5 选择性控制

工艺特点:绿油塔釜液 位高于30%可保证该塔 操作稳定性 控制目的 保证绿油塔正常操作 的塔釜最低液位同时尽 量保持丙烷塔进料稳定 性
5.2.3 混合型选择性控制系统 开关型与连续性的结合应用 例：锅炉燃烧控制系统
蒸汽
P 1C
P 2C
LS
给水
P 2T
燃料
控制要求：防止燃料压力 过低而引起回火现象发生
冷凝液罐
工艺描述： 塔顶产品中含有一 定的不凝气体，随着 不凝气体量的增加， 冷凝液罐中的液面将 被压下降，将引发生 产的不稳定。
控制要求： 正常工况：利用回流量控制塔顶产品输出管道压力 异常工况：冷凝液罐液面过低，排出不凝气。

排 气 PZ 正作用 PC ∑ LS PY 气开式 P1 正作用 P2 LC 冷 剂
A变量控制回路
B变量测量回路 开关及开关信号发生器
开关型选择控制系统构成及应用例

乙烯生产过程回流罐与蒸发器液位控制
开关信号 发生器
L2T
丙二烯 蒸发器
75%
L2C
开关
回流罐
L1T
L1C
极限状态信号 正常状态信号
A变量：回流罐液位 B变量：蒸发器液位 B变量设定极限范围：< 75%

控制方框图
5.4 选择性控制系统设计
1) 设计内容： 控制方案设计 控制阀选择：口径、特性、开关方式 控制器选择：控制规律、参数整定、作用形式 选择器确定：高选器，中选器，低选器



控制方案设计 根据工艺要求的一些参数的极限设定，设计保 护性控制回路，并通过选择器将其与正常的工 艺控制回路相结合构成选择性控制方案。 控制阀的选择同前； 控制器作用形式的选择同前； 参数整定： 要求被保护的参数能尽快恢复正常，窄比例带 参数整定。 选择器的选择， 以非正常条件下，选择器能够选中非正常控制 器的输出信号（或能够按设计方案选中对应信 号）为原则。
a.


处理手段 硬保护： 根据生产操作状态，在处于极度危险状态下，使 用极端手段（连锁保护），自动地将生产全过程 或部分装置硬性停车的保护动作。
例如： 加热炉炉膛断火， 锅炉供水中断连锁保护等。 注意：硬保护实施后需要由操作人员恢复正常操作。

软保护： 根据生产操作状态，在达到安全极限时，借助于 选择性控制，按照事先设定的一套异常处理控制 方案，自动改变操作方式，使操作参数迅速返回 正常状态，并能自动切换回正常操作方式的控制 模式
2)
选择器在变送器与控制器之间 例：反应器温度控制回路 原理图：
进料
TC
HS
冷剂
产品
方框图
GC(s) GV(s) GP1(s) Gm1(s) Gm2(s) GP2(s) GP3(s) GP4(s)
S
Gm3(s) Gm4(s)
主要应用 a. 选用极限值 多点测量，选用大（小）值信号作为控制依据 b. 选用可信值 同一测点置多个测量元件，选用中间值（可靠性 较大）信号作为控制依据。
反作用
S LS
P 2C
P2T
PO
气开式
目的：保证供气并防止喘振 工艺特点：当压缩机进口压力下降至一定程度时，压缩机 会产生喘振 控制回路设计：如图 正常操作：压缩机出口压力控制 取代操作：压缩机入口压力控制 选择器： 低选器
TC
S 液氨
液氨
工艺操作切换 举例：加热炉燃料介质流切换
b.
采用两种燃料燃烧的 控制参数选择性控制 系统图。 载热体的出口温度作 为被控参数。 其中燃料A （气）为 主要燃料 燃料B （油）作为补 充（候选）燃料。限 量使用。
选择性控制系统硬件构成
1）控制器 正常控制器 承担正常工况操作的控制器 非正常控制器 承担异常情况处理的控制器 2）选择器 选择器常见类型 高值选择器（HS） 类型 低值选择器（LS） 中值选择器（MS） 选择器类型选择原则 保证在非正常情况时，选用的选择器能够选通 非正常控制器输出的控制信号。
5. 选择性控制
5.1 基本概念 定义： 依据不同的生产状态，自动选取不同的被控变量、 操作变量或控制方案，进而实现对生产操作的自动 控制。

应用目的： a. 处理非正常情况，保证生产安全的需要 b. 实现工艺操作的切换
非正常状态处理-----极限控制 系统变量操作特点 一般具有两个或两个以上的监控变量。 其中一个为主要工艺指标，对该变量要按照工 艺要求加以时时控制。 另外还具有工艺上对其有一定界限限制的变量， 称为极限控制变量。 一般该变量不会经常逼近或超越设定极限，所 以正常工况下不用实施控制。但是，一旦超越极 限，则需要施以严厉的控制，限制其超越极限。
设计： 控制器 P1C：正常控制器 P2C：取代控制器 （防止脱火） P3C：开关信号发生器 （防止回火） 选择器 LS：低选器
5.3 选择性控制应用
根据选择器的位置主要有两种应用形式 a. 选择器在控制器与调节阀之间 b. 选择器在变送器与控制器之间 1) 选择器在控制器与调节阀之间 特点： a. 选择信号：控制器输出信号 b. 控制器数量：两个以上 c. 某一时间点有且仅有一个控制器输出信号送达 调节阀 即：一个调节阀通过选择器与多个控制器共同组成了 多个控制回路；在每一个时间点，一个且仅一个 控制回路在正常工作。
特点： ▽ 选择信号：变送器输出信号 ▽ 变送器个数：两个以上 ▽ 某一时间点有且仅有一个变送器信号送达控制 器 即：由多个检测变送单元通过选择器与一个控制器 和调节阀构成多点控制网络，而在每一时间点， 控制回路仅根据某一检测点信号实施控制动作。
3) 变结构（通道）选择性控制
例：图
排 气 PZ 正作用 PC ∑ LS PY 气开式 P1 正作用 P2 LC 冷 剂

连续型选择性控制方框图
主要工艺指标测变 正常控制器 选择器 取代控制器 限制工艺指标测变 控制阀 对象2
燃料气管道压力
对象1
锅炉蒸汽压力
例2 绿油塔液位与去丙烯塔流量选择性控制

绿 油 塔
FC
30% LC
丙 烷 塔
r

LS
设计: 选择性控制与均匀控制结合方案 正常控制器：丙烷塔进料流量控制器，反作用 取代控制器：绿油塔塔釜也为控制器，正作用 选择器：低选器
HS MS LS
高选器
中选器
低选器
b.
控制回路及动作特点 控制回路 正常控制回路： 由正常控制器、调节阀、主要工艺指标测量变 送装置构成，用于正常工况控制。 取代控制回路： 由取代控制器、调节阀、极限工艺指标测量变 送装置构成，用于极限工况控制。
取代控制特点

取代发生后，阀门开度不趋于极限位置，而是在 原开度基础上，由另一控制器接手实施控制。
蒸汽

P1T
P1C
PA
P2C求： ﹡正常工况： 依据蒸汽压力调节需要实 施燃料量控制 ﹡极限工况： 由燃料压力控制器取代蒸 汽压力控制器实行控制。 保证生产安全，节能。
正常状态信号通道 阀后压力过高状态信号通道
P
燃料

控制设备 调 节 阀：气开式调节阀 正常控制器：出口蒸汽压力控制器（P1C, 反作用） 取代控制器：阀后燃料压力控制器（P2C, 反作用） 选 择 器：低选器（LS）

例（前图）
物料
气氨
LT
反作用 气开阀
LC TT TC LS
液氨
正作用
正常控制器： 温度控制器（TC） 非正常控制器： 液位控制器（LC） 确定选择器类型： 确定阀门开关形式、控制器作用形式 选择器类型： 低选器（LS） 注意：选择器类型要在确定了阀门和控制器作用形式 后确定。
5.2 选择性控制系统类型
r极限
开关信号发生器 蒸发器液位测量变送
r
开 关 控制器
控制阀
回流罐对象
蒸发器对象
回流罐液位测量变送
乙烯生产回流罐与蒸发器液位开关型选择性控制方框图

特点： 开关动作发生后，调节阀开度处于某一极限开 度，表现为调节过程为非连续过程。
5.2.2 连续型选择性控制系统
1)
a.


硬件构成及动作特点 硬件 控制器： 正常控制器：正常工况时的控制操作 取代控制器：非正常工况的操作控制 选择器： 高选器(HS)：选择各输入信号中高值信号输出 低选器(LS)：选择各输入信号中低值信号输出 中选器(MS)：选择中间值信号输出 选择器表示：
冷凝液罐
信号关系： 正常工况：低选器 选通压力控制器信 号 pY=p1, pZ=p1-pY=0 排气阀门关闭


非正常工况：低选器选通冷凝液罐液位控制器信号 pY=p2, pZ=p1-p2>0, 排气阀门开启，排出不凝气体 恢复正常控制：冷凝液罐液面恢复到安全位置，低 选器选中压力控制器输出，恢复正常工况控制。
开关型选择性控制
连续型选择性控制 混合型选择性控制
5.2.1 开关型选择性控制




应用目的 一般作为系统的极限保护 参数构成 a. 主要工艺控制指标（A） 被控变量类型 b. 有一定限制的工艺指标 （B） 控制特点 ＊ B变量允许范围内，依据A变量实施操作控制 ＊ B变量逼近或达到设定的极限，切断A变量的控制 输出，迫使B变量迅速返回设定极限范围内。 系统基本构成
设计举例
例1 反应器触媒保护控制 目的：防止触媒过热失活 要求：利用调解冷激水防止 触媒过热 特点：温度最高点随条件改 变位置 设计： 采用串级控制系统 采用多检测点方式 选择器：高选器（HS）
物料
冷激水
HS S TT
FT FC
反应器
TC
例2： 压缩机连续型选择性控制系统
P1T
PIN
P1C 正作用

控制器参数整定 正常控制器：按照常规控制器整定 取代控制器：按照窄比例带控制整定
2) 连续型选择性控制系统举例 例1 锅炉蒸汽压力与燃料供应阀后压力的选择性控制 原理图：
蒸汽
P 1T
P 1C
P 2C
LS
给水
P 2T
P
P
燃料


生产目的：提供稳压蒸汽 限制事件：阀后燃料气压力过高（产生脱火现象）
软保护系统是将工艺生产过程的极限条件所构成 的逻辑关系叠加到正常的自动控制系统上的一种 控制。
例：液氨蒸发器的物料出口温度控制 控制要求： 物料出口温度稳定 由蒸发器抽出的气态氨 不能带液。保证足够的 蒸发空间。
气氨 物料
物料 气氨 气氨 物料 物料
LT
LC
液氨 液氨
气氨
LT
LC
TT
TC
TT