62-65-特殊控制系统资料课件

8特殊控制系统8.1均匀控制系统8.2选择性控制系统8.3分程控制系统1.8特殊控制系统8.1均匀控制系统8.2选择性控制系统8.3塔2塔1LC8.1均匀控制系统8.1.1均匀控制的产生

工艺要求：平稳操作，分馏塔的进料、出料均应平稳对塔1：要求设计液位控制系统，维持液位稳定

对塔2：应维持进料恒定，要求设计流量控制系统

FC一般单回路控制：流量控制与液位控制相矛盾！！2.塔2塔1LC8.1均匀控制系统8.1.1均匀控制的产生

有些连续生产过程不希望或不允许加中间缓冲罐(有些化工产品经缓冲罐后可能发生附加化学反应)解决方法：加中间缓冲罐，分别设计流量控制和液位控制回路塔2塔1缓冲罐FTFCLTLC增加设备投资扩大占地面积在塔1受干扰塔底液位变化时，设法让塔底液位在最大允许的范围内平缓变化，使流出量平缓变化。即均匀控制3.有些连续生产过程不希望或不允许加中间缓冲罐(有些化工12液位流量21流量液位21液位流量液位定值控制流量定值控制均匀控制目的：是为了解决前后工序的供求矛盾，使两个变量（一般是指液位和流量）之间能够相互兼顾和协调操作。特点：不是为了使被控变量保持不变，而是使两个相互联系的变量都在允许的范围内缓慢的变化。4.12液位流量21流量液位21液位流量液位定值控制流量定值控制（1）简单均匀控制：采用纯比例作用，且比例度大一些，适当引入积分。LC甲乙8.1.2均匀控制方案5.（1）简单均匀控制：采用纯比例作用，且比例度大一些，适当引入（2）串级均匀控制：主副控制器一般都采用纯比例，要求较高时才引入积分。且当液位控制器的比例度较大，积分时间较长时，可使两个量变化都比较平稳。LC甲FC6.（2）串级均匀控制：主副控制器一般都采用纯比例，要求较高时才例：分离器压力与出口气体流量的串级均匀控制系统精馏塔FCPC

目的是维持分馏塔压力及加氢反应器的进料平稳。

串级均匀控制系统所用仪表较多(常规控制)，适用于控制阀前后压力干扰较大、对流量的平稳要求较高的场合。7.例：分离器压力与出口气体流量的串级均匀控制系统精FCPC

以液位和流量信号之差（或和）为被控变量来达到均匀控制的目的。

FTFCLT控制器控制阀流量对象测量变送-+液位对象测量变送干扰干扰偏置信号

稳态时加法器的输出为:控制器的测量值（3）双冲量均匀控制PH↑，P0↑阀开大PQ↑，P0↓阀关小兼顾了液位和流量的变化，具有串级的优点。8.以液位和流量信号之差（或和）为被控变量来达到均匀控制8.1.3均匀控制系统参数整定对于串级均匀控制系统的副调节器，应选择PI规律，按单回路工程整定法确定其PI参数。对于主调节器，一般应选择纯比例规律，即积分时间足够大。通过调整增益Kc以使出料尽可能地平缓，而同时确保液位不超出允许范围。有时为减少液位的调节余差，可引入少量的积分作用。当液位测量噪声较大时，为避免出料流量的同频率波动，可对液位测量信号进行低通滤波。9.8.1.3均匀控制系统参数整定对于串级均匀控制系统的副调8.1.4纯比例作用的均匀控制系统分析1、系统特性描述HQoQiLCQ0=f（XV，P1，P2，H）P1P2XV10.8.1.4纯比例作用的均匀控制系统分析1、系统特性描述HHSP-H+-QiQoP1P2方框图可简化为：Qi-HQ0P1P211.HSP-H+-QiQoP1P2方框图可简化为：Qi-HQ0P特征方程为2.纯比例作用

KcGc（s）=Kc同理低通滤波忽略控制阀和测量的动态滞后12.特征方程为2.纯比例作用

KcGc（s）=Kc同理低通滤波忽③控制器增益Kc的减少可使出料更加平缓，但使液位的余差同时增大；液位余差：△H=△Qi×TH/A①相同的动态特性，使H(t)和Q0(t)相位相同即当Qi(t)↑，使H(t)和Q0(t)缓慢↑当Qi(t)↓，使H(t)和Q0(t)缓慢↓，达到均匀控制目的结论：②实现进出物料的自动平衡；④为减少液位的调节余差，主控制器需要引入少量的积分作用。13.③控制器增益Kc的减少可使出料更加平缓，但使液位的余差同时增小结介绍了液位均匀控制的概念与特点；讨论了常见的均匀控制系统；分析了纯比例均匀控制系统。作业：P1178-314.小结介绍了液位均匀控制的概念与特点；作业：P117凡在控制回路中引入选择器的均称为选择性控制。8.2.1基本原理和结构HSLS

常用的选择器有低选器和高选器8.2选择性控制系统15.凡在控制回路中引入选择器的均称为选择性控制。8.2.1基本放热反应器热点温度选择控制放热反应器HSTC冷却液产品进料Tsp16.放热反应器热点温度选择控制放热反应器HSTC冷却液产品进料T概念硬保护参数达到第一极限，报警参数达到第二极限，停车；软保护参数达到第一极限，报警参数达到第二极限，改变控制方式超驰控制：为实现软保护而设计的控制系统。(１)超弛控制按选择器作用和功能8.2.2超弛控制系统17.概念超驰控制：为实现软保护而设计的控制系统。(１)超液氨蒸发器的单回路控制TC气氨气开阀液氨待冷却物料18.液氨蒸发器的单回路控制TC气氨气开阀液氨待冷却物料18.液氨TC被冷却介质气氨LSTCLC氨冷器物料出口温度与液氨液位的选择控制正常时：进行温度控制异常时：液位＞给定值：进行液位控制选择器：进行低值选择当进行液位控制时，物料温度增加，如偏差长期存在，使TC输出达到极限值。积分饱和：异常情况下，造成调节滞后，控制不及时积分饱和的危害：19.液氨TC被冷却介质气氨LSTCLC氨冷器物料出口温度与液氨液（2）超弛控制系统的设计问题：（1）调节阀气开气关特性的选择；（2）控制器正反作用及控制器规律的选择（3）选择器（低选器LS或高选器HS）的选择。TC气氨气开阀液氨LSTspLspLC20.（2）超弛控制系统的设计问题：TC气氨气开阀液氨LSTspL液氨蒸发器选择控制方块图LC阀液位对象温度测量Tsp＋－液位测量Lmax＋－LSTC温度对象TmLmu(t)21.液氨蒸发器选择控制方块图LC阀液位对象温度测量Tsp＋－液位(3)关于积分饱和的防止

目前防积分饱和主要有三种方法：①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。②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-P控制器。③积分外反馈法：采用选择器的输出，作为积分外反馈。22.(3)关于积分饱和的防止目前防积分饱和主要有未选中控制器2选中控制器1积分项偏差为e1，系统平稳时，e1等于零,控制器2只进行P动作。积分外反馈控制器1控制器2LS设定1设定2测量1测量2u1u2当某一控制器起作用时，让另一备用控制器的输出跟踪起作用控制器的输出，从而避免备用控制器的积分累加。进行PI控制23.未选中控制器2选中控制器1积分项偏差为e1，系统平稳时，选择控制系统抗积分饱和的实现24.选择控制系统抗积分饱和的实现24.（1）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。TC101进料TT101反应器产品冷却液TT102TT103TT104HS8.2.3其他选择性控制系统25.（1）在几个测量元件(或变送器)与调节器之间如:固定床反应器（2）变结构控制压力PC输出阀开度回流压力LS选择PC输出减法器输出=0排气阀全关压力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输出控制回流冷凝器控制系统如图气开阀正作用26.（2）变结构控制压力PC输出阀开度回流压力①选择性控制问题的由来；②选择性控制的设计方法与应用场合；小结作业：P1188-727.①选择性控制问题的由来；小结作业：P118间歇聚合反应器的控制问题控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度？冷水“A”Y“B”蒸汽T28.间歇聚合反应器的控制问题控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热（1）

基本原理分程控制系统:一个控制器按输出信号的不同区间操作不同的阀门。可采用一个温度控制器去同时操纵两个阀门、蒸汽和冷水阀，根据控制器输出的不同区间操纵不同的执行机构。

釜式间歇反应器的温度控制TTTC蒸汽冷水8.3分程控制系统29.（1）基本原理分程控制系统:一个控制器按输出信号的不同区间（2）分程控制系统的实施借助每个执行器上的阀门定位器，通过调整A、B两阀的全行程动作范围实现的。控制器电气转换如：分别对应在4~12mA和12~20mA

当控制器的输出小于12mA时，A阀动作、B阀不动；

当信号大于12mA时，A阀至极限，B阀动作。可分为：二级分程三级分程四级分程（3）分程的结构30.（2）分程控制系统的实施借助每个执行器上的阀控制器执行器A执行器B被控对象测量变送－特点：一个被控变量，一个操纵变量，而操纵变量分段。A：4~12mA20～60KPaB：12~20mA60～100KPa31.控制器执行器A执行器B被控对象测量变送－特点：一个被控变量，（4）控制阀的分程动作同向动作：两阀均随控制器的输出增大而开大（减少）。开度100%2060100KPa开度100%

2060100KPa异向动作：控制器输出增大时，一个阀开大，一个关小。开度100%

2060100KPa开度100%

2060100KPaAABB32.（4）控制阀的分程动作同向动作：两阀均随控制器的输出增大而开热交换器在热水不足以使物料温度达到规定值时，才开启蒸汽。控制阀类型：控制器作用：A、B阀的分程特性：控制过程：气开式反作用T过低→TC输出↑→以A阀控制出口温度，B阀全关。A阀全开后，还有偏差，TC输出↑达到60KPa以上时，B阀打开，以B阀控制出口温度①用于控制多种不同介质，满足生产要求（5）应用场合33.热交换器在热水不足以使物料温度达到规定值时，才开启蒸汽。控制釜式反应器控制阀类型：控制器作用：A、B阀的分程特性：B阀气开式反作用A阀气关式开始时，t较低，偏差＞0，TC输出较大（＞60KPa），B阀打开，使t↑，t↑，偏差＜0→TC输出↓→B阀关小→(＜60KPa)B阀全关，A阀↑→偏差=034.釜式反应器控制阀类型：控制器作用：A、B阀的分程特性：B阀气例：氮封的分程控制当P，控制器输出，故A关闭，B打开，P。当P

，控制器输出，故A打开，B关闭，P

。为使A、B动作不太频繁，可设不灵敏区，对精度要求不高的系统有益。放空N2②用于维护生产安全要求：N2呈微正压35.例：氮封的分程控制当P，控制器输出，故A关闭，B打开③用于扩大调节阀的可调范围使得在小流量时控制更精确阀的可调范围，定义为：如工业废水处理可调范围1000，此时可以通过分程满足工艺要