1、第七章 實(shí)現(xiàn)特殊工藝要求的過(guò)程控制系統(tǒng)9/25/2022102:462前饋反饋復(fù)合控制課堂練習(xí)題9/25/20222上一次課均勻控制分程控制 TT熱水冷卻水B TCAMPa0100%0.020.060.10A閥B閥MPa0100%0.020.060.10A閥B閥MPa0100%0.020.060.10A閥B閥MPa0100%0.020.060.10A閥B閥9/25/202237.3.3 分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用 1、用于節(jié)能 9/25/20224PT如果用兩個(gè)閥分程控制，小負(fù)荷時(shí)只開(kāi)小閥，負(fù)荷增大時(shí)再開(kāi)大閥。則兩個(gè)調(diào)節(jié)閥組合后，可調(diào)范圍擴(kuò)大。例 某廠(chǎng)蒸汽壓力減壓系統(tǒng)用節(jié)流減壓的方法將10MPa的高壓

2、蒸汽減壓成4MPa的中壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。如果只用一個(gè)閥門(mén)控制，只能選擇大口徑閥。而大口徑閥在小開(kāi)度下工作時(shí)，控制效果變差。2用于擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍 9/25/20225由于我國(guó)目前統(tǒng)一設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥，其可調(diào)范圍為30不能滿(mǎn)足需要調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍大的生產(chǎn)過(guò)程 解決辦法：采用分程控制，將流通能力不同、可調(diào)范圍相同的兩個(gè)調(diào)節(jié)閥當(dāng)一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用，擴(kuò)大其可調(diào)節(jié)范圍，以滿(mǎn)足特殊工藝的要求。 可調(diào)范圍流通能力9/25/20226分程控制中調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍與單個(gè)調(diào)節(jié)閥相比，擴(kuò)大了26倍，從而滿(mǎn)足了工藝上的特殊要求。此時(shí)，調(diào)節(jié)閥的最大流通能力分別為某一分程控制系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，其最小流通能力分別為

3、而可調(diào)范圍均為若將兩個(gè)調(diào)節(jié)閥當(dāng)成一個(gè)調(diào)節(jié)閥當(dāng)成一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用分程控制調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍為 最小流通能力為最大流通能力為0.14109.29/25/20227MPa0100%0.020.060.10酸閥堿閥3用于兩個(gè)不同控制介質(zhì)的生產(chǎn)過(guò)程 在工業(yè)廢液中和處理工藝中，需要根據(jù)廢液的酸堿性（pH值），分別控制加酸量或加堿量。酸性堿性中性PH值越小，輸出電流越大9/25/202287.4 自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)7.4.1 自動(dòng)選擇性控制概述一般的過(guò)程控制系統(tǒng)是在正常工況下，為保證生產(chǎn)過(guò)程的物料平衡、能量平衡和生產(chǎn)安全而設(shè)計(jì)的，它們沒(méi)有該考慮到在事故狀態(tài)下的安全生產(chǎn)問(wèn)題，即當(dāng)操作條件到達(dá)安全極限時(shí)，應(yīng)有保護(hù)性

4、措施。事故狀態(tài)的保護(hù)性措施大致可分成兩類(lèi)： 硬保護(hù) ：軟保護(hù)：自動(dòng)報(bào)警，然后由人工進(jìn)行處理，或采用自動(dòng)連鎖、自動(dòng)停機(jī)的方法進(jìn)行保護(hù)。自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)9/25/202297.4.2 系統(tǒng)的類(lèi)型及工作過(guò)程1選擇調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào) 對(duì)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇的系統(tǒng)框圖為：9/25/202210燃?xì)忮仩t給水蒸汽汽包爐膛P1TP1C正反例1 鍋爐蒸汽壓力的控制工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。若用單回路控制系統(tǒng)控制，則根據(jù)蒸汽出口壓力控制燃?xì)饬俊Ｈ绻羝昧看蠓茸兓?，蒸汽壓力控制系統(tǒng)會(huì)使燃?xì)忾y門(mén)開(kāi)度大幅變化。但煤氣壓力過(guò)高會(huì)發(fā)生脫火。9/25/202211為防止產(chǎn)生脫火現(xiàn)象，增加一個(gè)燃?xì)飧邏罕Ｗo(hù)控制回路。用

5、P2T測(cè)燃?xì)鈮毫?，P2C的設(shè)定值為燃?xì)飧邏荷舷拗?，?dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谏舷拗禃r(shí)， P2C輸出高值信號(hào)。 燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛選擇器1P2TP1TP1C反反正用低選器自動(dòng)地選擇兩個(gè)控制信號(hào)中較低的一個(gè)，作為閥門(mén)的控制信號(hào)。9/25/202212 燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛選擇器1P2TP1TP1C反反正系統(tǒng)處于燃?xì)鈮毫刂茣r(shí)，蒸汽出口壓力控制回路被燃?xì)鈮毫Π踩Ｗo(hù)回路所取代。P2C輸出高值時(shí)，LS選中P1C作為輸出。當(dāng)煤氣壓力超過(guò)P2C給定值時(shí)， P2C輸出低值， LS將改選P2C作為輸出。9/25/202213燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛選擇器1P2TP1TP1C反反正在

6、蒸汽壓力定值控制與燃?xì)飧邏鹤詣?dòng)保護(hù)的選擇控制過(guò)程中，還可能出現(xiàn)另一種事故：如果因蒸汽負(fù)荷很低，導(dǎo)致燃?xì)饬髁窟^(guò)低，會(huì)出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，也必須加以防止。9/25/202214燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛HS選擇器1選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正反反反為防止出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，再增加一個(gè)燃?xì)獾蛪罕Ｗo(hù)控制回路 P3T、 P3C。 P3C的設(shè)定值為燃?xì)鈮毫ο孪拗?，?dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀谙孪拗禃r(shí)， P3C輸出高值信號(hào)，被HS選中。當(dāng)燃?xì)鈮毫Ω哂谙孪拗禃r(shí)， P3C輸出低值信號(hào)，不會(huì)被HS選中。9/25/202215本系統(tǒng)的選擇器在控制器之后，是三選一系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)處于燃?xì)鈮毫ΡＷo(hù)控制期間，蒸汽出口壓力不能保證符

7、合工藝要求。 燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛HS選擇器1選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正反反反9/25/202216給定變送器2執(zhí)行器對(duì)象被控量2變送器1選擇器被控量1干擾 控制器正?？刂?對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇這種系統(tǒng)的選擇器裝在控制器之前，對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇。用于幾個(gè)被控變量的給定值、控制規(guī)律都一樣的場(chǎng)合。9/25/202217HS冷卻液入料T1TTC反T2TT3T反應(yīng)器產(chǎn)品反例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制在不同位置分別安裝溫度傳感器，由選擇器選出熱點(diǎn)溫度信號(hào)，送入控制器進(jìn)行控制。反應(yīng)器內(nèi)固定床上裝有催化劑以加速反應(yīng)，而反應(yīng)產(chǎn)生的熱量若不及時(shí)被冷卻液帶走，溫度過(guò)高會(huì)

8、燒壞催化劑。因催化劑的老化、變質(zhì)和流動(dòng)等原因，固定床不同位置的溫度可能不同9/25/202218給定變送器2執(zhí)行器對(duì)象3段變送器1選擇器被控量1 控制器對(duì)象2段對(duì)象1段變送器1HS冷卻液入料T1TTC反T2TT3T反應(yīng)器產(chǎn)品反9/25/2022197.4.3選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則選擇性控制系統(tǒng)是多個(gè)常規(guī)控制系統(tǒng)的組合。與常規(guī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，主要不同點(diǎn)是選擇器的設(shè)計(jì)選型和調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定。1選擇器的選型選擇器有高值選擇器HS與低值選擇器LS兩種。步驟：調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)、氣關(guān)-控制器正、反作用-選擇器低值、高值選擇器類(lèi)型的確定原則：依據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下的取代調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)高低來(lái)判斷，輸出為

9、高，選擇高值選擇器，反之，選低值選擇器例1 蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制9/25/202220燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛HS選擇器1選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正反反反例1 蒸汽壓力與燃?xì)鈮毫Φ淖詣?dòng)選擇控制由于燃?xì)忾y是正作用閥，防止燃?xì)鈮毫^(guò)高的選擇器1就應(yīng)當(dāng)是低選，防止燃?xì)鈮毫^(guò)低的選擇器2就應(yīng)當(dāng)是高選。9/25/202221HS冷卻液入料T1TTC反T2TT3T反應(yīng)器產(chǎn)品反例2 固定床反應(yīng)器中熱點(diǎn)溫度的控制控制思路就是按最高點(diǎn)溫度控制，所有的點(diǎn)的溫度都不會(huì)超標(biāo)，所以用高選器。9/25/202222燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛HS

10、選擇器1選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正PPPID2調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的確定對(duì)于正常工況下運(yùn)行的調(diào)節(jié)器，由于有較高的控制精度要求，可用PI調(diào)節(jié)或PID調(diào)節(jié)；對(duì)于取代調(diào)節(jié)器，一般只要求其迅速發(fā)揮保護(hù)作用，可用P調(diào)節(jié)。9/25/202223燃?xì)釶2C鍋爐給水LS蒸汽汽包爐膛HS選擇器1選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正PPPID3調(diào)節(jié)器參數(shù)整定正常工作調(diào)節(jié)器的整定要求與常規(guī)控制系統(tǒng)相同，可按常規(guī)控制系統(tǒng)的整定方法進(jìn)行整定。對(duì)于取代調(diào)節(jié)器，要求能及時(shí)產(chǎn)生自動(dòng)保護(hù)作用，其比例度應(yīng)整定得小一些。9/25/2022244積分飽和問(wèn)題外反饋法、積分切除法、限幅法9/25/202225 第10章 典

11、型生產(chǎn)過(guò)程控制 與工程設(shè)計(jì)9/25/20222610.1典型生產(chǎn)過(guò)程控制10.1.1電廠(chǎng)鍋爐的過(guò)程控制一、火力發(fā)電廠(chǎng)的生產(chǎn)流程火力發(fā)電廠(chǎng)外觀(guān) 在火力發(fā)電廠(chǎng)，最基本的工藝過(guò)程是用鍋爐生產(chǎn)蒸汽，使汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 汽輪發(fā)電機(jī)組 鍋爐控制是火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要組成部分。它的主要任務(wù)是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備（汽輪機(jī)）的需要，供應(yīng)一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和純度）的蒸汽。 9/25/202227鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng) 鍋爐汽包水位控制、過(guò)熱蒸汽溫度控制、鍋爐燃燒控制9/25/20222810.1.1.1 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）單沖量水位控制方案 以

12、汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù)構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)稱(chēng)為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便，缺點(diǎn)是克服給水自發(fā)性干擾和負(fù)荷干擾的能力差（虛假水位問(wèn)題）將鍋爐的汽包水位控制在一個(gè)允許范圍內(nèi)，是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，也是鍋爐能提供符合質(zhì)量要求的蒸汽負(fù)荷的必要條件。 9/25/202229（2）雙沖量水位控制方案 如果根據(jù)蒸汽流量的變化來(lái)校正虛假水位的誤動(dòng)作，就能使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)，減少水位的波動(dòng)，改善控制質(zhì)量。也就是說(shuō)，若將蒸汽流量作為前饋信號(hào)，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。 雙沖量控制系統(tǒng)流程圖及方框圖9/25/202230顯而易見(jiàn)，該控制方案與單沖量水位控制相比，控制質(zhì)量已有明顯改善，但它對(duì)于給水系統(tǒng)的干擾仍不能有效克服，需要再引入給水流量信號(hào)構(gòu)成三沖量串級(jí)