第五节选择性控制系统
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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
精品课件
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
精品课件
简单均匀控制
串级均匀控制
精品课件
单闭环比值控制
双闭环比值控制
精品课件
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
精品课件
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。
生产保护性措施
硬保护措施 软保护措施。
精品课件
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。
带上限接 点的液位
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
精品课件
开关型选择 性控制系统 方框图？
精品课件
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
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。
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精品制课件系统(防脱火、防回火)
3. 混合型选择性控制系统
GC1(s) GC2(s)
Gm1(s)
LS
开
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
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”。
精品课件
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。
精品课件
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
精品课件
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
GV(s)
关
GC3(s)
Gm2(s)
P2(s)
G02(s)
G01(s)
Gm3(s)
P1(s)
混合型选择性控制系统方块图
精品课件
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
精品课件
实例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
精品课件
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。
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。
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。
精6品2课件
-
液位控制器
液位测量、变送 选择器 执行器
当Pz＝0时, Py＝Px
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
精品课件
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
FC
FT
冷物料 入口
蒸汽 M
换热器
冷凝水
热物料 出口
精品课件
精品课件
合成氨工业中的氨冷器
反应Βιβλιοθήκη Baidu物
25℃
气态氨
液氨
-2℃
TC
精品课件
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
精品课件
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。
P1
控制器PC2
PB
燃气压力变送器
蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图
精品课件
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
精品课件
3. 混合型选择性控制系统
精品课件
实例：蒸汽锅炉压力控制系统
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
精品课件
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
原料
管式加热炉
原料出口温度θ1(t) T1T T1C T2T T2C
燃料
精品课件
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
精品课件
简单均匀控制
串级均匀控制
精品课件
单闭环比值控制
双闭环比值控制
精品课件
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
精品课件
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。
生产保护性措施
硬保护措施 软保护措施。
精品课件
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。
带上限接 点的液位
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
精品课件
开关型选择 性控制系统 方框图？
精品课件
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
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。
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精品制课件系统(防脱火、防回火)
3. 混合型选择性控制系统
GC1(s) GC2(s)
Gm1(s)
LS
开
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
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”。
精品课件
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。
精品课件
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
精品课件
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
GV(s)
关
GC3(s)
Gm2(s)
P2(s)
G02(s)
G01(s)
Gm3(s)
P1(s)
混合型选择性控制系统方块图
精品课件
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
精品课件
实例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
精品课件
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。
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。
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。
精6品2课件
-
液位控制器
液位测量、变送 选择器 执行器
当Pz＝0时, Py＝Px
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
精品课件
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
FC
FT
冷物料 入口
蒸汽 M
换热器
冷凝水
热物料 出口
精品课件
精品课件
合成氨工业中的氨冷器
反应Βιβλιοθήκη Baidu物
25℃
气态氨
液氨
-2℃
TC
精品课件
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
精品课件
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。
P1
控制器PC2
PB
燃气压力变送器
蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图
精品课件
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
精品课件
3. 混合型选择性控制系统
精品课件
实例：蒸汽锅炉压力控制系统
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
精品课件
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