過程控制課件---第15節(jié)要點教學提綱

1、Beijing University of Posts and Telecommunications過程控制課件-第15節(jié)要點Beijing University of Posts and Telecommunications上一次課均勻控制均勻控制分程控制分程控制 TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCAMPa01 0 0%0.020.060.10A閥閥B閥閥M Pa01 0 0%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa01 0 0%0.020.060.10A閥閥B閥閥M Pa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥Beijing University of Posts and Telec

2、ommunications 1 1、用于節(jié)能、用于節(jié)能 Beijing University of Posts and TelecommunicationsPT如果用兩個閥分程控制，如果用兩個閥分程控制，小負荷時只開小閥，負荷小負荷時只開小閥，負荷增大時再開大閥。則兩個增大時再開大閥。則兩個調節(jié)閥組合后，可調范圍調節(jié)閥組合后，可調范圍擴大。擴大。例例 某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)某廠蒸汽壓力減壓系統(tǒng)用節(jié)流減壓的方法將用節(jié)流減壓的方法將10MPa10MPa的高壓蒸汽減壓成的高壓蒸汽減壓成4MPa4MPa的中壓蒸汽。中壓蒸汽的的中壓蒸汽。中壓蒸汽的使用量變化很大。使用量變化很大。如果只用一個閥門控制，只能

3、選擇大口徑閥。而大口徑閥在小開度下工作如果只用一個閥門控制，只能選擇大口徑閥。而大口徑閥在小開度下工作時，控制效果變差。時，控制效果變差。2 2用于擴大調節(jié)閥的可調范圍用于擴大調節(jié)閥的可調范圍 Beijing University of Posts and Telecommunications由于我國目前統(tǒng)一設計的調節(jié)閥，其可調范圍為由于我國目前統(tǒng)一設計的調節(jié)閥，其可調范圍為3030不能滿足需要調節(jié)閥可調范圍大的生產過程不能滿足需要調節(jié)閥可調范圍大的生產過程 解決辦法：采用分程控制，將流通能力不同、可調范圍相同的兩個調節(jié)解決辦法：采用分程控制，將流通能力不同、可調范圍相同的兩個調節(jié)閥當一個調節(jié)

4、閥使用，擴大其可調節(jié)范圍，以滿足特殊工藝的要求。閥當一個調節(jié)閥使用，擴大其可調節(jié)范圍，以滿足特殊工藝的要求。 可調范圍可調范圍流通能力流通能力Beijing University of Posts and Telecommunications分程控制中調節(jié)閥的可調范圍與單個調節(jié)閥相比，擴大了分程控制中調節(jié)閥的可調范圍與單個調節(jié)閥相比，擴大了2626倍，從而滿足倍，從而滿足了工藝上的特殊要求。了工藝上的特殊要求。此時，調節(jié)閥的最大流通能力分別為此時，調節(jié)閥的最大流通能力分別為某一分程控制系統(tǒng)的兩個調節(jié)閥，其最小流通能力分別為某一分程控制系統(tǒng)的兩個調節(jié)閥，其最小流通能力分別為1max2max1mi

5、n109.2 0.14780RCCC分1min2min0.143.5CC和而可調范圍均為而可調范圍均為1230RR1max2max4.2105CC和若將兩個調節(jié)閥當成一個調節(jié)閥當成一個調節(jié)閥使用若將兩個調節(jié)閥當成一個調節(jié)閥當成一個調節(jié)閥使用分程控制調節(jié)閥的可調范圍為分程控制調節(jié)閥的可調范圍為 最小流通能力為最小流通能力為最大流通能力為最大流通能力為0.140.14109.2109.2Beijing University of Posts and TelecommunicationsMPa0100%0.020.060.10酸閥酸閥堿閥堿閥3 3用于兩個不同控制介質的生產過程用于兩個不同控制介質的

6、生產過程 在工業(yè)廢液中和處理工藝中，需要根據(jù)廢液的酸堿性（在工業(yè)廢液中和處理工藝中，需要根據(jù)廢液的酸堿性（pHpH值），分別控制值），分別控制加酸量或加堿量。加酸量或加堿量。7PH7PH7PH酸性酸性堿性堿性中性中性PHPH值越小，輸出電流越大值越小，輸出電流越大Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.1 7.4.1 自動選擇性控制概述自動選擇性控制概述一般的過程控制系統(tǒng)是在正常工況下，為保證生產過程的物料平衡、能量平一般的過程控制系統(tǒng)是在正常工況下，為保證生產過程的物料平衡、能量平衡和生產安全而設計的，它們沒有該考慮到在事故

7、狀態(tài)下的安全生產問題，衡和生產安全而設計的，它們沒有該考慮到在事故狀態(tài)下的安全生產問題，即當操作條件即當操作條件到達安全極限時，應有保護性措施到達安全極限時，應有保護性措施。事故狀態(tài)的保護性措施大致可分成兩類：事故狀態(tài)的保護性措施大致可分成兩類： 硬保護硬保護 ：軟保護：軟保護：自動報警，然后由人工進行處理，或采用自動連鎖、自動停自動報警，然后由人工進行處理，或采用自動連鎖、自動停機的方法進行保護。機的方法進行保護。自動選擇性控制系統(tǒng)自動選擇性控制系統(tǒng)Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.2 7.4.2 系統(tǒng)的類型及工作過程

8、系統(tǒng)的類型及工作過程1 1選擇調節(jié)器的輸出信號選擇調節(jié)器的輸出信號 對調節(jié)器輸出信號進行選擇的系統(tǒng)框圖為：對調節(jié)器輸出信號進行選擇的系統(tǒng)框圖為：Beijing University of Posts and Telecommunications燃氣燃氣鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛P1TP1C正正反反例例1 1 鍋爐蒸汽壓力的控制鍋爐蒸汽壓力的控制工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。若用單回路控制系統(tǒng)控制，則根據(jù)蒸汽出口工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。若用單回路控制系統(tǒng)控制，則根據(jù)蒸汽出口壓力控制燃氣量。壓力控制燃氣量。如果蒸汽用量大幅如果蒸汽用量大幅度變化，蒸汽壓力度變化，蒸汽壓力控制系統(tǒng)

9、會使燃氣控制系統(tǒng)會使燃氣閥門開度大幅變化。閥門開度大幅變化。但煤氣壓力過高會但煤氣壓力過高會發(fā)生脫火。發(fā)生脫火。Beijing University of Posts and Telecommunications為防止產生脫火現(xiàn)象，增加一個燃氣高壓保護控制回路。用為防止產生脫火現(xiàn)象，增加一個燃氣高壓保護控制回路。用P P2 2T T測燃測燃氣壓力，氣壓力，P P2 2C C的設定值為燃氣高壓上限值，當燃氣壓力低于上限值時，的設定值為燃氣高壓上限值，當燃氣壓力低于上限值時， P P2 2C C輸出高值信號。輸出高值信號。 燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器

10、1P2TP1TP1C反反反反正正用低選器自動地用低選器自動地選擇兩個控制信選擇兩個控制信號中較低的一個，號中較低的一個，作為閥門的控制作為閥門的控制信號。信號。Beijing University of Posts and Telecommunications 燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1P2TP1TP1C反反反反正正系統(tǒng)處于燃氣壓力控系統(tǒng)處于燃氣壓力控制時，蒸汽出口壓力制時，蒸汽出口壓力控制回路被燃氣壓力控制回路被燃氣壓力安全保護回路所取代。安全保護回路所取代。P P2 2C C輸出高值時，輸出高值時，LSLS選中選中P P1 1C C作為輸出

11、。作為輸出。當煤氣壓力超過當煤氣壓力超過P P2 2C C給定值時，給定值時， P P2 2C C輸出低值，輸出低值， LSLS將改選將改選P P2 2C C作為輸出。作為輸出。Beijing University of Posts and Telecommunications燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛選擇器選擇器1P2TP1TP1C反反反反正正在蒸汽壓力定值控制與燃氣高壓自動保護的選擇控制過程中，還可能出現(xiàn)在蒸汽壓力定值控制與燃氣高壓自動保護的選擇控制過程中，還可能出現(xiàn)另一種事故：如果因蒸汽負荷很低，導致燃氣流量過低，會出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，另一種事故：如果因蒸汽

12、負荷很低，導致燃氣流量過低，會出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，也必須加以防止。也必須加以防止。Beijing University of Posts and Telecommunications燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛HSHS選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反為防止出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，再增加一個燃氣低壓保護控制回路為防止出現(xiàn)熄火現(xiàn)象，再增加一個燃氣低壓保護控制回路 P P3 3T T、 P P3 3C C。 P P3 3C C的設定值為燃氣壓力下限值，當燃氣壓力低于下限值時，的設定值為燃氣壓力下限值，當燃氣壓力低于下限值時， P P3 3C

13、 C輸出高值輸出高值信號，被信號，被HSHS選中。選中。當燃氣壓力高于當燃氣壓力高于下限值時，下限值時， P P3 3C C輸出低值信號，輸出低值信號，不會被不會被HSHS選中。選中。Beijing University of Posts and Telecommunications本系統(tǒng)的本系統(tǒng)的選擇器在控制器選擇器在控制器之后，是三選一系統(tǒng)。當系統(tǒng)處于燃氣之后，是三選一系統(tǒng)。當系統(tǒng)處于燃氣壓力保護控制期間，蒸汽出口壓力不能保證符合工藝要求。壓力保護控制期間，蒸汽出口壓力不能保證符合工藝要求。 燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛HSHS選擇器選擇器1選擇器選擇器2

14、P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反Beijing University of Posts and Telecommunications給定給定變送器變送器2執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象被控量被控量2變送器變送器1選擇器選擇器被控量被控量1干擾干擾 控制器控制器正?？刂普？刂? 2對變送器輸出信號進行選擇對變送器輸出信號進行選擇這種系統(tǒng)的選擇器裝在控制器之前，對變送器輸出信號進行選擇。用于幾個這種系統(tǒng)的選擇器裝在控制器之前，對變送器輸出信號進行選擇。用于幾個被控變量的給定值、控制規(guī)律都一樣的場合。被控變量的給定值、控制規(guī)律都一樣的場合。Beijing University of Posts

15、 and TelecommunicationsHS冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應器反應器產品產品反反例例2 2 固定床反應器中熱點溫度的控制固定床反應器中熱點溫度的控制在不同位置分別安裝溫在不同位置分別安裝溫度傳感器，由選擇器選度傳感器，由選擇器選出熱點溫度信號，送入出熱點溫度信號，送入控制器進行控制?？刂破鬟M行控制。反應器內固定床上裝有催化劑以加速反應，而反應產生的熱量若不及時被反應器內固定床上裝有催化劑以加速反應，而反應產生的熱量若不及時被冷卻液帶走，溫度過高會燒壞催化劑。因催化劑的老化、變質和流動等原冷卻液帶走，溫度過高會燒壞催化劑。因催化劑的老化、變質和流動等原因，

16、固定床不同位置的溫度可能不同因，固定床不同位置的溫度可能不同Beijing University of Posts and Telecommunications給定給定變送器變送器2執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象3段段變送器變送器1選擇器選擇器被控量被控量1 控制器控制器對象對象2段段對象對象1段段變送器變送器1HS冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應器反應器產品產品反反Beijing University of Posts and Telecommunications7.4.37.4.3選擇性控制系統(tǒng)的設計原則選擇性控制系統(tǒng)的設計原則選擇性控制系統(tǒng)是多個常規(guī)控制系統(tǒng)的組合。與常規(guī)控制系統(tǒng)

17、的設計相比，選擇性控制系統(tǒng)是多個常規(guī)控制系統(tǒng)的組合。與常規(guī)控制系統(tǒng)的設計相比，主要不同點是選擇器的設計選型和調節(jié)器調節(jié)規(guī)律的確定。主要不同點是選擇器的設計選型和調節(jié)器調節(jié)規(guī)律的確定。1 1選擇器的選型選擇器的選型選擇器有高值選擇器選擇器有高值選擇器HSHS與低值選擇器與低值選擇器LSLS兩種。兩種。步驟：調節(jié)閥氣開、氣關步驟：調節(jié)閥氣開、氣關-控制器正、反作用控制器正、反作用-選擇器低值、高值選擇器低值、高值選擇器類型的確定原則：依據(jù)生產處于不正常情況下的取代調節(jié)器輸出選擇器類型的確定原則：依據(jù)生產處于不正常情況下的取代調節(jié)器輸出信號高低來判斷，輸出為高，選擇高值選擇器，反之，選低值選擇器信號

18、高低來判斷，輸出為高，選擇高值選擇器，反之，選低值選擇器例例1 1 蒸汽壓力與燃氣壓力的自動選擇控制蒸汽壓力與燃氣壓力的自動選擇控制例例2 2 固定床反應器中熱點溫度的控制固定床反應器中熱點溫度的控制Beijing University of Posts and Telecommunications燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛HSHS選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正反反反反反反例例1 1 蒸汽壓力與燃氣壓力的自動選擇控制蒸汽壓力與燃氣壓力的自動選擇控制由于燃氣閥是正作用閥，防止燃氣壓力過高的選擇器由于燃氣閥是正作用閥，防止燃氣壓力

19、過高的選擇器1 1就應當是低選，就應當是低選，防止燃氣壓力過低的選擇器防止燃氣壓力過低的選擇器2 2就應當是高選。就應當是高選。Beijing University of Posts and TelecommunicationsHS冷卻液冷卻液入料入料T1TTC反反T2TT3T反應器反應器產品產品反反例例2 2 固定床反應器中熱點溫度的控制固定床反應器中熱點溫度的控制控制思路就是按最高點溫度控制，所有的點的溫度都不會超標，所以用控制思路就是按最高點溫度控制，所有的點的溫度都不會超標，所以用高選器。高選器。Beijing University of Posts and Telecommunica

20、tions燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛HSHS選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID2 2調節(jié)器調節(jié)規(guī)律的確定調節(jié)器調節(jié)規(guī)律的確定對于正常工況下運行的調節(jié)器，由于有較高的控制精度要求，可用對于正常工況下運行的調節(jié)器，由于有較高的控制精度要求，可用PIPI調節(jié)調節(jié)或或PIDPID調節(jié)；對于取代調節(jié)器，一般只要求其迅速發(fā)揮保護作用，可用調節(jié)；對于取代調節(jié)器，一般只要求其迅速發(fā)揮保護作用，可用P P調調節(jié)。節(jié)。Beijing University of Posts and Telecommunications燃氣燃氣P2C鍋爐給水鍋

21、爐給水LSLS蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛HSHS選擇器選擇器1選擇器選擇器2P3TP3CP2TP1TP1C正正PPPID3 3調節(jié)器參數(shù)整定調節(jié)器參數(shù)整定正常工作調節(jié)器的整定要求與常規(guī)控制系統(tǒng)相同，可按常規(guī)控制系統(tǒng)的整定正常工作調節(jié)器的整定要求與常規(guī)控制系統(tǒng)相同，可按常規(guī)控制系統(tǒng)的整定方法進行整定。對于取代調節(jié)器，要求能及時產生自動保護作用，其比例度方法進行整定。對于取代調節(jié)器，要求能及時產生自動保護作用，其比例度應整定得小一些。應整定得小一些。Beijing University of Posts and Telecommunications4 4積分飽和問題積分飽和問題外反饋法、積分切除法、

22、限幅法外反饋法、積分切除法、限幅法Beijing University of Posts and Telecommunications 第第1010章章 典型生產過程控制典型生產過程控制 與工程設計與工程設計Beijing University of Posts and Telecommunications火力發(fā)電廠外觀火力發(fā)電廠外觀 在火力發(fā)電廠，最基本的工在火力發(fā)電廠，最基本的工藝過程是用鍋爐生產蒸汽，使汽輪藝過程是用鍋爐生產蒸汽，使汽輪機運轉，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。機運轉，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。 汽輪發(fā)電機組汽輪發(fā)電機組 鍋爐控制是火力發(fā)電生產過程鍋爐控制是火力發(fā)電生產過程自動化的重要組成部

23、分。它的主要任自動化的重要組成部分。它的主要任務是根據(jù)負荷設備（汽輪機）的需要，務是根據(jù)負荷設備（汽輪機）的需要，供應一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和供應一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和純度）的蒸汽。純度）的蒸汽。 Beijing University of Posts and Telecommunications鍋鍋爐爐自自動動控控制制系系統(tǒng)統(tǒng) 鍋爐汽包水位控制、過熱蒸汽溫度控制、鍋爐燃燒控制鍋爐汽包水位控制、過熱蒸汽溫度控制、鍋爐燃燒控制Beijing University of Posts and Telecommunications1.1.汽包水位控制的重要性汽包水位控制的重要性 2.2.汽包

24、水位的控制方案汽包水位的控制方案 （1 1）單沖量水位控制方案）單沖量水位控制方案 以汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù)構成的單回路控制系統(tǒng)稱以汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù)構成的單回路控制系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結構簡單、設計方便，缺點是克服給水自為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結構簡單、設計方便，缺點是克服給水自發(fā)性干擾和負荷干擾的能力差（虛假水位問題）發(fā)性干擾和負荷干擾的能力差（虛假水位問題）將鍋爐的汽包水位控制在一個允許范將鍋爐的汽包水位控制在一個允許范圍內，是鍋爐運行的主要指標，也是圍內，是鍋爐運行的主要指標，也是鍋爐能提供符合質量要求的蒸汽負荷鍋爐能提供符合質量要求的蒸汽負荷的必要條件。的必要條件。 Beijing University of Posts and Telecommunications（2 2）雙沖量水位控制方案）雙沖量水位控制方案 如果根據(jù)蒸汽流量的變化來校正虛假水位的誤動作，就能使調節(jié)閥動作如果根據(jù)蒸汽流量的變化來