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1、00:10,1,第七章 实现特殊工艺要求的过程控制系统,00:10,2,00:10,2,前馈反馈复合控制,课堂练习题,00:10,3,上一次课,均匀控制,分程控制,00:10,4,7.3.3 分程控制系统的应用,1、用于节能,00:10,5,如果用两个阀分程控制，小负荷时只开小阀，负荷增大时再开大阀。则两个调节阀组合后，可调范围扩大。,例 某厂蒸汽压力减压系统 用节流减压的方法将10MPa的高压蒸汽减压成4MPa的中压蒸汽。中压蒸汽的使用量变化很大。 如果只用一个阀门控制，只能选择大口径阀。而大口径阀在小开度下工作时，控制效果变差。,2用于扩大调节阀的可调范围,00:10,6,由于我国目前统一
2、设计的调节阀，其可调范围为30 不能满足需要调节阀可调范围大的生产过程 解决办法：采用分程控制，将流通能力不同、可调范围相同的两个调节阀当一个调节阀使用，扩大其可调节范围，以满足特殊工艺的要求。,可调范围,流通能力,00:10,7,分程控制中调节阀的可调范围与单个调节阀相比，扩大了26倍，从而满足了工艺上的特殊要求。,此时，调节阀的最大流通能力分别为,某一分程控制系统的两个调节阀，其最小流通能力分别为,而可调范围均为,若将两个调节阀当成一个调节阀当成一个调节阀使用,分程控制调节阀的可调范围为,最小流通能力为 最大流通能力为,0.14,109.2,00:10,8,3用于两个不同控制介质的生产过程
3、,在工业废液中和处理工艺中，需要根据废液的酸碱性（pH值），分别控制加酸量或加碱量。,PH值越小，输出电流越大,00:10,9,7.4 自动选择性控制系统 7.4.1 自动选择性控制概述,一般的过程控制系统是在正常工况下，为保证生产过程的物料平衡、能量平衡和生产安全而设计的，它们没有该考虑到在事故状态下的安全生产问题，即当操作条件到达安全极限时，应有保护性措施。,事故状态的保护性措施大致可分成两类：,硬保护 ：,软保护：,自动报警，然后由人工进行处理，或采用自动连锁、自动停机的方法进行保护。,自动选择性控制系统,00:10,10,7.4.2 系统的类型及工作过程,1选择调节器的输出信号,对调节
4、器输出信号进行选择的系统框图为：,00:10,11,例1 锅炉蒸汽压力的控制 工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。若用单回路控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。,如果蒸汽用量大幅度变化，蒸汽压力控制系统会使燃气阀门开度大幅变化。但煤气压力过高会发生脱火。,00:10,12,为防止产生脱火现象，增加一个燃气高压保护控制回路。用P2T测燃气压力，P2C的设定值为燃气高压上限值，当燃气压力低于上限值时， P2C输出高值信号。,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。,00:10,13,系统处于燃气压力控制时，蒸汽出口压力控制回路被燃气压力安全保护回路所取代。,P2C输出高值
5、时，LS选中P1C作为输出。 当煤气压力超过P2C给定值时， P2C输出低值， LS将改选P2C作为输出。,00:10,14,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，导致燃气流量过低，会出现熄火现象，也必须加以防止。,00:10,15,为防止出现熄火现象，再增加一个燃气低压保护控制回路 P3T、 P3C。 P3C的设定值为燃气压力下限值，当燃气压力低于下限值时， P3C输出高值信号，被HS选中。,当燃气压力高于下限值时， P3C输出低值信号，不会被HS选中。,00:10,16,本系统的选择器在控制器之后，是三选一系统。当系统处于燃气压力保
6、护控制期间，蒸汽出口压力不能保证符合工艺要求。,00:10,17,2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值、控制规律都一样的场合。,00:10,18,例2 固定床反应器中热点温度的控制,在不同位置分别安装温度传感器，由选择器选出热点温度信号，送入控制器进行控制。,反应器内固定床上装有催化剂以加速反应，而反应产生的热量若不及时被冷却液带走，温度过高会烧坏催化剂。因催化剂的老化、变质和流动等原因，固定床不同位置的温度可能不同,00:10,19,00:10,20,7.4.3选择性控制系统的设计原则 选择性控制系统是多个常规控制系统
7、的组合。与常规控制系统的设计相比，主要不同点是选择器的设计选型和调节器调节规律的确定。,1选择器的选型 选择器有高值选择器HS与低值选择器LS两种。 步骤：调节阀气开、气关-控制器正、反作用-选择器低值、高值 选择器类型的确定原则：依据生产处于不正常情况下的取代调节器输出信号高低来判断，输出为高，选择高值选择器，反之，选低值选择器 例1 蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制 例2 固定床反应器中热点温度的控制,00:10,21,例1 蒸汽压力与燃气压力的自动选择控制 由于燃气阀是正作用阀，防止燃气压力过高的选择器1就应当是低选，防止燃气压力过低的选择器2就应当是高选。,00:10,22,例2 固定
8、床反应器中热点温度的控制 控制思路就是按最高点温度控制，所有的点的温度都不会超标，所以用高选器。,00:10,23,2调节器调节规律的确定 对于正常工况下运行的调节器，由于有较高的控制精度要求，可用PI调节或PID调节；对于取代调节器，一般只要求其迅速发挥保护作用，可用P调节。,00:10,24,3调节器参数整定 正常工作调节器的整定要求与常规控制系统相同，可按常规控制系统的整定方法进行整定。对于取代调节器，要求能及时产生自动保护作用，其比例度应整定得小一些。,00:10,25,4积分饱和问题,外反馈法、积分切除法、限幅法,00:10,26,第10章 典型生产过程控制 与工程设计,00:10,
9、27,10.1典型生产过程控制 10.1.1电厂锅炉的过程控制,一、火力发电厂的生产流程,火力发电厂外观,在火力发电厂，最基本的工艺过程是用锅炉生产蒸汽，使汽轮机运转，进而带动发电机发电。,汽轮发电机组,锅炉控制是火力发电生产过程自动化的重要组成部分。它的主要任务是根据负荷设备（汽轮机）的需要，供应一定规格（压力、温度、流量和纯度）的蒸汽。,00:10,28,锅炉自动控制系统,锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、锅炉燃烧控制,00:10,29,10.1.1.1 汽包水位控制,1.汽包水位控制的重要性,2.汽包水位的控制方案,（1）单冲量水位控制方案,以汽包水位为被控参数、给水流量为控制参数构成
10、的单回路控制系统称为单冲量控制系统。这种系统结构简单、设计方便，缺点是克服给水自发性干扰和负荷干扰的能力差（虚假水位问题）,将锅炉的汽包水位控制在一个允许范围内，是锅炉运行的主要指标，也是锅炉能提供符合质量要求的蒸汽负荷的必要条件。,00:10,30,（2）双冲量水位控制方案,如果根据蒸汽流量的变化来校正虚假水位的误动作，就能使调节阀动作准确及时，减少水位的波动，改善控制质量。也就是说，若将蒸汽流量作为前馈信号，就构成了双冲量控制系统。,双冲量控制系统流程图及方框图,00:10,31,显而易见，该控制方案与单冲量水位控制相比，控制质量已有明显改善，但它对于给水系统的干扰仍不能有效克服，需要再引入给水流量信号构成三冲量串级控制系统。,（3） 三冲量串级控制方案,该控制系统由主、副两个调节器和三个冲量（汽包水位、蒸汽流量、给水流量）构成。其中，主调节器为水位调节器，副调节器为给水流量调节器，蒸汽流量为前馈信号。,汽包水位三冲量串级控制系统,三冲量前馈反馈串级控制系统在克服虚假水位的影响、维持水位稳定、提高给水控制质量等多方面都优于前述两种控制系统，是现场广泛采用的汽包水位控制方案。,
