双交叉限幅控制过程#知识材料

1、 所谓双交叉就是煤气折算流量Ig和空气折算流量Ia通过一些环节，各自送入对方的主调节系统。煤气流量Ig直接送入第二重比例积分(PI1)调节运算单元中去，作为煤气流量的被调参数；此Ig还通过增量单元+K4或-K2，与空气量调节的第三重比例积分(PI2)运算单元联系起来，这就叫煤气流量与空气调节回路的交叉。同样，空气折算流量Ia直接与空气回路的主调节器PI2相连，作为它的被调参数；此Ia的另一路，通过比值器2后，Ia=Ia，再连接于增量单元-K3或+K1后，与煤气回路主调节器PI1联系起来，这叫空气流量与煤气调节回路的交叉。所谓限幅就是通过增量单元，使阀门开度每一次的变化量限制在某一值范围内，目的

2、是使炉温较平缓的变化。图中，-K3、+K1与+K4或-K2，就是增量值。高值选择与低值选择。进入高值选择单元的两参数，只允许大的参数值通过，小参数值不能通过。进入低值选择单元的两参数，只允许小参数通过，而大参数不能通过。 (1)炉温稳定状态下信号的流向 在当SPPV0时，炉温稳定。此时，温度PID输出值I1是恒定值，PI1输出值I1g和PI2输出值I1a也是恒定值，两个阀门的开度也是不变的，因而流量Ig和Ia也是恒值，并且IgIaIa/，I1Ig，I1=Ia。 I1g和I1a分别经限幅单元后输出为Igd和Iad。在升温的最初阶段，I1g和I1a的值很大，大大超过阀门的允许开度，因此需要限幅输出

3、。在温度已基本稳定，即SPPV的绝对值变化较小时，此限幅单元不起限幅作用。这时I1g=Igd,I1a=Iad。 (2)炉温突然降低时信号的流向(以下分析的前提假设为K1K4,K20，温度PID输出的I1值增加，此刻Ig和Ia值尚未变化，还是上一个周期值。由于I1I2，经H1后输出IH1I1；如I1增加的值小于K1，此时IL1=I1+I1,K1的限幅不起作用；如I1增加的值大于K1(且大于K4)，则I4IH1，经L1后输出值IL1=I4=Ia+K1；偏差IL1-Ig=K1,此K1经PI1运算后输出为I1g，此刻的I1gI1g-1，煤气阀门开度稍为增大一点。如SPPV较大，则I1-I1-1=I1，

4、可能大偏差I1远大于K1，但输入PI1的偏差仍是K1，而不是I1，这就是增量单元的限幅作用。如I1增加的值小于K4，此时IL2=I1+I1,K4的限幅不起作用；由于I1I3，经L2后输出的IL2=I3=Ig+K4(此Ig为前次的值)；IL2I5，经H2后输出的IH2=IL2=Ig+K4;经比值器1后为IH2=(Ig+K4);因Ig=Ia，故IH2-Ia=K4为PI2的输入偏差，经PI2运算后，输出为I1a，阀门开度增加一点，而增加的开度是由偏差K4引起，而不是由大偏差I1所引起，这又体现了增量单元的限幅作用。经第一循环的调节后，Qa、Qg都增加一点，但增加过后Qa/Qg是否还保持某个确定的比值

5、?由于各阀门的开度与流量的非线性，阀门的机械零点和电气零点不可能调整得很精确等原因，都会使Qa/Qg比值改变。采用双交叉系统，就能基本保证Qa/Qg比值的稳定。如第一次调节后，Qa/Qg比值变大，即空气量相对多了一点，我们来分析第二次调节后会出现什么样的情况?经第一次调节后，炉温增加一点，SPPV减少一点，但I1仍在增加。如I1仍大于I2，经H1后IH1=I1；IH1仍大于I4，经L1后，IL1=I4=Ia+K1；因Qa/Qg比值增大，故IaIg，偏差IL1-Ig=K1+(Ia-Ig)，而不是K1，此偏差经PI1运算后输出为一较大的I1g值，因偏差考虑了Ia-Ig之值，故煤气阀门就会多开一点，

6、煤气流量就会更多一点。对空气支路，因I3I1，经L2后，IL2=I3=Ig+K4；IL2I5，经H2后，IH2=IL2=Ig+K4；经后，输出的IH2=(Ig+K4)；输入PI2的偏差为IH2-Ia=Ig+K4-Ia,由于Qa/Qg比值增大，故Ig-Ia0，即输入PI2的偏差较小(与输入PI1的相比)，故经PI2后输出的I1a增加较少，阀门开度增加较少。经第二次调节后，Qa/Qg比值就变小一点。这就说明，双交叉会提高Qa/Qg比值的稳定性。为提高炉子的热效率，普遍认为，如炉温降低，希望空气量多增加一点，而煤气量少增加一点，让煤气在空气过剩下燃烧。同理，当炉温超温时，希望煤气量多减少一点，而空气

7、量则少减少一点。根据这一原则，所以在选择K时，一般K4K1，K3K2。 (3)炉温突然升高时信号的流向(以下分析的前提假设为K1K4,K2K3且I1的降低值必须大于K3，小于K3时，限幅不起作用) 此时SPPV0，温度PID输出的I1值减少，此刻Ig和Ia值尚未变化，还是上一个周期值。由于I1IH1，经L1后输出值IL1=IH1=Ia-K3；偏差IL1-Ig=-K3,此-K3经PI1运算后输出为I1g，此刻的I1gI1g-1，煤气阀门开度稍为减小一点。如SPPV较大，则I1-I1-1=I1，可能大偏差I1远大于K3，但输入PI1的偏差仍是K3，而不是I1，这就是增量单元的限幅作用。如I1减少的

8、值小于K2，此时IH2=I1I1,K2的限幅不起作用；由于I1I3，经L2后输出的IL2=I1；IL2I1，经L2后，IL2=I1；IL2I5，经H2后，IH2=I5=Ig-K2；经后，输出的IH2=(Ig-K2)；输入PI2的偏差为IH2-Ia=Ig-K2-Ia,由于Qa/Qg比值增大，故Ig-Ia0，即输入PI2的偏差绝对值较大(与输入PI1的相比)，故经PI2后输出的I1a减少较大，阀门开度减少较多。经第二次调节后，Qa/Qg比值就变小一点。这就说明，双交叉会提高Qa/Qg比值的稳定性。 (2) 系统调节过程及特点 在负荷剧增(温测温给)时,温度PID的输出剧增.对于空气流量调节回路,随

9、着I1开始增加时,I1I3时,低选器选中I3,I1被中断,同时IL2=I3I5,高选器选I3,I3作为该回路PID的设定值,使空气流量随着煤气流量的增加而增加,交叉限制作用开始,当I3增加到I3I1时,低选器又选中I1,I1又作为该回路PID设定值,交叉限制作用结束,系统稳定。对于煤气流量调节回路,随着温度PID的输出的增加,高选器选I1,而低选器中,开始时选I1作为该回路PID的设定值,煤气流量增加,I1I4时,低选气选I4,I1被中断,煤气流量随着空气流量增加而增加,交叉限制作用开始,当I4增加到I4I1时,低选器又选I1,I1又作为该回路PID设定值,使交叉限制作用结束,系统恢复稳定。负荷剧减时相反。 可