测量值的线性
13、关系）注意变送器的流量与测量值的线性关系 第17页/共51页1919例某比值控制系统用孔板和差压变送器测主副流量,主流量变送器的最大量程Q1max=12.5m3/h,副流量的最大量程Q2max=20m3/h,生产工艺要求Q2/Q1=1.4(1)不加开方器时仪表的比值系数K(2)加开方器的K解:不加开方器为非线性 K=KQ21max/Q22max=1.412.52/202=0.55加开方器为线性 K=KQ1max/Q2max=1.412.5/20=0.875第18页/共51页20202.比值系统中的非线性特性与开方器的应用比值系统中的非线性特性与开方器的应用比值系统的非线性特性指系统静态放大系数
14、随负荷变化而变化的特性F1TF2TF1CF2CQ2Q1对于物料Q2的孔板:P=kQ22pmax=kQ22max例子对于差压变送器,将压差信号线性转换为电流I2,I2=(P/Pmax)(20-4)+4(1)测量环节的非线性第19页/共51页2121这样这样 I2=(Q2/Q2max)216+4即变送器的输出信号I2与输入Q2是非线性的,其静态放大系数K2为:K2=(I2/Q2)=(32/Q22max)Q20Q2=Q20Q20是流量Q2的静态工作点,也即负荷,K2与负荷成正比,随负荷的变化而变化,是一个非线性特性,意即,当系统处于小负荷时,调节器参数整定好,系统运行正常;当负荷增大时,调节器参数如
15、果不变,系统有可能运行不好,控制质量变坏,这就是流量测量非线性环节对系统的影响。第20页/共51页2222为了解决前述问题,一般在变送器后引入开方器,使流量和测量信号之间成为线性关系,设差压变送器输出I2,开方器输出I2则I2=I2-4+4将变送器的输出I2=(Q2/Q2max)216+4代入I2可得I2=(Q2/Q2max)4+4测量变送器和开方器总的静态放大系数K2=(I2/Q2)=4/Q2maxQ2=Q20上式说明K2已不是负荷Q2的函数,系统总静态放大系数是一个定值,其动态品质不受负荷变化的影响,一般要求控制精度高,负荷变化大.要引入开方器,否则,不一定引入开方器第21页/共51页23
16、23(2)除法器的非线性补偿办法：通过对数阀特性补补偿办法：通过对数阀特性补偿偿 除法器本身就是一个非线性环节除法器本身就是一个非线性环节比值控制器比值控制器控制阀控制阀流量对象流量对象测量变送测量变送2除法器除法器测量变送测量变送1开方器开方器KQ2Q1第22页/共51页24243、比值控制系统中主副流量的动态比值问题、比值控制系统中主副流量的动态比值问题在一些特殊的生产工艺中,对比值控制的要求非常高,不仅在静态工况下要求两种物料流量的比值一定,而且在动态情况下,也严格要求两种物料流量的比值一定,必须引入动态补偿环节GZ(S)GC1(S)GO1(S)Gm1(S)Gf(S)Gz(S)GC2(S
17、)GO2(S)Gm2(S)KX1(S)-F(S)Q1(S)Q2(S)-具有动态补偿器的双闭环比值控制第23页/共51页2525GC1(S)GO1(S)Gm1(S)Gf(S)Gz(S)GC2(S)GO2(S)Gm2(S)KX1(S)-F(S)Q1(S)Q2(S)-工艺要求动态也应 Q2(S)/Q1(S)=K干扰F(S)对流量Q1(S)的传递函数Q1(S)F(S)=Gf(S)1+GC1(S)GO1(S)Gm1(S)主流量Q1(S)对副流量Q2(S)的传递函数Q2(S)Q1(S)=Gm1(S)GZ(S)KGC2(S)GO2(S)1+Gm2(S)GC2(S)GO2(S)K=Q2(S)Q1(S)=Gm1
18、(S)GZ(S)KGC2(S)GO2(S)1+Gm2(S)GC2(S)GO2(S)若加开方器K=KQ1max/Q2max1+Gm2(S)GC2(S)GO2(S)Gm1(S)GC2(S)GO2(S)Q1maxQ2maxGZ(S)=第24页/共51页26264.比值控制系统的实施方案比值控制系统的实施方案为实现Q2/Q1=K或Q2=KQ1的控制目标,可有两种实施方案:F1TF2TF2CQ2Q1K给定值给定值相除比值控制方案相除比值控制方案F1TF2TF2CQ2Q1K相乘比值控制方案相乘比值控制方案相除方案是将Q1和Q2测出相除的商作副调节器的测量输入值而副调节器的给定值应是期望的比值相乘方案是将主
19、Q1测量出且乘比值系数K的积作为副调节器的给定值,控制Q2工程上有比值器,乘法器,除法器等仪表可供比值控制时使用第25页/共51页2727控制器控制阀流量对象测量变送2测量变送1乘法器I0I1I1Q2Q1I0=K*16+4 由由K计算出计算出I0，再由恒流器给出电流值，再由恒流器给出电流值，K1采用电动仪表乘法器采用电动仪表乘法器第26页/共51页28285.比值控制系统的参数整定比值控制系统的参数整定双闭环比值控制系统:主流量回路按单回路控制系统进行整定变比值控制系统:结构属串级控制系统,主调节器按串级控制方法进行整定还有单闭环,双闭环的副流量回路,变比值控制的变比回路整定这些回路实际上是随
20、动系统,要求能快速、正确跟随主流量变化，且不宜有超调，最好整定在振荡与不振荡的边界，步骤：(1)由工艺生产流量比计算比值系数K，将系统投入自动运行(2)积分时间为最大,由大到小调节比例度,使系统处最快响应,且处振荡与不振荡临界过程(3)若用积分作用,可先适当调高比例度,再投入积分作用,逐步减小积分时间使系统出现振荡与不振荡过程为止第27页/共51页2929第二节第二节第二节第二节 均匀控制系统均匀控制系统均匀控制系统均匀控制系统一一.均匀控制问题的提出均匀控制问题的提出及特点及特点在连续生产过程中，前一设备的出料常是后一设备的进料，要综合考虑，兼顾两个以上参数的质量要求，使其在工艺允许范围内缓
21、慢变化ABLTLCFCFT进料进料出料出料第28页/共51页3030二串联精馏塔孤立控制系统为使A塔液位稳在一定范围而设有液位控制系统为使B塔进料稳定，又设流量控制系统显然二控制系统工作是相互矛盾解决办法是在二塔间设缓冲器，既不经济有时又不允许，只能从控制系统设计方案上寻求解决，把液位和流量的控制统一在一个系统中，从系统内部解决参数之间矛盾，即让A塔液位在允许范围内波动，同时让流量平稳缓慢变化ABLTLCFCPT进料进料出料出料第29页/共51页3131ABLTLC进料进料出料出料若删除流量控制系统如右只设一个液位控制系统,在受到干扰时可能发生三种情况:控制作用强,液位变化不大,流量变化大控制
22、作用较弱,液位流量变化都不太大就是均匀控制要求控制作用弱,液位变化很大,流量没变化tttFFFLLLabc第30页/共51页3232 均匀控制是使前后设备在物料供求上相互均匀、协调、统筹兼顾的特殊控制，有三个特点：均匀控制是使前后设备在物料供求上相互均匀、协调、统筹兼顾的特殊控制，有三个特点：1.1.结构上没有特殊性结构上没有特殊性 前述前述a a是定值控制是定值控制,而图而图b b是简单的均匀控制系统，它是指控制目的是简单的均匀控制系统，它是指控制目的,不是指系统结构不是指系统结构,既可是单回路既可是单回路,也可为串级控制系统或其它结构。对于一个普通结构的控制系统，也可通过整定控制器参数达到
23、均匀控制的目的，主要靠降低控制回路的灵敏度而不是靠系统改变结构也可为串级控制系统或其它结构。对于一个普通结构的控制系统，也可通过整定控制器参数达到均匀控制的目的，主要靠降低控制回路的灵敏度而不是靠系统改变结构2.2.参数应变化且应缓慢变化参数应变化且应缓慢变化 目的是前后设备物料供求的均匀目的是前后设备物料供求的均匀,而不是参数的固定而不是参数的固定,前图前图b b符合要求。而把两个参数都稳定不变的想法不是均匀控制。但有些场合由重要性分为主次符合要求。而把两个参数都稳定不变的想法不是均匀控制。但有些场合由重要性分为主次,如有时液位为主如有时液位为主,有时以流量位主有时以流量位主3.3.参数限制
24、在允许范围内变化参数限制在允许范围内变化 被控变量是非单一被控变量是非单一,非定值的非定值的,允许在一定范围内变化允许在一定范围内变化,在二个串联的塔中在二个串联的塔中,前一塔液位有一个上下限前一塔液位有一个上下限,过高过低可能造成冲塔或抽干的后果过高过低可能造成冲塔或抽干的后果;后塔进料流量不能超过最大负荷和最低处理量后塔进料流量不能超过最大负荷和最低处理量第31页/共51页33331.简单均匀控制简单均匀控制ABLTLC进料进料出料出料图示为采用单回路控制系统结构的简单均匀控制系统,与单回路液位定值控制系统相同,但调节器参数整定不同其比例度100%,积分时间也取的较大,即控制作用较弱简单均
25、匀控制系统的优点是结构简单、运行方便、成本低，但控制效果较差，适合于扰动小、对流量的均匀程度要求较低的场合当调节阀两端压差变化较大时，流量的变化还受压力波动影响，这时就不能用简单的均匀控制方案二二二二.均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案均匀控制方案第32页/共51页34342.串级均匀控制串级均匀控制 ABLTLC进料进料出料出料FCFT这是一个以流量为副参数,以液位为主参数的串级均匀控制系统，结构上与一般的液位和流量串级控制系统是一致的,但目的不是为了提高主参数液位的控制精度，流量副回路为克服阀前压力波动和过程的自平衡特性对流量的影响,能使流量平缓变化,液位调节器达到均匀控制的目的第33页
26、/共51页3535简单均匀控制系统的调节器和串级均匀控制系统的主调节器一般用纯比例作用,或比例积分控制规律(少用)串级均匀控制的副调节器一般用纯比例作用,为照顾流量副参数,使其变化稳定,也可选比例积分控制规律在所有的均匀控制系统中,都不加微分控制作用,因微分是加快控制作用的,与均匀控制的要求相反三三三三.控制规律的选择控制规律的选择控制规律的选择控制规律的选择双冲量均匀控制器的调节器一般用比例积分控制积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声；对流量信号不利，平衡状态过程很短，积分饱和第34页/共51页3636四四四四.调节器参数整定调节器参数整定调节器参数整定调节器参数整定整定的原则整定
27、的原则“慢慢”，过渡过程不能出现振荡，过渡过程不能出现振荡根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器的参数。的参数。以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。第35页/共51页3737均匀控制系统调节器参数整定与定值控制系统基本相同,但其比例度和积分时间Ti比定值控制系统大的多1.经验法经验法(串级均匀
28、控制串级均匀控制)根据经验,按 照先副后主原 则,将主副调节器的比例度调到适当值,然后由小到大,使系统的过渡过程缓慢地非周期衰减变化,最后给主调节器 加 上 积 分 作 用,积 分 时 间 一 般 调 的 大 一 点第36页/共51页38382.停留时间法停留时间法(串级均匀控制串级均匀控制)停留时间是指介质在过程的被控参数允许变化范围内流过所需要的时间=V/Q (min)Q是介质流量V是容器的容量整定参数与停留时间整定参数与停留时间的关系表的关系表(min)(%)Ti(min)40200-25015具体整定方法:(1)副调节器按经验法整定(2)根据查左表确定液位调节器的整定参数(3)根据工艺
29、要求,适当调整调节器的参数,直到液位,流量的曲线都符合要求为止对于简单均匀控制系统,与串级均匀控制系统的主调节器参数整定方法相同第37页/共51页3939一一.概述概述第三节第三节第三节第三节 分程控制系统分程控制系统分程控制系统分程控制系统在一般的反馈控制中,大多是一个调节器的输出控制一个调节阀,但在某些工控中,需将调节器的输出信号分段,去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作全行程动作,这是分程控制系统。控制器输出在控制器输出在0.06Mpa以下，以下，只有阀只有阀A动作，在动作，在.06Mpa以上，只有阀以上，只有阀B动作动作 如，控制两个阀如，控制两
30、个阀A、B A阀控制信号阀控制信号:0.020.06Mpa B阀控制信号阀控制信号:0.060.1Mpa第38页/共51页4040间歇式化学反应器:先加料,再加热引发化学反应,反应开始后,加冷却剂冷却取走反应热,保证在规定温度下进行反应。上图为以反应器内温度为被控参数，蒸汽量和冷却水量为调节参数的分程控制为保安全,汽阀采用气开式,水阀采用气关式，温度调节器为反作用.TTTC冷水冷水蒸汽蒸汽AB给定给定冷水阀冷水阀蒸汽阀蒸汽阀0.060.020.1MPa100%阀开度阀开度AB投料后,系统运行,此时温度低于给定值,调节器输出大于0.06MPa,汽阀开,物料温度上升,反应开始后,温度又高于给定值,
31、调节器输出下降,汽阀关,水阀开,带走反应热,使温度保持在给定值附近第39页/共51页41411.调节阀同向动作的分程控制系调节阀同向动作的分程控制系统统阀开度阀开度%100AABB0.020.060.1MPa阀开度阀开度%100AABB0.020.060.1MPa两个阀都是气开式两个阀都是气开式两个阀都是气关式两个阀都是气关式调节器输出信号从0.02MPa增大时,阀A打开;信号增大到0.06MPa时,A阀全打开;同时B阀开始打开,当信号为0.1MPa时,阀B也 全 开调节器输出信号从0.02MPa增大时,阀A从全开状态开始关闭;信号增大到0.06MPa时,A阀全关;同时B阀由全开状态开始关闭,
32、当信号为0.1MPa时,阀B也全关第40页/共51页42422.调节阀异向动作的分程控制系统调节阀异向动作的分程控制系统调节器输出信号从0.02MPa增大 时,阀B全 开,同 时A阀开始启动;信号增大到0.06MPa时,A阀全打开;同时B阀开始关闭,信 号 为0.1MPa时,阀 B全 关调节器输出信号从0.02MPa增大时,阀A从全开状态开始关闭;信号增大到0.06MPa时,A阀全关,同时B阀由全关状态开始开启;当信号为0.1MPa时,阀B全开阀开度阀开度%1000.020.060.1MPaMPa0.020.060.1阀开度阀开度%100A A阀为气开式阀为气开式,B,B阀为气关式阀为气关式A
33、 A阀为气关式阀为气关式,B,B阀为气开式阀为气开式BBAAAABB第41页/共51页4343分程控制系统本质上属于单回路控制系统,其区别是调节器输出信号需要分程而且调节阀多1.控制信号的分段控制信号的分段调节器输出信号需要分几段,哪一段信号控制哪一个调节阀,完全取决于工艺要求,具体问题要具体分析,二二二二.分程控制系统的设计与实现分程控制系统的设计与实现分程控制系统的设计与实现分程控制系统的设计与实现第42页/共51页44442.调节阀特性的选择与注意问调节阀特性的选择与注意问题题(1)根据工艺要求选择同向工作或异向工作的调节阀(2)流量特性要平滑衔接在有些分程控制系统中,把两个调节阀作为一
34、个调节阀使用,要求从一个调节阀向另一个调节阀过渡时,流量变化要平滑,如两个阀的增益不同,会存在流量特性的突变,要采取相应的措施。对于线性流量特性的调节阀，当两个阀的流通能力很接近时，二阀衔接成直线才能用于分程控制对于对数阀，需通过两个调节阀分程控制信号部分重叠的方法，使调节阀流量特性衔接线性化，达到平滑过渡第43页/共51页4545对数阀平滑过渡例子对数阀平滑过渡例子A和B二阀，流通能力为：CAmin=0.115,CAmax=4;CBmin=2,CBmax=100其分程信号范围为:小阀为0.02-0.06MPa;大阀为0.06-0.1MPa以调节阀输入压力为横坐标,以流通能力C的对数坐标为纵坐
35、标做图A0110100C0.020.060.1MPa0110100C0.020.060.1MPa阀开度阀开度(%)阀开度阀开度(%)0.0540.064A图过渡不平滑图过渡不平滑第44页/共51页46460110100C0.020.060.1MPa0110100C0.020.060.1MPa阀开度阀开度(%)阀开度阀开度(%)0.0540.064A图过渡不平滑图过渡不平滑由最小开度和最大开度找出小阀的最小流通能力和大阀的最大流通能力连接二点,得到分程流量特性,由CAmax=4和CBmin=2两点找到分程信号范围大阀为0.054-0.1MPa,小阀为0.02-.064MPa,重叠信号范围为0.0
36、54-0.064MPa即,不等小阀全开,大阀就已开始启动,使两阀特性衔接平滑,如右图(3)调节阀的泄漏量第45页/共51页47473.分程控制的实现分程控制的实现分程控制是通过调节阀的附件阀门定位器或其他仪表来实现的,具体地说,是根据调节器输出的不同区段信号,通过改变阀门定位器的输出零点和量程，相应控制调节阀作全行程动作如:一个阀门定位器的输入信号为0.02-0.06MPa时,通过调节使其输出为0.02-0.1MPa,使一个阀门从全开到全关,或从全关到全开;另一个阀门定位器的输入信号为0.06-0.1MPa时,用同样的方法使输出信号为0.02-0.1MPa,使其作全行程动作第46页/共51页4
37、848(1)用于节能控制用于节能控制冷物料冷物料热物料热物料TCTTAB废热水废热水蒸汽蒸汽二阀都用气开式,调节器为反作用,若热水调节阀全开,仍不能满足出口温度要求时,调节器输出信号同时使蒸汽阀打开,满足出口温度要求三三三三.分程控制系统的工业应用分程控制系统的工业应用分程控制系统的工业应用分程控制系统的工业应用第47页/共51页4949(2)用于扩大调节器的可调范围,改善调节阀的工作特性在有些工业生产中，要求调节阀的可调范围要大，但一般柱塞式调节阀的可调范围为30，这样满足小流量就不能满足大流量，或满足大流量就不能满足小流量，解决的办法是设计和应用分程控制，将两个调节阀当作一个调节阀使用，扩
38、大可调范围，改善其特性，从而满足其工艺要求例：一个分程控制使用两个调节阀，C1max=4.2,C2max=105其可调范围R1=R2=30其最小流通能力为:C1min=C1max/R1=0.14,C2min=C2max/R2=3.5整个系统的最小流通能力为0.14,最大流通能力为109.2整个系统的可调范围R分分=(C1max+C2max)/C1min=780在实际工业生产中,开车、停车和正常生产时的工艺要求是不同的，用两个阀组成分程控制系统，扩大调节范围，可满足不同负荷要求第48页/共51页5050(3)同时控制两种介质，满足工艺要求(4)安全生产的防护措施加氮阀加氮阀A、放空阀、放空阀B，
39、控制两个阀，共同保持储罐氮封压力，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区PCBA放空放空氮氮BA油品储罐氮封分程控制油品储罐氮封分程控制第49页/共51页5151第四节第四节第四节第四节 选择性控制系统选择性控制系统选择性控制系统选择性控制系统又称自动保护系统，或软保护系统。又称自动保护系统，或软保护系统。又称自动保护系统，或软保护系统。又称自动保护系统，或软保护系统。生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控生产过程中的限制条件所构成
40、的逻辑关系，叠加到正常的自动控生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。制系统上去的一种组合控制方法。制系统上去的一种组合控制方法。制系统上去的一种组合控制方法。在一个过程控制系统中，设有两个调节器（或两个以上的变送器）在一个过程控制系统中，设有两个调节器（或两个以上的变送器）在一个过程控制系统中，设有两个调节器（或两个以上的变送器）在一个过程控制系统中，设有两个调节器（或两个以上的变送器），选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动，选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动，选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动，选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。控制。控制。控制。可分为调节器输出信号选择系统和变送器输出信号选择系统。可分为调节器输出信号选择系统和变送器输出信号选择系统。可分为调节器输出信号选择系统和变送器输出信号选择系统。可分为调节器输出信号选择系统和变送器输出信号选择系统。第50页/共51页5252感谢您的观看。感谢您的观看。第51页/共51页