2017年讲课解析

1、串级、前馈串级、前馈-反馈、三冲量、反馈、三冲量、选择性、分程五种控制系统选择性、分程五种控制系统导读导读 : 控制系统一般又可分为简单控制系统和复杂控制系统两大类，所谓复杂，是相对于简单而言的。凡是多参数，具有两个以上变送器、两个以上调节器或两个以上调节阀组成多回路的自动控制系统，称之为复杂控制系统。 目前常用的复杂控制系统有串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等，并且随着生产发展的需要和科学技术进步，又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系统。 1、串级控制系统、串级控制系统 串级控制系统是应用最早，效果最好，使用最广泛的一种复杂控制系统，它的特点是两个调节器相串联，主调节器的输出作

2、为副调节器的设定，当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。1、基本概念 串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一种常用的复杂控制系统，它根据系统结构命名。它由两个或两个以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定,这类控制系统称为串级控制系统。组成结构组成结构 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标； 后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参

3、数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。 副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成； 主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。 二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 主调节器(主控制器)： 根据主参数与给定值的偏差而动作，其输出作为副调节器的给定值的调节器。 副调节器(副控制器)： 其给定值由主调节器的输出决定，并根据副参数与给定值(即主调节器输出)的偏差动作。 主回路(外回路)： 断开副调节器的反馈回路后的整个外回路。

4、副回路(内回路)： 由副参数、副调节器及所包括的一部分对象所组成的闭合回路（随动回路) 主对象(惰性区)： 主参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号为副变量，输出信号为主参数(主变量)。 副对象(导前区)： 副参数所处的那一部分工艺设备，它的输入信号为调节量，其输出信号为副参数(副变量)。 串级控制系统的特点串级控制系统的特点串级控制系统在结构上增加了一个随动的副回路，因此，与单回路相比有以下几个特点：对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力；可以改善对象特性，提高工作效率；可消除调节阀等非线性特性的影响；串级控制系统具有一定的自适应能力；改善了工艺过程的动态特性，提高了系统控制质量。能

5、迅速克服进入副回路的二次扰动。提高了系统的工作频率。对负荷变化的适应性较强。系统的设计系统的设计1. 主回路的设计主回路的设计 串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回路的原则等问题。2. 副回路的设计副回路的设计 由于副回路是随动系统， 对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包

6、含较多的扰动。归纳如下归纳如下(1) 在设计中要将主要扰动包括在副回路中。(2) 将更多的扰动包括在副回路中。(3) 副被控过程的滞后不能太大，以保持副回路的快速相应特性。(4) 要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。(5) 在需要以流量实现精确跟踪时，可选流量为副被控量。在这里要注意(2)和(3)存在明显的矛盾，将更多的扰动包括在副回路中有可能导致副回路的滞后过大，这就会影响到副回路的快速控制作用的发挥，因此，在实际系统的设计中要兼顾(2)和(3)的综合。主、副回路的匹配主、副回路的匹配1) 主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配 设计中考虑使二次回路中应尽可能包含较

7、多的扰动，同时也要注意主、副回路扰动数量的匹配问题。副回路中如果包括的扰动越多，其通道就越长，时间常数就越大，副回路控制作用就不明显了，其快速控制的效果就会降低。如果所有的扰动都包括在副回路中，主调节器也就失去了控制作用。原则上，在设计中要保证主、副回路扰动数量、时间常数之比值在310之间。比值过高，即副回路的时间常数较主回路的时间常数小得太多，副回路反应灵敏，控制作用快，但副回路中包含的扰动数量过少，对于改善系统的控制性能不利；比值过低，副回路的时间常数接近主回路的时间常数，甚至大于主回路的时间常数，副回路虽然对改善被控过程的动态特性有益，但是副回路的控制作用缺乏快速性，不能及时有效地克服扰

8、动对被控量的影响。严重时会出现主、副回路“共振”现象，系统不能正常工作。2) 主、副调节器的控制规律的匹配、选择主、副调节器的控制规律的匹配、选择 在串级控制系统中，主、副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。 主回路一般要求无差，主调节器的控制规律应选取PI或PID控制规律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情况选取P控制规律而不引入 I 或 D 控制。 如果引入 I 控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用；也没有必要引入 D控制，因为副回路采用 P控制已经起到了快速控制作用，引入D控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统

9、的控制。3) 主、副调节器正反作用方式的确定主、副调节器正反作用方式的确定 一个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈。串级控制系统有两个回路，主、副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。串级控制系统参数整定和系统投运串级控制系统参数整定和系统投运 串级控制系统的投运和简单控制系统一样，要求投运过程保证做到无扰动切换。串级控制系统控制器参数整定有逐步逼近法、两步法和一步法等。 逐步逼近法）断开主回路，整定副控制器参数；）闭合主回路，整定主控制器参数）再整定副控制器参数、主控制器参

10、数，直到控制品质满足要求。两步法主控制器手动情况下，）整定副控制器参数；）整定好后，主控制器切自动，整定主控制器参数。 一步法 根据副被控对象的特性，按下表设置副控制器参数，然后整定主控制器参数。工业应用工业应用1. 用于克服被控过程较大的容量滞后用于克服被控过程较大的容量滞后 在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，特别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性，提高系统工作频率，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动

11、作的副回路。2. 用于克服被控过程的纯滞后用于克服被控过程的纯滞后 被控过程中存在纯滞后会严重影响控制系统的动态特性，使控制系统不能满足生产工艺的要求。使用串级控制系统，在距离调节阀较近、纯滞后较小的位置构成副回路，把主要扰动包含在副回路中，提高副回路对系统的控制能力，可以减小纯滞后对主被控量的影响。改善控制系统的控制质量。3. 用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动 串级控制系统的副回路对于回路内的扰动具有很强的抑制能力。只要在设计时把变化剧烈幅度大的扰动包含在副回路中，即可以大大削弱其对主被控量的影响。4. 用于克服被控过程的非线性用于克服被控过程的非线性 在过程控制

12、中，一般的被控过程都存在着一定的非线性。这会导致当负载变化时整个系统的特性发生变化，影响控制系统的动态特性。单回路系统往往不能满足生产工艺的要求，由于串级控制系统的副回路是随动控制系统，具有一定的自适应性，在一定程度上可以补偿非线性对系统动态特性的影响。几种典型应用几种典型应用应用于容量滞后较大的对象 当对象的容量滞后较大时， 若采用单回路控制，则系统的控制时间长、超调量大，控制质量往往不能满足生产要求。若采用串级控制，则根据对其特点的分析表明，可以选择一个滞后较小的副参数，构成一个副回路，使等效对象的时间常数减小，以提高系统的工作效率，加快反应速度，可以得到较好的控制质量。因此，对于很多以温

13、度或质量参数为被调参数的对象，其容量滞后往往比较大，而生产上对这些参数的控制质量要求又比较高，此时宜采用串级控制系统。应用于纯滞后较大的对象 当对象纯滞后较大，单回路反馈控制系统不能满足工艺要求时，有时可以用串级控制系统来改善系统的控制质量。因为采用串级控制系统后，就可以在离调节阀较近、纯滞后较小的地方，选择一个辅助参量作为副参数，构成一个纯滞后较小的副回路。当扰动作用于副回路时，在它通过纯滞后较大的主对象去影响主参数之前，由副回路实现对主要扰动的控制，从而克服纯滞后的影响。副回路纯滞后小，控制及时，可以大大减小扰动对主参数的影响。应用于扰动变化激烈而且幅度大的对象 串级控制系统的副回路对于进

14、入其中的扰动具有较强的校正能力。所以，在系统设计时，只要将变化激烈而且幅度大的扰动包括在副回路中，就可以大大减小这种变化激烈而幅度大的扰动对主参数的影响。应用于参数互相关联的对象 在有些生产过程中，有时两个互相关联的参数需要利用同一个介质进行控制。在这种情况下，若采用单回路回馈控制系统，则需要装两套装置。如前所述，在同一条管道上要安装两个调节阀，不仅不经济，而且也是无法工作的。对于这样的对象可以采用串级控制系统。分清互相关联参数的主次，组成串级控制，以满足工艺上的要求前馈前馈-反馈控制系统反馈控制系统 简单控制系统属于反馈控制，它的特点是按被控变量的偏差进行控制，因此只有在偏差产生后，调节器才

15、对操纵变量进行控制，以补偿扰动变量对被控变量的影响。若扰动已经产生，而被控量尚未发生变化，控制作用是不会产生的，所以，这种控制作用总是落后于扰动作用的，是不及时的控制。对于滞后大的被控现象，或扰动幅度大而频繁时，采用简单控制系统往往不能满足工艺生产的要求，若引入前馈控制，实现前馈-反馈控制就能获得显著的效果。 1、工作原理 反馈控制系统的输出是偏差的函数，只有出现偏差才进行调节，因此，调节不及时。如果采用某种控制策略。使该控制运算的输出是扰动的函数，则一旦扰动出现，控制就有输出，就能在偏差还未出现以前就把扰动的影响消除，因此，调节及时。依据预防的控制策略设计的控制系统称为前馈控制系统（Feed

16、forward Control System）。 实际应用中由于存在某些原因，不常采用单纯前馈控制，而通常采用前馈控制与反馈控制结合组成的前溃反馈控制系统。基本概念基本概念B1冷流体冷流体F1，T1热流体热流体F2，T2P0，Fs冷凝液冷凝液B2换热器工艺流程换热器工艺流程换热器控制模型换热器控制模型控制要求：热流体出口温度T2稳定被控变量：热流体出口温度T2控制变量：蒸汽流量Fs 主要扰动：冷流体流量F1、 冷流体入口温度T1、 蒸汽压力P0蒸汽蒸汽TCTT设定温度设定温度T0蒸汽蒸汽B2B1冷流体冷流体F1，T1热流体热流体F2，T2P0，Fs冷凝液冷凝液换热器反馈控制系统换热器反馈控制系

17、统反馈控制反馈控制u反馈控制：指在被控变量偏离给定值后，依据偏差，控制器发出控制指令，补偿扰动对被控变量的影响。反馈控制的特点反馈控制的特点执行器测量变送对 象反馈控制器偏差-干扰被控变量p反馈控制是基于偏差的控制。p当干扰发生时，如果被控变量尚未变化，偏差=0，控制器不会进行调节作用。p反馈控制总要滞后扰动，是一种不及时的扰动有偏差。p反馈控制属于闭环控制，存在稳定性问题，只要干扰存在，被控变量就不会稳定。p反馈控制器一般采用PID控制规律。设定值蒸汽蒸汽B1冷流体冷流体F1，T1热流体热流体F2，T2P0，Fs冷凝液冷凝液换热器前馈控制系统换热器前馈控制系统B2FT前馈控制器前馈控制前馈控

18、制u前馈控制：当扰动一旦出现，调节器就会根据扰动的大小和性质进行控制，补偿扰动对系统的影响，使被控变量稳定。前馈控制的特点前馈控制的特点对象测量变送器干扰通道执行器-Y干扰被控变量前馈调节器Yp前馈控制器是通过测量扰动来消除扰动对被控变量的影响。p当干扰发生时，前馈控制器动作及时，通过前馈调节器改变的量刚好补偿干扰对对象的影响。p反馈控制属于开环控制，只要系统中各个环节稳定，控制系统必然稳定。p只适合于可测不可控的扰动。前馈控制与反馈控制的比较前馈控制与反馈控制的比较u前馈基于干扰控制，反馈基于偏差控制。前馈基于干扰控制，反馈基于偏差控制。u对于抑制干扰，前馈比反馈要及时。对于抑制干扰，前馈比

19、反馈要及时。u前馈属于开环控制系统，反馈属于闭环控制系统。前馈属于开环控制系统，反馈属于闭环控制系统。u一种前馈控制只能控制一个干扰，反馈控制只用一个控制器就可以克服一种前馈控制只能控制一个干扰，反馈控制只用一个控制器就可以克服 多个干扰。多个干扰。u前馈控制使用的是与实施对象特性而定的专用控制器，反馈控制器采用前馈控制使用的是与实施对象特性而定的专用控制器，反馈控制器采用通用通用PIDPID控制器。控制器。控制类型控制类型单纯的前馈控制系统前馈-反馈复合控制系统前馈-串级复合控制系统单纯的前馈控制系统单纯的前馈控制系统Gff(t)Gf(t)Go(t)X(t)Y(t)前馈模型框图前馈模型框图X

20、(t)：扰动量输入；Y(t)：被控量输出Gf(t)：扰动通道传递函数；Gff(t)：前馈控制器传递函数（包括测量部分）Go(t)：控制通道传递函数（包含执行器）（全补偿条件）前馈控制器模型为：)()(-)(0)()()()()()()()()()()(tGtGtGtGtGtGtXtYtGtXtGtGtXtYoffffofffoff单纯的前馈控制系统的缺点单纯的前馈控制系统的缺点u补偿效果无法检验。补偿效果无法检验。u控制精度不高，受负荷和工况等因素影响。控制精度不高，受负荷和工况等因素影响。u若系统存在多个扰变量，需设置多个前馈控制通道，投资费用和维护量大。若系统存在多个扰变量，需设置多个前馈

21、控制通道，投资费用和维护量大。反馈控制系统的优点反馈控制系统的优点u任何扰动对系统的影响都可任何扰动对系统的影响都可消除。消除。u控制精度控制精度高。高。 可以将可以将反馈和前馈的优点结合，可以扬长避短反馈和前馈的优点结合，可以扬长避短。对。对主要扰动进行前馈主要扰动进行前馈控制，对其他干扰采用反馈控制，可以提高控制效果。控制，对其他干扰采用反馈控制，可以提高控制效果。B2B1换热器前馈换热器前馈-反馈复合控制系统反馈复合控制系统GffTCSP输出输出Y Y：热流体出口温度热流体出口温度输入X：冷流体流量F1 当输入X变化时,通过前馈控制器Gff补偿扰动对输出Y的影响，同时反馈控制回路反馈其他

22、干扰对输出Y的作用，并通过控制变量进行校正，这两个校正作用叠加，使Y尽快回到设定值。前馈前馈- -反馈复合控制系统反馈复合控制系统前馈前馈- -反馈复合控制系统模型框图反馈复合控制系统模型框图Gff(t)Gf(t)Go(t)X(t)Y(t)前馈前馈- -反馈模型框图反馈模型框图Gc(t)-SPGc(t)：反馈传递函数 SP：被控变量设定点)()()()()()()(tGtGtGtGtGtGtGcofffofffX(t)：扰动量输入；Y(t)：被控量输出Gf(t)：扰动通道传递函数；Gff(t)：前馈控制器传递函数（包括测量部分）Go(t)：控制通道传递函数（包含执行器）前馈前馈- -反馈复合控

23、制系统的优点反馈复合控制系统的优点u由于增加了反馈回路，只需对主要干扰进行前馈控制，其它干扰由反馈控由于增加了反馈回路，只需对主要干扰进行前馈控制，其它干扰由反馈控制加以校正，简化了原有前馈控制系统。制加以校正，简化了原有前馈控制系统。u反馈控制的存在，降低了前馈控制对精度的要求。反馈控制的存在，降低了前馈控制对精度的要求。u系统负荷变化时，模型特性会发生变化，可由反馈系统加以补偿，因此系系统负荷变化时，模型特性会发生变化，可由反馈系统加以补偿，因此系统具有一定的自适应能力。统具有一定的自适应能力。前馈前馈- -串级复合控制系统串级复合控制系统B2B1换热器前馈换热器前馈-串级复合控制系统串级

24、复合控制系统GffTCSP1YXFCFs 主回路通过温度调节器TC保证出口温度保持在设定值，副回路通过流量调节器FC调节蒸汽流量以克服蒸汽带来的扰动。SP2Gff(t)Gf(t)Go(t)X(t)Y(t)前馈-串级模型框图Gc(t)-SP1Gb(t)前馈-串级复合控制系统的特点-Gb(t)：副回路反馈传递函数 前馈控制和反馈控制的叠加效果送到控制阀门（执行器），为了保证控制精度，对控制阀的要求很严格，利用串级副回路的特性，可以降低执行器的要求。SP2前馈控制系统应用原则前馈控制系统应用原则u对象的滞后或纯滞后（控制通道）较大，反馈控制难以满足工艺要求，可以采用前馈控制对主要干扰进行补偿，构成前

25、馈-反馈控制系统。u系统中存在着可测、不可控、变化频率频繁、幅值大且对被控变量有显著影响的干扰，采用前馈控制系统可大大提高控制品质。u系统中主要干扰比较多，且对执行器要求严格，可采用前馈-串级控制系统提高控制效果。u对于无自平衡能力的生产过程，不单独使用前馈控制。 三冲量控制控制系统三冲量控制控制系统 锅炉汽包液位是表征生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。液位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低了蒸汽的产量和质量，而且，还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当液位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸等事故，所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。

26、汽包液位的三冲量控制汽包液位的三冲量控制为什么要进行汽包液位控制何谓三冲量控制选择三冲量控制的原因三冲量控制是怎样实现的三冲量控制的优点常见故障和处理措施为什么要进行汽包液位的控制 汽包液位的控制是锅炉稳定运行的保证。水位的影响主要分为以下两种情况: 水位过高 影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，降低蒸汽的温度。 水位过低 轻则影响水蒸气平衡，重则烧干锅炉，导致锅炉爆炸，损坏设备。 影响汽包水位的因素 给水流量 水的温度和压力变化会影响水的流量，而使汽包水位发生变化。 蒸汽流量 蒸汽流量的变化，会使水位发生波动，甚至产生“虚假液位”现象。 虚假液位 虚假液位是锅炉运行时不真实的液位。 产生虚假液

27、位的原因 1）当汽包压力突然下降时，炉水的饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发。于是炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位。 2）当汽包压力突然上升时，则相应的蒸汽的饱和温度提高，则大部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中汽泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位很快下降，形成虚假水位。 3）当锅炉内热负荷增加或骤减时，水的比容将增大或减小，也会形成虚假水位。锅炉负荷突变、灭火、燃烧不稳时，都会产生虚假水位。 蒸汽流量D和水位L的三种常见现象 曲线H1表示，D突然增加，物料平衡，液位下降。 曲线H2表示，D突然增加

28、，瞬间汽包压力下降，水加剧沸腾，液位上升。发生虚假液位现象。 曲线H3表示，D突然增加，汽包液位上升发生虚假液位，然后汽包平稳后液位下降现象。 L液位设定点H1H2H3何谓三冲量控制 所谓“冲量”实质上就是“变量”，是指引入控制系统的测量信号。这里的三冲量是指汽包液位信号、蒸汽流量信号和给水流量信号。其中汽包液位信号为主要冲量。而引入蒸汽流量信号和给水流量信号，是为了及时消除蒸汽流量波动或给水压力波动对汽包液位的影响，并有效防止“假液位”现象而引起系统的误操作。 三冲量的控制原理 三冲量控制实质上是前馈控制+串级控制的系统，通常反馈控制的控制作用是发生在出现偏差以后，而前馈控制的依据是干扰的变

29、化，检测的信号是干扰量的大小，可以瞬间控制，不需要等到出现偏差以后。汽包液位是主变量，给水流量是副变量，蒸汽流量是干扰。把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制，能有效防止“虚假液位”的发生。 调节过程 液位控制器LC选反作用，流量控制器FC为正作用，调节阀为气关阀。当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而测量值不变，因此输出增加，调节阀的开度减小，给水流量减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量增加，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不发生大的波动。为什么选择三冲量控制 如果选择简单的单冲量控制系统（如图1

30、），一旦负荷急剧变化，出现“虚假液位”，调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响生产甚至造成危险。汽包省煤器液位变送器LT LC气关阀给水蒸汽图1 如果采取双冲量控制（如图2），即在单冲量的基础上加一个蒸汽冲量，以克服“虚假液位”。但是如果给水压力本身有波动时，双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。加法器汽包省煤器LT LC孔板蒸汽FTa-ba-b气关阀给水图2FC 三冲量控制LC加法器汽包省煤器LTF1T孔板蒸汽气关阀孔板给水F2Ta-bca-bFC 三冲量液位调节方案蒸汽流量加法器汽包液位给水流量气关阀LCFC 三冲量液位调节方框图 LC 测量变送测量变送测量变送 液位调节阀水流量V蒸

31、汽F1TF2TLTLFC三取一模块加法器三冲量控制是怎样实现的 在稳定状态下，液位测量信号等于给定值。液位调节器的输出，蒸汽流量及给水流量等三个信号，通过加法器和流量控制器后得到的输出电流为：I0=K1I1-K2I2+K3I3，式中I1为液位调节器的输出电流；I2为蒸汽流量变送器的电流；I3为给水流量变送器的电流；K1、K2、K3分别为加法器各通道的衰减系数。设计K2I2=K3I3时I0正是调节阀处于正常开度所需的电流信号。 假设在某一时刻，蒸汽负荷突然增加，蒸汽流量变送器的输出电流I2相应增加，加法器的输出电流I0就减少，从而开大给水调节阀。但是如果与此同时出现了虚假液位，液位调节器输出电流

32、I1将增大。由于进入加法器的两个信号相反，蒸汽流量变送器的输出电流I2会抵消一部分虚假液位输出电流I1。因此，虚假液位带来的影响将局部或全部被克服。 待假液位过去后，水位开始下降，液位调节器输出电流I0开始减小，此时，它与蒸汽流量信号变化的方向相反，因此加法器的输出电流I0减小，此时意味着增加给水量，以适应新的负荷需要并补充液位的不足。调节过程进行到液面重新稳定在给定值，给水量和蒸发量达到新的平衡为止。 当蒸汽负荷不变，给水量本身因压力波动而变化时，加法器的输出相应变化，去调节阀门的开度，直至给水量恢复到所需的数值为止。 由于引进了蒸汽流量和给水流量这两个辅助冲量，起到了超前控制的作用，使给水

33、阀一开始就向正确的方向移动，因而大大减小了液位的波动幅度，抵消了虚假液位的影响。三冲量控制的优点 蒸汽流量信号的引入，及时消除了蒸汽流量波动对汽包液位的影响，有效防止“假液位”现象引起控制系统的误操作。 给水流量信号的引入，能快速克服给水压力波动对汽包液位的影响。 提高了整个控制系统的精度。常见故障和处理措施 常见故障一般是出现“虚假液位”，容易烧干锅炉。此时，仪表人员应该检查汽包液位的真实性，做好相应处理。 如果调节阀线性不好，出现DCS控制室调节阀的输出信号和现场阀位的开度对不上，仪表人员应联系好工艺人员，办理作业票，及时到现场进行校验。 若给水流量突然波动，FC来不及进行做相应的变化，及

34、时按干扰量进行控制，应该检查FC的PID参数是否设置合适。 此外在设计、安装调试或大检修时，应该检查LC，FC调节器的正、反作用是否合适，有无更改过等，以及检查调节阀的作用方式是气关或气开，是否满足工艺安全生产的要求等。分程控制系统分程控制系统 简单控制系统就是一个调节器的输出带动一个调节阀动作，而分程控制系统的特点是一个调节器的输出同时控制几个工作范围不同的调节阀。 分程控制原理：通常，在一个控制系统中，一个调节器的输出信号只控制一个执行器或调节阀（以下均以气动执行器为例），其结构与特性见下图。 如果一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀，构成如下图所示的系统，这就是一种分程控制系统。这里两

35、个阀门并联使用，它们都是气开阀，其工作特性如图（b）所示。 由于阀门有气开和气关两种特性，两个阀门就有四种组合特性，如下图所示。图（a）和（b）时两个阀门同方向运动，（c）和（d）表明两个阀门作用方向相异。理论上讲，分程控制可以是两个以上阀门共同控制，但实际上，一般采用的都是两个阀门分程。 分程控制系统对调节阀的要求分程控制系统对调节阀的要求（1）关于流量特性的问题因为在两只调节阀的分程点上，调节阀的流量特性会产生突变，这在大、小阀并联时更为突出。（2）根据工艺要求选择同向或异向规律的调节阀在分程控制线系统中，调节阀的开关形式可分为两类。一类同向规律调节阀，即随着调节阀输入信号哦的增加，两个阀

36、门都开大或关小。另一类称为异向规律的调节阀，即随着调节阀输入信号的增加，一个阀门关闭，而另一个阀门开大，或者相反。（3）泄漏量问题分程控制系统中，尽量应使两只调节阀都无泄漏，特别是对大、小阀并联使用时，如果大阀的泄漏量过大，小阀将不能正常发挥作用，调节阀的流量可调范围仍然得不到增加（4）调节器参数整定问题当分程控制系统中两只调节阀分别控制两个操纵变量时，这两只阀所对应的通道特性可能差异很大，即广义对象特性差异很大。这时，调节器参数整定必须注意，需要兼顾两种情况，选取一组合适的调节器参数。 实际生产过程中，出现不正常的工况及其他特殊情况时，往往要退出自动控制切换至手动，待工况基本恢复后再重新投人

37、自动控制状态。 现代生产过程中，越来越多的生产装置要求控制系统既能在正常工艺状态下发挥控制作用，又能在非正常工况下仍然起到控制作用，使生产过程迅速恢复到正常工况，或者至少是有助于工况恢复正常。这种非正常工况时的控制系统属于安全保护措施。 安全保护措施有两类，即硬保护和软保护。 硬保护措施就是联锁保护控制系统。当生产过程工况超出一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，如报警、由自动切换到手动、联锁动作等，使生产过程处于相对安全的状态。但经常使生产停车，造成较大的经济损失。 软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，自动切换到一种新控制系统中，取代原控制系统对生产过程进行控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。因要对工况是否属于正常进行判断，同时还要在两个控制系统中选择，因此，这种控制被称