过程控制与自动化仪表-第五章-单回路控制系统设计实例

1、 单回路控制系统设计实例单回路控制系统设计实例工艺要求工艺要求干燥过程控制系统设计干燥过程控制系统设计由于乳化物属于胶体物质，激由于乳化物属于胶体物质，激烈搅拌易固化，也不能用泵抽烈搅拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用送，因而采用高位槽高位槽的办法。的办法。 由于需要蒸发掉乳液中的水分，由于需要蒸发掉乳液中的水分，使之成为粉状物，并随湿空气使之成为粉状物，并随湿空气一起送出进行分离。生产工艺一起送出进行分离。生产工艺对干燥后的产品质量要求很高，对干燥后的产品质量要求很高，水分含量不能波动太大，因而水分含量不能波动太大，因而需要对需要对干燥的温度干燥的温度进行严格控进行严格控制。试验证明，若温度

2、波动在制。试验证明，若温度波动在22以内，则产品质量符合要以内，则产品质量符合要求。求。被控参数的选择被控参数的选择方案设计方案设计 根据生产工艺，水分含量根据生产工艺，水分含量与干燥温度密切相关。选用与干燥温度密切相关。选用干干燥的温度燥的温度为被控参数，水分与为被控参数，水分与温度一一对应。将温度控制在温度一一对应。将温度控制在一定数值上。一定数值上。控制参数的选择控制参数的选择 经过对装置的分析，可知经过对装置的分析，可知影响干燥器温度的因素有影响干燥器温度的因素有乳液乳液流量流量、旁路空气流量旁路空气流量和和加热蒸加热蒸汽流量汽流量任选一个作控制参数，任选一个作控制参数，均可构成温度控

3、制系统。均可构成温度控制系统。乳液流量乳液流量为控制参数时的系统框图：为控制参数时的系统框图：控制参数的选择控制参数的选择乳液流量为生产负荷，工艺要求必须稳定乳液流量为生产负荷，工艺要求必须稳定加热蒸汽流量加热蒸汽流量为控制参数时的系统框图：为控制参数时的系统框图：控制参数的选择控制参数的选择控制通道滞后较大，干扰较强控制通道滞后较大，干扰较强旁路空气流量旁路空气流量为控制参数时的系统框图：为控制参数时的系统框图：控制参数的选择控制参数的选择相对于加热蒸汽流量，控制通道滞后较小，干扰较弱相对于加热蒸汽流量，控制通道滞后较小，干扰较弱选择选择旁路空气流量旁路空气流量为控制参数。为控制参数。测温元

4、件的选择测温元件的选择仪表的选择仪表的选择被控温度被控温度600600以下，以下，选用选用热电阻热电阻温度计。温度计。采用采用三线制三线制接法。接法。调节阀的选择调节阀的选择选用选用气关式气关式调节阀。调节阀。选用选用对数流量对数流量特性的调节阀。特性的调节阀。选择相应的公称直径和阀座直径。选择相应的公称直径和阀座直径。调节器的选择调节器的选择选用选用PIDPID控制规律。控制规律。被控过程输入的空气流量增加时，干燥器温度降低，被控过程输入的空气流量增加时，干燥器温度降低，KoKo为负为负；调节阀为气关，调节阀为气关，KvKv为负为负；测量变送器测量变送器KmKm一般为正一般为正；故调节器故调

5、节器KcKc为正为正，选用，选用反作用调节器。反作用调节器。工艺要求工艺要求储槽液位过程控制系统设计储槽液位过程控制系统设计 为了保证生产的正常进行，为了保证生产的正常进行，生产工艺要求贮槽内的液位常生产工艺要求贮槽内的液位常常需要维持在某个设定值上，常需要维持在某个设定值上，或只允许在某一小范围内变化。或只允许在某一小范围内变化。同时，为确保生产过程的安全，同时，为确保生产过程的安全，还要还要绝对保证液体不产生溢出。绝对保证液体不产生溢出。被控参数的选择被控参数的选择方案设计方案设计 根据工艺要求，选择根据工艺要求，选择贮槽的液位贮槽的液位为为直接被控参数。直接被控参数。控制参数的选择控制参

6、数的选择 影响贮槽液位的参数有两个，一个影响贮槽液位的参数有两个，一个是液体的是液体的流入量流入量，一个是液体的，一个是液体的流出量流出量。这两个参数对被控参数的影响一样，但这两个参数对被控参数的影响一样，但从保证液体不产生溢出的要求考虑，选从保证液体不产生溢出的要求考虑，选择择液体的流入量液体的流入量作为控制参数则更为合作为控制参数则更为合理。理。 方案设计方案设计测量元件的选择测量元件的选择选用选用差压式传感器差压式传感器与与DDZ-型差压式变送器型差压式变送器调节阀的选择调节阀的选择选用选用气开式气开式调节阀。调节阀。选用选用对数流量对数流量特性的调节阀。特性的调节阀。选择相应的公称直径

7、和阀座直径。选择相应的公称直径和阀座直径。方案设计方案设计调节器的选择调节器的选择若储槽只为了起若储槽只为了起缓冲作用缓冲作用，则控制精度，则控制精度不高，可选用简单的不高，可选用简单的P P调节规律调节规律。若储槽作为若储槽作为计量槽计量槽使用，则需要精确控使用，则需要精确控制液位，即需要消除稳态误差，可选用制液位，即需要消除稳态误差，可选用PIPI或或PIDPID调节规律调节规律。液体流入增加时，液位上升，液体流入增加时，液位上升，KoKo为正为正；调节阀为气开，调节阀为气开，KvKv为正为正；测量变送器测量变送器KmKm一般为正一般为正；故调节器故调节器KcKc为正为正，选用，选用反作用调节器。反作用调节器。课堂习题课堂习题 如图所示换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度，如图所示换热器，用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度，工艺要求热水温度维持在工艺要求热水温度维持在11，试设计一个简单温度控制系统。，试设计一个简单温度控制系统。课堂习题课堂习题 如图所示由锅炉汽包产生的饱和蒸汽经过热器加热成过热蒸汽，而如图所示由锅炉汽包产生的饱和蒸汽经过热器加热成过热蒸汽，而过热蒸汽是保证电厂的汽轮机组正常运行的重要参数，必须对其进行严过热蒸汽是保证电厂的汽轮机组正常运行的重