河南工业大学过程控制13

主要内容均匀控制系统超弛控制系统分程控制系统阀位控制系统均匀控制问题的背景连续生产过程中，前一设备的出料往往是后一设备的进料，工艺常常要求前一设备液位稳定，后一设备流入量稳定。上述问题的解决办法解决办法：删去流量控制系统，只设置液位控制系统。目标：让控制量流量小幅变化，使被控量液位保持在允许的范围内即可。将液位、流量的控制统一在一个控制系统中，即所谓“均匀控制”（LooseControl）。均匀控制系统

在定值控制系统中，为了保持被控量为定值，控制量可作较大幅度变化，控制作用很“强”。在均匀控制中，控制量和被控量同样重要，控制目的要使它们在一定的范围内都缓慢而均匀地变化。为实现均匀控制，其控制器参数比例度δ和积分时间TI都比定值控制系统大得多，即控制作用很“弱”。均匀控制的特点均匀控制与定值控制在控制结构上没有任何区别，其区别在于控制目的不同。均匀控制的目的是保证前后装置或设备供求矛盾的两个参数（一个是被控量，另一个是控制量），在工艺允许的范围内，都缓慢均匀变化。磨浮液位均匀控制磨矿及浮选工艺中，生产工艺要求：

1.矿浆池的液位保持相对稳定。2.矿浆池的出浆流量，即送入浮选设备的矿浆量保持相对稳定。磨浮液位均匀控制（续）上述控制不同于定值控制，否则不符合生产工艺中的第2点要求。在进行控制器参数整定时，其比例度δ和积分时间TI都要比定值控制系统大得多。为克服泵的非线性对流量的影响，还可引入流量副回路构成串级均匀控制系统。磨浮液位串级均匀控制超弛控制的由来工艺控制中，有些参数在正常工况下不会超限，不考虑对它施加控制或采取非常控制手段；而在非正常工况下，该参数会达到极限值，此时要求采取强有力的控制手段，避免超限，即所谓“超弛控制”。超弛控制（OverrideControl）属于极限控制，一般基于生产安全角度，如要求温度、压力、物位不能越限等等。又称选择性控制、取代控制或软保护控制。硬保护和软保护硬保护是指当参数达到高限或低限时，系统开始报警，这时需设法排除故障，若没能及时排除故障，则当参数达到高高限或低低限时，系统经联锁装置动作，自动停车。软保护是指当参数达到高限或低限时，系统开始改变控制方式，以参数脱离极限值作为当前控制的第一指标，此时的控制方式一般会使控制质量有所降低，但可维持生产继续进行，避免停车（因为停车往往会造成较大的经济损失）。超弛控制的实现在超弛控制系统中，设有两个控制器：一个用于正常工况的控制，另一个用于非正常工况的控制。通过选择判断，自动选出能满足正常生产或适应生产安全状况的控制。氨冷器温度—液位超弛控制正常情况下，根据物料出口温度控制液氨流入量。但当氨冷器中液位过高时，会使气氨中带液，损坏后续设备。需用液位控制取代温度控制，限制液氨流入量。氨冷器超弛控制框图球磨浓度超弛控制在磨矿浓度变比值控制中，若浓度过高或过低导致“胀肚”时，将停止给矿或给水，即采用超驰控制，待浓度恢复到正常区间后，再进行变比值控制。泵池浓度—液位超弛控制超弛控制应用发展随着计算机控制技术的发展，采用软件方法取代以前的硬件选择器实现超弛控制已变得十分方便。在基于计算机的过程控制系统中，许多控制回路都有超弛控制以避免故障或危险的发生或扩大，保证生产安全连续运行。分程控制分程控制（Split-rangeControl）中，一个控制器的输出被分割成不同的控制段，分别控制不同的调节阀。例如，在采用气动调节阀的控制系统，控制器的输出被分割成两个压力信号范围段（0.02-0.06MPa，0.06-0.1MPa），由每一段信号去控制一只调节阀。气动分程控制系统的分类分程控制目的1.扩大控制阀的可调范围，以改善控制品质（一般采用两阀气开或两阀气关式）。2.为了满足工艺操作的特殊需要（一般采用气开气关式或气关气开式）。3.用作安全生产的防护措施（一般采用气开气关式或气关气开式）。蒸汽减压系统分程控制采用两只调节阀来控制中压蒸汽。蒸汽减压系统分程控制设A、B两阀最大流通能力Cmax均为100，可调范围R为30，则：采用两只流通能力相同的调节阀构成分程控制系统，可调范围比单只调节阀扩大一倍。可满足生产负荷变化较大的要求，且提高控制精度，改善控制质量。蒸汽减压系统的另一种控制间歇反应器的分程控制工作原理：按要求配比原料，放入反应器，开始时温度达不到反应要求，需通蒸汽加热，诱发化学反应；达到反应温度并开始反应后，会产生大量反应热，需及时移走热量，否则会因温度过高而发生危险。间歇反应器的分程控制

冷水阀A气关式，蒸汽阀B气开式。反应开始时先要升温，TC↑，（小于0.06MPa时），A阀↓

，全关时（大于0.06MPa），B阀↑

，蒸汽加热，达到反应温度，反应开始。温度升高后，TC↓，B阀↓，全关时，A阀↑

，冷却水把反应热带走，使反应釜温度恒定，以满足工艺操作的特殊需要。油品储罐氮封分程控制分程控制还可以用作安全生产的防护措施。氮封要求罐内氮气微量正压。储罐内存储的物料增减时，罐顶压力将产生变化。A阀气开式，B阀气关式。向油罐注油时，P↑，PC↓，（小于0.06MPa时），A阀全关，B阀打开，P↓；从油罐抽油时，P↓，PC↑，（大于0.06MPa时），B阀全关，A阀打开，P↑。油品储罐氮封分程间歇区域间歇区可避免两阀频繁交替开闭，并有效节省氮气。一般贮罐顶部空隙较大，压力对象时间常数大，而压力控制精度要求不高，允许存在间歇区。分程控制中调节阀的泄漏量问题

选用的调节阀应不泄漏或泄漏量极小。尤其是在大、小阀并联工作时，若大阀泄漏量过大，小阀将不能充分发挥其控制作用。分程控制中阀流量特性选择问题在把两个调节阀作为一个阀使用的分程控制中，要求从一个阀向另一个阀过渡时，其流量变化要平滑。若两个阀的放大系数不同，在分程点上会引起流量特性突变。流量特性平滑过渡的解决1.选择合适的调节阀流量特性2.采用分程信号重叠法。阀位控制的由来在过程控制系统中，控制变量选择既要考虑到它的快速性和有效性，又要考虑到它的经济性和合理性。而在有些情况下所选择的控制变量很难做到两者兼顾。阀位控制（ValvePositionControl）系统就是在综合考虑控制变量的快速性、有效性、经济性和合理性基础上发展起来的一种控制系统。管式加热炉原油出口温度控制选用燃料油作为控制变量是经济合理的，然而它对克服外界干扰的影响却不及时。选用原油作为控制变量时，由于采用旁路控制，通道滞后小，对原油的出