均匀控制系统

1. 整定原则 ① 保证液位不超出允许的波动范围，先设置好调节器参数。 ② 修正调节器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最
大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③ 根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整调节器
的参数。
其他控制系统
均匀控制系统
2. 方法步骤
串级均匀控制系统的整定方法
（1）经验法
tV q
式中，q——正常工况下的介质流量； V——容器的有效容量。
其他控制系统
均匀控制系统
表 停留时间与调节器参数关系表
具体的整定步骤：
① 副调节器按简单均匀控制系统的方法整定。 ② 计算停留时间t，然后根据表确定液位调节器的整定参数。 若照顾流量，选用数值较大的一组参数；若要照顾液位，选用 数值较小的一组参数；如两者都需兼顾，则在两组参数范围内 细心调整。 ③ 根据工艺要求，适当调整主、副调节器的参数。直到液位 与流量曲线都满足生产要求为止。
调节器一般选用比例作用。 但有时为了防止连续出现 同向扰动时被调参数超出 工艺规定的上下限范围,可 适当引入积分作用。通常， 均匀控制系统的调节器整定 在较大的比例度和积分时间 上,通常比例度要大于100%， 以较弱的控制作用达到均匀 控制的目的。
其他控制系统
（2）串级均匀控制
甲塔
LT LC FT FC
其他控制系统
均匀控制系统
2.均匀控制规律的选择
（1） 简单均匀控制 一般采用P作用，有时也可采用PI控制规律。
（2）串级均匀控制 主调节器一般用P作用，有时也可采用PI控制规律。 副调节器一般用P作用，如果为了照顾流量副参数， 使其变化更稳定，也可选用PI控制规律。
（3）双冲量均匀控制 调节器一般应采用PI控制规律。
其他控制系统
均匀控制系统
为了解决前后两塔供求之间的矛盾，可设置 均匀控制系统。
均匀控制系统把液位、流量统一在一个控制 系统中，从系统内部解决工艺参数间的矛盾。具 体来说，就是让甲塔的液位在允许的限度内波动， 与此同时让流量作平稳缓慢的变化。
其他控制系统
均匀控制系统
假如只设置一个液位控制系 统，此时可有三种情况出现：
LT
（a）液位控制系统具有较强的控制作用
（b）液位控制系统的控制作用减弱
（c）液位调节器作用基本上消除
LC
均匀控制—液位、 流量缓慢变化
甲塔
乙塔
液位控制系统
（a）Kc较大制系统
均匀控制系统
均匀控制系统的名称来自系统所能完成的特殊控制任务， 它使前后设备在物料供求上相互均匀、协调，统筹兼顾。均 匀控制系统归纳起来有如下三个特点：
过程控制
过程控制
其他控制系统
均匀控制系统
均匀控制系统 1.1均匀控制的原理及特点
在连续生产过程中,前一设备的出料往往是后一设备的 进料,而且随着生产的进一步强化,前后生产过程的联系更加 紧密，此时设计自动控制系统应该从全局来考虑。
化工生产中,总是几个塔串联运行。为了保证相互串联的 塔能正常地连续生产，每一个塔都要求进入塔的流量保持在 一定的范围内，同时也要求塔底液位不能过高或过低。
停留时间法是指被调参数在允许变化的范围内，依据控 制介质流过被控过程所需要的时间（称为停留时间）整定调 节器参数的方法。
停留时间t大约等于被控对象时间常数T的一半，即 t≈T/2。因此，按停留时间整定调节器参数，实际上是按被 控对象特性进行参数整定。
当没有对被控对象特性进行试验测定，而不知道时间常 数T时，可根据被控对象的结构和液位控制范围进行计算确定。 停留时间t的计算公式为
(1) 结构上无特殊性 一个普通结构形式的控制系统，能否实现均匀控制的目
的，主要在于调节器的参数整定如何。可以说，均匀控制是 通过降低控制回路灵敏度来获得的,而不是靠结构变化得到的。 (2) 参数应变化，而且应缓慢地变化
(3) 参数应限定在允许范围内变化 在均匀控制系统中被调参数是非单一、定值的，允许它
在给定值附近一个范围内变化。即根据供求矛盾，两个参数 的给定值不是定点而是定范围。
其他控制系统
1.2 均匀控制系统的设计
1. 控制方案的选择 （1） 简单均匀控制
甲塔
乙塔
LT LC
简单均匀控制系统
优点:结构简单，投运方便，成本低。 缺点:控制效果较差，只适用于干扰
不大，要求不高的场合。
均匀控制系统
其他控制系统
➢气体压力与流量的均匀控制
对于气相物料，前后设备间 物料的均匀控制不是液位和 流量之间的均匀。例如，脱 乙烷塔塔顶分离器内压力是 用来稳定精馏塔塔顶压力的， 而从分离器出来的气体是加 氢反应器的进料，因此也需 尽量平稳，为此设计图示的 压力与流量的串级均匀控制。
均匀控制系统
分离器压力与出口气体 流量串级均匀控制系统
其他控制系统
均匀控制系统
1.3 均匀控制系统的整定
串级均匀控制中的流量副调节器参数整定与普通流量调 节器整定差不多，而均匀控制系统的其他几种形式的调节器 都需按均匀控制的要求来进行参数整定。整定的主要原则是 一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用 凭经验整定，看曲线调参数的方法来进行。它的具体整定原 则和方法如下。
乙塔
串级均匀控制系统
均匀控制系统
采用串级形式并不是为了提 高主参数液位的控制质量， 流量副回路的引入主要是为 了克服调节阀压力波动及自 衡作用对流量的影响，使采 出流量变化平缓。
串级均匀控制系统适用于系统前后压力波动较大的场合。 它能克服较大的干扰，使主、副参数变化均匀缓慢平稳，提高 控制质量，因而在生产过程自动化中得到较多的应用。
其他控制系统
均匀控制系统
（3）双冲量均匀控制 以液位和流量两个测量信号之差作为被控参数的系统。
C
LT +
+
加法器
FC
FT
+
调节器
调节阀 流量 F 液位 L
对象
对象
加法器
测量变送 测量变送
（a ）原理图
双冲量均匀控制系统
（b ）方块图
从结构上看，它相当于以两个信号之差作为被控参数的单回路控制系统， 参数整定可按简单均匀来考虑。因此，双冲量均匀控制即具有简单均匀控制 的参数整定方便的特点，同时由于加法器综合考虑液位和流量信号变化的情 况，故又有串级均匀的优点。
其他控制系统
均匀控制系统
两个串联的精馏塔孤立 设置控制系统。精馏塔 甲的出料直接作为乙塔 的进料，为了保证甲塔 液位稳定在一定范围内， 故而设有液位控制系统； 根据乙塔入料稳定的要 求，又设置了流量控制 系统。
甲塔
LT
FC
FT
乙塔
LC
前后精馏塔间不协调的控制方案
两个控制系统工作起来互相 矛盾，以致无法工作。
根据经验，按照“先副后主”的原则，流量副调节器 参数整定与普通流量调节器整定差不多。把主、副调节器
的比例度δ调到某一适当值，然后由大到小进行调节,观
察记录曲线，反复调整比例度，使系统的过渡过程呈现缓 慢的非周期衰减变化，直到液位、流量曲线都满足工艺提 出的均匀要求为止。
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均匀控制系统
（2）停留时间法