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《化工仪表及自动化》课程教学课件教学目的:把握简洁掌握系统的投运及操作中的常见问题教学重点:简洁掌握系统的投运化工仪表及自动化授课时间:第 教学目的:把握简洁掌握系统的投运及操作中的常见问题教学重点:简洁掌握系统的投运教学内容:教学难点:掌握器正、反作用的判定方法教学过程:教学内容:上节课学问回忆:12.1、由图可知,简洁掌握系统有着共同的特征,它们均由四个根本环节组成,即被控对象、测量变送器、掌握器和执行器。对于不同对象的简洁掌握系统,尽管其具体装置与变量不一样,但都可以用一样的方块图来表示。这就便于对它们的共性进展争论。图12-3简洁掌握系统方块图12、2、被控变量的选择〔①把握何谓被控变量;②必需了解工艺过程和工艺特点对掌握的要求,认真分析个变量之间的相互关系,一般要遵循6项原则,见书P178。、操纵变量的选择〔①把握操纵变量的定义;②把握选择操纵变量的3项原则,见书P180。、掌握器掌握规律的选择及参数整定〔①把握P、PI、PID三种掌握器的特点;②把握掌握器的工程整定的3种根本方法:临界比例度法、衰减曲线法、阅历凑试法。本节课程内容引入:简洁掌握系统设计并按设计要求进展正确安装后,即可着手进展掌握系统的投运和掌握器参数的整定工作。但如何投运是一项很重要的工作,尤其是对一些重要的掌握系统更应重视。、掌握系统的投运经过掌握系统设计、仪表调校、安装后,接下去的工作是掌握系统的投运。所谓掌握系统的投运,就是将系统由手开工作状态切换到自开工作状态。这一过程是通过将掌握器上的手动一自动切换开关从手动位置切换到自动位置来完成的。掌握器在手动位置时,掌握阀承受的是掌握器手动输出信号:当掌握器从手动位置切换到自动位置时,将以自动输出信号代替手动输出信号掌握掌握阀,此时掌握阀承受的是掌握器依据偏差信号的大小和方向按肯定掌握规律运算所得的输出信号(称之为自动输出)。假设掌握器在切换之前,自动输出与手动输出信号不相等,那么,在切换过程中必定会给系统引入扰动,这将破坏系统原先的平衡状态,是不允许的。因此,要求切换过程必需保证无扰动地进展。也就是说,从手动切换到自动的过程中,不应造成系统的扰动,不应当破坏系统原有的平衡状态,亦即切换过程中不能转变掌握阀的原有开度。由于在化工生产中普遍存在高温、高压、易燃、易爆、有毒等工艺场合,所以在这些地方投运掌握系统,操作人员会担肯定的风险。12.5.1-1.投入运行前的预备工作自动掌握系统安装完毕或是经过停车检修之后,都要(重)投入投运前,首先应生疏工艺过程,了解主要工艺流程和对掌握指标的要求,以及各种工艺参数之间的关系,生疏掌握方案,对测量元件、调整阀的位置、管线走向等都要做到心中有数。投运前的主要检查工作如下所述。①对组成掌握系统的各组成部件,包括检测元件、变送器、掌握器、显示仪表、掌握阀等,进展校验检查并记录,保证其准确度要求,确保仪表能正常的使用。②对各连接收线、接线进展检查,保证连接正确。例如,孔板上下游导压管与变送器凹凸压端的正确连接;导压管和气动管线必需畅通,不得中间堵塞;热电偶正负极与补偿导线极性、变送器、显示仪表的正确连接;三线制或四线制热电阻的正确接线等。③假设承受隔离措施,应在清洗导压管后,灌注流量、液位和压力测量系统中的隔离液。④应设置好掌握器的正反作用、内外设定开关等;并依据阅历或估算,预置δ,TI,TD参数值,或者先将掌握器设置为纯比例作用,比例度δ置于较大的位置。⑤检查掌握阀气开、气关形式的选择是否正确,关闭掌握阀的旁路阀,翻开上下游的截止阀,并使掌握阀能敏捷开闭,安装阀门定位器的掌握阀应检查阀门定位器能否正确动作。⑥进展联动试验,用模拟信号代替检测变送信号,检查掌握阀能否正确动作,显示仪表是否正确显示等;转变比例度、积分和微分时间,观看掌握器输出的变化是否正确。承受计算机掌握时,状况与承受常规掌握器时相像。12.5.1-2.掌握器的正、反作用确实定方法〔相关学问〕12-3反响掌握系统来说,只有在负反响的状况下,系统才是稳定的,当系统受到扰动时,其过渡过程将会是一个衰减过程;反之,假设系统是正反响,那么系统是不稳定的,一旦遇到扰动作用,过渡过程将会发散,在工业过程掌握中,这种状况是不期望发生的。因此,一个掌握系统要实现正常运行,必需是一个负反响系统,而掌握器的正、反作用方式打算着系统的反响形式,所以必需正确选择。为了保证能构成负反响,系统的开环放大倍数必需为负值,而系统的开环放大倍数是系统中各个环节放大倍数的乘积。这样,只要事先知道了过程对象、掌握阀和测量变送装置放大倍数的正负,再依据系统开环放大倍数必需为负的要求,就可以很简洁地确定出掌握器的正、反作用。系统中各环节正、反作用方向的规定在掌握系统方块图中,每一个环节(方框)的作用方向都可用该环节放大系数的正、负来表示。如作用方向为正,可在方框上标“掌握系统中各环节的作用方向(增益符号)是这样规定的:当该环节的输入信号增加时,假设输出信号也随之增加,则该环节为正作用方向;反之,当输入增加时,假设输出减小,即输出与输入变化方向相反,则为负作用方向。被控对象环节。被控对象的作用方向,则随具体对象的不同而各不一样。当过程的输入(操纵变量)增加时,假设其输出(被控变量)执行器环节。对于掌握阀,其作用方向取决于是气开阀还是气关阀。当掌握器输出信号(即掌握阀的输入信号)增加时,气开阀的开度增加,因而流过掌握阀的流体流量也增加,故气开阀是正方向的,取“+”号;反之,当气关阀接收的信号增加时,流过掌握阀的流量反而削减,所以是反方向的,取“一”号。掌握阀的气开、气关作用形式应按其选择原则事先确定。测量变送环节。对于测量元件及变送器,其作用方向一般都是“正”的。由于当其输入量(被控变量)增加时,输出量(测量值)一般也是增加的,所以在考虑整个掌握系统的作用方向时,可以不考虑测量元件及变送器的作用方向,只需要考虑掌握器、执行器和被控对象三个环节的作用方向,使它们组合后能起到负反响的作用。因此该环节在判别式中并没有消灭。掌握器环节。由于掌握器的输出取决于被控变量的测量值与设定值之差,所以被控变量的测量值与设定值变化时,对输出的作用方向是相反的。对于掌握器的作用方向是这样规定的:当设定值不或者当测量值不变、设定值减小时,掌握器的输出增加的称为“正作的正、反作用规定完全全都。掌握器正、反作用方式确实定方法由前述可知,为保证使整个掌握系统构成负反响的闭环系统,系统的开环放大倍数必需为负,即(掌握器±)×(执行器±)×(被控对象±)=“-”确定掌握器正、反作用方式的步骤如下;1阀的作用方向为正,气关阀的作用方向为负;2依据被控对象的输入和输出关系,确定其正、负作用方向;3作用方向;4依据负反响准则,确定掌握器的正、反作用方式。例如,在锅炉汽包水位掌握系统中,为了防止系统故障或气源中断时锅炉供水中断而烧干爆炸,掌握阀应选气关式,符号为“-”;当锅炉进水量(操纵变量)增加时,液位(被控变量)上升,被控对象符12-23所示。又如,换热器出口温度掌握系统,为避开换热器因温度过高或温差过大而损坏,当操纵变量为载热体流量时,掌握阀选择气开式,符12-212-23锅炉水位掌握系统图12-2再如,对于精馏塔塔顶温度掌握系统,为保证在掌握系统消灭故障时塔顶馏出物的产品质量,当以塔顶馏出物冷凝液的回流量作操纵变量时,其回流量掌握阀应选择气关式,符号为“-12-4图12-4精馏塔塔顶温度掌握系统 图12-1储槽液位掌握系统而对于以进料量为操纵变量的储槽液位掌握系统,从安全角度考虑,选择气开阔,符号为“十但因出料阀开度增加,液位下降,因此,被控对象为负作用,符号为12-1所示。练习:如下图为加热炉,工艺对炉出口温度有较高要求,试组成加热炉温度简洁掌握系统。①、画出加热炉温度掌握系统掌握方案;②、选择掌握阀气开、气关形式;③、选择掌握器作用方向和掌握规律;④、画出掌握系统方块图;⑤、简述当进料突然增加时系统的掌握过程。加热炉工艺介质TT燃料TC加热炉温度掌握系统掌握方案如下图; 掌握阀气开阀,掌握规律PID掌握规律PID(4)干扰给定值被控变量TCTV加热炉—TT温度掌握系统方块图温度掌握系统方块图输出减小,反作用的掌握器输出增大,气开掌握阀开大,燃料流量增加,炉出口温度上升。经系统反复调整,加热炉出口温度回到给定值上。反之亦然。12.5.1-3.掌握系统的投运合理、正确地把握掌握系统的投运,使系统无扰动地、快速地进入闭环,是工艺过程平稳运行的必要条件。对掌握系统投运的唯一要求,是系统平稳地从手动操作转入自动掌握,即按无扰动切换(指手、自动切换时阀上的信号根本不变)的要求将掌握器切入自动掌握。掌握系统的投运应与工艺过程的开车亲热协作,在进展静态试车和动态试车的调试过程中,对掌握系统和检测系统进展检查和调试。掌握系统各组成局部的投运次序一般如下所述。〔1〕检测系统投运。温度、压力等检测系统的投运比较简洁,可逐个开启仪表和检测变送器,检查仪表显示值的正确性。流量、液位检测系统应依据检测变送器的开车要求,从检测元件的根部开头,逐个缓慢地翻开有关根部阀、截止阀等(要防止变送器受到压力冲击),直到显示正常。〔2〕掌握系统投运。应从手动遥控开头,逐个将掌握回路过渡到自动操作,应保证无扰动切换。1的人工操作,即操作人员在掌握室中,依据显示仪表所示被控变量的状况,直接开关掌握阀。手动遥控时,由于操作人员可脱离现场,在掌握室中用仪表进展操作,因此很受人们的欢送。在一些比较稳定的装置上,手动遥控阀门应用较为广泛。12-17掌握阀安装示意图在开车时,先进展现场手动操作,即先将图12-17中掌握阀前后的切断阀1和2关闭,翻开旁路阀3,观看测量仪表能否正常工作。待工况稳定后,被控变量稳定在设定值四周时,然后进展旁路阀一掌握●用手动定值器、手操器或掌握器的手动操作方式调整作用于控P123的同时,相应地渐渐启动调整阀以保持流量尽量不变化;●观看仪表的指示值,转变手操输出,使被控变量接近设定值,此时,表示阀的开度适宜,可以向自动切换了。手动遥控阀门和掌握器的手动、自动切换操作都是在掌握器面板12-29M者硬手动H软手操设有慢速和快速两挡。慢速挡全行程时间为100s;假设连续往里按,为快速挡,全行程时间为6s,输出变化很快。用掌握器的手动输出电流掌握掌握阀的开关,转变操纵变量,并尽量使被控变量接近工艺设定值,当生产过程比较稳定且扰动较小时,即可投入自动。2投入自动(掌握器的手动和自动切换)。掌握器的手动操作平稳后,被控变量接近或等于设定值。将内、外设定选择开关扳向内给定位置,然后拨动内给定旋钮使偏差为零:设置PID参数后即可将掌握器由手动状态切换到自动状态。至此,初步投运过程完毕。但此时控制系统的过渡过程不肯定满足要求,这时需要进一步调整δ,T和TI D三个参数。有关掌握系统的参数整定方法前面已具体介绍过。图12-29 DTZ-2100s全刻度指示掌握器面板示意图与掌握系统的投运相反,当工艺生产过程受到较大扰动、被控变量掌握不稳定时,需要将掌握系统退出自动运行,改为手动遥控,即自动切向手动,这一过程也需要到达无扰动切换。掌握系统操作中的常见问题掌握系统在投运以后及运行一段时间后,可能会消灭各种各样的问题,这通常要从自动扮装置和工艺两方面去查找缘由。下面仅就控制系统可能消灭的几个主要问题及解决的措施作简洁的介绍。12.5.2-1.掌握系统间的相互干扰及抑制方法由于化工过程常常是用管道将一系列单元设备连接而成的,流经设备和管道的物料又常是连续的。所以有时尽管单个的掌握系统设计的格外完善,但投入运行后由于多个掌握系统之间存在相互干扰而无法正常运行。例书P187图12-18中精馏塔两个温度掌握系统之间的相互干扰及图12-19中压力和流量两个掌握系统之间的相互干扰,还有一些并联运行的设备之间的关联也很大,例如一个负荷安排系统〔见图12-20也可以从掌握系统方面考虑。12.5.2-2.测量系统的故障及判别方法记录曲线的分析比较掌握室仪表与现场仪表比较两台仪表之间的比较12.5.2-3.掌握系统运行中的常见问题这要从组成简洁掌握系统的四个根本环节来考虑,即除了考虑前面所讲的测量系统可能消灭的故障以外,还要考虑:考虑对象的特性在运行中有无发生变化。可以通过重整定掌握器参数来获得较好的掌握质量。掌握阀的特性是否发生变化或是否工作在正常的使用状况下。可以重依据工艺的生产状况进展调整阀参数的核算后改型更换。掌握器的特性或PID参数还能否满足工艺当前的生产状况12.5.2-4.掌握系统的维护掌握系统和检测系统投运后,为保持系统长期稳定地运行,应做好系统维护工作。要做好记录和归档工作;要做好连接收线的维护工作,对隔离液等应定期灌注。②发生故障时的维护。一旦发生故障,应准时、快速、正确地分析和处理
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