选择性控制系统

实际生产过程中，出现不正常的工况及其他特殊情况时，往往要退出自动控制切换至手动，待工况基本恢复后再重新投人自动控制状态。现代生产过程中，越来越多的生产装置要求控制系统既能在正常工艺状态下发挥控制作用，又能在非正常工况下仍然起到控制作用，使生产过程迅速恢复到正常工况，或者至少是有助于工况恢复正常。这种非正常工况时的控制系统属于安全保护措施。安全保护措施有两类，即硬保护和软保护。选择性控制系统1

硬保护措施就是联锁保护控制系统。当生产过程工况超出一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，如报警、由自动切换到手动、联锁动作等，使生产过程处于相对安全的状态。但经常使生产停车，造成较大的经济损失。

软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，自动切换到一种新控制系统中，取代原控制系统对生产过程进行控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。因要对工况是否属于正常进行判断，同时还要在两个控制系统中选择，因此，这种控制被称为选择性控制，有时也称为取代控制或超弛控制或安全软保护系统。2选择性控制方案中，一个被控量设有两个控制器或两个以上的变送器。并通过一个选择器，在生产工况正常时，选择“正常控制器”投运，对生产过程进行控制；控制器Ⅰ控制器Ⅱ选择器控制阀参数Ⅰ参数Ⅱ⊕⊕取代控制示意图一旦生产不正常，趋向安全极限时，选择器立即选择另一个用于控制不安全情况的“取代控制器”投运，以取代“正常控制器”，直到生产脱离安全极限，恢复到安全、正常工况后，选择器再次选择“正常控制器”投运。3高选器：输出信号Y等于X1和X2中数值较大的一个，如X1=5mA，X2=4mA，则Y=5mA。低选器：输出信号Y等于X1和X2中数值较小的一个。构成选择性控制系统应具备两方面:一是生产操作上有一定的选择性规律；二是组成控制系统的各个环节中，必须包含具有选择性功能的选择单元。结构特点：有一个选择器，通常是两个输入信号，一个输出信号。4按选择器在系统中所处位置的不同，有两种控制方案。（一）选择器位于两个控制器与一个执行器之间，对控制器输出信号进行选择的系统。这类选择性控制系统结构简单、效果显著。5（二）选择器位于控制器之前，对变送信号（被控量的测量值）进行选择的系统。特点：是多个变送器共用一个控制器，选择器位于控制器之前，对变送器的输出信号进行选择。用途（1）选出几个检测变送信号的最高或最低信号用于控制，即竞争控制系统，（2）为防仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值，即冗余系统。6【例题1】辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统。图是大型合成氨厂中辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统的原理图与方框图。图中蒸汽压p1是系统的被控量，运行中它会随着用户使用蒸汽量的多或少而下降或上升，需要控制稳定。当蒸汽用量减少或增加时，蒸汽总管压力p1将升高或降低，应该减少或增加进入炉膛的燃气量，以使蒸汽压p1调回到给定值。所以控制阀装在燃气管线上，并为确保工艺安全应选择“气开阀”。相应控制系统的控制器为保证系统实现负反馈的正确控制，应选择“反作用”式控制器。但是，当控制阀打开，增加燃气量使蒸汽压p1回升到给定值的同时，亦使燃气压气p2上升，一旦p2升高到超过安全极限时，会导致炉膛熄火（俗称“脱火现象），这时炉膛若继续进入大量燃气，将引起危险的爆炸事故，工艺绝不允许发生这种情况。7【例题2】液氨蒸发器温度选择性控制系统。利用液氨蒸发为气氨这一吸热过程来冷却其他物料，再将气氨作为被冷却物料（主物料）送到制冷压缩机进行液化，并经冷却水进一步冷却液化后重复使用。为防止制冷压缩机损坏，严禁气氨中夹带液氨。液位正常时，温度控制系统正常工作；液位偏高时，控制阀的动作改为备用的液位控制系统控制，即液位控制系统自动取代温度控制系统投入工作，形成选择性控制系统。试画出系统方框图。8【例3】某生产过程反应器峰值反应温度选择性控制系统。该反应器内装有固定触媒层，为防止反应温度过高烧坏触媒，在不同的触媒层上装设了多个测温点，并把各测温信号都送到高值选择器HS中,选出最高的温度，并送入控制器进行控制。因此，系统将始终按反应器内最高的反应温度进行控制，确保了触媒的安全。试画出系统方框图。9【例4】一高位槽的出口流量需要进行平稳控制,但为防止高位槽液位过高而造成溢出事故,又需对槽的液位采取保护性措施。如图示。图4.4-24

流量液位选择性控制系统根据上述情况要求设计一选择性控制系统，画出该系统的方块图，选择控制阀的气开/气关型式，控制器的正、反作用及选择器的高低类型，并简要说明该系统的工作过程。103、选择性控制系统应用注意事项1）控制阀气开/气关形式、控制器正／反作用及控制规律选择，系统参数整定原则。完全同单回路控制系统。正常控制器所控制的被控量，一般精度要求较高，可选PI或PID控制规律。而取代控制器的作用是紧急情况下的暂时控制作用，一般选P控制规律，且比例度整定得较小。2）选择器的选型根据工艺具体有关参数分析，可以确定选择器是高选器(HS)还是低选器(LS)。在可能的情况下，应优先选用低值选择器。因为一般情况下，低值的信号更安全。3）注意防积分饱和措施因