第五节选择性控制系统解析

合集下载

第二章 第6节 选择性控制系统

第二章 第6节 选择性控制系统

① 由TT,TC和旁路VA及对象构成主回路,TC直接控制VA 因此系统有良好的动态品质 ② 以VA的阀位信号作为受控变量, 以VPC和VB及对象构成 副控制回路, VPC的设定值对应VA的较小开度,通过合理 的参数整定使它具有缓慢的控制动作,当系统稳定时,保 证VA处于较小开度
VA + 对象 TC + VPC 测量 变送 VB y
2、选择器位于变送器和控制器之间
(1)选择几个受控变量中最高或最低值来进行控制 例:固定反应器的温度控制:为了保证产品质量,应控制其 例: 最高温度,但最高温度会因为某些原因而有所移动,因此将反 应器中各处的温度加以比较,选择其中最高的用于温度的控制. 如图2-35a所示
图2-35:最高值的选取
(2)在几个测量值中选出中间值 例:如图2-5-4所示,系统是从几个测量值选出中间值, 例: 使用了两个HS和两个LS,以实现取中间值的逻辑关系
5:高压蒸汽的压力控制:选择性 控制方案:选择性控制的应用
两个调节器, 正常工作时:A调节器工作,155阀全关,通过调速 阀调节PT155 异常时:B调节器工作,155阀先打开到30%开度, 然后按照PID规律控制,
5:高压蒸汽的压力控制:选择性 控制方案:选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀 ; A调节器为反作 用
那么若e2=0 ,且系统处于较平稳的情况,则上式为:u2=u1 从而实现了跟踪,一旦偏差e2反向,控制器2的输出信号立 即 会被选上。 不仅实现了防积分饱和还实现了信号跟踪。
四、系统示例
1、具有逻辑规律的比值控制
不仅使两个物料的比值一定,而且通过选择器使得两个流 量的提降先后满足一定的逻辑关系。 例:转化炉的蒸汽/天然气流量比值控制系统 例: 在提量时,应先提蒸汽量,后提天然气流量;在降量时, 先 降天然气流量, 后降蒸汽流量。如图2-38所示 FY1与FY2,开方器;FY3,比值器;FY4,高选器;FY5,低选器 SP,负荷的设定值 SP↑时: FY4选通SP,蒸汽量先提 FY5选通FY1的输出即蒸汽流量作为FC2的设定值,天然 气随蒸汽量逐渐增大

选择性控制系统

选择性控制系统

② 测量信号的选择性控制
几个变送器合用一个调节器,通过选择器选择变 送器输出信号。
一般有两个目的:
1、选出最高或最低值
例:在反应器中,由于 流体流动和触媒老化,反 应程度在各个位置不同。 为防止烧坏触媒,要找出 最高温度点。
2、选出可靠的测量值
例:在某些反应器中,采用成分 作为被控量。如果成分传感器性 能不够,控制失败可能导致爆炸 危险。
选择器的选型
包括高值选择器、低值选择器
如何选择要看在何种条件下选择取代调节器,如 果是输出高时,就采用高值选择器。否则相反。
调节器参数选择可以按照单回路进行。
设计举例:汽包燃气压力控制
在锅炉的运行中,蒸汽负荷 随用户需要而经常波动,在正 常情况下,用控制燃料量的方 法来维持蒸汽压力的稳定。
要构成选择性控制,生产操作必须有一定选择性 逻辑关系。即何种情况下采用何种控制方式。
选择性控制的实现:需要具有选择功能的自动选 择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换 装置来完成。
2 选择性选择性控 制系统可分为两类: ①选择器放在调节器之后,对调节器输出信号进行 选择控制;
采取冗余技术,同时安装三个传 感器,尽可能取到最可靠的值。
3 选择性控制系统的设计
包括调节阀气开、气关形式选择;调节器正反 作用选择;选择器选择和调节参数整定。
气开、气关形式按照单回路同样方法确定。
正常调节器一般用PI或PID;取代调节器一般 保证迅速采取措施,防止事故发生,故采用P 控制规律。
• 选择性控制中积分饱和 及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1) 积分饱和的产生及其危害
积分饱和: 一个具有积分作用的控制器,当处于开环工作状态时,如果 偏差一直存在,那么,由于积分作用控制器的输出将不断增 加或不断减少,一直达到极限为止,达到积分饱合。

7选择性控制系统

7选择性控制系统

绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统方块图
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
例3.具有逻辑提量功能的锅炉燃烧控制系统
工作过程分析参见 第5章5.2.6
两套连续型选择性控制系统,共同完成提负荷时先提空 气量后提燃料量,而降负荷时则先降燃料量后降空气量 ,从而实现具有逻辑提量功能的比值控制系统。
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
对于选择变送器输出信号的连续型选择性控制系统,至少 需采用两个或两个以上的变送器,且变送器的输出信号均送 入选择器,选择器选择符合要求的信号送至调节器,实现控 制功能。
化学反应器热点温度选择性控制系统
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
过程控制
Process Control
上篇 过程控制系统
第7章 选择性控制系统
本章要点 ◇ 选择性控制的概念 ◇ 选择性控制系统的类型
◇ 选择性控制系统的设计
本章学习目标 ◇ 掌握选择性控制的基本概念 ◇ 了解选择性控制系统的类型 ◇ 掌握各类选择性控制系统的工作原理、设计方法与适用场合 ◇ 理解积分饱和现象产生的原因
连续型选择性控制系统
选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
在选择调节器输出信号的连续型选择性控制系统中,一 般具有两台连续型调节器,它们的输出通过一台选择器(高 选器或低选器)后,送往调节阀。这两台调节器一台在正常 情况下工作,一台在非正常情况下工作。
7.2.3 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容, 又包含有连续型选择的内容。
带下限接点 当燃气压力 低于下限值 时,关闭控 制阀,防止 “回火”

化工自动控制XXX16

化工自动控制XXX16
化工自动控制XXX16
简单控制系统
ß 第四节 调节阀的可调比 可调比的定义 调节阀的可调比是指调节阀所能控制的最大流量和最小 流量的比例,用R 来表示
理想可调比R 当调节阀工作在理想状态,即阀门两端的压降恒定不变
时,它的可调比称为理想可调比常用的调节阀理想可 调比R 为30~ 50 。
化工自动控制XXX16
化工自动控制XXX16
简单控制系统
第一节 对象特性及过渡过程品质指标
ß 一、对象特性 根据实践经验的总结得到,除少数元自衡对象以外,大多 数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后 这四种典型的动态特性来加以近似描述。为了进一步简化, 也可以将所有对象都简化为一阶加纯滞后的形式。
对于这种理想的一阶加纯滞后的对象,当输入端加一个阶 跃干扰时,输出端要经过一段时间才会开始发生变化,其 反应曲线如图1-1-1所示。
化工自动控制XXX16
简单控制系统
ß 第二节 被控变量及操纵变量的选择 二、操纵变量的选择 •首先从工艺上考虑,它应允许在一定范围内改变; •选上的操纵变量的调节通道,它的放大系数要大, 这样对克服干扰较为有利; •在选择操纵变量时,应使调节通道的时间常数适当 小一些,而干扰通道的时间常数可以大一些; •选上的操纵变量应对装置中其他控制系统的影响和 关联较小,不会对其他控制系统的运行产生较大的 干扰
一、反馈控制的特点
前面所提到的各类控制系统中,调节器都是按给定值与测量值之差,即按
偏差来进行工作的,这就是根据反馈原理工作的控制系统。但是在一些纯
滞后时间长、时间常数大、干扰幅度大的对象中,反馈控制的品质往往不
传递函数
r -给定值; C -测量值;
图2-1-2串级控制系统的方框图

选择性控制系统.

选择性控制系统.

举例:氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止液氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全, 调节阀应选择气开式。这样一旦调节阀失去能源(即断气), 调节阀处于关闭状态,不致使液位不断上升。
②温度对象:液氨流量↑→出口温度↓为“-” ;调节阀:气开为“+”;
TC“正作用” 液位对象:液氨流量↑→液氨液位↑为“+” ;调节阀:气开为“+”; LC“反作用” ③物料出口温度是工艺的操作指标。温度调节器TC是正常 情况下工作的调节器,应该选择PID控制规律。 液位调节器为非正常情况下工作的调节器,为了在液位上 升到安全限度时,液位调节器能迅速地投入工作,液位调 节器应选为窄比例式的。 ④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
一.选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制,也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中,除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰,维持生产的平 稳运行,当生产操作达到安全极限时,控制系统应有一 种应变能力,能采取一些相应的保护措施,促使生产操 作离开安全极限,返回到正常情况;或是使生产暂时停 下来,以防事故的发生或进一步扩大。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
丙烯冷却器温度控制系统
正常工况下(液位低于75%):裂解气出口温度控制系统 非正常工况(液位高达75%):关闭调节阀,液位慢慢下降 当液位低于75%时
给定
温度控制器
开 关
执行器
液位对象
液位
温度对象
温度
测量变送器 测量变送器
开关型选择性控制系统方框图
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
确定选择器的类型
控制规律选择:

选择性控制系统

选择性控制系统
例:下图是锅炉燃烧过程基本控制中的逻辑提量与逻辑减量控制系统。 (1)请说明该控制方案的特点和控制目标。(2) 假设燃烧稳 定时燃料与空气的比值是1:3,蒸汽检测仪表输出为12mA(标 准信号为4-20mA),请叙述蒸汽仪表输出信号为14 mA与10 mA 时此控制方案的工作过程。
2、控制器选择与参数整定
(1)由于对正常控制器的控制精度要 求较高,控制规律的选择和单回路定值控 制系统一样,一般情况下采用PI作用,若 容量滞后较大,可适当引入微分环节。而 取代控制器在大多数情况下处于开环待命 状态,只有在出现故障时,用它作为暂时 性的措施,因此,一般选P作用就可以了。 但当对极限值要求严格时,也可采用PI控 制。
(1)对被控变量的选择性控制系统
被控变量有两个,而操纵变量(执行器)只有一个, 选择器对被控变量进行选择。
例:液态氨冷却器控制系统 液氨蒸发冷却器是工业生产中常用的一种换热
设备,它利用液氨的蒸发吸取大量的汽化热,来冷 却流经管内的被冷却物料。工艺上要求被冷却物料 的出口温度稳定为某一定值,所以将被冷却物料的 出口温度作为被控变量,以液态氨的流量作为操纵 变量,构成正常工况下的单回路定值控制系统。
定义: 把控制回路中有选择器的控制系统称
为选择性控制系统。(Selective Control)
选择器实现逻辑运算,分为高选器和 低选器两类。高选器输出是其输入信号中 的高信号,低选器输出是其输入信号中的 低信号。
4.3.2.2 系统结构
根据选择性控制系统中被选择的变量性 质,可分为三种类型:
对被控变量进行选择的选择性控制系统 对操纵变量进行选择的选择性控制系统 对测量信号进行选择的选择性控制系统
在选择性控制系统中,把生产过程中的限制 条件所构成的逻辑关系叠加到正常的控制系统中 去,即当工艺过程参数趋近于危险极限,但还未 到达危险极限时,一个用于控制不安全情况的控 制方案将取代正常情况下工作的控制方案,用取 代控制器自动顶替正常工况下的控制器的工作。

8.选择性控制系统-过程控制(自动化)

8.选择性控制系统-过程控制(自动化)

选择控制系统抗积分饱和的实现
Lm
1
v1
TI s + 1



Lmax
KC
TD s + 1 ADTD s + 1 +
u1
LS u
Tsp

KC
TD s + 1 ADTD s + 1 +


Tm
u2
1
v2
TI s + 1
结论
选择性控制的分类 选择性控制系统的设计 选择性控制系统的防积分饱和问题
------超驰控制系统
选择性控制
本讲主要内容
选择性控制的分类; 选择性控制的设计方法与应用场合; 选择性控制的抗积分饱和。
选择性控制分类
被控变量选择控制(Selective Control)
特点:被控变量类型相同,通常只有一个制 器,与单回路控制相近,只是控制器的输入是 由多个测量信号选择得到的。
在工况变化时,如出现M>AH,则低选器选择AH 作为输出,AH=Ar。因此FAC成为定值流量控制系 统,使得炼厂气A稳定在AH的数值上。这时由于 (M-AH)>0,则构成温度与燃料B的串级控制系统, 即打开燃料B的阀门以补充燃料A的不足。从而使 得炉出口温度稳定在设定值上。
控制要求:在生产上,往往要求对被冷却物料的出口温度进行控制。所 以,一般以被冷却物料出口温度为被控变量,以液氨流量为操纵变量。
液氨蒸发器的单回路控制
待冷却 物料
TC
气氨
气开阀 液氨
改变传热面积来调节传 热量的。因液位高度会 影响热交换器的浸润传 热面积,因此,液位高 度即间接反映了传热面 积的变化情况。

第5章4 选择性控制系统-12年

第5章4 选择性控制系统-12年

对象1 Y(s) 对象2
检测元件、变送器
工程示例:加热炉的燃料供热方案
采用低值燃料A和高值燃料B供热。为了节约能源,要求只有在负荷增加后, 在最大限度地使用低值燃料A仍然感到不足时,才把高值燃料B作为补充形式投入 燃烧。 串级控制系统:温度控制器的输出信号作为选择计算装置的输入值,经计算 后,按照信号,作为低值燃料A和高值燃料B流量控制器的设定值。
工程示例1:蒸汽压力与燃料气压力的选择性控制系统
大型合成氨工厂中,蒸汽锅炉是一个很重要的动力设备,它直接担负着 向全厂提供蒸汽的任务。因此必须对锅炉的正常运行采取一系列的保护措 施。
问题:当燃料压力过高时,会将燃烧喷嘴的火焰吹灭,产生脱火现象。 一旦发生脱火不仅会因未燃烧而导致烟囱冒黑烟,而且会在燃烧室内积存 大量燃料气与空气的混合物,会有爆炸的危险。
第二个: 选出可靠测量值。 为防止仪器故障对装置可能造成 的危害,对于关键性的检测点可同时 安装三个变送器,通过选择器,选出 可靠的测量信号进行自动控制,以提 高系统运行的可靠程度。 图8-63为反应器成分信号中值选 择性控制。
2)选择器位于调节器输出端,对调节器输出信号选择
特点:几个调节器合用一个调节阀
15℃
T C
2) 连续型选择性控制系统
连续型选择性控制系统与开关型选择性控制系统区别: 当取代作用发生后,控制阀不是立即全关或全开,而是 在原有开度基础上继续控制,因此,对控制阀来说,控制作 用是连续的。 工作机理: 在连续型性选择控制系统中,一般具有两个连续控制器, 它们的输出通过一个选择器后,送往控制阀。一个控制器工作 在正常情况下,另一个工作在非正常情况下,并通过选择器进 行切换。
绿 油 塔
GmL(S) GCL(S) LS GV(S) GmF(S) GOF(S)
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

连续型 防脱火
开关型 防回火
带下限接点
当燃气压力 低于下限值 时,关闭控 制阀,防止 “回火”
锅炉燃烧复合型选择性控制系统(防脱火、防回火)
3. 混合型选择性控制系统
GC1(s) GC2(s)
Gm1(s)
LS

GV(s)

GC3(s)
Gm2(s)
P2(s)
G02(s)
G01(s)
Gm3(s)
P1(s)
图1 流量液位选择性控制系统 原理图
解:根据要求,设计了一个高 位槽液位与流出量的选择性系 统,图1是它的结构原理图。图 中的开方器是为了使流量测量 信号线性化而采用的。
62
-
液位控制器
液位测量、变送 选择器 执行器
流量
液位
流量对象 液位对象
流量控制器
-
开方器
流量测量、变送
图2 流量液位选择性控制系统方块图
冷凝水
热物料 出口
合成氨工业中的氨冷器
反应产物
25℃
气态氨
液氨
-2℃
TC
第五节 选择性控制系统
5.1 概述 5.2 选择性控制系统的类型及应用 5.3 选择性控制系统的设计
5.1 概述
在大型生产工艺过程中,除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰,维持生产的平 稳运行,当生产操作达到安全极限时,控制系统应有一 种应变能力,能采取一些相应的保护措施,促使生产操 作离开安全极限,返回到正常情况;或是使生产暂时停 下来,以防事故的发生或进一步扩大。
变送器
电磁三通阀
正常工况下(液位低于75%):裂解气出口温度控制系统 非正常工况(液位高达75%):关闭控制阀,液位慢慢下降
当液位低于75%时
开关型选择 性控制系统 方框图?
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
当L<75%时, Pz=0
当L≥75%时, Pz=0.1MPa
当Pz=0时, Py=Px
脱丙烷塔回流罐液位与丙二烯转化器进料 蒸发器液位开关型选择性控制系统
2. 连续型选择性控制系统
与开关型区别:连续控制
在连续型选择性控制系统中,一般具有两台连续 型控制器,它们的输出通过一台选择器(高选器或低 选器)后,送往控制阀。这两台控制器一台在正常情 况下工作,一台在非正常情况下工作。
实例:蒸汽锅炉压力控制系统
实例:绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统
正常情况:绿油塔液位L 高于给定值LS,FC工作 ----进料流量控制系统 非正常情况:绿油塔液位L 低于下限值LS,LC工作 ----绿油塔液位控制系统
3. 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容, 又包含有连续型选择的内容。
④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
例题分析
2.一高位槽的出口流量需要进行平稳控制,但为防止高位槽液 位过高而造成溢出事故,又需对槽的液位采取保护性措施。根 据上述情况要求设计一选择性控制系统,画出该系统的结构图、 方块图、选择控制阀的开关型式,控制器的正、反作用及选择 器的高低类型,并简要说明该系统的工作过程。
混合型选择性控制系统方块图
5.3 选择性控制系统的设计
执行器气开、气关形式选择
控制器规律及正、反作用选择
正常应选PI或PID 非正常应选窄比例式(Kp很大)
选择器类型的选择
高选器 低选器
实例:氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止气氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全, 执行器应选择气开式。这样一旦控制阀失去能源(即断气), 控制阀处于关闭状态,不致使液位不断上升。
生产保护性措施
硬保护措施 软保护措施。
硬保护措施
特点:就是当生产操作达到安全极限时:有声、光警报产生; 或是将控制器切到手动,进行手动操作和处理;或是通过专 门设置的连锁保护线路实现自动停车,达到保护生产的目的。 缺点:操作不及时,容易出事故,停车造成巨大经济损失等
软保护措施
就是通过一个特定设计的选择性控制系统,当生产短期内 处于不正常情况时,在设备不停车的情况下,通过一定的选 择器选择用于非正常情况下的控制方案取代正常情况下工作 的控制方案,直到生产操作重新回到安全范围时,正常情况 下工作的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。
5.2 选择性控制系统的类型及应用
选择性控制又叫取代控制,也称超驰控制。
1. 开关型选择性控制系统
➢ 一般有A、B两个可供选择的变量。
➢ 变量A,工艺操作的主要技术指标,直接关系到产品的质量 ➢ 变量B,工艺上要求在B限值以内,生产是安全的
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
带上限接 点的液位
63
例题分析
根据工艺要求,应选择气关型控制阀,以使在气源中 断时,阀门自动打开,防止发生溢液事故。
反作用
A.O 防止脱火
正常情况:燃料气压力 低于脱火压力,PC1工作 ----蒸汽压力控制系统 非正常情况:燃料气压力 高于脱火压力, PC2工作 ----燃料气压力控制系统
蒸汽压力变送器
控制器PC1
PA
LS PY 控制阀
燃料气 P2
蒸汽
压力对象
压力对象
P1
控制器PC2
PB
燃气压力变送器
蒸汽压力与Leabharlann 料气压力选择性控制系统方框图②物料出口温度是工艺的操作指标。温度控制器TC是正常 情况下工作的控制器,应该选择PID控制规律。 液位控制器为非正常情况下工作的控制器,为了在液位上 升到安全限度时,液位控制器能迅速地投入工作,液位控 制器应选为窄比例式的。
③温度对象:μ↑→θ↓为“-” ;执行器:气开为“+”;TC“正作用” 液位对象:μ↑→L↑为“+” ;执行器:气开为“+”;LC“反作用”
当Pz=0.1MPa时, Py=0
当液位低于75%时,控制阀接受温度控制器的控制信号 当液位高达75%时,控制阀接受的信号为0,控制阀全关
开关型选择性控制系统实例
正常工况(液位L2低于75%) 回流罐液位(L1)控制系统
非正常工况(液位L2高达75%) 切断控制阀,液位L2下降 当蒸发器液位低于75%时, LC2接点断开
上节课内容回顾
原料
管式加热炉
原料出口温度θ1(t) T1T T1C T2T T2C
燃料
x2(t)
x1
主控制器
副控制器




f2、f3 调节阀
温度变送器2
炉膛
温度变送器1
f1 管壁 θ2(t)
θ1(t) 原料油
简单均匀控制
串级均匀控制
单闭环比值控制
双闭环比值控制
FC
FT
冷物料 入口
蒸汽 M
换热器
相关文档
最新文档