儀表及控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)校方案優(yōu)質(zhì)資料

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中海油氣（泰州）石化一體化項目儀表及控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)校方案優(yōu)質(zhì)資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)質(zhì)資料，歡迎下載）運行一部5000Nm/h制氫裝置、170萬噸/年加氫精制裝置儀表及控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)校方案編制：王之忠審批：董維光、張鳳濱2021年5月12日概述方案編制目的為了促進中海油氣（泰州）石化一體化5000Nm/h制氫裝置、170萬噸/年加氫精制裝置儀表回路聯(lián)校工作高效、有序的進行，特編制該儀表回路聯(lián)校專項施工方案。1.2方案編制依據(jù)GB50093-2021自動化儀表工程施工及質(zhì)量驗收規(guī)范SH/T3551-2021石油化工儀表工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范SH3521-2021石油化工儀表工程施工技術規(guī)程1.3回路調(diào)試工作進行需具備的條件控制系統(tǒng)由工程部、運行部組織，由系統(tǒng)廠商進行上電檢查后上電運行進入穩(wěn)定狀態(tài)控制系統(tǒng)的硬件、軟件組態(tài)已全部完成并已進行下裝各裝置需協(xié)調(diào)至少提供DCS、SIS、CCS操作站各一臺，并配備具有調(diào)試所需要操作權限的工藝、儀表人員儀表風系統(tǒng)正常投用，進入穩(wěn)定運行狀態(tài)（調(diào)節(jié)閥、氣動切斷閥調(diào)試的必要條件）回路調(diào)試記錄要求在回路調(diào)試過程中，采用紙質(zhì)版回路調(diào)試記錄與電子版回路調(diào)試清單（EXCEL表格）相結合的辦法進行管理。具有業(yè)主、監(jiān)理單位、施工隊簽字在調(diào)試工作進行時實時記錄的紙質(zhì)版原始回路調(diào)試記錄側重于起調(diào)試工作基礎依據(jù)的作用；電子版回路調(diào)試清單側重于確定回路調(diào)試點位總量的完整性、進行數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計、進度分析及問題追蹤的作用。紙質(zhì)版回路聯(lián)校記錄與電子版回路聯(lián)校清單應做到數(shù)據(jù)的同一性（僅僅排序不同），并可以依據(jù)調(diào)試時間為線索實現(xiàn)快速互查?；芈氛{(diào)試記錄管理具體實施方法如下在回路調(diào)試工作開始之前，需結合所有接線圖及I/O索引等資料編制一份電子版回路聯(lián)校點位清單。在回路調(diào)試工作進行時，控制室內(nèi)調(diào)試人員應對已完成的回路調(diào)試做實時紙質(zhì)版記錄，記錄要求字跡清晰，記錄數(shù)據(jù)準確、完整。每頁記錄必須注明調(diào)試日期，手動編制頁碼，防治記錄混亂與丟失。每當有新的紙質(zhì)版調(diào)試記錄生成后，控制室內(nèi)調(diào)試人員須將紙質(zhì)版回路調(diào)試記錄以填空的方式輸入電子版回路調(diào)試清單，輸入時要確保數(shù)據(jù)的同一性。另外，控制室調(diào)試人員還須將現(xiàn)場調(diào)試人員反饋回來的問題輸入相應回路條目，以便追蹤并及時解決問題。每天對電子版回路調(diào)試清單進行數(shù)據(jù)分析工作，分析完成進度，未完成項目，存在需解決問題等，以便指導調(diào)試工作高效、有序地推進。回路調(diào)試人員要求參加回路調(diào)試人員必須熟悉相關設計文件、掌握回路調(diào)試具體方法、具有相關回路調(diào)試經(jīng)驗并在本施工方案的指導下進行。人員組織情況如下：現(xiàn)場調(diào)試人員分為4組，可在不同現(xiàn)場區(qū)域同時進行調(diào)試，每組配備施工單位調(diào)試人員2名，運行部（或茂化建儀表維保單位）應每組安排1名或1名以上生產(chǎn)準備人員跟隨見證；控制室調(diào)試人員3組，配備施工單位調(diào)試人員3名，茂化建儀表運保單位調(diào)試人員3人，運行部應每組安排1名或1名以上生產(chǎn)準備人員跟隨見證。運保中心儀表系統(tǒng)維護班安排1名系統(tǒng)維護人員全程參與整個儀表聯(lián)調(diào)聯(lián)校過程。回路調(diào)試工作要求監(jiān)理單位參與過程見證，過程見證方法及人員安排情況由監(jiān)理單位決定。DCS、CCS、SIS系統(tǒng)廠家至少配備一名專業(yè)工程師，全程參與配合整個調(diào)試過程?，F(xiàn)場調(diào)試人員的主要職責是與控制室調(diào)試人員配合完成回路調(diào)試工作，記錄調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的各種問題并反饋給室內(nèi)調(diào)試人員歸集匯總進電子版回路清單。室內(nèi)調(diào)試人員的主要職責是與現(xiàn)場調(diào)試人員配合完成回路調(diào)試工作，做好原始回路聯(lián)校記錄、輸入電子版回路聯(lián)校清單，記錄現(xiàn)場調(diào)試人員反饋回來的問題歸集匯總進電子版回路聯(lián)校清單?；芈氛{(diào)試工作界面與職責劃分回路調(diào)試工作應劃分為兩個部分可相互獨立的工作內(nèi)容。其中，第一個部分調(diào)試內(nèi)容主要是打通現(xiàn)場儀表點位經(jīng)控制系統(tǒng)至操作站畫面相應點位整條通路，確保其通路已可準確、穩(wěn)定投入工作狀態(tài)；第二部分調(diào)試內(nèi)容主要是驗證DCS控制系統(tǒng)各種控制方案控制功能及SIS系統(tǒng)的各種邏輯、聯(lián)鎖控制功能是否已滿足設計要求并具備準確、穩(wěn)定投入工作狀態(tài)的能力。第一部分工作以施工單位為責任主體。但由于設計施工圖紙只明確了從現(xiàn)場儀表點至機柜端子排，端子排之后至安全柵、系統(tǒng)I/O卡件等為廠家安裝范圍，故需廠家密切配合，在出現(xiàn)問題時配合解決。第二部分工作以控制系統(tǒng)廠商為責任主體，必要時施工單位予以配合。運行一部全面負責本次聯(lián)調(diào)聯(lián)試的組織協(xié)調(diào)工作，對整個聯(lián)調(diào)聯(lián)校工作的質(zhì)量、進度等把關。茂化建儀表維保人員和運保中心系統(tǒng)維護人員協(xié)助運行一部儀表工程師開展工作，及時發(fā)現(xiàn)處理聯(lián)調(diào)聯(lián)校過程中出現(xiàn)的各類問題。各種回路類型的具體調(diào)試方法總體要求每個儀表點調(diào)試前必須先通過查線確認線路連接無誤后，方可進行合閘上電進行調(diào)試。每個模擬量回路均應取滿量程的0%、25%、50%、75%和100%依次進行上行、下行調(diào)試。存在報警設定值的回路，必須對各個報警值的動作情況逐個驗證。每個儀表回路調(diào)試完成后必須做好準確、完整的原始調(diào)試記錄（填入附錄表格），并經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理見證人簽字確認。對于熱電偶回路調(diào)試，現(xiàn)場調(diào)試人員需拆下補償導線，將補償導線接入FLUKE744過程熱電偶輸出檔位，根據(jù)控制室調(diào)試人員提示，依次給出相應的溫度值（實際是經(jīng)過校驗儀換算后的毫伏值）。熱電偶調(diào)試完成必須接線恢復，并要求控制室調(diào)試人員確認熱電偶顯示正常（沒有開路現(xiàn)象、溫度顯示正常）方可結束。對于支持HART協(xié)議的變送器，現(xiàn)場調(diào)試人員應采用支持HART協(xié)議的工具（475、FLUKE744等）與變送器進行通訊，按控制室調(diào)試人員提示使其輸出相應的電流毫安值，每臺變送器調(diào)試完成后，應通過HART工具使其從調(diào)試狀態(tài)回復投用狀態(tài)，并要求控制室調(diào)試人員確認操作站畫面變送器顯示正常方可結束。各種控制閥調(diào)試根據(jù)實際情況可能包括閥門執(zhí)行機構行程調(diào)試、電磁閥調(diào)試、回訊開關（限位開關調(diào)試）。電磁閥調(diào)試時，由控制調(diào)試人員在操作站強制送出信號，現(xiàn)場調(diào)試人員觀察電磁閥動作情況，并將結果反饋給控制室調(diào)試人員?；赜嶉_關調(diào)試應與閥門行程調(diào)試同時進行，在執(zhí)行機構到達極限位置是記錄回訊開關的動作請況。調(diào)節(jié)閥行程調(diào)試時，由控制室調(diào)試人員將控制回路打到手動檔位，并一次強制給出相應開度，現(xiàn)場調(diào)試人員觀察調(diào)試行程實際動作情況并將試驗結果反饋給控制室調(diào)試人員。調(diào)節(jié)閥行程調(diào)試過程中往往出現(xiàn)實際行程不準的情況，而各個廠家的定位器與執(zhí)行機構往往差異較大，調(diào)試存在一點難度，故該調(diào)試環(huán)節(jié)需要調(diào)節(jié)閥廠商現(xiàn)場技術服務人員密切配合。各種干觸電式的報警點調(diào)試時，現(xiàn)場調(diào)試人員可直接在現(xiàn)場進行短接，控制調(diào)試人員在操作站畫面觀察動作結果并記錄?；芈氛{(diào)試工具要求序號設備描述數(shù)量備注1對講機6臺施工單位提供2過程校驗儀2臺施工單位提供3萬用表5臺施工單位提供4475手操器2臺施工單位提供5其他工具若干施工單位提供回路調(diào)試進度計劃序號開始時間結束時間主要工作內(nèi)容備注15月12日5月18日制氫、加氫精制加熱爐區(qū)（第1、2區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計等儀表進行回路測試25月18日5月22日加氫精制反應區(qū)（第3區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計等儀表進行回路測試35月23日5月27日制氫、加氫精制壓縮機區(qū)（第4區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計、機組軸振動、軸位移、轉速等儀表進行回路測試45月27日5月28日再生壓縮機區(qū)（第5區(qū)）和抽提罐區(qū)（第7區(qū)）的變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計、機組軸振動、軸位移、轉速等儀表進行回路測試55月29日5月31日芳烴抽提、芳烴分離區(qū)（第8、9區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計等儀表進行回路測試66月1日6月3日管廊、泵區(qū)（第10、11區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計等儀表進行回路測試76月4日6月5日預處理分餾、重整分餾區(qū)（第12、13區(qū)）變送器、熱電偶、熱電阻、流量計、液位計等儀表進行回路測試86月6日6月10日重整、抽提全裝置調(diào)節(jié)閥，以及電氣變頻信號進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，并對DCS、CCS控制系統(tǒng)各種控制方案控制功能進行測試調(diào)校96月11日6月15日重整、抽提全裝置氣動切斷閥、電動閥以及電氣聯(lián)鎖信號進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，并對SIS、CCS、DCS控制系統(tǒng)各種邏輯、聯(lián)鎖控制功能進行測試調(diào)校106月16日6月20日重整、抽提DCS系統(tǒng)與SIS、CCS、MCC、PLC系統(tǒng)RS485通訊進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，并對現(xiàn)場存在遺留問題進行銷項處理人員安排計劃小組名稱施工單位維保單位系統(tǒng)維護班運行部工藝人員DCS廠家工程師SIS廠家工程師CCS廠家工程師監(jiān)理工程師運行部儀表工程師室內(nèi)調(diào)試小組11名1名1名1名1名1名1名1名1名室內(nèi)調(diào)試小組21名1名1名室內(nèi)調(diào)試小組31名1名1名現(xiàn)場調(diào)試小組11名1名現(xiàn)場調(diào)試小組21名1名現(xiàn)場調(diào)試小組31名1名技術服務需求計劃序號技術服務內(nèi)容設備廠家名稱聯(lián)系方式1氧化鋯標定仕富梅2色譜分析儀標定西門子3甲烷分析儀標定仕富梅4氣中水分析儀標定GE5氫分析儀標定艾默生6核料位計安裝與標定伯托7汽輪機組特殊儀表調(diào)試杭汽8離心壓縮機組特殊儀表調(diào)試沈鼓9往復式壓縮機組特殊儀表調(diào)試強盛10氣動切斷閥、電動閥調(diào)試疑難問題上海一核、11隔劑、隔劑隔氣閥調(diào)試疑難問題貴聰12調(diào)節(jié)閥調(diào)試疑難問題無錫智能、鞍山拜爾13可燃有毒氣體檢測儀標定北京中恒安14浮筒液位計標定丹東通博15雷達液位計標定艾默生16CV可調(diào)調(diào)節(jié)閥調(diào)試疑難問題梅索尼蘭回路調(diào)試記錄標準表格SY03-H021（工程名稱）儀表回路聯(lián)校記錄單項工程名稱：單項工程編號：單位工程名稱單位工程編號序號回路號儀表位號量程（行程）實測值報警結果025%50%75%100%LLLHHH備注：建設單位監(jiān)理單位總承包單位施工單位代表：年月日監(jiān)理工程師：年月日專業(yè)工程師：年月日校驗人：技術負責人：年月日SY03-H019（工程名稱）報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)試驗記錄（一）單項工程名稱：單項工程編號：單位工程名稱單位工程編號聯(lián)鎖回路名稱參考圖/邏輯圖號確認復位調(diào)試結果說明：建設單位監(jiān)理單位總承包單位施工單位代表：年月日監(jiān)理工程師：年月日專業(yè)工程師：年月日校驗人：技術負責人：年月日SY03-H（工程名稱）報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)試驗記錄（二）單項工程名稱：單項工程編號：單位工程編號聯(lián)鎖回路名稱參考圖/邏輯圖號序號儀表位號功能描述設定值動作值結果備注：建設單位監(jiān)理單位總承包單位施工單位代表：年月日監(jiān)理工程師：年月日專業(yè)工程師：年月日校驗人：技術負責人：年月日過程控制系統(tǒng)與儀表第一章1過程控制系統(tǒng)主要任務：對生產(chǎn)過程中的有關參數(shù)（溫度壓力流量物位等）進行控制使其保持恒定或按一定規(guī)律變化在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下使連續(xù)生產(chǎn)過程自動進行下去2特點：控制對象復雜控制要求多樣檢測方案豐富控制多屬于慢過程控制定值控制是過程控制的一種主要形式過程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的過程檢測儀表組成過程控制分類方法1按設定值的形式不同劃分定值控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)2按系統(tǒng)地結構特點分反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)前饋反饋復合控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)：對于定值控制當控制系統(tǒng)輸入不變時整個系統(tǒng)若能達到一種平衡狀態(tài)系統(tǒng)各個組成環(huán)節(jié)暫時不動作它們的輸入輸出信號都處于相對靜止狀態(tài)就是穩(wěn)態(tài)動態(tài)：從外部擾動出現(xiàn)平衡狀態(tài)遭到破壞自動控制裝置開始動作到整個系統(tǒng)又建立新的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)過程結束的這一段時間整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的狀態(tài)和參數(shù)都處于變化的過程之中叫動態(tài)控制系統(tǒng)的過度過程：系統(tǒng)從原來的平衡狀態(tài)經(jīng)過動態(tài)過程達到新的平衡狀態(tài)的動態(tài)歷程穩(wěn)定過渡過程：不穩(wěn)定過渡過程系統(tǒng)的控制作用能否使被控參數(shù)回到原來的設定值用階躍輸入分析過渡過程外部擾動階躍變化時被控參數(shù)響應曲線與設定階躍變化時的特征是相同的通常采用設定值階躍變化時被控參數(shù)響應的典型曲線來定義控制系統(tǒng)的單項性能指標主要有衰減比超調(diào)量與最大動態(tài)偏差靜差調(diào)節(jié)時間震蕩頻率等第二章計算題會選擇儀表精度思考與練習題2-3某壓力表的測量范圍為0～10MPa，精度等級為1.0級。試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為5MPa時，標準壓力計上讀數(shù)為5.08MPa，試問被校壓力表在這一點上是否符合1級精度，為什么？解答：1）基本誤差=最大絕對誤差?max＝0.01×10＝0.1MPa2）校驗點為5MPa時的基本誤差：0.8％<1％，所以符合1.0級表。2-4為什么測量儀表的測量范圍要根據(jù)被測量的大小來選取選擇一臺量程很大的儀表來測量很小的參數(shù)值有什么問題？2-5有兩塊直流電流表，它們的精度和量程分別為1)1.0級，0～250mA2）2.5級，0～75mA現(xiàn)要測量50mA的直流電流，從準確性、經(jīng)濟性考慮哪塊表更合適？解答：分析它們的最大誤差：1）?max＝250×1％＝2.5mA；2）?max＝75×2.5％＝1.875mA；選擇2.5級，0～75mA的表。第三章控制儀表的作用：將被控變量的測量值與給定值相比較根據(jù)比較的結果（偏差）進行一定的數(shù)學運算并將運算結果以一定的信號形式送往執(zhí)行器以實現(xiàn)對被控變量的自動控制比例控制：為實現(xiàn)適當控制控制器的輸出應當根據(jù)偏差的大小連續(xù)變化使控制伐的開度也連續(xù)變化這樣就有可能獲得與對象復合相適應的操縱量從而使被控變量趨于穩(wěn)定能夠達到平衡此模式為連續(xù)控制比例控制為最基本的連續(xù)控制模式比例積分控制：當有偏差存在時輸出的信號將隨時間增大或減小當偏差為零時輸出停止保持在某一值上所以積分控制組成的系統(tǒng)可以達到無余差比例微分控制：特點是能起到超前控制作用即按照偏差變化的速度控制能在偏差很小時提前增大控制作用微分控制必須和比例控制組合作用比例積分微分控制：特點是達到快速控制消除余差DDZ-3型PID運算電路組成輸入電路給定電路PID運算電路自動與手動切換電路輸出電路指示電路3-11結構框圖DDZ-3調(diào)節(jié)器通過切換開關S1可以選擇自動調(diào)節(jié)“A”軟手動操作“M”硬手動操作“H”A.M切換A.H切換無擾M.H切換無擾第四章執(zhí)行器作用執(zhí)行器是自動控制的操作環(huán)節(jié)其作用是根據(jù)控制器送來的控制信號改變所操作介質(zhì)的大小將被控量維持在要求的數(shù)值上氣動調(diào)節(jié)伐的結構氣動調(diào)節(jié)伐是由氣壓控制的閥門一般還配有輔助裝置如閥門定位器提高閥門開度定位的準確性手輪機構當控制信號因故障中斷時其可直接操縱控制伐維持正常生產(chǎn)氣動調(diào)節(jié)伐結構與分類結構有1執(zhí)行機構當來自控制器或閥門定位器的信號壓力增大時閥桿向下移動的叫做正作用執(zhí)行機構反之為反作用執(zhí)行機構2調(diào)節(jié)機構閥芯在閥體內(nèi)移動改變閥芯與閥座之間的流通面積介質(zhì)流量也相應改變當閥桿下移閥芯與閥座流通面積減小的稱為正作用式若閥芯倒裝面積增大為反作用式調(diào)節(jié)伐的流量特性指流過閥門的流體相對流量和閥門的相對開度間的關系公式1閥門的固有流量特性在調(diào)節(jié)伐前后壓差固定的情況下得出的流量特性其取決于閥芯的形狀特性分為直線流量特性調(diào)節(jié)伐的相對流量與相對開度呈直線關系直線伐的放大系數(shù)在任何一點都是相同的但其對流量的控制每一點都是不同直線伐在流量小時流量變化相對直大流量大時相對值小閥門在小開度是控制作用強大開度時控制作用弱等百分比流量特性調(diào)節(jié)伐的放大系數(shù)隨相對流量的增大而增大在不同的行程處流量變化的相對值都是相等的百分數(shù)在大小開度時控制能力不變快開特性開度小時流量變化迅速隨開度增大流量很快達到最大值2調(diào)節(jié)伐的工作流量特性實際的工藝裝置上調(diào)節(jié)伐由于和其他閥門設備管道串聯(lián)閥門兩端的壓力隨流量的變化而變化此時的特性叫工作流量特性閥組比S=表示存在管道阻力的情況下閥門全開時閥門前后的最小壓差占總壓力的比值S越小流量特性的變形程度越大一般不低于0.33調(diào)節(jié)伐氣開式無壓力信號時伐全開隨著壓力信號增大閥門逐漸減小的氣動調(diào)節(jié)閥氣關式無壓力信號時全閉隨著信號增大閥門逐漸開大的氣動調(diào)節(jié)伐4調(diào)節(jié)伐口徑的選擇C=流通能力壓差流體密度最大流量5使用電氣轉換器氣動調(diào)節(jié)閥能運用于易燃易爆環(huán)境的優(yōu)點還不能被電動調(diào)節(jié)閥取代為了使氣動調(diào)節(jié)閥能接受電動調(diào)節(jié)器的輸出信號必須使用電氣轉換器把調(diào)節(jié)器輸出的標準電信號轉化成20-100kpa的標準氣壓信號6閥門定位器氣壓推力受到的阻力還有閥體和閥桿處的填料對閥桿的摩擦力和閥門內(nèi)流體對閥芯的作用力這些力大小不確定會影響執(zhí)行機構與輸入信號之間的定位關系使執(zhí)行機構產(chǎn)出回環(huán)特性嚴重是造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)震蕩思考題與習題4-1氣動調(diào)節(jié)伐主要由哪兩部分組成各有什么作用解答：1）執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構。2）執(zhí)行機構的作用：按調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，驅動調(diào)節(jié)機構動作；調(diào)節(jié)機構的作用：由閥芯在閥體內(nèi)的移動，改變閥芯與閥座之間的流通面積，從而改變被控介質(zhì)的流量。4-3為什么說雙座伐產(chǎn)生的不平衡比單座閥小4-4什么叫調(diào)節(jié)伐的理想流量特性和工作流量特性常用的調(diào)節(jié)閥理想流量特性有哪些解答：1）理想流量特性：在調(diào)節(jié)閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性稱為固有流量特性，也叫理想流量特性。工作流量特性：在實際的工藝裝置上，調(diào)節(jié)閥由于和其他閥門、設備、管道等串連使用，閥門兩端的壓差隨流量變化而變化，這時的流量特性稱為工作流量特性。2）常用理想流量特性：直線流量特性、等百分比（對數(shù)）流量特性、快開特性4-7什么是串聯(lián)管道中的閥組比SS值的變化為什么使理想流量特性發(fā)生畸變解答：1）閥阻比：用閥阻比表示存在管道阻力的情況下，閥門全開時，閥門前后的最小壓差占總壓力po的比值。2）在S＜1時，由于串聯(lián)管道阻力的影響，使閥門開大時流量達不到預期的值，也就是閥的可調(diào)范圍變小。隨著S值的減小，直線特性漸漸區(qū)于快開特性，等百分比特性漸漸趨近于直線特性。4-9如圖所示蒸汽的加熱器對物料進行加熱為保證控制系統(tǒng)發(fā)生故障時加熱器的耐熱材料不被燒毀式確定蒸汽管道上的氣開關形式4-10為什么合理選擇調(diào)節(jié)閥的口徑也就是合理確定調(diào)節(jié)閥的流通能力C很重要第五章1被控過程的數(shù)學模型描述被控過程在輸入作用下其狀態(tài)和輸出的數(shù)學表達式2建立被控過程數(shù)學模型的方法1）機理法根據(jù)生產(chǎn)過程中實際發(fā)生變化的機理寫出相關的平衡方程必須對生產(chǎn)過程的機理充分了解最大優(yōu)點就是能在沒有系統(tǒng)設備之前就能得到被控過程的數(shù)學模型2）測試法用測試法建模時可以在不十分清楚內(nèi)部機理的情況下把被研究對象視為一個黑匣子完全通過外部特性來描述他的性能3單容過程建模求其傳遞函數(shù)畫結構框圖4自衡特性在擾動作用破壞平衡工況后被控過程在沒有外部干預的情況下自動回復平衡的特性5容量滯后多容過程對于擾動的響應在時間上的延遲6純滯后在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到除容量滯后外由傳輸延遲引起的滯后7怎樣得到可靠的階躍響應曲線合理的選擇階躍輸入信號的幅度試驗是被控過程應處于相對穩(wěn)定工況要仔細記錄階躍曲線的起始部分多次測試消除非線性8為什么要用矩形脈沖法測定被控過程的階躍響應曲線階躍響應曲線直接測定法簡單易行但是當擾動輸入信號幅度較大較長時間存在時被控參數(shù)變化幅度可能超出允許范圍而影響生產(chǎn)過程可能造成產(chǎn)品質(zhì)量問題或者安全問題為了能夠施加比較大的擾動幅度而又不至于嚴重干擾產(chǎn)生可用矩形脈沖輸入代替階躍輸入測出被控過程的矩形脈沖響應曲線再根據(jù)此曲線求出階躍響應曲線思考題與習題5-1什么是被控過程的數(shù)學模型解答：被控過程的數(shù)學模型是描述被控過程在輸入（控制輸入與擾動輸入）作用下，其狀態(tài)和輸出（被控參數(shù)）變化的數(shù)學表達式。5-2建立被控過程的數(shù)學模型的目的是什么過程控制對數(shù)學模型有什么要求解答：1）目的：eq\o\ac(○,1)設計過程控制系統(tǒng)及整定控制參數(shù)；eq\o\ac(○,2)指導生產(chǎn)工藝及其設備的設計與操作；eq\o\ac(○,3)對被控過程進行仿真研究；eq\o\ac(○,4)培訓運行操作人員；eq\o\ac(○,5)工業(yè)過程的故障檢測與診斷。2）要求：總的原則一是盡量簡單，二是正確可靠。階次一般不高于三階，大量采用具有純滯后的一階和二階模型，最常用的是帶純滯后的一階形式。5-3建立被控過些數(shù)學模型的方法有哪些各有什么要求和局限性5-4什么是流入量什么是流出量它們與控制系統(tǒng)的輸入輸出有什么區(qū)別和聯(lián)系解答：1）流入量：把被控過程看作一個獨立的隔離體，從外部流入被控過程的物質(zhì)或能量流量稱為流入量。流出量：從被控過程流出的物質(zhì)或能量流量稱為流出量。2）區(qū)別與聯(lián)系：控制系統(tǒng)的輸入量：控制變量和擾動變量?？刂葡到y(tǒng)的輸出變量：系統(tǒng)的被控參數(shù)。5-5機理法建模一般試用什么場合解答：P128對被控過程的工作機理非常熟悉，被控參數(shù)與控制變量的變化都與物質(zhì)和能量的流動與轉換有密切關系。5-6什么是自衡特性具有自衡特性的被控過程系統(tǒng)框圖有什么特點解答：1）在擾動作用破壞其平衡工況后，被控過程在沒有外部干預的情況下自動恢復平衡的特性，稱為自衡特性。2）被控過程輸出對擾動存在負反饋。5-7什么是單容過程多容過程解答：1）單容：只有一個儲蓄容量。2）多容：有一個以上儲蓄容量。5-8什么是過程的滯后特性滯后有哪幾種產(chǎn)生的原因是什么解答：1）滯后特性：過程對于擾動的響應在時間上的滯后。2）容量滯后：多容過程對于擾動的響應在時間上的這種延遲被稱為容量滯后。純滯后：在生產(chǎn)過程中還經(jīng)常遇到由（物料、能量、信號）傳輸延遲引起的純滯后。5-9對如圖所示的液位過程輸入量為Q1流出量為Q2，Q3液位h為被控參數(shù)水箱截面為A并設R1，R2為線性液阻列出液位過程的微分方程組畫出液位過程框圖求出傳遞函數(shù)H(S)/Q1(S)并寫出放大倍數(shù)K和時間常數(shù)T的表達式（1）（2）框圖（3）5-10以Q1為輸入h2為輸出寫出圖5-10串聯(lián)雙容液位過程的微分方程組并求出傳遞函數(shù)H2(S)/Q1(S)1）方程組：2）傳遞函數(shù)：式中：第六章1單控系統(tǒng)指由一個測量單元及變送器一個控制器一個調(diào)節(jié)伐和一個被控過程組成的并只對一個被控參數(shù)進行控制的但閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)特點結構簡單投資少易于調(diào)整操作維護方便又能滿足多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的控制要求應用廣泛2工程控制系統(tǒng)方案要求安全性穩(wěn)定性經(jīng)濟性3控制通道時間常數(shù)對品質(zhì)的影響4被控參數(shù)的選擇必須根據(jù)工藝要求深入分析生產(chǎn)過程找出對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量安全生活經(jīng)濟運行環(huán)境保護節(jié)能降耗等具有決定性作用能較好反映生產(chǎn)工藝變化的參數(shù)作為被控參數(shù)選擇方法直接參數(shù)法選擇能夠直接反映生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量又易于測量的參數(shù)選擇與質(zhì)量指標有單值對應關系易于測量的變量作為參數(shù)間接反映產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量5控制變量的選擇理論上講所有允許控制的變量都可以作為控制變量但在單輸入單輸出SISO系統(tǒng)中只能有一個控制變量原則上在考慮生產(chǎn)過程特點和產(chǎn)品特點的情況下要從所有允許控制變量中盡可能的選擇一個對被控參數(shù)影響顯著控制性能好的輸入變量作為控制變量當控制變量選定后其他所未被選中的變量均視為系統(tǒng)干擾6干擾通道的靜態(tài)放大系數(shù)Kf越大外部擾動對被控參數(shù)的影響越大所以Kf越小越好7過程（通道）動態(tài)特性對控制品質(zhì)的影響P179-1808控制變量選擇的一般原則控制變量應是可控的即在工藝上允許調(diào)節(jié)的變量一般比其他干擾對被控參數(shù)的影響靈敏為了使干擾對被控參數(shù)的影響小應使干擾通道的放大系數(shù)Kf盡量小時間常數(shù)Tf盡量大被控過程存在多個時間常數(shù)在選擇設備及控制參數(shù)時應盡量使時間常數(shù)錯開使其中一個時間常數(shù)比其他時間常數(shù)大很多同時注意減小其他時間常數(shù)在選擇控制變量時除了從提高品質(zhì)的角度考慮外還要考慮工藝的合理性生產(chǎn)效率生產(chǎn)過程經(jīng)濟性9傳感器變送器選擇原則與注意事項傳感器變送器測量范圍與精度等級的選擇盡可能選擇時間常數(shù)小的傳感器變送器合理選擇檢測點減小測量純滯后測量信號的處理10調(diào)節(jié)閥的氣開氣關作用方式選擇原則人身安全系統(tǒng)與設備安全原則保證產(chǎn)品質(zhì)量原則減少原料和動力浪費的經(jīng)濟原則基于介質(zhì)特點的工藝設備安全原則11調(diào)節(jié)器的正負作用的選擇（重點）P186-18912積分調(diào)節(jié)與比例積分調(diào)節(jié)對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響P189比例微分調(diào)節(jié)對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響P191比例積分微分對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響P19213調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇原則比例調(diào)節(jié)對象調(diào)節(jié)通道小負荷變化與外部擾動小工藝要求不高可選用比例調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)沒有靜差動態(tài)偏差大調(diào)節(jié)時間長只能用于有自衡特性的簡單對象比例積分調(diào)節(jié)既能消除靜差又能較快動態(tài)響應多用于對一些調(diào)節(jié)通道容量滯后較小負荷變化不大的調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用最多比例微分調(diào)節(jié)提高穩(wěn)定性是系統(tǒng)比例系數(shù)增大加快調(diào)節(jié)過程減小動態(tài)偏差和靜差在高頻干擾頻繁或存在周期性干擾的場合不使用微分調(diào)節(jié)比例積分微分調(diào)節(jié)綜合各個調(diào)節(jié)優(yōu)點但是對于對象滯后很大負荷變化劇烈頻繁的被控過程采用PID達不到要求時應用串級控制前饋控制等復雜控制系統(tǒng)14調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定法穩(wěn)定邊界法衰減曲線法反應曲線法經(jīng)驗試湊法四個方法的特點方法P195思考題與習題6-1簡單控制系統(tǒng)由幾個環(huán)節(jié)組成解答：測量變送器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、被控過程四個環(huán)節(jié)組成。6-5選擇被控參數(shù)應遵循那些基本原則什么是直接參數(shù)什么是間接參數(shù)兩者區(qū)別解答：1）原則：必須根據(jù)工藝要求，深入分析、生產(chǎn)過程，找出對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、生產(chǎn)安全、經(jīng)濟運行、環(huán)境保護、節(jié)能降耗等具有決定性作用，能較好反映生產(chǎn)工藝狀態(tài)及變化的參數(shù)作為被控參數(shù)。2）直接參數(shù)：能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測量的參數(shù)3）間接參數(shù)：與質(zhì)量指標有單值對應關系、易于測量的變量，間接反映產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)過程的實際情況。4）兩者關系：間接參數(shù)是直接參數(shù)的單值函數(shù)。6-6選擇控制變量時為什么要分析被控過程的特性為什么希望控制通道放大系數(shù)K0要大時間常數(shù)T0小純滯后越小越好而干擾通道的放大系數(shù)Kf盡可能小時間常數(shù)Tf盡可能大解答：1）控制變量和干擾變量對被控參數(shù)的影響都于過程的特性密切相關。2）控制通道的靜態(tài)放大系數(shù)K0越大，系統(tǒng)的靜態(tài)偏差越小，表明控制作用越靈敏，克服擾動的能力越強，控制效果越好。時間常數(shù)T0小，被控參數(shù)對控制變量的反應靈敏、控制及時，從而獲得良好的控制品質(zhì)。純滯后0的存在會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。0值越大，對系統(tǒng)的影響越大。3）擾動通道的靜態(tài)放大系數(shù)Kf越小，表明外部擾動對被控參數(shù)的影響越小。時間常數(shù)Tf越大，外部干擾f（t）對被控參數(shù)y（t）的影響越小，系統(tǒng)的控制品質(zhì)越好。6-7當被控過程存在多個時間常數(shù)時為什么盡量使時間常數(shù)錯開由自控理論知識可知，開環(huán)傳遞函數(shù)中幾個時間常數(shù)值錯開，可提高系統(tǒng)的工作頻率，減小過渡過程時間和最大偏差等，改善控制質(zhì)量。6-8選擇檢測變送裝置時要注意哪些問題怎么克服或減小純滯后1）P184-1、2、3、42）合理選擇檢測點。6-9調(diào)節(jié)閥口徑選擇不當過大或過小帶來什么問題正常情況下調(diào)節(jié)閥開度在什么范圍解答：1）調(diào)節(jié)閥口徑選得過大，閥門調(diào)節(jié)靈敏度低，工作特性差，甚至會產(chǎn)生振蕩或調(diào)節(jié)失靈的情況。調(diào)節(jié)閥口徑選得過小，當系統(tǒng)受到較大的擾動時，調(diào)節(jié)閥工作在全開或全關的飽和狀態(tài)，使系統(tǒng)暫時處于失控工況，這對擾動偏差的消除不利。2）正常工況下要求調(diào)節(jié)閥的開度在15%-85%之間。6-10選擇調(diào)節(jié)閥氣開氣關的首要原則是什么保證人身安全、系統(tǒng)與設備安全是調(diào)節(jié)閥開、關作用方式選擇的首要原則。6-11調(diào)節(jié)器在正反作用方式的首要原則是什么確定原則是整個單回路構成負反饋系統(tǒng)。第七章7-5在串級控制系統(tǒng)中當主回路為定值（設定值）控制時，副回路也是定值控制嗎？為什么？P212不是，副回路是隨動控制。7-8在某生產(chǎn)過程中，通過加熱爐對冷物料加熱，根據(jù)工藝要求，需對熱物料出口溫度進行嚴格控制。對系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，主要擾動為燃料壓力波動。故設計如圖7-43所示的控制系統(tǒng)。要求：（1）畫出控制系統(tǒng)框圖；（2）為保證設備安全，爐溫不能過高。確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關形式。（3）確定兩個調(diào)節(jié)器的正反作用。解答：（1）控制系統(tǒng)框圖如圖所示。（2）氣開式。（3）副調(diào)節(jié)器：反作用；主調(diào)節(jié)器：反作用。7-9簡述前饋控制的工作原理，與反饋控制相比，它有什么優(yōu)點和局限？解答：1）當系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，立即將其測量出來，通過前饋控制器，根據(jù)擾動量的大小來改變控制量，以抵消擾動對被控參數(shù)的影響。P2212）優(yōu)點：前饋控制器在擾動出現(xiàn)時立即進行控制，控制及時，對特定擾動引起的動、靜態(tài)偏差控制比較有效。局限：P224—1）、2）7-10為什么一般不單獨采用前饋控制方案？解答：由于前饋控制的局限性。7-14圖7-44為一單回路水位控制系統(tǒng)。如果蒸氣用量經(jīng)常發(fā)生變化，為了改善控制質(zhì)量，將單回路控制系統(tǒng)改為前饋-反饋復合控制系統(tǒng)，畫出控制系統(tǒng)工藝流程圖和框圖，并對新增回路的功能進行簡單說明。解答：1）控制系統(tǒng)工藝流程圖如圖所示?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖所示。2）新增回路功能說明：7-19物料比值與控制系統(tǒng)比值系數(shù)有何不同？怎樣將物料比值轉換成控制系統(tǒng)比值系數(shù)？解答：1）是工藝規(guī)定的流量比；是儀表信號之間的比例系數(shù)。2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）進行轉換。7-20單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的主、副流量之比是否恒定？總物料總=是否恒定？雙閉環(huán)比值系統(tǒng)中與總的情況怎樣？解答：1）恒定。2）不能恒定。3）都能恒定。7-22畫出圖7-45所示比值控制系統(tǒng)框圖。該系統(tǒng)的總流量是否恒定？如果總流量不恒定，要作什么改動才能實現(xiàn)總流量恒定？解答：1）系統(tǒng)框圖如圖所示：圖7-21a）。2）是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，總流量不能恒定。3）采用雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，如圖所示：圖7-22。7-28在某化學反應器內(nèi)