1、第二章复杂控制系统只有个被控变嚣的单回路简单控制系统解决r有汹化工厂大部分的控制问蹄，但是它们有定的局限性.这整局限性主要税现在r1;们只能完成E值搜俐，功能单-对纯精后级大，时间常曼史校火.子优多而刷刷的对象.控制质饭钱婚时4:个过程盒，民内部存在相关的位辑，撞倒系恍槐互之间会出现于优等等因此在简略箍制系统的葛础上.又发展T众多的复4挺撞倒系统.它们的名称将点和使用场合如F.1串级控制系统区的特点是附个调节需栩栩联.主澜节嚣的输出作为11)iIIl节稽的纷定.适用于时同帘11且纯滞后极大的对象，灿灿热妒的温度控制够.2比值控制系统官可以控制两个威两个以上的物制侃量保得一定的比但美系.3均匀位
2、倒宦可以撞倒两个有关的变埠，例如梢惰蟠省釜的掖位和精底出科流缉。使官们都且很慢的变化.V)蟹和供求的矛蝠，乎使后续设备的镰作段为平稳.4份雹位制由一个调节锦去控制两个藏两个以上的调节阀-1应用于个披撞变且需要两个以上的银纵盒醒来分阶段远行控制或者操纵变量，昏要大帽度改变的场合.5采用模拟计算单元的位制原lIt调节榕的给定值由模拟计算单元绘出，它可以是根掘工艺1:血的变化随时计算出来的创.它1能国为被拉变量不能岚接测量.风能i矗立立向披汁，配方能求得.6 自动选葬性控制系统调节嚣的测量值可以辙1II工艺的要求自动选得一个是高111.11低值或者1维值，也可以根据101;的工况来自动选挪预先设计好
3、的儿柿控制系院的筒饱和组成.7前馈位制系饺调节11棍医干扰的大小不得撞撞变量发生变化.直穰边行役正控制.1;常与反馈钮同销合在-远使用，以消醋，在几个影响最大的干扰.8. 1摩线性控制系统当智富徨对象非线性较为严llR可以采用非就性控制，以炮部分补偿作用.或者在某些场合采用非钱性抱制以求得披控变量更加平稳.,. )在停控制系统调节榕的输也是断缕的。即调节一段时向再保持一段时间铮铮11.官适用于纯滞后将别大的对象，以防止位制作用越凋.10. I帽控制系揽t适用于被也对象将位复杂，级难徨懈的场合，它艘拟人的良作方式进行判断、锥坦和调节-11解他制系统利用解辆装置使调节的输出酣抵刑对象内部存在的相提
4、作用.保旺控制品质.它通合于控制系统有几个严重精美的被控变时采用.直像撞割系统决非仅仅上国提到的11神，此外还有预测控刷系统、多输出控制系统自造成控制系统、极值位副系统.11优时闸，豆制系统等等.应当引起重槐的是这些复杂控制系统都矗为了解决某个特殊*居而产生并发属的.它们均有各自通用的场合，不宜脑使乱用.能用单函鲁筒尊徨制系统淡的问题，就小E设计复杂徨制系统z量结阳徨割系统如果使用不当.不仅l1Im!受资.不能每放.有时反而会带来不必要的麻烦.1.18 第一节串级控制系统割组控制禀统的矗本概盘E工作过程罔3-2- )为碍级撞倒系统的方耀回该系统衡两个调节击.调节ttl为i调节幡阑可防部2)与副
5、调节嚣.) 调节甸的.1Il作为副调节饰的线定系统有两个测民变运单元-个测昆在被控变凰纯-个测槌创被拉变量.粤级拽制系统的目的主要在于假错副主a院校变毒稳定.现以阳3-2-2所示的管式1刷热妒出口温度卑级徨M系统为例来说明确级俄制系E髦的1仁作过程.4斗了呵?fFY石A干盯飞11翻, . ._-H;:; 1.一一1-一-一-比-一一一一因3-2-1串级控制系统的为恒国管式加然炉是炼汹生产过幌啡的重要设备，其作用是把原汹加热M-.定的温度，然厨法去分锚，得到各种不伺规格的产品.为了保证份情部分生产正常，延长炉管寿命，要对出口温度加以恒制舰只允许由功土【- 2)(:.为此采用T加然炉出口温度与炉R
6、室温度蝴级梭侧系统.在外界干扰1.; iinlil， 的作照下.系统的热平衡遭到磁坏，加热炉出口温度发生变化.M;时银位制系钝中的主、酬阔气愤.便开始T官们曲工作过程.撇撇予优施hDA位置的不同.可分为下列三种情况.J. 1优作用于翩翩A当燃料泊I!JJ、流露.组分等发生变化时，炉应斟度也会相应发生变化此时炉橙温度的副调节tITRC-2立即是行调节.1贺子扰彼小，经副副局调节以后，炉，暨温度基本保不变.这样I!不会匠币加伪炉的出口温度.当干扰很大时.还会影响燃料栩到主被控交量加侧炉的出口温度这时主调节ttTRC-l 的输出开始监生变化，对副调节督TRC-2来说.将集受编图3-2-2管式翩然炉出
7、口温度级控制系统图定值与测量值两方菌的爱化从而使输入偏爱增加，枝正作用除油阳惧怕V加强加速了删节过程.2干扰作用于主回路边颜料斓的人口视量和温度提辈辈化时妒睡温度尚未发生变化，但加热炉幽口温度先行改变.此时主调节tt TRC-l辙随灿灿炉出口温度的变化去改变副调节银TRC斗的销商佬，副调节棉攘到捕令后，很侠产生役正作用.改变辅料汹洲开阔的开度，使加热妒出口温度返回给定值.在控制系镜中囱于多了一个副国赂，调节和反馈的通道部缩短r.因而也使.但变量的题调量减小4调节过慰籍短-3干扰同时作用于主、副圄路当多个于扰网时作用于主、副回路才想它们使得主被控变量与副徽控交量往同一方向变化.则配调节的输入11
8、1撞将显著地lxi.因而它的出也将发生貌大的变化.J.L dQ K K 大系姓为al!.p司为(6=;-;l:J.p =弱、因而负将Q改变时开环放大系数是变的，与负荷成反比.自于许多流键控制副回路在低负荷下远行，此时主调节指输出做小的变化就会造成流量大，商度的波动，便调节品质变坏因而对负荷变化大鲁需要经常在小流.-F工作.以且J.l:上极难实现控制的场合，其梳量副回路应加开方器为好，当然负荷较为稳定的事级控制系统.其流量画Jl国路也可以不知开方器.因3-2-5褒示T 乙烯装置脱丙烧珞珞釜温度与迸再拂稽蒸340 现丙位瑞圈3-2-5且两统将增釜温度1jJ!t徨制系统汽流握级柿制系统，因为培釜加热
9、燕汽流量比较恒定，所以在设计中来设贫开方器(串在附级控制系镜中.亨、副树节惕的工作性匮不-惮.主调节协也定自搜俐的作用，而副调节棉坦随动控制的作用旨主彼控变量一般不允许有余差，而副被控变量往往允许在定范围内波动.冈而主调节稽可选用比例相分调节掘.副调节器可以选用比例调节栅.只是在流量控制作副回路时.一艘副调节稽也选用比例极分调节倍这样副自赂。丁以孩照主阳路的要求，对于物料流和能量流实施嘴确的控制，这将有利于韧料平衡和能量平衡也有利于副回路单独投远，唱调节网上设有阀门定位锦时闸门定佳也相 当于回鳞调节阀构成一个制级的副圃带.(;使得调节稽的输出信号与反映阀仔行程的位移倍号取得平衡根据主、副对象时
10、间常做应当铺开以兔振荡的原则，阕门定位精不筑用于流量控制和液体压力控制的调节阀上否则为了消除振荡需要把调节辑的比例度放得很大.这符合降低位制系统的灵敏度.第二节比值控制系统一、比值控制的目前fi油化工生产经常要求两种物料以量的比例混合以后，加化学且血.以保证且应咒分并节约储量.，以Ef白为原料制氢生产合成氨的工艺中，要求透lIt汹气化炉的氧气和重泊流量保待合适的比例，着氧汹比过高，则因炉顶温度过高会造成妒内耐火砖脱落，缩短炉子寿命，如氧泊比过俑，重泊燃绕不完全，导孩韧料损失，并且生成大量炭属，绪后续工序带来回难.再如选合成稽的氨氟比使制.幽子时象具有积分性质，所以希鲤选合成糟的氧气与氯气的摩尔
11、流量比严格保持3叫，此比值往任方向长时间地偏离，都会造成氧的收率下降和能梧增大.E有实践褒明.如果缸t!氨比控制舒.恤t!氯比彼功抱回从0.2%下降到0.05%.能Jt严氨1%-2%.由此可见比值控制在化工生产中占有比彼重要的位置.二、几种常皿的比惶惶1111万禀1单闭环比值位制系统最简单的比值控制系统是单罔环比值控制系统，它的控制方案且方眶围如图3-2-6所示.从图上可以看出.Q, 是主动量.它本身没有反馈控制，因而是呵变的.Q.是从劫量，官髓。z而变，在稳态时量保得Q:=KQlo因为只有z的流量回路形成丁罔环，所以叫做单闭环比值控制系统.单闭环比值控制系统适用于Q，比较稳定闹场合.例如Q，
12、是计量裂的输出流量，它能保符倒窟不虫.当Q，本身波动比校圃配置也幅E较大.t.且然经过调节Q，将为回保籍等于KQ1但囱子调节有个过程，实际上也无论是从累计量还是毒时量来看都祖难严保持等于KQ，.同时负荷经常波动也对下-Jl!工序带来不利的影响.因而在此基础上草展了双闭环比值将制民集.2双网环比值控制系揽在单闭环比值控制系统的基础上，对Q，主动量又增加了个闭环控制回路，这样就构成了双向环比值控制系皖.它的控制方集且方框图如图3-2.7所示.这类控制系统的符点是在保格比健控制的前提下.主动量鞠从功,41 榆|忖挝一-哼王哥号- - - ! ft4 -iii至1引哇(): f.;丁f可J/廿4q 单
13、间环比值控制系统及其万恒剧主主(tLCIIj-J币型号l一一一一!i屯EE一一-，h吨+j屉J|什哥哥fEL-i-TH也-因3-2-6Q, 双闭环比值按制系统及其方程图量罔个流量均构成了闭合回路.这样官能克服自身流量的干扰，使主从流量都比貌平稳.并使得工艺系就总的负椅也较稳定，而且自于Q，比较平稳，所以无论从累计量还是从属时量来肴。比值控制的敛果都比单附环位制系统主要好，因而在大多数情况下，都采用双闭环比值控制系统.3华级比值控制系统街时在生产过程中，虽然采用了比值控制，但两种物料质量漉量的比值会受到介质温度、压力、组分变化的后响.难以精确密制在期盟值上.此时可以引人代褒工艺过程配比质量棉你的
14、第二，戴来进行比能自动设定，从图3-2-7豆/f5 图3-2-8氧化炉温度氨空比串级控制系统1一边镰精(2一氧化炉，3一顶鹅1114-1富凤侃，5一混合部宫(342 而构成级比值控制系统.如硝酸生产中的氨氧化过程，有的厂采用r氧化炉温度与氨空比的串级控制系统氨在相触姆的催化节氧化生成氧化氮.如且应温度过低，则氧化率低，物料损失，r;反血温度过高1则由于氧化氨分解，收率也要下降，而包销丝触媒间在高温下损失太大.所以居合考虑一般常际法 氧化U控制在800C E查为经济而只需改变氨气与夺气的流量比值使氨气在棍合气体中占11.S K时.就能保符合适的反应温度，并得到ij98%的高氧化率.所以阳图-2副
15、所加设什个氧化炉汹度与氨 空lt的申级控制系统.就能满足上述工芷的安求，圈中氧化炉温度调节器是主调节器，氨气流量相空气流量的比值控制构成i网路，当反应温度有偏离时，改变氯气流量即战变氨空比使温度恢!iE常.4带逻辑键盘的比值控制系统归自3-2.7所示的双闭环比值控制系统还常用于锅炉燃烧系统，以保柿需气流触与燃料流量恰当的比值.徊在这悖的系统中守-日风机失灵JlII.调节空气流益的捎扳卡死古勇气流脏就不能随燃料流量变化.过量的燃料就会箱1聚而发生冒烟，这除了造成燃料损失外还可能导致爆炸.为f防止此类事故发生，同时从节能角度考虑，现在大型蝙炉的燃料也制一般设有带逻割据量的比监控制系锐.它的控制系统
16、如阳3-2，9所示.(f:-:-r l 2 燃料空气T V- 2 品组3-2-9带逻每.量的崩级比值控制系统1一低远H，2 -离遍11，3 渥配11， 反作用调节棍，s 代钮，, 蒸汽锅炉上述控制系统在正常工况下，相当于个蒸气压力与燃料气流量就空气流量的感级控制系统，以及另一个燃料气流量与空气流量的比值徨I!l.此比值控制系统与常且的比值控制系统不同Z处是把纳法放在空气流量拥量变送单元FT-3之后号而不是放在给定部分.如设蒸气压力调节糟PRC一1为反作用.当蒸汽用量增曲时，蒸汽单管压力下降.PRC- l输出增加，它欲指擦燃料流量调节棉FRC-Z开大调节阕FCV-2.但因FRC-2的始定在低选稽
17、之后，它不能糟加，所以燃料流量不受.只有当PRC-l的输出通过高埠It.指掌空气流露调节稽lRC3把空气调节挡板FCV-3开大以后，并待精大的空气流撞信息经FT-3反馈到低选器以后，燃料流量调节榕的给草才开始发坐变化.使燃料气流量调节网FCV-2开大.当然问用量减少，藕向总管E力丰升时.m力调节11PRC-1的输出减少，它先通过低选糟使燃料气流量调节间FCV-2关小，待减少的燃料气流量信息经FT-2反馈到高选部以后才lIIl便直气流露调节嚣的鱼台短发生交化，使空气调节挡辍十l1TJT FCV-3关小.综k所述.上述事逻提量的$级比值位制原箴实现了按蒸汽负荷的要求先拥空气量盾加燃料气量，或者先减
18、燃料气世后减空气量的盟关系F在E常情阻节，官能保精空气流量与燃料气流量成一定比例，在华被情况下，当空气流量中断时，能使燃料气流量也相应的切断，从而实现了保证制娩完全和确保安全的工艺要求三、比值控制方量的真施1使用除法例比值控制系统在比值控制系统阿户，把比值2理解为真正的被控变量，则按图3-2-10使用除法器的比健控制系统此原理町以构成回3-2-10所示的使用除法糖的比。监控制系统.但观布在工程战计巾缺少采取这种做法.Jt主要原例如， (J回路酬增益蚓的343 dK K _.u.Ql Q . .n.o.LdK Q 制益d在=瓦飞E辰过来者带望保持召=，贝i苟地-d所以M酬益ZE:=dE GE反过
19、来守Q, ,.-.dK Q, K _,. .(:2, 改为阙节Q，来实现比值控制.李?也特望保持:，.K，如网路增趣, ze着希JlI保柿?!-K.则因Q, ., ，ndQQ; Q, , . ， _ .,. Q, dK宫附j曾益Z再也于.;口，鲸台仨还阳种情况，在使用除法棍的比值控削第镜中，不论拽俐哪个流世.也不论除法栅伽伺候法.团昂的糟益息是与被控制的旋盘。赞成反比.显然当被包冽的流量相对满量艇的百分敏貌，如时a子系统地徨挝大.窑狲严生镰Z商.(:!)比值控倒在阴的局剧性当使用单元仪表中的陈法If构成t班位制系统时.管.1:要求，t植控制范回槐溢于1此时除法部的输血肉。好候返于满屋霞.没有币
20、1111加输出的余地所阻比假范围川能确定在，-上或I以庐，不能在附l!自出现澜应.这伴单然始使用带来很大的不便.2使用乘法缕的比您费制系统因为使用除法桔的比例控削系统有上述的缺点，所以常常把比假思，事移到闭合回赂的外圃，战IN.使用乘法器的比值控制系统使用集法黯组成的比值控制系统匈阁3-2-13和闭3-2-7所示.圈中的乘法运算单元可以用气功单元组食仪者系列中的比(J(棍、，在法臂，也可以用电动，型单元组合仪表系列中的分流揭戴法告磁带电动E划单元组合仪我系列中的比感设定馆等.现将可用往比值控制系统中的备笑计算单元的蝠，事式;J.&实现流量比值位嗣后的相对流量比军列于我3-2-1.随3-2-1比
21、值馆.闸的各集计.尊元的运.王足以及可撞的相对lI.ttR ili算式x(世开方黯】削齿;Jf.J置飞初几吼.I p酬.K()，20)+20.K-O.2 S-也O.2S-4 0.5-2 飞且主一一玉E孚E丁-。-1。-1咆回份，. 雷I J)，-(J-IOmA.I岛=0-9，-1m 0-9.5 。-.0.98-t1 I州.揭II届-XI山K-O.I。-，。-，吨!I!I!比哪位应指.=0_ J-J(钱0.3-3 0,6.1. 7 lor,-n/,+ Vr O.&-j.1(方111v，-士(I-;)VQ, f Q, /1:. R.叮I反严p睛很ttJ111 kP,. W I.,./ W 四位襄比
22、值罩擎的事取在比oc控制系统叶拟翻两种工艺物料的流量值来确定计算单元应有的比傻JiI!II很重要.因3-2-11我示7一个气动比值储构成的流量比值控制系统，楚压变送器后设有开方11，使输出信号与披测IJI!t成编性关系因3- 2-1 1囱气功比值瑞构成的班.比能控制系统阁中开方榻的输出与徽测llIta肉的关系为气动比倪嚣的运式为A -t :80+2O khQJJM计1的嗣)庐=:X制20kPa (Q，_.为流量们的配.-阳20)+20=K,.Q, X&0+20 Ir.Pa 川344 由.= p_.可以求iK-是:!Q.击，21fff从上式可知仪费的比值系徽K不仅弓仁主要求的施配比。但布关而且与
23、边用的模汁的巅徨有关-显然在上阳中警告应变;!儒后，私设外方11.有如下关系K-. li: l Q, .百二:J 当由气动，曾法部怅构成比值份制系统时.其方桩因如因3-2-12所n 平板jlh 因3-2-12囱气动也法根构成的比值役11系统与的时例子相!可有如下)1在式很摞藕2在街算式，=;事Lx80+20kPlI 辆也幅r牵-x川okP . 幽.-PR可以求得所U且-20)(t!.-=-=羔.!.X8080 QI嗣门n=8oxttt+20 kpa 显然在上圈咿，着整压直送带后不设开方器时，有如下关系俨叫苦-tjz+20kpa 当滥用电动E涩、E也动E型单元组合仪表系列中的，晨在去棍、比息使挝
24、棍等来构成比值艘而系统时.仪表比值系度的求取也可仿照上面的方栓，挺进行.五、比值控制良蜒的几个问噩1东、从植慰安蠢的珑，事在-个比值撞倒系统中，由于主徽徨变量的变化.呵以通过比11役使!A徽位受量发生相应的啤比例的变化，冒冒!A撞撞变量的变化饰不能反过来，使主镰徨变震发生丝的变化，因而院应从安全的角度出且来越主从融役变量.捆在以石副汹为原料生产合成氨的工艺过在中，石躏施.澜院内视量阅设计T比值在制系统.栩以苟脐汹流量作为主画位变量时，当从111但变量蒸汽流量受到某种象件的拘束而减量时.比值撞制系统是不能部作用的，水/11比r酶，就会滥成依.导放触镰绩8战而失去捂住.反过来着逸待费肉，商量作为主
25、披徨变量，石圃楠流量作为从惊徨直量，当黯汽流量减量时，比值位制能自动使苟且自油，使量也随Z下降.而E脑泊流量受到约束离u时.I隔代梳，量仅仅相对过量.对工艺生产来讲仍然是安全的，而有脑怕流量突然过量无法徨俐的现象，, ?45 从工艺操作七分析，是不太可能发生的z所以从L艺生产安全的角度111发，以选挥蒸汽梳最作为比值控制的主被控受世较为合理，2芷 于开方锦的选用a比值控制系统中，不管有元开方器.要比值系披K选定以后.1即为常数，所以有无开方穗，对德态时的相对慌货比K是没有影响的.但轩末设开方辘，因为差压流量!t测得的趋$司流量平方成正比这样侃段小时动态放大系数小，流量;人时功态放大系数大.为了
26、使系统总的放大系数近似不变，则需要选用快开工作流量特性的调节闷.I这怖的调节阕工作在小流盘时爪容揭稳定.设置开方锦后即叮克服埠个缺ti.另外还1以使相对流量比1毛的叮调范围街所增大3比值榕的位置比值棉-触庄围3-2-6与剧3-2-7所示.民在主动徽Q，对从动量陆的纷走回路巾，这样比值流量控制nFFRC-2记录r的数据就是Q，的流量值.但当Q，相对梳量值较大.Q，相对流量值较小，以及图3-2-9所示的某些将楝场合比倪据也可以设在从动巍的测量回路中.这样做的好址是仪表输入信号的航比较大.精确度可以高屿，其缺点是流量控制黯上记录下的数据是相对流益集以K的值4气体流量的温度、压力佼lf当需畏精确控制流
27、理比值时，有时儒要对气体优锺设置温度压力校jE.具体实施方集请儿本章霸王节采用模拟计算单元的控制系统。六、戴字比值控制l!I兢在化工、石汹化纤等工业部门.经常需要将几种物料锥泛的比例来进行混合.随着椭圆齿轮轮流露计、涡轮流星11.守广泛的使用。巳严生并发展T一种新型的做字流量比值控制系统它与由模拟仪我组成的比倪控制系统相比.主要 有如下优点流量控制仪瓷的输入信号是脉冲频率恼与.它与椭圆街轮流量计、涡轮流盘计等流量变送器配套.因而测出的梳量精度高，量程宽.线性度好.特别侧圆窗lll量计适用于测量重泊、熏Z烯肉树脂等高粘度介质的流量，应用拿变为广泛.由官们组成的数字式流量能制系统应用十分方便s仪袭
28、采用集成电路.相应精度高.可靠性高比值的设定与流量.计部十分方便.，1丰于实现温度补偿和定量控制导测量债号由于是脉冲信号.因而传输过程F. F 1, 口一日写l士v中统干扰性能也很好.图3-2-13个混合流量比值控制系统图3-2-13表示了一个混合流量比值控制系-GX混合流量设定穗，2-GT败字流显比倪调节器.镜它要求各 个分主流量分别与总量保冉一定的3电/:EJ!.11恨.岛比例.图中囱混合流量设定器GX统一给自指令信号各个调节樨接到指令脉忡后，经过换算电路、比事设定部后进入加减运算11你为给宜值，由流锺变送樨来的脉附倩号也经过换，事也路后进入仪表的加减逞事棉作为测量值C.加减运，事智慧实际
29、上是一台可逆计数器官的差值经过数字/摸拟转换以后以模拟量的形式送入PI调节糖.其后就与普通模拟仪表栩同，测节糯量最络输出4-20mA的控制倩号到电气闭门定位11.以改虫洞节阀的开腔.从而使各混合量与总量的比值符合原先设定的要求.数字式混合流量调节稽的方框图表示在图3-2-14中.由于数字式鸡合流量调节器中恤减运算器的输出是.积流量与始定值的是值.因而调节的比例能制你用对畹町流量来说即是积分位制作用，但为了消除实际流量与需求之间的螺计误差，所以调节棉田然需有帜分功能.如果有些流量是用模拟仪袭咿的流量计来测锺，则应先使它的输出信号与流盘成线性关系，然后用电压频率守候11将输出情号夺挽成相应的脉冲情
30、号.再送人放字式饱含慌量删节11.346 爵日1前II晨4掉牙唱-0撮店铺山嘎吾E町L丁-剧吕衣锦11.l!i 1; 乎 很俗圈3-2-14数字式沛t比值调节者的方惺图第二节均匀控制系统、均匀控制的目的和任岳随着石汹化工生产的发展.很多产品垒产的工艺流夜十分重杂.议备立量很多.如以L爆黯罩为例.宫的工艺部分包括L娟、裂解汽汹加氢、T二烯给提毒单元，共有设备700多台.而且随着生产过程的强化，各个部分紧密相关.为了减少设备投资和装置占地面积，势必要尽可能地减少中闯储罐的数量和容积，往往前一个设备的出料盒後就是后一个世备的进料.如圄3.2.15所示.z，锄曼置脱丙酶烙的出料直t要作为血T娩缩的是料
31、.对腥2 白 丙烧塔来说，官要求防止格被捕空或满塔，而对脱丁烧搭乘鼠，为了蝇作稳，.古希望进料量.，.所以脱丙烧珞的珞釜穰位控制LlC-l，除了保证本稽的穰位在一定的控制范围以内，还要兼顾到蜕丁烧搭的选料榄蠢，且使宫不会有太大的彼动.这耻是采用均匀控制的目的.从上面的分析可以知遭，均匀搜侧事完成的任务就是保椅缩釜的穰位戴着容的压力在一定的位制范围以内，同时又要兼顾到官所操纵的流量，让它逐坦解汽捕步地、平情地变化，不至于彤响下-个设备的操作.单去界区然均匀控制既不是要严格保持液位在某-个给定值上.也不是严格控制流量在另-个输寇ik上而是要因3.2.15血丙统糟的出料直後作为脱T统密的进料兼顾被位
32、和流量的矛盾，让它们都在各自要求的控制1 脱丙烧培，2 脱了缤蠕范围内变化.对这个控制范围，不同的工艺过程要求不一伴，有的严.有的宽.辙不同的要求可以设计不同盟1/1观度的均匀控制系统.二、均匀控制方囊的实施1简单均匀徨制系统图3-2-15中脱丙烧宝善珞釜的被位控制系统是简单均匀控制系统.从外袋上看，它与单纯穰位控制系镜没有任何爱别，但根据官们完成的任务不同，主要的差别在于被位测量变送糟量覆的确定，以及调节糟的盗导与多数暨置上.均匀控制用的穰恤测量变法的mJ量量程可追得适当大-些，调节稽可以渔用比例式的.调节.参数肇定时，先把比例度放在一个较小的数值，再逐步岛小到太，只要在工艺负荷波动的范围内
33、，液位不超出要求的控制租圈即宵。比例度一做大于100%.着选用比例极分调节描，积分时问可旅长-if.-艘为lOm;n以上.比例一勘-347 If也可以恢照上述方法，也小到大逐步来进行试验.跟这样就能满且巍本均匀控制的要求.单纯的攘倪役制系统.!A精确蚀制被位平您的要求出发.被饨测量变送榕的酷程不应太大.以使，胡2民值荷杭州的丑做皮.嗣节樨地边用比例权分的，比例度设置钗小.2 回归级均匀税制系锐阁32.15表东了乙烯情僧i再回流棉被位与培顶同流量的附级均匀控制系统，它实际上就是个-般的1级控制系统.图中LIC为网流峨模仿位制作主调节器周.FIC是回班量控制，掏成副国111 .由于同流罐容织比较小
34、1所以小允许液位ii较大的披功者采用简单的均匀控制系统，要保持液位伍规章的撞倒范阁以内.国流量就会有较大幅度的波动，不符合工艺上但定因就比例要求.!ll而在这笑控制婆求饺高的捎愧罐巾.国i!l罐被f可与精Tl回流Jilm成事级均匀摊制系统.一寸 .fln G 占出豆去乙烛Hil.愣国3-2-15乙烯梢恼熔田说罐掖也附级均生J控制系统图3 -2-17脱烧缩增釜压为申级均匀撞倒系随i萄1 乙烯精偏蜻，2 国现罐1 脱乙锐培，-圈溉罐压力与掖(L相同也是衡量选出物料不平衡程度的工艺变萃，有时用压力作主彼控变量.掏成咿级均匀撞制系统.凶3-2-17袤示了乙姆是审理脱己统罐罐釜压力南级均匀控制系统，官银
35、锻培釜压力的高低，改变去已先提转化榻的精顶气体流量调节得FRC的揄定fl!.这个系锐也使胧己佬富的蟠釜压力以且去己然转化的气体疵晴均比貌It定3双忡量均匀撞倒系统双冲量均匀控制是以被位和揽囊两个借号Z经作为a撞撞盟量构成的简单位制系统.因3-2-18褒示了一个汉冲髦的均匀控制系统，它能极好地完成均匀控制的任务.团中有-个加在去错，加法糖的输出够于耀位测量信号减去lIfi星测量倩号.南阳上-个固定偏置情号C.lE j，1.击稽的输出越到流，量调节将.作为流镰撞制的测量假.调节可调偏重C.便跑态时的鞭位L和流量F雷为工艺要求的值.假直在某时刻，由于进料量的优动便被位升高，则加法棉输出也增加.调节糯
36、拨，是这个偏lI!倍号去调节.开大树节侧.精细出培!lt.得流量精加以后.加法器的输陶立即下降，调节糠的输入偏整倍iI减少，使得调节不会开得过大，以11引迦流量改变过大.当槽位和流量两个测量倍号Z些篝;z;原来的贵值时，加法嚣的输出重新恢直到与调节榻的给定值栩S靠近系统逐渐趋于毯寇.显然浪位在达到扬的稳态时.-e将比颇有的液但有所州高.而相应的流量在新的稳态时，也将比原来有所增加从而系统达到了均匀控制的目的.双?中量均匀控制系统.结构上就是一个以液位与流量Z肇来作为放控变量的简雄役制系统，调节可以选用比例凯分调节它的.111应定与前途简单均匀筐因系统相似，狈乡音时间章u是些.比例11可比简单均
37、匀位制时为小.由于双冲C 因3-2-18双冲量均匀但制系统318 最均匀控制系统结构较为简单，仅比简单榨制系统多网个加法嚣，从系统结构看，加法黎相当于一个比例If为100%的液仰调节揭.国而此系配丑具有液ljz-流量刷级控制系耻的晶质，且始起来它具有简单、实用的优点e三有提均匀控制的几个问黯巾上面介绍f简单均匀控制系统华级均匀控制系统以及双冲撞均匀控制系统=种方集，但实际上具体能实现均匀控制的方素决不限于这三柿，只要能完成均匀搜制的基本任务，保持塔釜储罐的液位或压力在定的控制拖围以内，伺罔时卫能，应顾到蝇纵的饵，量.让侃，撞罩步地、平滑地变化.这样的控制系镜也就是均匀撞制系统，因，1-2-19
38、餐示了个能自动保持出躇流量B与进精流量F比值4、变的均匀控制系统假定采用气功单元组合仪表流量惆节器FFRC-2的给定值符合如下关系P雄=K，pc-C+K,p, -K,(Pl-( )+K, 式中h 液f变送黎LT-的输出风压sp, 精i霞坐送帽FT-J的输出风压aK,.K, 两个比值器的比值系数.F (vr, J 1t减少出堵流量B.改变K，的值，能改变穰位变化对出街流量B的影响程度z改变K，的置，能改变B与F的比值.除7上面这个例子以外，在本意第六节自动选择性控制系统中还将介绍囱自动选择性控制系统来实现均匀控制，在本章第八节非线性控制系统中.将介绍采用非锦性调节器或囱辅助单元掏成非锁住徨制系统
39、，用官们来事现均匀豆制.己哥在简单均匀控制系统和审级均匀控制系统中的被位调节错，做可以选用比例调节lI.这样稳态时的液位与稳态时的流量有一一对应关系，参数摩定也极为方便.随着调节器比例度的减小，液位变化范围减小.而流量波动植回.加，反Z彼也变化范围精细.fIIt量a变动而E囱减小.所以可山恨工艺的要求，在两者Z周遂行仪衡.选择一个恰当的比例度.在些精偏攒的精釜，由于存在相变，被位测量中的喋声较大，此时应选用比例积分调节鹅。这样比例度可设置得稍大以便流量直为平袍.当进入流露置他曾为刷刷的场合.也应逾用比例飘分调节器.以加强控制作用.第四节分程控制系统、卦程控制系统的基本概章和应用描古在简单位制系
40、统中.一个调节稽的输出只事动一个调节阕.而在分程技制系统中一个调节稽的输出去动两个或两个以上的调节阀工作，每个调节间仅在调节棒输出的某段借号范图内动作.分程控制在石油化工生产中主要应用在下列场合.i能适应工艺要求.采用两种威多伸手段、介脆来泼行技111工艺上有时要求个被控变量采用两种或两种以上的介质来进行控制，反应器的温度控制.当反应器配置好辅料以后开始时需要对反应器如梢.以起动反应过程.li血起动后.因为化学反应Il出大量剿.为了能使反一-应持续、稳定地进行F.t.就必须把反应热取走.在这种场合.若要反凶稽的起动和E常生产哪能自动操作.就必须果用分程控制也因3-2-20所示的就是个反应帮温度
41、级分粮控制系统，在反应起码前，夹套内灌满怜却水，然后启动循环泵，由于反应稽内的温度低子要求的反应温度，所以调节器指挥蒸汽阀A打开叼循环水经蕉汽加热以后.变成然水加热反应树.反应开始后.随着反应热的逐步放出.将逐步关t然汽阀A.当皮应充分逃行后，就把燕汽阀八伞美，打开拎却水阀L把反应然取走.这样在反应楞的起动过程直直稳定操作，能摹本上保持反应器内的温度不变，实现了工艺过程自动控制的要求.TIC-2提套温度控制的副网路能减少反成器申时间常数，使TRC.l反应措温度控制的调节品质得到改善.2满足工艺生产不同负街和开、停车过程对自橙的要求349 L且+-正Z .却!;n 间A-/i苦?飞回3-2-20
42、反应糖温度与央警温度申级/分程控制系统图在以天然气为原料生产合成氨的大型氨厂中关键设备一段炉有200多个烧嘴，正常生产时每小时消耗燃料气11纠20000ml，但在炉俨点火和保温时只有个别烧嘴点然.天然气用量大大减少.为使烧嘴前的燃料气压力在正常生产以及点火、保温时均能保待恒定燃料气压力控制系统可以设大、小两个调节阀自分居但制来越行调节.回3-2-21表示T去一段炉饶嘴燃料气压力分程控制系统，图中大闹A口径250mm . Jl、阑M口径25mm.3扩大调节阀的可调比在生产实践中.如废水巾和过湿的pH控制，由于废水不仅喜爱碱度变化，而且流量大幅度变化，问B25口川因而要求控制中和液的调节阕有很大的
43、可调比，才图3-2-21去-段炉饶嘴燃料气E力分湿控制系统也适应各种情阻.有时要求调节阀在很小的开11下工作，此时巳援近调节间可调范围的极限，调节品质变坏，但如把调节间模小，则在剔的情况f.又镰调节阀太小.满足不T1:艺的要求.在这种场合下，就可以采用分程控制，把两个不同口径的调节阕并联越来使用，扩大调节阔的可调比.假设一个分程控制系统采用了两个单座调节周作为执行稽.大阀A口径l00mm.流通能力C，= 120，小阀B口径25rnm.流通能力C=8若两阀的可调比R均为30.则援R可算出阀A、阕B所能控制的簸，)、流通能力C.，C.=1_2_0=4 ，叫 =也，.=立0.27 30 这样白阀A、
44、阀B作为分程控制系统的执行稽后它们总的流通能力范围改为0.27-128.所以分程控制时的可倒比为128 袋p=;:;-一=4740.27 这样与单个调节阀相比，分穗10制后的可调比为原来的15.8倍.二、分程控制万累的实施分程控制系统与简单控制系摸不同之处.仅仅在于使用两个或多个删节阅.而每个例节阑又由各自的闸门定位器来控制它工作的区段.所U分程控制方案的实施，就是要解决调节器与阀门定位器以及调节阀的工作配合问圃.现仍以图3-2-20lbH温度确级、分程控制系统为例来说明它们间的配合.首先赘从工艺生产安全的角度出发.蒸汽调节阀选用气开式，冷却水调节阀选用气关式.因为只有两个调节阀，所以分程控制
45、信号的接合部可施在调节.剧情号的中点60kPa他.假如副删节带TIC-2为E作用.郎l1li-温度升高输出增加，此时按照350 温度升高先关统汽阀后Tf拎却水阔的控制逻辑，可以画出调节阀汗度与调节器输出闸的关系从总体上看，燕汽阅脱下你在20-60kl汩的信号阪段内.而玲却水阀应1仁作在GO-IOOkP目的信号民段内.然后根据蒸汽阀为气开式冷却对k阔步J气关式的条件，可以画，1:阀门定位器输出与调节梅输出之向的关系如罔3-2-22(川。从图上可见，蒸汽调节阀与玲却水阑节阀阀门是位部均院为反作用，即调节黯输附增加.阀门定位黯输出减小.州省的最应都为，tOkP守前者的零由是ZOkta，后者的零仰是6
46、0kP.假如副调节帮TIC.Z J.J反作用。即测霞温度乡干高电输出减少，此时再按照温度开高先关蒸内间后开冷却水阀的控制逻街作图，回I以得到蒸内阀工作在IOO60kPa的俏号 E段内冷却水阀工作在60-20kPa的俯号民段内.恨勘察只阀为气开式.怜却水阑为气关式，同样町以得到i问闸的定位稽均庇为正作用即调节糟的输出增加，定位棍的输出也增加.两阀定位稽的量程都为40klII，蒸汽阅定位榕的零也是GOkP.怜均水阀定位器的零也是2okP，!.!，阻3- 2-22(b). A事汽阀(气开式)d P令却水阀(气关式J 00 % a GO 闽节传输出 20 1 kla 调节梯输出(. )副调节器为正作用
47、(1)副调节摊为反作用则3-2-22分徨控制系统中调节阀芥皮定位锦输;与调节将输出之间的关系.Z.一个分穆控制系统的设计过程，首先就是要从工艺生产安金的角度出发确定各调节阔气开、气关形式。然后很很使制理籍和调节榕的E反作用确定各调节阀工作的区段和相应开度的向钱.后筋合调节例为气开就气关来确定各个调节阅阀门定位榕的正反作用、零位和量程.按照这样的步骤，就能解决调节祷阕门定位以且调节阅三者主阔的工作配合闭皿.三、世计齿程控制系统时应注量的问题1调节阔的榄漏量当分程控制系统的目的是用 于扩大调节阀的可调比肘，一个口径级大的周与-个口径极小的阀并联在一层工作如果大间全美后实际地漏量过大时小属在小开E键
48、时将不能起调节作用，这不到理论计算所得出的扩大可调比的情徽.2在分穆控制的信号接合部流量会产生跳变, 同样.当分程控制系统用于扩大调节阀可饲比时在分理倍号的按合部由于大周开始打开，古立即通过个可倒比决定的可以控制的最小流量.而此时小阀仍然处于金开状态，因而自两周并联来决定的管路测量特性在此点会发生眺变.团3-2-23表示了用两个且在座调节阕作为执行器进行分程控制时的管路流量将性其中大阅A口径lOOmm.流通能力C=120，IJ、阀B口径25mm.流通能力C8=8，两侧的可调比R均为30.流量I!性均为直线.从图上可以看出，小阀B在调节祷输出信号60kPa以后保持全开，所以其流通能力保待不变.大
49、阀A在调节岱输出信号为60kPR以前全美向子地漏量很小流通能力雄近于零.在调节普输出信号60kPa朵大阀芥蛐打开，打开就会有个囱其可调比决寇的最小可控的流通能力回阀并联后的管跻流量将性为幽钱，显然在60kPa处有个跳变.在实际使用中对一假的分穆控制系统来说，这个跳变对工艺操作的影响是不大的.对要求将别高的分程使制系统.1:役计时应讼法避免分控制系统候阳在倩号蟹合部俐返工作.液怕的冲锺控制系统。锅炉的产汽量为260t!h.蒸汽E力为lOMPa，蒸汽温度为450( ，汽但直径1.8m.f气包长10.8Zm.通过粗略的计算可以知道给水中断后、从正常液也剑千锅的时间iX合3min.Ft!此可见，如果采
50、用单回路简单液ii控制系统，扇子蒸汽负荷的彼劫、难U 得到i良好的控制效果.剧中在加法器内，把给水流植僧号喊L蕉汽流量倩号即相当于蒸汽流量的静态前馈系数为L 为了情号匹配，能使液位调节棍Lll的输出在50，%左右.在加法器中引人正的50%的偏置给水调节稽AFWC的输出去粮制蒸汽透平的调理阂.:J.改变锅炉给水流量采用蒸汽流量前馈府有两个优点一是熏阿负荷改变，1能自础改变给水流量.不稽要等到液位产生偏差后再来引人校正作用，有利于汽也液位的挫制其次，液也调节糖LIC可以把比例度和积分时间放得稍大.以便给水流量较为平稳371 I 囱:2-49辅助锅炉汽包液位主仲量位制系统1 辅助锅炉，2 给水泵在上
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