复杂控制理论 均匀控制

1、2019/12/29 1 均匀控制系统 一、 均匀控制的基本原理 石油化工生产过程中的连续精馏，两个塔串联，塔1的出料为塔2的 进料。 LT LC 塔 1 塔 2 FT FC 塔 1 塔 2 工艺要求：平稳操作，分馏塔的进料、出料均应平稳 对塔1：塔底液位是一个重要的操作参数应维持恒定 要求设计液位控制系统，维持液位稳定 对塔2：维持塔的平稳操作，进料应维持恒定 要求设计流量控制系统 2019/12/29 2 有些连续生产过程不希望或不允许加中间缓冲罐(有些化工产品经缓 冲罐后可能发生附加化学反应) 此工艺过程：塔1的出料为塔2的进料 若控制塔1的液位，操纵变量为塔2的进料，不能维持塔2进料平

2、稳 一般单回路控制：流量控制与液位控制相矛盾 若控制塔2的进料，操纵变量为塔1的出料，不能塔1维持液位平稳 解决方法：加中间缓冲罐，分别设计流量控制和液位控制回路 塔 2 塔 1 缓冲罐 FT FC LT LC 增加设备投资 扩大占地面积 在满足工艺要求的前提下，从控制方案上加以改进 在塔1受干扰塔底液位变化时，设法让塔底液位在最大允许的范围 内平缓变化，使流出量平缓变化。 即均匀控制 2019/12/29 3 对上述过程可设计如下方案： (1) 采用液位控制 液位控制器的输出缓慢变化，阀位缓慢变化， 从而使流量平缓变化。 结构上仍为简单控制系统，实现了液位、流 量都相对较平稳变化。 LT L

3、C 比例度大一些，适当引入积分作用 (2) 采用液位和流量的串级控制 当液位控制器的比例度较大，积分时间较长 时，可使两个量变化都比较平稳。 存在影响流量的其他扰动时，采用液位和流 量的串级控制。 LC FT FC LT (3)取液位和流量两个信号之差为受控变量 以取液位和流量之差为被控变量构成单回路 控制系统。 ? FT FC LT 液位和流量的均匀控制与单回路液位控制、液 位流量串级控制结构相同，但目的不同。 单纯的液位控制，流量波动很大； 单纯的流量控制，液位波动很大 2019/12/29 4 均匀控制做到了液位、流量变化都比较缓和。 液 位 流 量 (a)液位控制 液位 流量 液 位

4、流 量 (a)流量控制 流量 液位 液 位 流 量 (a)均匀控制 流量 液位 二、二、 均匀控制方案均匀控制方案 1、简单均匀控制 精馏塔液位和出料流量的均匀控制， 是一个单回路液位控制系统，通过控制 器参数整定及控制规律的选择达到预期 的目的。 LT LC 塔 1 塔 2 由图可以看出这种方案结构简单，但 系统本身不能克服阀前后压力变化及液位 罐自衡作用的影响。 2019/12/29 5 2、串级均匀控制 如图所示，典型的串级控制系统，但 目的是实现均匀控制，增加一副回路的目 的地是为了克服简单均匀控制的缺点。 LT LC 塔塔 1 塔塔 2 FC FT 目的是维持分离器压力及加氢反应器

5、的进料平稳。 串级均匀控制系统所用 仪表较多(常规控制)，适用 于控制阀前后压力干扰和自 衡作用显著、对流量的平稳 要求较高的场合。 克服简单均匀控制存在 的缺点。 分离器压力与出口气体流量的串级均 匀控制系统 精 馏 塔 FC PC 精 馏 塔 2019/12/29 6 如图以液位和流量信号之差（或和） 为被控变量来达到均匀控制的目的。 ? FT FC LT 控制器 控制阀 流量对象 测量变送 - + QH 液位对象 测量变送 干扰 干扰 H p Q p o p s p偏置信号 当液位扰动增加时，控制器输出开大阀门，流量增加，液位开始下降， 当两个测量信号之差逐渐接近某一值时，加法器输出重新

6、恢复到控制器的 设定值。控制阀停留在新的开度上，液位的平衡数值比原来有所升高，流 量的平衡数值也比原来的有所增加，达到均匀控制的目的。 sQH PPPP? 0 稳态时加法器的输出为: 控制器的测量值 3、双冲量均匀控制 2019/12/29 7 三、 均匀控制参数整定 副回路为流量控制，副控制器参数整定方法与一般的流量器相同 选用大的比例度，小的积分时间 均匀控制的液位控制器整定原则： 控制器参数设置要保证液位不超过允许的波动范围； 调整控制器参数，使液位最大波动接近允许范围， 目的是充分利用液位允许范围内的缓冲作用，使流量平稳。 1、比例控制 先将比例度放置在估计不会引起液位超限的数值，如100%左右； 观察记录曲线，若液位的最大波动小于允许范围，则可增加比例度 值，使液位“质量”降低，使流量更平稳； 当液位超限时，增加比例度； 重复调整，直到液位最