1、第六章 其他控制系統(tǒng),第一節(jié) 選擇性控制系統(tǒng),非正常工況時(shí)的控制系統(tǒng)安全保護(hù)性措施有兩類： 一類是硬保護(hù)措施 一類是軟保護(hù)措施,硬保護(hù)措施就是聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)工況超出一定范圍時(shí)，聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)采取一系列相應(yīng)的措施，如有聲和光警報(bào)產(chǎn)生、自動(dòng)到手動(dòng)、聯(lián)鎖等，使生產(chǎn)過(guò)程處于相對(duì)安全的狀態(tài)。 缺點(diǎn):這種硬保護(hù)措施經(jīng)常使生產(chǎn)停車，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。,用一個(gè)控制不安全情況的控制方案自動(dòng)取代正常生產(chǎn)情況下工作的控制方案，用取代控制器代替正?？刂破鳎敝潦股a(chǎn)過(guò)程重新恢復(fù)正常，而后又使原來(lái)的控制方案重新恢復(fù)工作，用正?？刂破鞔嫒〈刂破鳌?軟保護(hù)措施:,通過(guò)一個(gè)特定設(shè)計(jì)的自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)，當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)

2、處于不正常工況時(shí)，既不使設(shè)備停車又起到對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)的目的。,構(gòu)成該系統(tǒng)應(yīng)具備兩方面: 一是生產(chǎn)操作上有一定的選擇性規(guī)律； 二是組成控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，必須包含具有選擇性功能的選擇單元。,通常系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)控制器（或兩個(gè)以上的變送器），通過(guò)選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。,1連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng) 兩類: 1）選擇器位于兩個(gè)控制器與一個(gè)執(zhí)行器之間這是選擇性控制系統(tǒng)中常用的類型。,二、選擇性控制系統(tǒng)的類型,鍋爐為例,然而，燃料氣的壓力也隨燃料氣量的增加而升高，當(dāng)燃料氣壓力過(guò)高超過(guò)某一安全極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脫火現(xiàn)象。一旦脫火現(xiàn)象發(fā)生，燃燒室內(nèi)由于積存大量燃料氣與空

3、氣的混合物，會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。,正常情況下，通過(guò)控制燃料量來(lái)保證蒸汽壓力的穩(wěn)定。,當(dāng)蒸汽用量增加時(shí)，蒸汽壓力就會(huì)下降，為保證蒸汽壓力不變，必須在增加供水量的同時(shí)，相應(yīng)地增加燃料氣量。,鍋爐控制系統(tǒng)中常采用蒸汽壓力與燃料氣壓力的選擇性控制系統(tǒng)，以防止脫火現(xiàn)象產(chǎn)生。,當(dāng)燃料氣壓力恢復(fù)正常時(shí)，蒸汽壓力控制器P1C的輸出b又成為低信號(hào)，經(jīng)自動(dòng)切換，蒸汽壓力控制系統(tǒng)重新恢復(fù)運(yùn)行。,從安全角度考慮，燃料氣控制閥應(yīng)為氣開式。,正常情況下，燃料氣壓力低于給定值，由于P2C是反作用，其輸出a將是高信號(hào)，而蒸汽壓力控制器P1C的輸出b則為低信號(hào)。此時(shí)，低選器選中b信號(hào)來(lái)控制閥,使蒸汽壓力滿足工藝要求。,而當(dāng)燃料氣壓

4、力上升到超過(guò)脫火壓力時(shí)，由于P2C是反作用，其輸出a將是低信號(hào)，a被低選器選中，這樣便取代了蒸汽壓力控制器，防止脫火現(xiàn)象的發(fā)生,其結(jié)果是控制閥的開度關(guān)小，閥后壓力下降，起到自動(dòng)保護(hù)的作用。,特點(diǎn)： 多個(gè)變送器共用一個(gè)控制器，選擇器位于控制器之前，對(duì)變送器的輸出信號(hào)進(jìn)行選擇。其用途主要有兩個(gè):,2）選擇器位于控制器之前,其二是為防儀表故障造成事故，對(duì)同一檢測(cè)點(diǎn)采用多個(gè)儀表測(cè)量，選出可靠的測(cè)量值，即冗余系統(tǒng)。,一是選出幾個(gè)檢測(cè)變送信號(hào)的最高或最低信號(hào)用于控制，即競(jìng)爭(zhēng)控制系統(tǒng)，,競(jìng)爭(zhēng)控制系統(tǒng),冗余系統(tǒng),一個(gè)變量是工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，另一個(gè)變量只在工藝上對(duì)其有一限值要求，只要不超出該限值，就能保證

5、生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因此，正常情況下就按照影響生產(chǎn)的主要變量來(lái)進(jìn)行連續(xù)控制。 一旦另一變量達(dá)到極限要求時(shí)，為了防止事故的發(fā)生，選擇性控制系統(tǒng)將通過(guò)專門的裝置（電接點(diǎn)、信號(hào)器、切換器等）切斷主要變量控制器的輸出，而將控制閥迅速打開或關(guān)閉，直到該變量回到限值以內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)才自動(dòng)重新恢復(fù)到之前的連續(xù)控制。,2開關(guān)型選擇性控制系統(tǒng),這種控制系統(tǒng)一般有兩個(gè)可供選擇的變量。,5）當(dāng)選擇高選器時(shí)，應(yīng)考慮事故時(shí)的保護(hù)措施。,三、選擇性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),1選擇器的選型,在選擇器具體選型時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)處于不正常情況下，取代控制器的輸出信號(hào)為高或?yàn)榈蛠?lái)確定選擇器的類型。 步驟:,1）從安全角度考慮，確定控制閥的氣開和氣關(guān)類型

6、；,4）根據(jù)取代控制器的輸出信號(hào)類型，確定選擇器是高選器還是低選器；,2）確定正常工況和取代工況時(shí)的對(duì)象特性，即放大倍數(shù)的正、負(fù)；,3）確定正?？刂破骱腿〈刂破鞯恼?、反作用；,四、積分飽和及其防止,3.控制器的輸入，即偏差信號(hào)一直存在。,產(chǎn)生積分飽和有三個(gè)條件:,1.控制器具有積分作用；,2.控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)，既其輸出沒有被送往控制閥；,在選擇性控制系統(tǒng)中，總有一個(gè)控制器處于開環(huán)狀態(tài)，若此控制器有積分作用，就會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。,采用外部信號(hào)作為控制器的積分反饋信號(hào)。,防止積分飽和,1）限幅法用高低值限幅器，使控制器的輸出信號(hào)被限制在工作區(qū)間內(nèi)。,2）外反饋法,當(dāng)控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)

7、時(shí)，由于積分反饋信號(hào)不是輸出信號(hào)本身，就不會(huì)形成對(duì)偏差的積分作用，從而可以防止積分飽和問(wèn)題的出現(xiàn)。,如圖所示，選擇性控制系統(tǒng)的兩個(gè)比例積分控制器輸出分別為P1、P2，通過(guò)選擇器選中其中之一送至控制閥，送往控制閥的信號(hào)又同時(shí)引回到兩個(gè)控制器的積分環(huán)節(jié)。,分程控制系統(tǒng)是將一個(gè)控制器的輸出分成若干段，由各個(gè)信號(hào)段去控制相應(yīng)的控制閥，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)控制器對(duì)多個(gè)控制閥的控制。,第二節(jié) 分程控制系統(tǒng),一、概述,前面介紹的控制系統(tǒng)中，通常是一個(gè)控制器的輸出只用來(lái)控制一個(gè)控制閥。,如閥A在控制器的輸出信號(hào)為0.020.06MPa范圍內(nèi)工作，閥B則在控制器輸出信號(hào)為0.060.1MPa范圍內(nèi)工作。,把控制器的輸

8、出信號(hào)分成兩段，利用不同的輸出信號(hào)段分別控制兩個(gè)控制閥,就控制閥的氣開、氣關(guān)形式可分為兩類：,一類是控制閥同向動(dòng)作，即隨著控制器輸出信號(hào)的變化，控制閥均開大或關(guān)小，且兩個(gè)閥同為氣開式或同為氣關(guān)式。,另一類是控制閥異向動(dòng)作，即隨著控制器輸出信號(hào)的變化，控制閥中一個(gè)開大，另一個(gè)關(guān)小，且兩個(gè)控制閥一個(gè)氣開式，一個(gè)氣關(guān)式。 分程控制中，控制閥同向或異向的選擇，要根據(jù)工藝的實(shí)際需要來(lái)確定。,為實(shí)現(xiàn)分程控制，所使用的閥必須是帶有閥門定位器的。通過(guò)閥門定位器使閥接收調(diào)節(jié)器輸出的不同信號(hào)段，在各自的信號(hào)段范圍內(nèi)走全行程。 如要使一臺(tái)調(diào)節(jié)器同時(shí)控制A、B兩個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)調(diào)閥門定位器的零點(diǎn)和量程，使A閥定位器在4

9、12mA信號(hào)時(shí)，輸出0.020.06MPa信號(hào)控制A閥走全行程，使B閥定位器在1220mA時(shí)，輸出0.060.1MPa控制B閥走全行程。,二、分程控制的應(yīng)用場(chǎng)合 1擴(kuò)大閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì) 控制閥有一個(gè)重要指標(biāo)是閥的可調(diào)比R,Qmin閥能控制的最小流量,式中 Qmax閥能控制的最大流量,圖中，若,且兩閥的可調(diào)比相等,當(dāng)大閥泄漏量可忽略時(shí)，采用分程控制后， 最小流量為,最大流量為,可調(diào)比將擴(kuò)大到,2控制兩種不同的介質(zhì)，滿足工藝的要求,某些間歇式 生產(chǎn)的化學(xué) 反應(yīng)過(guò)程,需A、B兩個(gè)控制閥分別控制冷水和蒸汽兩種傳熱介質(zhì),需設(shè)計(jì)一個(gè)分程控制系統(tǒng)，用調(diào)節(jié)器輸出不同的信號(hào)段來(lái)控制這兩個(gè)閥，以滿足工藝

10、上需要冷卻和加熱的要求,1）確定閥的類型 從安全的角度考慮，冷水閥A選擇氣關(guān)式，蒸汽閥B選擇氣開式?,2）確定分程區(qū)間 該系統(tǒng)中，溫度調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用。,為節(jié)能，升溫期間應(yīng)關(guān)閉冷水閥，打開蒸汽閥； 當(dāng)溫度偏高需降溫時(shí)，應(yīng)先關(guān)小蒸汽再開大冷水。,調(diào)節(jié)器反作用，即溫度升高，其輸出信號(hào)下降時(shí)（從204mA）， 先關(guān)小蒸汽閥，再開大冷水閥,故蒸汽閥應(yīng)在高信號(hào)區(qū)工作（2012mA,0.060.1MPa） 冷水閥應(yīng)在低信號(hào)區(qū)工作（124mA,0.020.06MPa）,一般同向分程動(dòng)作是為了滿足工藝上擴(kuò)大可調(diào)比的要求； 反向分程動(dòng)作是為了滿足工藝的特殊要求。,反應(yīng)前的升溫階段，由于溫度測(cè)量值小于給定值，調(diào)節(jié)器輸出較大（大于0.06MPa），閥A關(guān)，閥B開，此時(shí)通入蒸汽使循環(huán)水加熱，再通過(guò)夾套使反應(yīng)物溫度慢慢升高。,當(dāng)反應(yīng)物溫度達(dá)到反應(yīng)溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)開始，有熱量放出，反應(yīng)物溫度升高。調(diào)節(jié)器為反作用，隨著溫度升高，調(diào)節(jié)器輸出繼續(xù)減小，閥B逐漸關(guān)小。待調(diào)節(jié)器輸出小于0.06MPa后，閥B關(guān)閉，閥A逐漸打開。夾套中流過(guò)冷水，移走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，達(dá)到維持反應(yīng)溫度不變的目的。,分析,氮封技術(shù)的工藝要求是保持貯罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫槲⒄龎?3、用于保證生產(chǎn)過(guò)程的安全和穩(wěn)定,反之，當(dāng)貯罐內(nèi)物料