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文檔簡介

1、17:251反應釜溫度控制系統(tǒng)反應釜溫度控制系統(tǒng)放熱反應過程放熱反應過程不及時移走反應熱將會不及時移走反應熱將會引起爆炸引起爆炸調節(jié)閥選擇前饋確定:1.調節(jié)閥的氣開、氣關作用形式2.確定主、副調節(jié)器的正反作用方式3.畫出系統(tǒng)框圖,并寫出分析過程第1頁/共29頁17:252主、副調節(jié)器正、反作用方式的選擇(奇數(shù)個反作用)主、副調節(jié)器正、反作用方式的選擇(奇數(shù)個反作用)選擇步驟:工藝要求選擇步驟:工藝要求調節(jié)閥的氣開、氣關調節(jié)閥的氣開、氣關副過程的正、反作用副過程的正、反作用副調節(jié)器的正、反作用副調節(jié)器的正、反作用副回路為正副回路為正主過程的正、反作用、主過程的正、反作用、主調節(jié)器的正、反作用。主

2、調節(jié)器的正、反作用。先副后主先副后主正調節(jié)閥選擇第2頁/共29頁17:2531. 1. 氣開閥與氣關閥氣開閥與氣關閥 氣開閥:氣開閥: “有氣則開有氣則開” 氣關閥:氣關閥: “有氣則關有氣則關” 無氣源時無氣源時: : 氣開閥全關氣開閥全關 氣關閥全開氣關閥全開2. 2. 氣開閥與氣關閥的選擇原則氣開閥與氣關閥的選擇原則 若無氣源時若無氣源時,希望閥全關,則應選擇氣開閥希望閥全關,則應選擇氣開閥 若無氣源時,希望閥全開,則應選擇氣關閥若無氣源時,希望閥全開,則應選擇氣關閥第3頁/共29頁17:2546.2 6.2 前饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng) sGsGsGFB0第4頁/共29頁17:2556.2

3、.4 6.2.4 前饋反饋復合控制前饋反饋復合控制 sXsGsGsGsGsYcc001 00sGsGsGBF )(/0sGsGsGFB前饋反饋控制的優(yōu)越性前饋反饋控制的優(yōu)越性 sFsGsGsGsGsGcBF001復合控制系統(tǒng)的特征方程式:復合控制系統(tǒng)的特征方程式: 010sGsGc與前饋補償器無關與前饋補償器無關第5頁/共29頁17:2566.2.5 6.2.5 引入前饋的原則及應用實例引入前饋的原則及應用實例1. 1. 引入前饋控制的原則引入前饋控制的原則 1 1)系統(tǒng)存在頻率高、幅值大、可測不可控的干擾,反饋控制難以克)系統(tǒng)存在頻率高、幅值大、可測不可控的干擾,反饋控制難以克 服、控制要求

4、高時;服、控制要求高時;2 2)控制通道時常大于干擾通道時常,反饋控制不及時,控制質量差;)控制通道時常大于干擾通道時常,反饋控制不及時,控制質量差;3 3)主要干擾無法用串級控制使其包含于副回路或副回路滯后過大時;)主要干擾無法用串級控制使其包含于副回路或副回路滯后過大時;4 4)盡可能采用靜態(tài)補償而不采用動態(tài)補償。)盡可能采用靜態(tài)補償而不采用動態(tài)補償。第6頁/共29頁17:257鍋爐汽包水位控制鍋爐汽包水位控制水位控制的重要性水位控制的重要性影響因素:影響因素:問題:問題:“虛假水位虛假水位” 影響控制效果。影響控制效果。解決方案:蒸汽流量為前饋信號,給水流量為副參數(shù),水位為主參數(shù)解決方案

5、:蒸汽流量為前饋信號,給水流量為副參數(shù),水位為主參數(shù)前前饋反饋串級控制饋反饋串級控制(不可控)(選為控制參數(shù))蒸汽用量給水流量第7頁/共29頁17:2586.3 6.3 大滯后過程控制系統(tǒng)大滯后過程控制系統(tǒng)6.3.1 6.3.1 大滯后過程概述大滯后過程概述純滯后:介質傳輸、化學反應、管道混合、皮帶傳送、軋輥傳輸?shù)?。純滯后:介質傳輸、化學反應、管道混合、皮帶傳送、軋輥傳輸?shù)取<儨蟮某潭龋杭儨蟮某潭龋? . 0/ T3 . 0/ T稱為一般滯后稱為一般滯后稱為大滯后稱為大滯后大純滯后難于控制:大純滯后難于控制:1 1)測量純滯后使調節(jié)作用不及時;)測量純滯后使調節(jié)作用不及時;2 2)控制介質

6、傳輸滯后使調節(jié)動作不及時;)控制介質傳輸滯后使調節(jié)動作不及時;理論分析:開環(huán)頻率特性相角滯后理論分析:開環(huán)頻率特性相角滯后穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度第8頁/共29頁17:2596.3.2 6.3.2 史密斯預估控制史密斯預估控制1. 1. 史密斯預估控制:采取某些方法將純滯后環(huán)節(jié)排除在控制系統(tǒng)之外,提史密斯預估控制:采取某些方法將純滯后環(huán)節(jié)排除在控制系統(tǒng)之外,提 高控制質量。高控制質量。 001scscYsGs Gs eXsGs Gs e 00ssYsGs eGsGsUs 01ssGsGse單回路控制單回路控制第9頁/共29頁17:2510 scScscScscScscesGsGsGsGesGsGsGs

7、GesGsGsGsGesGsGsXsY00001111 sGsGesGsGcsc001 01ssGsGse第10頁/共29頁17:25112. 2. 仿真實例仿真實例實線為史密斯預估控制結果,虛線為單回路控制結果實線為史密斯預估控制結果,虛線為單回路控制結果第11頁/共29頁17:2512第七章第七章 實現(xiàn)特殊工藝要求的過實現(xiàn)特殊工藝要求的過程控制系統(tǒng)程控制系統(tǒng)第12頁/共29頁17:2513生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要幾種物料的流量保持一定的比例關系。例如,在鍋爐的燃燒系統(tǒng)中,要保持燃料和空氣量的一定比例,以保證燃燒的經(jīng)濟性。Q2=K Q1 其中:K比值系數(shù);Q1主流量; Q2副流量 。例如要實現(xiàn)兩

8、種物料的比例關系,則表示為:定義:實現(xiàn)兩個或多個參數(shù)符合一定比例關系的控制系統(tǒng),稱為比值控制系統(tǒng)。第13頁/共29頁17:25141、開環(huán)比值控制系統(tǒng)缺點是無抗干擾能力,當副流管線壓力等改變時,不能保證所要求的比值。 此控制方案的優(yōu)點是結構簡單、成本低。第14頁/共29頁17:25152、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)對Q2進行閉環(huán)控制,比值控制精度提高。對Q1只測量、不控制。Q1變化,Q2跟著變化,總流量不穩(wěn)定。第15頁/共29頁17:25163、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)該控制方案所用儀該控制方案所用儀表較多,投資較高。表較多,投資較高。 第16頁/共29頁17:2517比值控制的具體實現(xiàn)方案有兩種比值控制的

9、具體實現(xiàn)方案有兩種: :二、把一個流量的測量值乘以比值二、把一個流量的測量值乘以比值系數(shù),其乘積作為副調節(jié)器的設定系數(shù),其乘積作為副調節(jié)器的設定值,稱為相乘控制方案。值,稱為相乘控制方案。 在工程上,具體實現(xiàn)比值控制時,通常有比值器、乘法器或除法器等在工程上,具體實現(xiàn)比值控制時,通常有比值器、乘法器或除法器等單元儀表可供選用,相當方便。單元儀表可供選用,相當方便。一、把兩個流量的測量值相除,其一、把兩個流量的測量值相除,其商作為調節(jié)器的反饋值,稱為相除商作為調節(jié)器的反饋值,稱為相除控制方案。控制方案。第17頁/共29頁17:25184、 變比值控制系統(tǒng) 應該注意: 在變比值控制系統(tǒng)中,比值通常

10、只是一種控制手段不是最終目的,而第三參數(shù)y(s)往往是產(chǎn)品質量指標。 在有些生產(chǎn)過程中,要求兩種物料的流量比隨第三個工藝參數(shù)的要求而變化,也就是比值系數(shù)不是固定的而是隨工況而變化的,這就是變比值控制。基于除法器的變比值控制第18頁/共29頁17:2519實例硝酸生產(chǎn)控制系統(tǒng)氧化爐溫度串級比值控制流程氧化爐溫度串級比值控制流程 生成一氧化氮,放出大量熱生成一氧化氮,放出大量熱 氨增加氨增加1%1%,氧化爐溫度上,氧化爐溫度上升升64.9 64.9 氨氣、空氣初始溫度氨氣、空氣初始溫度 第19頁/共29頁17:25207.1.2比值控制系統(tǒng)的設計1比值控制系統(tǒng)設計1)主流量、副流量的確定原則:生產(chǎn)

11、中起主導作用的物料流量,一般選為主流量,其余的物料流量跟隨其變化,為副流量。工藝上不可控的物料流量,一般選為主流量。成本較昂貴的物料流量一般選為主流量。當生產(chǎn)工藝有特殊要求時,主、副物料流量的確定應服從工藝需要。第20頁/共29頁17:25212)控制方案的選擇控制方案選擇應根據(jù)不同的生產(chǎn)要求確定,同時兼顧經(jīng)濟性原則。如果工藝上僅要求兩物料流量之比值一定,而對總流量無要求,可用單閉環(huán)比值控制方案。如果主、副流量的擾動頻繁,而工藝要求主、副物料總流量恒定的生產(chǎn)過程,可用雙閉環(huán)比值控制方案。當生產(chǎn)工藝要求兩種物料流量的比值要隨著第三參數(shù)的需要進行調節(jié)時,可用變比值控制方案。第21頁/共29頁17:

12、25223)調節(jié)器控制規(guī)律的確定比值控制系統(tǒng)中,調節(jié)器的控制規(guī)律是根據(jù)控制方案和控制要求而定。F1TQ1Q2 KF2TF2C在單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中,比值器K起比值計算作用,若用調節(jié)器實現(xiàn),則選P調節(jié);調節(jié)器F2C使副流量穩(wěn)定,為保證控制精度可選PI調節(jié)。PPI第22頁/共29頁17:2523雙閉環(huán)比值控制不僅要求兩流量保持恒定的比值關系,而且主、副流量均要實現(xiàn)定值控制,所以兩個調節(jié)器均應選PI調節(jié);比值器選P調節(jié)。 F1TQ1Q2F1CF2TF2CKPIPIP第23頁/共29頁17:2524比值系數(shù)的計算工藝規(guī)定的流量(或質量)比值K不能直接作為儀表比值使用,必須根據(jù)儀表的量程轉換成儀表的比值

13、系數(shù)K后才能進行比值設定。變送器的轉換特性不同,比值系數(shù)K的計算公式不同。Q2=K Q1 KK第24頁/共29頁17:2525容積式流量計容積式流量計nVqv4(1 1)流量與檢測信號呈線性關系)流量與檢測信號呈線性關系 1max22max144qIKKqI說明:當物料流量的比值一定、流量與說明:當物料流量的比值一定、流量與其測量信號呈線性關系時,比值器的參其測量信號呈線性關系時,比值器的參數(shù)與物料流量的實際比值和最大值之比數(shù)與物料流量的實際比值和最大值之比的乘積也呈線性關系。的乘積也呈線性關系。 第25頁/共29頁17:2526節(jié)流式(差壓式)流量計節(jié)流式(差壓式)流量計(2 2)流量與檢測信號呈非線性關系)流量與檢測信號呈非線性關系 pKqv21max2max2144qKKqII說明:當物料流量的比值一定、流量與其說明:當物料流量的比值一定、流量與其檢測信號呈平方關系時,比值器的參數(shù)與檢測信號呈平方關系時,比值器的參數(shù)與物料流量的實際比值和最大值之比的乘積物料流量的實際比值和最大值之比的乘積也呈平方關系。也呈平方關系。 第26頁/共29頁17:2527(3 3)實例計算)實例計算 已知某流量比值系統(tǒng)采用差壓式流量計測量主副流量,其最大量程分別為:已知某流量比值系統(tǒng)采用差壓式流量計測量主副流量,其最大量程分別為:hmQ

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