第二章(6)选择性控制

1、2021-6-231 2.7 选择性控制系统 凡在控制回路中引入选择器的系统均称为选择性控制系统。 HS 1 u ),max( 210n uuuu 2 u n u 0 u 1 u LS ),min( 210n uuuu 2 u n u 0 u 常用的选择器有低选器和高选器 二、选择性控制系统的基本型式 超弛控制 按选择器作用和功能 2021-6-232 大型生产过程中，除了要求控制系统在生产处于正常运行下能克 服外界干扰，维持生产的平稳运行外，当生产操作达到安全极限时， 控制系统应有一种应变能力，能自动采取相应强有力的保护措施，促 使生产操作离开安全极限，返回到正常工况，防止超限；或使生产暂

2、时停下来，以防止事故的进一步扩大生产保护性 如大型压缩机的防喘振措施，精馏塔的防液泛措施等。 生产保护性措施有两类： 硬保护措施，即参数达到第一极限时（声、光报警）设法排除故 障（人工）故障未被及时排除，参数达到第二极限启动联锁装置自 动停车。 软保护措施，即参数达到极限报警设法排除故障同时通过特定 装置改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制， 防止该参数进一步超限。当该参数脱离极限值时，系统自动重新回到原 控制方式。 超驰控制：为实现软保护而设计的控制系统。 2021-6-233 分为三类： （）开关型 一般有A、B两个可供选择的参数。 A工艺操作的主要技术指标，直接关系到

3、产品的质量； B工艺上只要求不超限，以确保生产的安全。 例如丙烯冷却器裂解气出口温度与丙烯液面选择性控制。 乙烯分离过程中，裂解气经五段压缩后温度达88，需进一步降 温15，以进行低温分离。 控制方案如图： 2021-6-234 （） 连续型选择性控制 与开关型不同：当取代作用发生后，控制阀门不是立即全关或全 开，而是在阀门原有开度的基础上继续进行控制，即控制作用是连续 的。 例：大型合成氨工厂中，蒸汽锅炉为重要的动力设备，负责向全厂提 供蒸汽。其运行正常与否直接关系到合成氨生产的全局。必须对蒸汽 锅炉的运行采取一系列的保护措施。锅炉燃烧系统的选择性控制系统 就是这些保护性措施项目之一。 蒸汽

4、锅炉主要控制系统是蒸汽压力控制。 脱火现象：当燃料气压力过高时产生，易造成大量燃料气未被完全 燃烧，可能的后果是： 烟囱冒黑烟，污染环境； 燃烧室内积存大量燃料气与空气混合物，有爆炸的危险。 2021-6-235 预防脱火的办法：在锅炉燃烧系统中采用蒸汽压力与燃料气压力的选择 性控制。 2021-6-236 Pmax P P P P2 2C C Gv(sGv(s) ) Gm1(s)Gm1(s) - - P P1 1C C LSLSG2(s)G2(s)G1(s)G1(s) Gm2(s)Gm2(s) - - Psp 2021-6-237 （）混合型选择性控制 蒸汽锅炉燃烧系统中还有另外一种可能出现

5、的现象，即因燃料 管线压力过低时可能产生的回火现象。其危害是可能导致燃料气罐 发生燃烧和爆炸。 2021-6-238 选择器在几个测量元件(或变送器)与调节器之间 如:固定床反应器的温度控制 为保证产品质量应控制最高温度，但最高 温度点的位置可能会随催化剂的老化变质和流 动等原因有所移动，因此反应器各处温度都应 参加比较，择其高者用于控制。 TC 101 进料 TT 101 反 应 器 产品 冷却液 TT 102 TT 103 TT 104 HS 利用选择器实现非线性控制 如精馏塔控制，塔釜蒸汽量应 随进料量成比例变化，但不能超过 上、下限。如引入高、低限幅，构 成非线性选择性控制系统。 蒸

6、汽 流 量 进料流量 下限 上限 )(xFFC 分 馏 塔 FT FYFT HS SP L )(xF LS H 2021-6-239 4.变结构控制 有时系统在达到某一约束区后,需要将控制器的输出从一个阀门 切换到另一个阀门上去。如精馏塔控制中，来于精馏塔顶的物料蒸汽 在进入冷凝器后被冷凝为液体，流入冷凝液储罐，并用泵输送回塔。 正常运行条件下，全部蒸汽都是可凝的可改变回流控制塔压 压力PC输出阀开度回流液位传热表面积冷凝量 压力 LS选择PC输出减法器输出=0排气阀全关 如有不凝性气体在冷凝器中累计，则压力升高 压力PC输出回流液位LC输出LS选择LC输出减法 器输出0排气阀打开 LC输出控

7、制回流 2021-6-2310 5、主、副流量的逻辑提降问题 反作用 2021-6-2311 根据工艺状况选择控制阀的气开、气关型式； 根据对象的特点选择控制器的正反作用； 根据控制精度的要求选择控制器规律； 选择选择器的类型，由对象的特点及工艺要求决定 2、控制器积分饱和防止 当选择器在控制器和控制阀之间时，系统出现超限时，控制器应立即 切换。为保证及时切换，在偏差为零时，两个控制器应该有相同的输出。 当其中一个控制器或两个控制器采用PI作用时，一个控制器被另一个控制 器切换后，偏差仍存在，且存在较长的时间，产生积分饱和现象，使下一 次不能及时切换。 目前防积分饱和主要有三种方法： 限幅法：用高、低值限幅器使控制器输出信号被限制在工作信号 范围内。 积分切除法：当控制器处于开环工作状态时，将控制器的积分作 用切除掉，使控制器的输出不会一直增大到最大值或减小到最小值，避 免了积分饱和的产生。如PI-PPI-P控制器。 2021-6-2312 LS 控 制 器 2 积分外反馈 控 制 器 1 1 u 2 u 设定1 设定2 测量1 测量2 当控制器1被切换时 2111 1 1 1 u sT eKu