433分程控制系统
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例：间歇反应器的 温度控制。反应初期需 要加热升温，反应开始 后由于反应放热，又需 要冷却降温。
方案：用同一个温度控 制器要控制蒸汽和冷却 水两个控制阀。
分程控制
间歇反应器温度分程控制系统
TT
TC
冷却水
阀 门
100
开
A
B
度
%0
A B
蒸汽
0.02
0.06
0.1
间歇反应器温度分程控制系统
系统方框图
P
4.3.3.3 分程控制的特点
分程控制的特点不只是系统中有两个以上 的执行器，更主要的是每个控制阀在控制 器输出信号的某段范围内（气动的或电动 的信号）能进行全行程动作，即全开全关 或全关全开；否则就不是分程控制系统。
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
SP
V2
V1
VPC
PC SP
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
热水
蒸汽
冷凝液 冷流体
分程控制系统与双重控制系统的比较
热水
蒸汽
TC 控制阀A
控制器 _
控制阀B
冷凝液 冷流体
检测变送
对象
分程控制系统
SP
V2
V1
VPC
PC SP
在正常工况下：控制器输出信号在19.6~58.9 KPa范围内，热水阀工作，蒸汽阀关闭，以节省 蒸汽。当换热器受扰动使出口温度下降时，温度 控制器输出气压信号增加，当气压增到58.9 KPa，热水阀全开仍无法稳定出口温度时，蒸汽 开始打开，以满足被加热物料所需的热量，确保 出口温度稳定。
4、保证生产过程的安全与稳定 储罐氨封分程控制系统
2、扩大控制阀的可调范围。 为了使控制系统小流量和大流量时都能够精
确控制，应扩大控制阀的可调范围R：
R=控制阀最大流通能力/控制阀最小流通能力
R Qmax Qm in
例：可调比计算
有两个调节阀，其可调比R1=R2=30，第一个 阀的最大流量Q1max=100m3/h，第二个阀的 最大流量Q2max=4m3/h，采用分程调节时， 可调比可在达到多少？
4选-控择制反器作正用反控作制用器选。择，根据稳定运行准则，KC<0，即
5-控制过程分析： 假设控制器为比例控制作
用。反应初期，釜内温度较低， 釜温工作点位于图中A点，反作 用控制器输出增加，应开大蒸 汽反控应进制行阀过V1，程直中到应反移应走开反始应放热热，。 假设釜温工作点位于图中B点， 则反作用控制器输出减少，逐 渐釜开温度大恒冷定却。水因控此制，阀该V2，控使制反系应 统应选用气关-气开导向分程控 制。
TC
热水
蒸汽
冷凝液 冷流体
换热器温度分程控制系统
为了保持被加热物料的出口温度，设计用热水、蒸汽 两种载热体去加热。当热水加热无法满足出口温度的要 求时，则用蒸汽加热，为此对换热器出口温度采用分程 控制。
在这个系统中，温度控制器采用反作用方式。
蒸汽阀、热水阀都用气开式，工作信号范围分别 为（19.6~58.9KPa）和（58.9~98.1KPa）。
（2）选择控制阀类型。 （3）确定被控对象特性。 （4）选择控制器正反作用。 （5）分析控制过程。
1如-假图设所蒸示汽：控制阀为V1，冷却水控制阀为V2，系统框图
2-控制阀类型选择：从安全角度考虑，V1选气开型，V2 选气关型。即KV1>0，KV2<0。
3-被控对象特性确定：开大蒸汽阀V1，釜温升高， KP1>0 ；开大冷却水阀V2，釜温下降，KP2<0。
双重控制系统
分程控制系统与选择性控制系统的比较
热水
蒸汽
TC 控制阀A
控制器 _
控制阀B
冷凝液 冷流体
Βιβλιοθήκη Baidu检测变送
对象
分程控制系统
选择性控制系统
4.3.3.4 设计与应用
从结构上看：
分程控制系统本质上是属单回路控制系统。 因此，单回路控制系统的设计原则全适用于 分程控制系统的设计。
选择性控制系统与比值系统的结合
例：下图是锅炉燃烧过程基本控制中的逻辑提量与逻辑减量控制系统。 （1）请说明该控制方案的特点和控制目标。（2） 假设燃烧稳 定时燃料与空气的比值是1：3，蒸汽检测仪表输出为12mA（标 准信号为4-20mA），请叙述蒸汽仪表输出信号为14 mA与10 mA 时此控制方案的工作过程。
解：
第一个阀的最小流量 Q1min=100/30 =3.3m3/h
第二个阀的最小流量 Q2min=4/30=0.134m3/h
所以 R=（Q1max+Q2max）/Q2min=104/0.134=776
即可调比达776。 结论：
分程控制系统可以增大可调比。
3、用于节能控制——换热器温度分程控制系统
4.3.3.2 基本结构和性能分析
通常，在一个控制系统中，一个控制器的输出信号只控 制一个执行器或控制阀。
控制器 _
控制阀A 控制阀B
检测变送
对象
分程控制系统示意图
如果一个控制器的输出信号同时送给两个控制阀，构成 如图所示系统，这就是一种分程控制系统。
根据执行器的气开、气关类型和分程工作范围的先后，可 将分程控制系统分为四种不同的结构类型：
_
控制器
控制阀A
对象1
冷却
控制阀B
对象2
蒸汽
检测变送
反应器温度T
间歇反应器温度分程控制系统方块图
阀A是气关阀，对象1是冷水输入信号时的对象，冷水流量Q 增加，反应器温度下降。控制信号p上升，冷水流量Q下降， 于是温度T上升。
阀B是气开阀，对象2是蒸汽为输入信号时的对象，蒸汽流量 Q增加，反应器温度上升。因此，控制系统在任何一个阀门 工作时都为负反馈。
同向分程：两个执行器同为气开或同为气关型。
异向分程：两个执行器中一个为气开型，另一个为气关型。
分程控制系统的分析 ——釜式间歇反应器温度控制
下图是釜式间歇反应器的温度控制，反应初期需要加热 升温，反应开始后由于反应放热，又需要冷却降温，设计相 应的过程控制系统。
（1）请根据工艺流程确定相应的过程控制系统，画出 系统框图。
4.3.3 分程控制系统
主要内容
工作原理 基本结构 性能分析 设计与应用
4.3.3.1 工作原理
定义：（Split-range Control)
一个控制器的输出同时送往两个或两 个以上的执行器，各执行器的工作范围不 同，这样的控制系统称为分程控制。
设置分程控制系统的目的
1、不同工况需要不同的 控制手段。
方案：用同一个温度控 制器要控制蒸汽和冷却 水两个控制阀。
分程控制
间歇反应器温度分程控制系统
TT
TC
冷却水
阀 门
100
开
A
B
度
%0
A B
蒸汽
0.02
0.06
0.1
间歇反应器温度分程控制系统
系统方框图
P
4.3.3.3 分程控制的特点
分程控制的特点不只是系统中有两个以上 的执行器，更主要的是每个控制阀在控制 器输出信号的某段范围内（气动的或电动 的信号）能进行全行程动作，即全开全关 或全关全开；否则就不是分程控制系统。
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
SP
V2
V1
VPC
PC SP
4.3.3.3 分程控制的特点
一个控制器控制两个阀门的控制系统有哪些？
热水
蒸汽
冷凝液 冷流体
分程控制系统与双重控制系统的比较
热水
蒸汽
TC 控制阀A
控制器 _
控制阀B
冷凝液 冷流体
检测变送
对象
分程控制系统
SP
V2
V1
VPC
PC SP
在正常工况下：控制器输出信号在19.6~58.9 KPa范围内，热水阀工作，蒸汽阀关闭，以节省 蒸汽。当换热器受扰动使出口温度下降时，温度 控制器输出气压信号增加，当气压增到58.9 KPa，热水阀全开仍无法稳定出口温度时，蒸汽 开始打开，以满足被加热物料所需的热量，确保 出口温度稳定。
4、保证生产过程的安全与稳定 储罐氨封分程控制系统
2、扩大控制阀的可调范围。 为了使控制系统小流量和大流量时都能够精
确控制，应扩大控制阀的可调范围R：
R=控制阀最大流通能力/控制阀最小流通能力
R Qmax Qm in
例：可调比计算
有两个调节阀，其可调比R1=R2=30，第一个 阀的最大流量Q1max=100m3/h，第二个阀的 最大流量Q2max=4m3/h，采用分程调节时， 可调比可在达到多少？
4选-控择制反器作正用反控作制用器选。择，根据稳定运行准则，KC<0，即
5-控制过程分析： 假设控制器为比例控制作
用。反应初期，釜内温度较低， 釜温工作点位于图中A点，反作 用控制器输出增加，应开大蒸 汽反控应进制行阀过V1，程直中到应反移应走开反始应放热热，。 假设釜温工作点位于图中B点， 则反作用控制器输出减少，逐 渐釜开温度大恒冷定却。水因控此制，阀该V2，控使制反系应 统应选用气关-气开导向分程控 制。
TC
热水
蒸汽
冷凝液 冷流体
换热器温度分程控制系统
为了保持被加热物料的出口温度，设计用热水、蒸汽 两种载热体去加热。当热水加热无法满足出口温度的要 求时，则用蒸汽加热，为此对换热器出口温度采用分程 控制。
在这个系统中，温度控制器采用反作用方式。
蒸汽阀、热水阀都用气开式，工作信号范围分别 为（19.6~58.9KPa）和（58.9~98.1KPa）。
（2）选择控制阀类型。 （3）确定被控对象特性。 （4）选择控制器正反作用。 （5）分析控制过程。
1如-假图设所蒸示汽：控制阀为V1，冷却水控制阀为V2，系统框图
2-控制阀类型选择：从安全角度考虑，V1选气开型，V2 选气关型。即KV1>0，KV2<0。
3-被控对象特性确定：开大蒸汽阀V1，釜温升高， KP1>0 ；开大冷却水阀V2，釜温下降，KP2<0。
双重控制系统
分程控制系统与选择性控制系统的比较
热水
蒸汽
TC 控制阀A
控制器 _
控制阀B
冷凝液 冷流体
Βιβλιοθήκη Baidu检测变送
对象
分程控制系统
选择性控制系统
4.3.3.4 设计与应用
从结构上看：
分程控制系统本质上是属单回路控制系统。 因此，单回路控制系统的设计原则全适用于 分程控制系统的设计。
选择性控制系统与比值系统的结合
例：下图是锅炉燃烧过程基本控制中的逻辑提量与逻辑减量控制系统。 （1）请说明该控制方案的特点和控制目标。（2） 假设燃烧稳 定时燃料与空气的比值是1：3，蒸汽检测仪表输出为12mA（标 准信号为4-20mA），请叙述蒸汽仪表输出信号为14 mA与10 mA 时此控制方案的工作过程。
解：
第一个阀的最小流量 Q1min=100/30 =3.3m3/h
第二个阀的最小流量 Q2min=4/30=0.134m3/h
所以 R=（Q1max+Q2max）/Q2min=104/0.134=776
即可调比达776。 结论：
分程控制系统可以增大可调比。
3、用于节能控制——换热器温度分程控制系统
4.3.3.2 基本结构和性能分析
通常，在一个控制系统中，一个控制器的输出信号只控 制一个执行器或控制阀。
控制器 _
控制阀A 控制阀B
检测变送
对象
分程控制系统示意图
如果一个控制器的输出信号同时送给两个控制阀，构成 如图所示系统，这就是一种分程控制系统。
根据执行器的气开、气关类型和分程工作范围的先后，可 将分程控制系统分为四种不同的结构类型：
_
控制器
控制阀A
对象1
冷却
控制阀B
对象2
蒸汽
检测变送
反应器温度T
间歇反应器温度分程控制系统方块图
阀A是气关阀，对象1是冷水输入信号时的对象，冷水流量Q 增加，反应器温度下降。控制信号p上升，冷水流量Q下降， 于是温度T上升。
阀B是气开阀，对象2是蒸汽为输入信号时的对象，蒸汽流量 Q增加，反应器温度上升。因此，控制系统在任何一个阀门 工作时都为负反馈。
同向分程：两个执行器同为气开或同为气关型。
异向分程：两个执行器中一个为气开型，另一个为气关型。
分程控制系统的分析 ——釜式间歇反应器温度控制
下图是釜式间歇反应器的温度控制，反应初期需要加热 升温，反应开始后由于反应放热，又需要冷却降温，设计相 应的过程控制系统。
（1）请根据工艺流程确定相应的过程控制系统，画出 系统框图。
4.3.3 分程控制系统
主要内容
工作原理 基本结构 性能分析 设计与应用
4.3.3.1 工作原理
定义：（Split-range Control)
一个控制器的输出同时送往两个或两 个以上的执行器，各执行器的工作范围不 同，这样的控制系统称为分程控制。
设置分程控制系统的目的
1、不同工况需要不同的 控制手段。