过程控制课件---第15节要点教学提纲

1、Beijing University of Posts and Telecommunications过程控制课件-第15节要点Beijing University of Posts and Telecommunications上一次课均匀控制均匀控制分程控制分程控制 TT热水热水冷却水冷却水B TCAMPa01 0 0%0.020.060.10A阀阀B阀阀M Pa01 0 0%0.020.060.10A阀阀B阀阀MPa01 0 0%0.020.060.10A阀阀B阀阀M Pa0100%0.020.060.10A阀阀B阀阀Beijing University of Posts and Telec

2、ommunications 1 1、用于节能、用于节能 Beijing University of Posts and TelecommunicationsPT如果用两个阀分程控制，如果用两个阀分程控制，小负荷时只开小阀，负荷小负荷时只开小阀，负荷增大时再开大阀。则两个增大时再开大阀。则两个调节阀组合后，可调范围调节阀组合后，可调范围扩大。扩大。例例 某厂蒸汽压力减压系统某厂蒸汽压力减压系统用节流减压的方法将用节流减压的方法将10MPa10MPa的高压蒸汽减压成的高压蒸汽减压成4MPa4MPa的中压蒸汽。中压蒸汽的的中压蒸汽。中压蒸汽的使用量变化很大。使用量变化很大。如果只用一个阀门控制，只能

3、选择大口径阀。而大口径阀在小开度下工作如果只用一个阀门控制，只能选择大口径阀。而大口径阀在小开度下工作时，控制效果变差。时，控制效果变差。2 2用于扩大调节阀的可调范围用于扩大调节阀的可调范围 Beijing University of Posts and Telecommunications由于我国目前统一设计的调节阀，其可调范围为由于我国目前统一设计的调节阀，其可调范围为3030不能满足需要调节阀可调范围大的生产过程不能满足需要调节阀可调范围大的生产过程 解决办法：采用分程控制，将流通能力不同、可调范围相同的两个调节解决办法：采用分程控制，将流通能力不同、可调范围相同的两个调节阀当一个调节

4、阀使用，扩大其可调节范围，以满足特殊工艺的要求。阀当一个调节阀使用，扩大其可调节范围，以满足特殊工艺的要求。 可调范围可调范围流通能力流通能力Beijing University of Posts and Telecommunications分程控制中调节阀的可调范围与单个调节阀相比，扩大了分程控制中调节阀的可调范围与单个调节阀相比，扩大了2626倍，从而满足倍，从而满足了工艺上的特殊要求。了工艺上的特殊要求。此时，调节阀的最大流通能力分别为此时，调节阀的最大流通能力分别为某一分程控制系统的两个调节阀，其最小流通能力分别为某一分程控制系统的两个调节阀，其最小流通能力分别为1max2max1mi

5、n109.2 0.14780RCCC分1min2min0.143.5CC和而可调范围均为而可调范围均为1230RR1max2max4.2105CC和若将两个调节阀当成一个调节阀当成一个调节阀使用若将两个调节阀当成一个调节阀当成一个调节阀使用分程控制调节阀的可调范围为分程控制调节阀的可调范围为 最小流通能力为最小流通能力为最大流通能力为最大流通能力为0.140.14109.2109.2Beijing University of Posts and TelecommunicationsMPa0100%0.020.060.10酸阀酸阀碱阀碱阀3 3用于两个不同控制介质的生产过程用于两个不同控制介质的

6、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（在工业废液中和处理工艺中，需要根据废液的酸碱性（pHpH值），分别控制值），分别控制加酸量或加碱量。加酸量或加碱量。7PH7PH7PH酸性酸性碱性碱性中性中性PHPH值越小，输出电流越大值越小，输出电流越大Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.1 7.4.1 自动选择性控制概述自动选择性控制概述一般的过程控制系统是在正常工况下，为保证生产过程的物料平衡、能量平一般的过程控制系统是在正常工况下，为保证生产过程的物料平衡、能量平衡和生产安全而设计的，它们没有该考虑到在事故

7、状态下的安全生产问题，衡和生产安全而设计的，它们没有该考虑到在事故状态下的安全生产问题，即当操作条件即当操作条件到达安全极限时，应有保护性措施到达安全极限时，应有保护性措施。事故状态的保护性措施大致可分成两类：事故状态的保护性措施大致可分成两类： 硬保护硬保护 ：软保护：软保护：自动报警，然后由人工进行处理，或采用自动连锁、自动停自动报警，然后由人工进行处理，或采用自动连锁、自动停机的方法进行保护。机的方法进行保护。自动选择性控制系统自动选择性控制系统Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.2 7.4.2 系统的类型及工作过程

8、系统的类型及工作过程1 1选择调节器的输出信号选择调节器的输出信号 对调节器输出信号进行选择的系统框图为：对调节器输出信号进行选择的系统框图为：Beijing University of Posts and Telecommunications燃气燃气锅炉给水锅炉给水蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛P1TP1C正正反反例例1 1 锅炉蒸汽压力的控制锅炉蒸汽压力的控制工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。若用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。若用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。压力控制燃气量。如果蒸汽用量大幅如果蒸汽用量大幅度变化，蒸汽压力度变化，蒸汽压力控制系统

9、会使燃气控制系统会使燃气阀门开度大幅变化。阀门开度大幅变化。但煤气压力过高会但煤气压力过高会发生脱火。发生脱火。Beijing University of Posts and Telecommunications为防止产生脱火现象，增加一个燃气高压保护控制回路。用为防止产生脱火现象，增加一个燃气高压保护控制回路。用P P2 2T T测燃测燃气压力，气压力，P P2 2C C的设定值为燃气高压上限值，当燃气压力低于上限值时，的设定值为燃气高压上限值，当燃气压力低于上限值时， P P2 2C C输出高值信号。输出高值信号。 燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛选择器选择器

10、1P2TP1TP1C反反反反正正用低选器自动地用低选器自动地选择两个控制信选择两个控制信号中较低的一个，号中较低的一个，作为阀门的控制作为阀门的控制信号。信号。Beijing University of Posts and Telecommunications 燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛选择器选择器1P2TP1TP1C反反反反正正系统处于燃气压力控系统处于燃气压力控制时，蒸汽出口压力制时，蒸汽出口压力控制回路被燃气压力控制回路被燃气压力安全保护回路所取代。安全保护回路所取代。P P2 2C C输出高值时，输出高值时，LSLS选中选中P P1 1C C作为输出

11、。作为输出。当煤气压力超过当煤气压力超过P P2 2C C给定值时，给定值时， P P2 2C C输出低值，输出低值， LSLS将改选将改选P P2 2C C作为输出。作为输出。Beijing University of Posts and Telecommunications燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛选择器选择器1P2TP1TP1C反反反反正正在蒸汽压力定值控制与燃气高压自动保护的选择控制过程中，还可能出现在蒸汽压力定值控制与燃气高压自动保护的选择控制过程中，还可能出现另一种事故：如果因蒸汽负荷很低，导致燃气流量过低，会出现熄火现象，另一种事故：如果因蒸汽

12、负荷很低，导致燃气流量过低，会出现熄火现象，也必须加以防止。也必须加以防止。Beijing University of Posts and Telecommunications燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛HSHS选择器选择器1选择器选择器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反为防止出现熄火现象，再增加一个燃气低压保护控制回路为防止出现熄火现象，再增加一个燃气低压保护控制回路 P P3 3T T、 P P3 3C C。 P P3 3C C的设定值为燃气压力下限值，当燃气压力低于下限值时，的设定值为燃气压力下限值，当燃气压力低于下限值时， P P3 3C

13、 C输出高值输出高值信号，被信号，被HSHS选中。选中。当燃气压力高于当燃气压力高于下限值时，下限值时， P P3 3C C输出低值信号，输出低值信号，不会被不会被HSHS选中。选中。Beijing University of Posts and Telecommunications本系统的本系统的选择器在控制器选择器在控制器之后，是三选一系统。当系统处于燃气之后，是三选一系统。当系统处于燃气压力保护控制期间，蒸汽出口压力不能保证符合工艺要求。压力保护控制期间，蒸汽出口压力不能保证符合工艺要求。 燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛HSHS选择器选择器1选择器选择器2

14、P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反Beijing University of Posts and Telecommunications给定给定变送器变送器2执行器执行器对象对象被控量被控量2变送器变送器1选择器选择器被控量被控量1干扰干扰 控制器控制器正常控制正常控制2 2对变送器输出信号进行选择对变送器输出信号进行选择这种系统的选择器装在控制器之前，对变送器输出信号进行选择。用于几个这种系统的选择器装在控制器之前，对变送器输出信号进行选择。用于几个被控变量的给定值、控制规律都一样的场合。被控变量的给定值、控制规律都一样的场合。Beijing University of Posts

15、 and TelecommunicationsHS冷却液冷却液入料入料T1TTC反反T2TT3T反应器反应器产品产品反反例例2 2 固定床反应器中热点温度的控制固定床反应器中热点温度的控制在不同位置分别安装温在不同位置分别安装温度传感器，由选择器选度传感器，由选择器选出热点温度信号，送入出热点温度信号，送入控制器进行控制。控制器进行控制。反应器内固定床上装有催化剂以加速反应，而反应产生的热量若不及时被反应器内固定床上装有催化剂以加速反应，而反应产生的热量若不及时被冷却液带走，温度过高会烧坏催化剂。因催化剂的老化、变质和流动等原冷却液带走，温度过高会烧坏催化剂。因催化剂的老化、变质和流动等原因，

16、固定床不同位置的温度可能不同因，固定床不同位置的温度可能不同Beijing University of Posts and Telecommunications给定给定变送器变送器2执行器执行器对象对象3段段变送器变送器1选择器选择器被控量被控量1 控制器控制器对象对象2段段对象对象1段段变送器变送器1HS冷却液冷却液入料入料T1TTC反反T2TT3T反应器反应器产品产品反反Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.37.4.3选择性控制系统的设计原则选择性控制系统的设计原则选择性控制系统是多个常规控制系统的组合。与常规控制系统

17、的设计相比，选择性控制系统是多个常规控制系统的组合。与常规控制系统的设计相比，主要不同点是选择器的设计选型和调节器调节规律的确定。主要不同点是选择器的设计选型和调节器调节规律的确定。1 1选择器的选型选择器的选型选择器有高值选择器选择器有高值选择器HSHS与低值选择器与低值选择器LSLS两种。两种。步骤：调节阀气开、气关步骤：调节阀气开、气关-控制器正、反作用控制器正、反作用-选择器低值、高值选择器低值、高值选择器类型的确定原则：依据生产处于不正常情况下的取代调节器输出选择器类型的确定原则：依据生产处于不正常情况下的取代调节器输出信号高低来判断，输出为高，选择高值选择器，反之，选低值选择器信号

18、高低来判断，输出为高，选择高值选择器，反之，选低值选择器例例1 1 蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制例例2 2 固定床反应器中热点温度的控制固定床反应器中热点温度的控制Beijing University of Posts and Telecommunications燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛HSHS选择器选择器1选择器选择器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反例例1 1 蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制由于燃气阀是正作用阀，防止燃气压力过高的选择器由于燃气阀是正作用阀，防止燃气压力

19、过高的选择器1 1就应当是低选，就应当是低选，防止燃气压力过低的选择器防止燃气压力过低的选择器2 2就应当是高选。就应当是高选。Beijing University of Posts and TelecommunicationsHS冷却液冷却液入料入料T1TTC反反T2TT3T反应器反应器产品产品反反例例2 2 固定床反应器中热点温度的控制固定床反应器中热点温度的控制控制思路就是按最高点温度控制，所有的点的温度都不会超标，所以用控制思路就是按最高点温度控制，所有的点的温度都不会超标，所以用高选器。高选器。Beijing University of Posts and Telecommunica

20、tions燃气燃气P2C锅炉给水锅炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛HSHS选择器选择器1选择器选择器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID2 2调节器调节规律的确定调节器调节规律的确定对于正常工况下运行的调节器，由于有较高的控制精度要求，可用对于正常工况下运行的调节器，由于有较高的控制精度要求，可用PIPI调节调节或或PIDPID调节；对于取代调节器，一般只要求其迅速发挥保护作用，可用调节；对于取代调节器，一般只要求其迅速发挥保护作用，可用P P调调节。节。Beijing University of Posts and Telecommunications燃气燃气P2C锅炉给水锅

21、炉给水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包炉膛炉膛HSHS选择器选择器1选择器选择器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID3 3调节器参数整定调节器参数整定正常工作调节器的整定要求与常规控制系统相同，可按常规控制系统的整定正常工作调节器的整定要求与常规控制系统相同，可按常规控制系统的整定方法进行整定。对于取代调节器，要求能及时产生自动保护作用，其比例度方法进行整定。对于取代调节器，要求能及时产生自动保护作用，其比例度应整定得小一些。应整定得小一些。Beijing University of Posts and Telecommunications4 4积分饱和问题积分饱和问题外反馈法、积分切除法、

22、限幅法外反馈法、积分切除法、限幅法Beijing University of Posts and Telecommunications 第第1010章章 典型生产过程控制典型生产过程控制 与工程设计与工程设计Beijing University of Posts and Telecommunications火力发电厂外观火力发电厂外观 在火力发电厂，最基本的工在火力发电厂，最基本的工艺过程是用锅炉生产蒸汽，使汽轮艺过程是用锅炉生产蒸汽，使汽轮机运转，进而带动发电机发电。机运转，进而带动发电机发电。 汽轮发电机组汽轮发电机组 锅炉控制是火力发电生产过程锅炉控制是火力发电生产过程自动化的重要组成部

23、分。它的主要任自动化的重要组成部分。它的主要任务是根据负荷设备（汽轮机）的需要，务是根据负荷设备（汽轮机）的需要，供应一定规格（压力、温度、流量和供应一定规格（压力、温度、流量和纯度）的蒸汽。纯度）的蒸汽。 Beijing University of Posts and Telecommunications锅锅炉炉自自动动控控制制系系统统 锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、锅炉燃烧控制锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、锅炉燃烧控制Beijing University of Posts and Telecommunications1.1.汽包水位控制的重要性汽包水位控制的重要性 2.2.汽包

24、水位的控制方案汽包水位的控制方案 （1 1）单冲量水位控制方案）单冲量水位控制方案 以汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数构成的单回路控制系统称以汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数构成的单回路控制系统称为单冲量控制系统。这种系统结构简单、设计方便，缺点是克服给水自为单冲量控制系统。这种系统结构简单、设计方便，缺点是克服给水自发性干扰和负荷干扰的能力差（虚假水位问题）发性干扰和负荷干扰的能力差（虚假水位问题）将锅炉的汽包水位控制在一个允许范将锅炉的汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉运行的主要指标，也是围内，是锅炉运行的主要指标，也是锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷的必要条件。的必要条件。 Beijing University of Posts and Telecommunications（2 2）双冲量水位控制方案）双冲量水位控制方案 如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作，就能使调节阀动作如果根据蒸汽流量的变化来