第五节选择性控制系统

1、上节课内容回顾上节课内容回顾 原料出口温度原料出口温度1(t) 原料原料 T1CT1T 燃料燃料 管式加热炉管式加热炉 T2CT2T 主控制器调节阀 x1 炉膛原料油 f2、f3 f1 管壁 温度变送器1 温度变送器2 副控制器 x2(t) 2(t) 1(t) 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 M 蒸汽蒸汽 换热器换热器 冷物料冷物料 入口入口 热物料热物料 出口出口 冷凝水冷凝水 FT FC 合成氨工业中的氨冷器合成氨工业中的氨冷器 TC 反应产物气态氨 液氨 25 -2 第五节第五节 选择性控制系统选择性控制系统 5.1 概述概述 5.2 选择性控制系统的类型及应

2、用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 选择性控制系统的设计 5.1 概述概述 生产保护性措施生产保护性措施 硬保护措施硬保护措施 软保护措施。软保护措施。 在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产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

3、生产暂时停作离开安全极限，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。下来，以防事故的发生或进一步扩大。 硬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

4、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系统的类型及应用 1. 开关型选择性控制系统开关型选择性控制系统 一般有一般有A、B两个可供选择的变量。两个可供选择的变量。 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，工艺操作的主要技术指标，直接关系到产品的质量 变量变量B，工艺上要求在，工艺上要求在B限值以内，生产是安全的限值以内，生产是安全的 选择性控制又叫选择性控制又叫取代控制取代控制，也称，也称超驰控制超驰控制。 开关型选择性控制系统一般都用作系统的开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护限值保护。 正常工况下正常工况

5、下（液位低于（液位低于75%）：裂解气出口温度控制系统）：裂解气出口温度控制系统 非正常工况非正常工况（液位高达（液位高达75%）：关闭控制阀，液位慢慢下降）：关闭控制阀，液位慢慢下降 当液位低于当液位低于75%时时 带上限接带上限接 点的液位点的液位 变送器变送器 电磁三通阀电磁三通阀 开关型选择开关型选择 性控制系统性控制系统 方框图？方框图？ 用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统 当当L75%时时, Pz0 当当L75%时时, Pz0.1MPa 当当Pz0时时, PyPx 当当Pz0.1MPa时时, Py0 当液位低于当液位低于75%时，控

6、制阀接受温度控制器的控制信号时，控制阀接受温度控制器的控制信号 当液位高达当液位高达75%时，控制阀接受的信号为时，控制阀接受的信号为0，控制阀全关，控制阀全关 脱丙烷塔回流罐液位与丙二烯转化器进料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蒸发器液位开关型选择性控制系统 正常工况正常工况（液位（液位L2低于低于75%） 回流罐液位回流罐液位(L1)控制系统控制系统 非正常工况非正常工况（液位（液位L2高达高达75%） 切断控制阀，液位切断控制阀，液位L2下降下降 当蒸发器液位低于当蒸发器液位低于75%时时, LC2接点断开接点断开 2. 连续型选择性控制系统连续型选择

7、性控制系统 在连续型选择性控制系统中，一般具有两台连续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。况下工作，一台在非正常情况下工作。 与开关型区别：与开关型区别：连续控制连续控制 实例：实例：蒸汽锅炉压力控制系统蒸汽锅炉压力控制系统 防止脱火防止脱火 A.O 反作用反作用 正常情况正常情况:燃料气压力燃料气压力 低于脱火压力低于脱火压力,PC1工作工作 -蒸汽压力控制系统蒸汽

8、压力控制系统 非正常情况非正常情况:燃料气压力燃料气压力 高于脱火压力高于脱火压力, PC2工作工作 -燃料气压力控制系统燃料气压力控制系统 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图 实例：绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统实例：绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统 正常情况正常情况:绿油塔液位绿油塔液位L 高于给定值高于给定值LS,FC工作工作 -进料流量控制系统进料流量控制系统 非正常情况非正常情况:绿油塔液位绿油塔液位L 低于下限值低于下限值LS,LC工作工作 -绿油塔液位控制系统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

9、系统 锅炉燃烧复合型选择性控制系统锅炉燃烧复合型选择性控制系统(防脱火、防回火防脱火、防回火) 混合型选择性控制系统中混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容，既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。又包含有连续型选择的内容。 连续型连续型 防脱火防脱火 开关型开关型 防回火防回火 带下限接点带下限接点 当燃气压力当燃气压力 低于下限值低于下限值 时，关闭控时，关闭控 制阀，防止制阀，防止 “回火回火” 3. 混合型选择性控制系统混合型选择性控制系统 混合型选择性控制系统方块图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选择性控制系统的设计 l 执行器气开、气

10、关形式选择执行器气开、气关形式选择 l控制器规律及正、反作用选择控制器规律及正、反作用选择 正常应选正常应选PI或或PID 非正常应选窄比例式（非正常应选窄比例式（Kp很大）很大） l 选择器类型的选择选择器类型的选择 高选器高选器 低选器低选器 实例：实例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统 为了防止气氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全，为了防止气氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全， 执行器执行器应选择应选择气开式气开式。这样一旦控制阀失去能源。这样一旦控制阀失去能源(即断气即断气), 控制阀处于关闭状态，不致使液位不断上升。控制阀处于

11、关闭状态，不致使液位不断上升。 物料出口温度是工艺的操作指标。温度控制器物料出口温度是工艺的操作指标。温度控制器TC是正常是正常 情况下工作的控制器，应该选择情况下工作的控制器，应该选择PID控制规律。控制规律。 液位控制器液位控制器为非正常情况下工作的控制器，为了在液位上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 制器应选为制器应选为窄比例窄比例式的。式的。 温度对象温度对象:为为“-” ；执行器：气开为；执行器：气开为“+”；TC“正作用正作用” 液位对象液位对象:L为为“+” ；执行器：气

12、开为；执行器：气开为“+”；LC“反作用反作用” 当液位大于上限值时当液位大于上限值时,LC输出为低信号输出为低信号,选择器应为选择器应为“低选器低选器”。 图1 流量液位选择性控制系统 原理图 例题分析例题分析 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。 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 流量控制器 选择器执行器流量对象液位对象 开方器流量测量、变送 液位测量、变送 流量液位 - - 图2 流量液位选择性控制系统方块图 63 例题分析例题分析 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。 流量控制器和液位控制器的正、反作用可以分别按简 单控制系统中控制器作用方向的选择原则来确定。由于控 制阀为“-”，流量对象为“+”，故流量控制器应选择正 作用。而液位对象为“-”，故液位控制器应选择反作用。 64 由于该选择性控制系统是为了防止液位过高而设置 的,故选择器的类型应按液位控