第二章(5)分程控制

2020/4/26,.,1,2.5分程控制系统和阀位控制系统,2.5.1分程控制系统,1、基本原理,在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，并按输出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。,要求：釜内温度维持在一定范围反应开始需要加热升温，到反应开始趋于剧烈时，釜内温度升高，需要冷却降温。可采用一个温度控制器去同时操纵两个阀门:蒸汽和冷水阀，根据控制器输出的不同区间操纵不同的执行机构分程控制。,釜式间歇聚合反应器的温度控制,冷水,2020/4/26,.,2,2、分程控制系统的实施,借助每个执行器上的阀门定位器，通过调整A、B两阀的全行程动作范围实现的。,如：分别对应在412mA和1220mA,当控制器的输出小于12mA时，A阀动作、B阀不动；当信号大于12mA时，A阀至极限，B阀动作。,2020/4/26,.,3,3、分程控制的作用,（1）扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时更精确的控制。,阀的可调范围，表明控制阀执行规定特性运行的有效范围。定义为：,国产调节阀的可调范围一般为30。,如工业废水处理可调范围1000，此时可以通过分程满足工艺要求。如图：,一般情况下足己满足要求,但有些场合对可调范围要求特别大,阀的泄漏量为：,采用分程控制后：,2020/4/26,.,4,（2）用于满足工艺上操作的特殊要求,如图所示的间歇聚合反应器控制,开始加热升温，引发反应；等反应开始后，由于是放热反应，反应逐渐加剧，温度越来越高，因此需要降温冷却。采用分程控制，利用温度控制器输出信号的不同区间分别控制这两只不同的阀门。,2020/4/26,.,5,确定阀的气开、气关型式：,为避免气源中断时造成反应温度过高，蒸汽阀选择气开式、冷水阀选气关式；温度控制取反作用。,根据工艺要求，当温度偏高时，先关小蒸汽再开大冷水，温度控制器为反作用，温度升高输出信号下降，信号下降时先关小蒸汽，再开大冷水。蒸汽阀的分程为0.060.1MPa、冷水0.020.06MPa。,决定分程区间：,2020/4/26,.,6,工艺要求保持贮罐内呈微正压，当罐内料位变化，将引起罐顶压力变化，应及时控制。,例2罐顶氮封分程控制炼油厂、化工厂成品油化工产品贮罐为避免与空气中的氧气接触氧化，常采用罐顶充氮气的办法。,PT,PC,气开阀,气关阀,排空,反作用,针对罐顶空隙较大、气体压力对象时间常数大；罐顶压力控制要求不高的实际情况，设计间歇区间，避免两只阀的频繁开闭。,2020/4/26,.,7,4、分程控制的组合形式,根据分程控制系统中控制阀的形式，分程控制系统可分为：,2020/4/26,.,8,2.5.2阀位控制(VPC)系统,在生产中，有两个（或多个）变量均能影响同一个受控变量，但具有良好动态性能的变量，其静态性能(指工艺上的某些性能)却是低劣的。从提高受控变量控制品质的角度应采用动态性能好的变量，但从稳态优化的角度却是不适合的。为协调矛盾，可采用包括阀位控制系统在内的复合控制系统。,例1加热炉温度控制节能,受控变量：物料出口温度动态分析：旁路阀VA控制通道滞后小，控制及时；节能分析：旁路阀全关最节能（两种冷热不同流体混合过程不可逆，易造成损失。)节能复合控制方案,2020/4/26,.,9,组成：两个回路主回路：温变、温控、VA及对象，受控变量出口温度。良好的动态品质副回路：阀位控制器VPC、VB、及对象，受控变量VA阀位。其设定值对应VA较小开度（如10%），控制器采用大比例度和大积分时间，使具有缓慢的控制动作，以保证系统稳定时，VA处于小开度。节能,2020/4/26,.,10,两回路的工作频率差异很大，作粗略分析时，讨论主回路时可将副回路看成开路；讨论副回路时，可将主回路中的某些快速环节的动态滞后忽略。,例2反应釜温度控制与冷水相比，冷冻盐水的影响滞后小，有良好的动态性能，但价格较冷水昂贵。正常工况下，要求通过阀位控制器的调整使之处于小流量，而当干扰使温度突然升高时，快速打开盐水阀。,2020/4/26,.,11,结论：从结构看：分程控制系统和阀位控制系统