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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分程控制系统,8-1均匀控制系统,8.1.1均匀控制系统的由来,图多塔分离过程物料供求关系,连续精馏塔多塔分离过程,在最大扰动时，塔1液位仍在允许的上，下限间波动,限制塔2的进料变化速度，进料要求平稳或变化缓慢；,8.1.2均匀控制的实现,1. 单回路调节系统结构-实现均匀控制,结构同单回路纯液位控制系统，控制目的不同，实现时体现在调节器选型与参数整定不同,？怎样进行调节器选型与参数整定才能用液位控制系统结构实现均匀控制目的,分析：单回路纯液位控制系统，调节器采用P,PI规律，不同比例度,积分时间时液位与流量曲线,即：希望液位变
2、化更平稳，则控制器取小的比例度，小的积分时间.希望排出流量变化更平稳，则控制器取大的比例度，大的积分时间.,采用纯比例调节器，取较宽比例度，使控制作用“弱”,尽量不使用比例积分控制规律，或者使用时取大的积分时间,不用微分控制规律,结论：用单回路液位控制系统结构实现均匀控制目的 调节器选型与参数整定注意：,串级形式的均匀调节系统,2串级形式的均匀控制,结构同串级系统，控制目的不同，实现时体现在调节器选型与参数整定不同,(1)调节器（液位调节器）的整定：,选择比例规律,(2)调节器(副回路流量控制器)的整定,选择比例积分规律，整定步骤同单回路流量 控制系统调节器方法,8-2 选择性控制系统,为了适
3、应在不同工况下能实现自动控制，在控制回路中引入选择器，设计两个或两个以上控制系统，当工况改变时，自动选择一个适当的控制系统投入运行选择性控制系统 结构特点采用选择器 选择器分类: 高选器:选择器的输出等于输入信号中最高者 低选器:选择器的输出等于输入信号中最低者,Uo=min(ui1,uiN),Uo=max(ui1,uiN),例1：液氨蒸发器控制方案,(1)工艺原理：,控制指标:要求被冷却物料出口温度稳定.此时液氨液位在一定允许范围内。,一. 对调节器输出信号进行选择,8-2 选择性控制系统,非正常工况:液位高度超过上限.,图液氨蒸发器控制方案,液氨蒸发器选择性控制系统方框图,8-2 选择性控
4、制系统,(2)选择器的性质低值选择器还是高值选择器,本例选低选器,首先确定调节阀的型式。 确定取代回路对象的特性。 确定取代调节器的正反作用方式。 由工作原理确定选择器的性质。,调节阀的气开，气关形式本例应选用气开式调节阀（故障时全关）,？选择器的性质确定,对温度控制系统（正常工况）： 被控参数：物料出口温度 调节参数：液氨流量 被控对象：液氨蒸发器 调节阀的气开，气关形式本例应选用气开式调节阀（故障时全关）.Kv为“+” 液氨流量增加，物料出口温度降低。Ko为“-” 温度控制器Kc为“-”,为正作用方式。,8-2 选择性控制系统,对液位控制系统（取代回路）： 被控参数：液氨液位 调节参数：液
5、氨流量 被控对象：液氨蒸发器 液氨流量增加，液氨液位升高。 Ko为“+” 选用气开式调节阀.Kv为“+” 液位控制器Kc为“+”,为反作用方式。,选择器的选择取决于取代调节器 液位控制器为反作用，当测量值高于上限值时，控制器输出信号会减小该信号减小后，要求选中液位控制器，故用低选器,(3)控制器规律选择与参数整定,正常工况下控制系统的调节器的参数整定同常规情况 取代调节器的参数整定应使控制作用较常规情况强，一般采用小比例度,燃气,锅炉给水,蒸汽,汽包,炉膛,工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。,特殊工况一：如果蒸汽用量突然大幅度增加，会使蒸汽压力大幅度降低，蒸汽压力控制系统会使燃气流量大幅度增加，此
6、时燃气压力过高会发生脱火。试设计一个控制系统保证在两种情况下自动切换。,正常工况：用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。,例 锅炉蒸汽压力的控制,1.确定控制系统类型 2画出控制系统方框图 3试确定调节器正反作用。 4如有其他需要设计部分，请给出。,燃气,锅炉给水,蒸汽,汽包,炉膛,反,反,气开,1.采用选择性控制系统。 正常工况：用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。为防止产生脱火现象，增加一个燃气高压保护取代控制回路。,用低选器自动地选择两个控制信号中较低的一个，作为阀门的控制信号。,4.需确定选择器性质。,选择器的选择取决于取代调节器,2.控制系统方框图略,3
7、.确定调节器正反作用。两个回路都按照一般单回路控制系统方法设计,燃气阀后压力过高会发生脱火。由于P2C为反作用，其输出降低，而此时应选中P2C工作。故用低选器。,特殊工况二：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，使蒸汽压力大幅度升高，导致燃气流量过低，燃料气压力过低,会出现回火现象，也必须加以防止。,为防止出现回火现象，再增加一个燃气低压保护控制回路 P3T、 P3C。,选择器应为高选器.,试：确定选择器性质。,反,二竞争控制系统-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。用于几个被控变量的给定
8、值、控制规律都一样的场合。,例3 固定床反应器中热点温度的控制,3分程控制系统,一台控制器去控制几个执行器，并且是按输出信号的不同区间去控制不同调节阀动作,一、用于扩大调节阀的可调范围,8。3。2分程控制系统设计及工业应用,两个同向特性的调节阀并联控制一种介质的流量时，总流量特性是两个阀流量特性的叠加组合。,设大小两个调节阀的最大流量分别为： Q2max=105 m3 、Q1max=4.2m3；可调范围均为 R= 30,8。3。2分程控制系统设计及工业应用,则两个阀的最小流量分别为： Q2min= Q2max / R=105/ 30=3.5 Q1min= Q1max/ R=4.2/ 30=0.
9、14,两个调节阀并联使用时： 最小流量为：Qmin= Q1min =0.14 最大流量为： Qmax= Q2max+Q1max=107.2,可调范围R并= Qmax / Qmin=107.2 / 0.14=780 并联使用后调节阀的可调范围增大了26倍。,例：间歇反映器温度控制如图，试设计一个合理的控制系统满足工艺控制要求。,被控对象：反应器 被控参数：反应器温度 调节参数：冷水与蒸汽,8。3。2分程控制系统设计及工业应用,二. 用于一个控制回路需要控制多个操纵量,控制系统结构：分程控制,（1）确定控制系统类型 （2）指出被控变量，操纵变量 （3） 画出控制系统方框图 （4）确定两个执行器气开
10、，气关形式（5）试确定调节器正反作用。 （6）如有其他需要设计部分，请给出。,冷水,热水,例：储罐氮封分程控制系统,氮封目的,氮封技术要求：保持储罐内氮气压呈微量正压。,(4) 阀的气开，气关形式,充氮气阀A气开阀,排氮气阀B气关阀,（1）控制系统结构：分程控制,（1）确定控制系统类型 （2）指出被控变量，操纵变量 （3） 画出控制系统方框图 （4）确定两个执行器气开，气关形式（5）试确定调节器正反作用。 （6）如有其他需要设计部分，请给出。,压力调节器为反作用调节器,被控参数氮气压力,例：储罐氮封分程控制系统,（5）调节器正反作用方式,小结 了解均匀，选择性，分程等控制系统的引入原因,使用场
11、合。 掌握各种控制系统的设计过程 掌握各种控制系统的工作过程，结构框图,掌握均匀控制系统与纯液位控制系统的区别，反映在控制器参数整定上有何不同。,掌握分程控制系统的工作过程及分程图的含义,掌握选择性控制系统的工作过程，选择器的选择。,串级,两控制器串联两闭合回路形成内外环,解决对象滞后大，干扰作用强而频繁，负荷变化大的问题,前馈,开环控制,对特定干扰加补偿器,反馈,反馈回路和开环的补偿回路叠加而成,在干扰频繁，对象有较大滞后时，对主要干扰加补偿器,总结,大滞后,采样控制； Simth预估补偿控制,调一调、等一等； 利用预估器提前做出响应、提前控制,比值,单闭环 双闭环 变比值,实现几个流量参数 符合一定比例关系,均匀,简单均匀控制 串级均匀控制,对两个有控制矛盾的被控参数，进行协调控制,分程,一个控制器 对多个控制阀,解耦,多个控制回路 对一个控制阀,实现多个操 纵量协调操作,实现多个被控参 数选择控制,选择,前馈解耦 对角矩阵解耦 单位矩阵解耦,解除控制回路间的耦合影响,
