9分程控制系统

转折点
第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
改善流量特性平滑性的方法： 改善流量特性平滑性的方法： 选择流量特性合适的调节阀， ① 选择流量特性合适的调节阀，如选用两个流通 能力相等的线性阀，使两阀的流量特性衔接成直线。 能力相等的线性阀，使两阀的流量特性衔接成直线。 ②使两个阀在分程点附近有一段重叠的调节器输出 信号，这样不等到小阀全开，大阀就已经开始启动， 信号，这样不等到小阀全开，大阀就已经开始启动， 从而使两阀特性衔接平滑。 从而使两阀特性衔接平滑。
第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
2. 调节阀的选择及注意的问题 （1）调节阀类型的选择 ） 根据工艺要求选择同向工作或异向工作的调节阀。 根据工艺要求选择同向工作或异向工作的调节阀。 （2）调节阀流量特性的选择 ） 在分程控制中， 在分程控制中，若把两个调节阀作为一个调节阀 使用并要求分程点处的流量特性平滑时， 使用并要求分程点处的流量特性平滑时，就需要对调 节阀的流量特性进行仔细的选择， 节阀的流量特性进行仔细的选择，选择不好会影响分 程点处流量特性的平滑性。 程点处流量特性的平滑性。
µ ↑→ θ ↓
µ ↑→ θ ↑
反应前升温阶段
冷水µ A ↓→ 完全关闭 θ < θ r → TC （反作用）输出 ↑→ 蒸汽µ B ↑→ θ ↑
反应中及时移走反应热
蒸汽µ B ↓→ 完全关闭 θ > θ r → TC （反作用）输出 ↓→ 冷水µ A ↑→ θ ↓
第9章 分程控制系统
在分程控制系统中， 在分程控制系统中，必须保证在调节阀全关时无 泄漏或泄漏量极小。尤其是当大阀全关时的泄漏量接 泄漏或泄漏量极小。 近或大于小阀的正常调节量时， 近或大于小阀的正常调节量时，小阀就不能发挥其应 有的调节作用，甚至不起调节作用。 有的调节作用，甚至不起调节作用。
第9章 分程控制系统
9.3 分程控制系统的应用
第9章 分程控制系统
9.1 概述
分程控制系统设置的目的: 分程控制系统设置的目的
扩大控制阀的可调范围，以便改善控制系统的 扩大控制阀的可调范围， 品质，使系统更为合理可靠； 品质，使系统更为合理可靠； 满足某些工艺操作的特殊需要。 满足某些工艺操作的特殊需要。
第9章 分程控制系统
9.1 概述
分程控制系统的分类
两个调节阀同向动作 两个调节阀异向动作
气开
气开
气闭
气闭
气开
气闭
气闭
气开
第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
9.2 分程控制系统的设计
1. 调节器输出信号的分程 2. 调节阀的选择及注意的问题
第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
1. 调节器输出信号的分程
在分程控制中， 在分程控制中，调节器输出信号究竟需要分成 几个区段、每一区段的信号控制哪一个调节阀、 几个区段、每一区段的信号控制哪一个调节阀、每 个调节阀又选用什么形式？ 个调节阀又选用什么形式？所有这些都取决于工艺 要求。 要求。
(0.02~0.062MPa ) 调节器 (0.058~0.10MPa ) B阀门定位器 阀门定位器 (0.02~0.10MPa ) B阀 (0~100%) 阀 A阀门定位器 阀门定位器 (0.02~0.10MPa ) A阀 (0~100%) 阀
第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
（3）调节阀的泄漏量 ）
内蒙古科技大学信息工程学院测控技术与仪器专业
《过程控制》 过程控制》
Process Control
上篇 过程控制系统 第9章 分程控制系统 章
本章要求
基本要求： 基本要求： 了解分程控制系统的基本概念、基本类型、 了解分程控制系统的基本概念、基本类型、 基本原理、控制方案特点和使用场合。 基本原理、控制方案特点和使用场合。
9.3 分程控制系统的应用
3. 用作生产安全的防护措施
为防止油品氧化,常常在油品储罐液位以上空间充以 为防止油品氧化 常常在油品储罐液位以上空间充以 惰性气体氮,以使油品与空气隔绝。称为氮封。 惰性气体氮 以使油品与空气隔绝。称为氮封。一般要求 以使油品与空气隔绝 氮气压力保持为微正压。 氮气压力保持为微正压。
9.3 分程控制系统的应用
1. 扩大调节阀可调范围 改善控制品质 扩大调节阀可调范围,改善控制品质 2. 用于控制两种不同的介质 以满足工艺生产的要求 用于控制两种不同的介质,以满足工艺生产的要求 3. 用作生产安全的防护措施
第9章 分程控制系统
9.3 分程控制系统的应用
1. 扩大调节阀可调范围 改善控制品质 扩大调节阀可调范围,改善控制品质
在正常情况下,即小负荷 在正常情况下 即小负荷
B A A.O
阀起控制作用,B阀 时,A 阀起控制作用 阀
A.O
关闭;当大负荷时 阀已 关闭 当大负荷时,A阀已 当大负荷时 全开仍满足不了蒸汽量 的需要,这时 阀也开始 的需要 这时B阀也开始 这时 打开,以弥补 阀全开时 打开 以弥补A阀全开时 以弥补 蒸汽供应量的不足。 蒸汽供应量的不足。
实例2 实例
实例3 实例
第9章 分程控制系统
9.4 分程控制系统的参数整定
9.4 分程控制系统的参数整定
实例1、 结构相同 系统整定时可按同一方法考虑。 结构相同， 实例 、3结构相同，系统整定时可按同一方法考虑。 A、B两只控制阀都控制同一对象，因此两阀的控制 、 两只控制阀都控制同一对象 两只控制阀都控制同一对象， 通道特性是相同的。 通道特性是相同的。如果两只控制阀的动特性和放大 倍数又比较接近， 倍数又比较接近，那么可以按两个通道中的任一通道 （A阀通道或 阀通道）进行控制器参数整定 结果都 阀通道或B阀通道 阀通道或 阀通道）进行控制器参数整定, 能使系统获得比较满意的控制品质。 能使系统获得比较满意的控制品质。 实例2，A、B阀通道特性不同，要寻找出一组控制器 实例 ， 、 阀通道特性不同， 阀通道特性不同 参数， 参数，使得对应于上述两个通道的过渡过程都是最佳 的是不可能的。这时就要采取折衷的办法， 的是不可能的。这时就要采取折衷的办法，选择一组 合适的控制器参数， 合适的控制器参数，使之能兼顾上述两个通道特性的 情况。 情况。
第9章 分程控制系统 章
9.1 概述 9.2 分程控制系统的设计 9.3 分程控制系统的应用 9.4 分程控制系统的参数整定
第9章 分程控制系统
9.1 概述
9.1 概述
反馈控制系统: 反馈控制系统
调节器
(0.02~0.10MPa )
调节阀
(0~100% )
分程控制系统: 分程控制系统
(0.02~0.06MPa ) 调节器 (0.06~0.10MPa ) B阀门定位器 阀门定位器 (0.02~0.10MPa ) B阀 (0~100%) 阀 A阀门定位器 阀门定位器 (0.02~0.10MPa ) A阀 (0~100%) 阀
当从储罐内抽油时： 当从储罐内抽油时：
p < pr → PC （反作用）输出 ↑→ B阀全关，A阀打开 → 补充氮气 → p ↑
第9章 分程控制系统
9.4 分程控制系统的参数整定
9.4 分程控制系统的参数整定
实例1 实例
第9章 分程控制系统
9.4 分程控制系统的参数整定
9.4 分程控制系统的参数整定
9.3 分程控制系统的应用
2. 用于控制两种不同的介质 以满足工艺生产的要求 用于控制两种不同的介质,以满足工艺生产的要求
当反应物投入设备后
反作用
反应前： 反应前：预热 反应中： 反应中：及时移走反应热
µ ↑→ θ ↓
µ ↑→ θ ↑
间歇式化学反应器分程控制系统
第9章 分程控制系统 反作用 θ
9.3 分程控制系统的应用
当采用两只阀组成分程控制时，最大流通能力为： 当采用两只阀组成分程控制时，最大流通能力为：
' Cmax = C A max + CB max = 2Cmax = 200
两阀组合后的可调范围应为： 两阀组合后的可调范围应为：
R' = C
' max
/ Cmin
30 = 200 × = 60 = 2 R 100
反作用
气闭
气开
第9章 分程控制系统
9.3 分程控制系统的应用
3. 用作生产安全的防护措施
不灵敏区：防止 在 不灵敏区：防止p在pr附近变 化时， 、 阀频繁动作 化时，A、B阀频繁动作 反作用
当向储罐内注油时： 当向储罐内注油时：
p > pr → PC （反作用）输出 ↓→ A阀全关，B阀打开 → 放空氮气 → p ↓
本章结束！ 本章结束！
蒸汽减压系统分程控制方案
第9章 分程控制系统
9.3 分程控制系统的应用
蒸汽减压系统分程控制方案 阀的最大流通能力C 均为100，可调范围 为30。 设A、B阀的最大流通能力 max均为 、 阀的最大流通能力 ，可调范围R为 。
Q R = Cmax / Cmin
∴ Cmin = Cmax / R = 100 / 30 = 3.33
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第9章 分程控制系统
9.2 分程控制系统的设计
（2）调节阀流量特性的选择 ） 如果用两只流通能力不相同的调节阀组合起来构 成分程控制，从组合后的总流量特性来看， 成分程控制，从组合后的总流量特性来看，两阀分程 信号的交接处流量的变化并不是平滑的。 信号的交接处流量的变化并不是平滑的。
C A max = 4, CB max = 100
由于控制阀可调范围扩大了，可以满足不同生产负荷的要求， 由于控制阀可调范围扩大了，可以满足不同生产负荷的要求， 而且控制的精度也可以获得提高，控制质量得以改善。 而且控制的精度也可以获得提高，控制质量得以改善。同时 生产的稳定性和安全性也可进一步得以提高。 生产的稳定性和安全性也可进一步得以提高。
第9章 分程控制系统