8 选择性控制.ppt

均匀控制的分析,对于纯比例控制器Gc=Kc,8选择性控制,主要内容,概述选择性控制的分类；选择性控制的设计方法选择性控制的防积分饱和。,所有控制系统可分为三类：物料平衡（或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。选择性控制属于极限控制一类。它的特点是：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。选择性控制系统又叫取代控制，也称超驰控制。生产保护性措施的分类：硬保护和软保护,概述,2.软保护,参数达到第一极限时报警设法排除故障若没有及时排除故障，参数值会达到更严重的第二极限，经连锁装置动作，自动停车。达到保护生产的目的。,1.硬保护,参数达到第一极限时报警设法排除故障在这同时，改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防该参数进一步超限。这种操作方式一般会使原有的控制质量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。,2.软保护当生产操作趋向极限条件时，用于控制不安全情况的控制系统将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，正常情况下的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。,要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性逻辑关系。而选择性控制的实现则需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器和低值选择器)或有关切换装置来完成。,选择性控制分类,超驰控制（OverrideControl），也称约束控制（ConstraintControl）特点：被控变量类型不同，通常有两个以上的控制器，主要用于设备软保护。被控变量选择控制（SelectiveControl）特点：被控变量类型相同，通常只有一个控制器，与单回路控制相近，只是控制器输入由多个测量信号选择得到。(P105),热点温度的选择性控制,超驰控制概念,“超驰控制系统”的被控变量往往包括：一个常规被控变量，需要进行定值控制；一个区间约束变量，正常工况下无需控制，但一旦超出允许范围就需要及时加以调节，以防止事故的发生。“超驰控制系统”的操纵变量往往只有一个，因此，控制系统需要随时针对实际情况，选择某一个被控变量加以控制。,8.2选择性控制系统的类型及应用,8.2.1开关型选择性控制系统8.2.2连续型选择性控制系统8.2.3混合型选择性控制系统,8.2.1开关型选择性控制系统,定义：一般设有A、B两个可供选择的变量。其中A是工艺操作的主要指标；另一个变量B，工艺上对它只有一个限值要求。当B工作在限值以内时，生产过程按变量A进行连续控制，当B达到或超过限值时，选择控制系统将通过专门的装置切断A的输出，而控制阀迅速关闭或打开，直到B回到限值内，系统才重新恢复到按变量A进行连续控制。开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。,丙烯冷却器的两种控制方案,注：LS为液位开关,目的：在乙烯分离过程中，裂解气经五段压缩后其温度已达到88。为了进行低温分离，必须将它的温度降下来。为此，工艺上采用了液丙烯低温下蒸发吸热原理，用它与裂解气换热，达到降低裂解气温度的目的。,分析工作过程：,正常工况时：当裂解气温度偏高时，FVFL换热面积裂解气温度；当裂解气温度偏低时，FVFL换热面积裂解气温度。非正常工况时：当裂解气温度过高或负荷过大时，控制阀已被大幅开大，并且冷却器中所有的列管都有已被淹没时，裂解气温度仍降不下来，则不能再使控制阀开度继续开大了，因为一来换热面积已无法再增加，二来丙烯液位的继续上升，会使冷却器中的丙烯蒸发空间缩小，使气丙烯出现带液现象，给压缩机带来损害。,非正常工况时，液位高于限值（75%），液位开关LS接通，电磁阀得电，将温度控制器输出切断，同时使控制阀膜头与大气相通，控制阀关闭，停止进液丙烯。待冷却器中液态丙烯逐渐蒸发，液位慢慢下降到低于75%时，液位开关LS断开，电磁阀重新失电，恢复温度控制系统。,正常工况时下，液位底于限值（75%），液位开关LS断开，电磁阀失电，温度控制器输出直通控制阀，实现温度控制；,8.2.2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：,在连续型性选择控制系统中，一般具有两只连续控制器，它们的输出通过一只选择器后，送往控制阀。一只控制器工作在正常情况下，另一只工作在非正常情况下，并通过选择器进行切换。,当取代作用作用发生后，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：,例1.蒸汽压力与燃料气压力的选择性控制系统,例题：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。,PC1为正常控制器PC2为非常控制器,“反”,“反”,工作过程：,(1）在正常情况下，燃料气压力低于产生脱火的压力，PC2感受到的是负偏差，因此它的输出PB呈现为高信号，而与此同时PC1的输出信号相对来说呈低信号。这样，低选器LS将选中PC1输出PA送往控制阀，构成蒸汽压力控制系统。（2）当燃料气压力上升到超过PC2的给定值时，PC2感受到的是正偏差，由于它是反作用、窄比例，因此它的输出PB一下跌为低信号，于是低选器LS将选中PC2输出PB送往控制阀，构成燃料气压力控制系统，从而防止燃料气压力上升，达到防止脱火的产生。,例2.乙烯工程中C3绿油塔液位与去脱丙烷塔绿油流量的选择性控制系统,控制阀：气开阀FC：反作用LC：正作用,工作过程:,(1）在正常情况下，绿油塔液位L高于给定值LS(30%)，LC感受的是正偏差，其输出为高信号（LC为正作用），低选器LS将选中FC输出送往控制阀，构成流量控制系统，以维护脱丙烯塔进料的稳定。（2）当绿油塔液位L低于给定值LS(30%)时，LC感受到的是负偏差，其输出迅速地转变为低信号（LC为正作用），低选器LS将选中LC输出送往控制阀，从而构成液位控制系统，因此控制阀将被关小，防止液位继续下降。,8.2.3混合型选择性控制系统,定义：既包含有开关型选择的内容，又包含有连续型选择的系统。问题：当燃料压力不足时，燃料气管线压力有可能低于燃烧室压力，这样可能会出现回火现象。解决：在方案中增加一只带下限节点的压力控制器PC3和一只三通电磁阀。,分析：当燃料气压力正常时，PC3下限节点是断开的，电磁阀是失电的，低选器LS输出直通控制阀。一旦燃料气压力下降到低于下限值时，电磁阀得电的，于是切断低选器LS控制阀的通路，使得控制阀关闭，以防回火现象。当燃料气压力恢复正常，电磁阀失电，恢复正常工作状态。,8.3选择性控制系统的设计,选择性控制系统的设计步骤1、根椐生产安全要求选择控制阀的开、闭形式2、根椐对象的特性和控制要求，选择控制器的控制规律及正、反作用。3、最后根椐控制器的正、反作用和选择性控制系统设置的目的，确定选择器的类型。,选择器的类型可以根据生产处于不正常情况下、非正常情况控制器的输出信号控制器的输出信号高、低来确定；如果在非正常情况下它的输出信号为高信号，应选高选器；如果在这种情况下它的输出信号为低信号，应选抵选器。,例题：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统,LS,控制阀：气开,LC：反作用TC：正作用,为了防止液氨带液进入氨压缩机危及氨压缩机安全，控制阀应选气开式。物料出口温度是工艺的操作指标，温度控制器是正常情况下工作的控制器，由于温度对象的容量滞后比较大，因此，温度控制器应选择PID控制规律