选择性控制系统
超驰控制
超驰控制(overrides)又叫取代控制也称选择性控制系统,它的特点是:在正常工况下,该参数不会超限,所以也不考虑对它进行直接控制;而在非常工况下,该参数会达到极限值,这时又要求采取强有力的控制手段,避免超限。
选择性控制属于极限控制一类。
例如,正常情况下,高加疏水门由高加水位调节装置进行调节,控制高加水位,但当高加水位高二值保护动作后,自动联动全开高加疏水门,保证高加水位不超限,此时,高加疏水门不受高加水位调节装置的控制,这种控制就叫超驰控制,此时保护系统取代了调节系统的左右,作为执行机构的设备听从了保护系统的命令,而不受调节系统的命令,相当于越级指挥一样,越过了中间一个控制环节所谓超驰控制就是当自动控制系统接到事故报警、偏差越限、故障等异常信号时,超驰逻辑将根据事故发生的原因立即执行自动切手动、优先增、优先减、禁止增、禁止减等逻辑功能,将系统转换到预设定好的安全状态,并发出报警信号。
以往用常规控制仪表构成的控制系统绝大部分都缺少识别系统内、外设备状态品质的能力。
只要输入端有偏差信号存在,控制器就会有相应的动作,而不管系统内部是否出现问题或外部生产设备工作是否异常,有时甚至会出现控制背离给定值的现象而造成事故。
超驰控制则能有效地抑制上述不良后果。
对内,它是监视自动控制过程的眼睛,随时检测控制回路中变送器信号的品质、输入输出偏差限值等。
如果是控制仪表本身出现问题,控制回路就失去了自动控制的基础条件、超驰控制将选择自动切手动方式把控制回路自动转为手动;对外,它是系统的安全转折器,若自动控制仪表一切正常,主、辅设备或各种自动控制系统之间的运行状态产生异动,超驰控制将根据判定逻辑得出的结果,决定自动控制系统的控制策略或运行方向,从而转入安全通道,脱离可能发生的危险工况。
DCS和FCS都设计有超驰控制功能,但它在我国工业生产过程自动控制的实际应用却不多。
随着DCS和FCS应用的深入,超驰控制的功能将会得到人们的重视,超驰控制的技术也将走向成熟,到那时,超驰控制就会成为自动控制系统中不可缺少的组成部分。
过程控制第6章选择性控制系统-xu
过程控制第6章选择性控制系统-xu过程控制四选择性控制系统系统必须要保证在非正常工况安全生产,一般采取的处理方法有:连锁保护紧急性停车自动切换至手动都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产选择性控制系统当生产操作趋向限制条件时,一个用于控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案,直到生产操作重新回到安全范围以内,恢复原控制方案为止。
过程控制选择性控制是:把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系,叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。
即在一个过程控制系统中,设有两个调节器(或两个以上的变送器),通过高、低值选择器选出能适应生产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
过程控制四选择性控制系统1 2 3 4 5 概述选择性控制系统类型选择性控制系统的设计积分饱和及其防止措施典型应用过程控制1概述控制系统按其实现功能,可分为三类:物料平衡(或能量平衡)控制,质量控制和极限控制。
液位控制温度控制选择性控制自动选择性控制系统属于极限控制,又叫自动保护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
过程控制选择性控制的特点是:在正常工况下,输出参数不会超限,所以也不考虑用它进行控制;而在非常工况下,该参数会达到极限值,这时又要求采取强有力的控制手段,避免超限。
过程控制要构成选择性控制,生产操作必须有一定选择性逻辑关系。
即何种情况下采用何种控制方式。
选择性控制的实现:需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换装置来完成。
过程控制2 选择性控制系统的类型按照选择器在系统结构中的位置不同,选择性控制系统可分为两类:①一类是选择器放在调节器之后,对调节器输出信号进行选择控制;特点:几个调节器共用一个调节阀过程控制②另一类是选择器放在调节器之前,对测量信号做选择性控制。
特点:几个变送器合用一个调节器。
输出给定调节器-执行器对象1对象2对象3HS过程控制① 调节器输出信号选择性控制特点:选择器位于调节器之后,共用一个调节阀。
选择性控制系统
② 测量信号的选择性控制
几个变送器合用一个调节器,通过选择器选择变 送器输出信号。
一般有两个目的:
1、选出最高或最低值
例:在反应器中,由于 流体流动和触媒老化,反 应程度在各个位置不同。 为防止烧坏触媒,要找出 最高温度点。
2、选出可靠的测量值
例:在某些反应器中,采用成分 作为被控量。如果成分传感器性 能不够,控制失败可能导致爆炸 危险。
选择器的选型
包括高值选择器、低值选择器
如何选择要看在何种条件下选择取代调节器,如 果是输出高时,就采用高值选择器。否则相反。
调节器参数选择可以按照单回路进行。
设计举例:汽包燃气压力控制
在锅炉的运行中,蒸汽负荷 随用户需要而经常波动,在正 常情况下,用控制燃料量的方 法来维持蒸汽压力的稳定。
要构成选择性控制,生产操作必须有一定选择性 逻辑关系。即何种情况下采用何种控制方式。
选择性控制的实现:需要具有选择功能的自动选 择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换 装置来完成。
2 选择性选择性控 制系统可分为两类: ①选择器放在调节器之后,对调节器输出信号进行 选择控制;
采取冗余技术,同时安装三个传 感器,尽可能取到最可靠的值。
3 选择性控制系统的设计
包括调节阀气开、气关形式选择;调节器正反 作用选择;选择器选择和调节参数整定。
气开、气关形式按照单回路同样方法确定。
正常调节器一般用PI或PID;取代调节器一般 保证迅速采取措施,防止事故发生,故采用P 控制规律。
• 选择性控制中积分饱和 及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1) 积分饱和的产生及其危害
积分饱和: 一个具有积分作用的控制器,当处于开环工作状态时,如果 偏差一直存在,那么,由于积分作用控制器的输出将不断增 加或不断减少,一直达到极限为止,达到积分饱合。
7选择性控制系统
绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统方块图
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
例3.具有逻辑提量功能的锅炉燃烧控制系统
工作过程分析参见 第5章5.2.6
两套连续型选择性控制系统,共同完成提负荷时先提空 气量后提燃料量,而降负荷时则先降燃料量后降空气量 ,从而实现具有逻辑提量功能的比值控制系统。
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
对于选择变送器输出信号的连续型选择性控制系统,至少 需采用两个或两个以上的变送器,且变送器的输出信号均送 入选择器,选择器选择符合要求的信号送至调节器,实现控 制功能。
化学反应器热点温度选择性控制系统
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
过程控制
Process Control
上篇 过程控制系统
第7章 选择性控制系统
本章要点 ◇ 选择性控制的概念 ◇ 选择性控制系统的类型
◇ 选择性控制系统的设计
本章学习目标 ◇ 掌握选择性控制的基本概念 ◇ 了解选择性控制系统的类型 ◇ 掌握各类选择性控制系统的工作原理、设计方法与适用场合 ◇ 理解积分饱和现象产生的原因
连续型选择性控制系统
选择调节器的输出信号 选择变送器的输出信号
第7章 选择性控制系统
7.2 选择性控制系统的类型
在选择调节器输出信号的连续型选择性控制系统中,一 般具有两台连续型调节器,它们的输出通过一台选择器(高 选器或低选器)后,送往调节阀。这两台调节器一台在正常 情况下工作,一台在非正常情况下工作。
7.2.3 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容, 又包含有连续型选择的内容。
带下限接点 当燃气压力 低于下限值 时,关闭控 制阀,防止 “回火”
串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统
1、串级控制系统
串级控制系统是应用最早,效果最好,使 用最广泛的一种复杂控制系统,它的特点 是两个调节器相串联,主调节器的输出作 为副调节器的设定,当对象的滞后较大, 干扰比较剧烈、频繁时,可考虑采用串级 控制系统。
1、基本概念
串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一 种常用的复杂控制系统,它根据系统结构
主回路(外回路):断开副调节器的反馈回路 后的整个外回路。
副回路(内回路):由副参数、副调节器及所 包括的一部分对象所组成的闭合回路(随
动回路)
主对象(惰性区):主参数所处的那一部分工 艺设备,它的输入信号为副变量,输出信 号为主参数(主变量)。
副对象(导前区):副参数所处的那一部分工 艺设备,它的输入信号为调节量,其输出 信号为副参数(副参数 将要达到危险值时,就适当降低生产要求, 让它暂时维持生产,并逐渐调整生产,使 之朝正常工况发展。能实现软限控制的控 制系统称为选择性控制系统,又称为取代 控制系统或超驰控制系统。
通常把控制回路中有选择器的控制系统称 为选择性控制(selective control)系统。选择 器实现逻辑运算,分为高选器和低选器两 类。高选器输出是其输入信号中的高信号, 低选器输出是其输入信号中的低信号。
控制系统一般又可分为简单控制系统和复 杂控制系统两大类,所谓复杂,是相对于 简单而言的。凡是多参数,具有两个以上 变送器、两个以上调节器或两个以上调节 阀组成多回路的自动控制系统,称之为复 杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、 前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等, 并且随着生产发展的需要和科学技术进步, 又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系 统。
路外,使调整k时不影响控制回路稳定性。
选择性控制系统.
举例:氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止液氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全, 调节阀应选择气开式。这样一旦调节阀失去能源(即断气), 调节阀处于关闭状态,不致使液位不断上升。
②温度对象:液氨流量↑→出口温度↓为“-” ;调节阀:气开为“+”;
TC“正作用” 液位对象:液氨流量↑→液氨液位↑为“+” ;调节阀:气开为“+”; LC“反作用” ③物料出口温度是工艺的操作指标。温度调节器TC是正常 情况下工作的调节器,应该选择PID控制规律。 液位调节器为非正常情况下工作的调节器,为了在液位上 升到安全限度时,液位调节器能迅速地投入工作,液位调 节器应选为窄比例式的。 ④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
一.选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制,也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中,除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰,维持生产的平 稳运行,当生产操作达到安全极限时,控制系统应有一 种应变能力,能采取一些相应的保护措施,促使生产操 作离开安全极限,返回到正常情况;或是使生产暂时停 下来,以防事故的发生或进一步扩大。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
丙烯冷却器温度控制系统
正常工况下(液位低于75%):裂解气出口温度控制系统 非正常工况(液位高达75%):关闭调节阀,液位慢慢下降 当液位低于75%时
给定
温度控制器
开 关
执行器
液位对象
液位
温度对象
温度
测量变送器 测量变送器
开关型选择性控制系统方框图
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
确定选择器的类型
控制规律选择:
选择性控制系统
2、控制器选择与参数整定
(1)由于对正常控制器的控制精度要 求较高,控制规律的选择和单回路定值控 制系统一样,一般情况下采用PI作用,若 容量滞后较大,可适当引入微分环节。而 取代控制器在大多数情况下处于开环待命 状态,只有在出现故障时,用它作为暂时 性的措施,因此,一般选P作用就可以了。 但当对极限值要求严格时,也可采用PI控 制。
(1)对被控变量的选择性控制系统
被控变量有两个,而操纵变量(执行器)只有一个, 选择器对被控变量进行选择。
例:液态氨冷却器控制系统 液氨蒸发冷却器是工业生产中常用的一种换热
设备,它利用液氨的蒸发吸取大量的汽化热,来冷 却流经管内的被冷却物料。工艺上要求被冷却物料 的出口温度稳定为某一定值,所以将被冷却物料的 出口温度作为被控变量,以液态氨的流量作为操纵 变量,构成正常工况下的单回路定值控制系统。
定义: 把控制回路中有选择器的控制系统称
为选择性控制系统。(Selective Control)
选择器实现逻辑运算,分为高选器和 低选器两类。高选器输出是其输入信号中 的高信号,低选器输出是其输入信号中的 低信号。
4.3.2.2 系统结构
根据选择性控制系统中被选择的变量性 质,可分为三种类型:
对被控变量进行选择的选择性控制系统 对操纵变量进行选择的选择性控制系统 对测量信号进行选择的选择性控制系统
在选择性控制系统中,把生产过程中的限制 条件所构成的逻辑关系叠加到正常的控制系统中 去,即当工艺过程参数趋近于危险极限,但还未 到达危险极限时,一个用于控制不安全情况的控 制方案将取代正常情况下工作的控制方案,用取 代控制器自动顶替正常工况下的控制器的工作。
二、选择性控制系统
过程控制与自动化仪表P222三、选择性控制系统选择性控制系统(超驰控制系统,override control system)也有人称其为自保护系统或软保护系统。
选择性控制是把生产过程中对某些工业参数的限制条件所构成的逻辑关系迭加到正常的自动控制系统上去的组合控制方案。
(一)控制原理选择性控制系统由正常控制部分和取代控制部分组成。
正常情况下正常控制部分工作,取代控制部分不工作;当生产过程某个参数趋于危险极限时但还未进人危险区域时,取代控制部分工作,而正常控制部分不工作,直到生产重新恢复正常,然后正常控制部分又重新工作。
从而,使控制系统能在正常和异常情况下自动切换工作,起到软保护的作用。
选择性控制系统的特点是选用了选择器,设有两个调节器(或两个以上的变送器),通过具有选择功能的自动选择器(高值或低值选择器)或自动切换装置,选出能适应生产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
根据选择器在整个系统的位置可分为两种类型。
其一是选择器安装在两个调节器的输出端,对调节器输出信号进行选择,两个调节器公用一个调节阀,如图1所示。
这类系统正常生产时,取代调节器处于待命备用状态,不正常工况出现时,由选择器选出能适应工况的控制信号,用取代调节器工作,结构简单,应用比较广泛。
其二是选择器安装在调节器之前,对变送器输出信号进行选择,这种系统至少有两个以上的变送器,由选择器选择符合工艺要求的输出信号送至调节器。
图2 类型二根据处理方法不同,选择性控制系统又可以分为三类:开关型选择性控制系统,由限位信号切断控制器输出;连续型选择性控制系统,由限位信号切换为另一个控制器输出给执行器;混合型选择性控制系统,采用两个限制信号,同时进行上述两种控制。
(二)工程设计应考虑的问题选择性控制系统的设计包括调节阀气开、气关形式选择,调节器正、反作用选择,选择器的选型及系统参数整定等内容。
1.调节阀气开、气关形式可按照单回路控制系统的方法确定,根据生产工艺安全原则来选择。
第6章 选择性控制系统
第六章选择性控制系统6.1 概述所有控制系统可分为三类:物料平衡(或能量平衡)控制,质量控制和极限控制。
选择性控制属于极限控制一类。
它的特点是:在正常工况下,该参数不会超限,所以也不考虑对它进行直接控制;而在非常工况下,该参数会达到极限值,这时又要求采取强有力的控制手段,避免超限。
选择性控制系统又叫取代控制,也称超驰控制。
生产保护性措施的分类:硬保护和软保护1.硬保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→若没有及时排除故障,参数值会达到更严重的第二极限,经连锁装置动作,自动停车。
达到保护生产的目的。
2.软保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→在这同时,改变操作方式,按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制,以防该参数进一步超限。
这种操作方式一般会使原有的控制质量降低,但能维持生产的继续运转,避免了停车。
当生产操作趋向极限条件时,用于控制不安全情况的控制系统将取代正常情况下工作的控制方案,直到生产操作重新回到安全范围时,正常情况下的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。
要构成选择性控制,生产操作必须有一定选择性逻辑关系。
而选择性控制的实现则需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器和低值选择器)或有关切换装置来完成。
6.2选择性控制系统的类型及应用6.2.1 开关型选择性控制系统定义:一般设有A、B两个可供选择的变量。
其中A是工艺操作的主要指标;另一个变量B,工艺上对它只有一个限值要求。
当B工作在限值以内时,生产过程按变量A进行连续控制,当B达到或超过限值时,选择控制系统将通过专门的装置切断A的输出,而控制阀迅速关闭或打开,直到B回到限值内,系统才重新恢复到按变量A进行连续控制。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
目的:在乙烯分离过程中,裂解气经五段压缩后其温度已达到88℃。
为了进行低温分离,必须将它的温度降下来。
为此,工艺上采用了液丙烯低温下蒸发吸热原理,用它与裂解气换热,达到降低裂解气温度的目的。
选择性控制系统
• 选择性控制系统的积分饱和现象:
对于调节器输出选择性控制系统,总有一个 处于开环状态,当取代调节器工作时,正常调节 器处于开环状态,当存在积分调节时使其可能产 生积分饱和现象。
2)
抗积分饱和措施
选择性控制是:把工业生产过程中的限制条件所 构成的逻辑关系,叠加到正常的自动控制系统上去的 一种组合控制方法。 即在一个过程控制系统中,设有两个调节器(或两 个以上的变送器),通过高、低值选择器选出能适应生 产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
选择性控制系统
1 2 3 4 5 概述 选择性控制系统类型 选择性控制系统的设计 积分饱和及其防止措施 典型应用
1
概
述
控制系统按其实现功能,可分为三类:物料平衡 (或能量平衡)控制,质量控制和极限控制。 液位控制 温度控制 选择性控制
自动选择性控制系统属于极限控制,又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
选择性控制的特点是:在正常工况下,输出参 数不会超限,所以也不考虑用它进行控制; 而在非常工况下,该参数会达到极限值,这时 又要求采取强有力的控制手段,避免超限。
4
积分饱和及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1)
积分饱和的产生及其危环 工作状态时,如果偏差一直存在,那么,由于积分作 用控制器的输出将不断增加或不断减少,一直达到极 限为止,这种现象称之为积分饱合。
积分饱和产生的条件: (1)控制器具有积分作用。 (2)偏差信号长期存在。
选择性控制系统
系统必须要保证在非正常工况安全生产,一般采 取的处理方法有: • 连锁保护紧急性停车 • 自动切换至手动 都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产 • 选择性控制系统 当生产操作趋向限制条件时,一个用于控制不安 全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案,直 到生产操作重新回到安全范围以内,恢复原控制方案 为止。
8.选择性控制系统-过程控制(自动化)
选择控制系统抗积分饱和的实现
Lm
1
v1
TI s + 1
-
+
+
Lmax
KC
TD s + 1 ADTD s + 1 +
u1
LS u
Tsp
+
KC
TD s + 1 ADTD s + 1 +
-
+
Tm
u2
1
v2
TI s + 1
结论
选择性控制的分类 选择性控制系统的设计 选择性控制系统的防积分饱和问题
------超驰控制系统
选择性控制
本讲主要内容
选择性控制的分类; 选择性控制的设计方法与应用场合; 选择性控制的抗积分饱和。
选择性控制分类
被控变量选择控制(Selective Control)
特点:被控变量类型相同,通常只有一个制 器,与单回路控制相近,只是控制器的输入是 由多个测量信号选择得到的。
在工况变化时,如出现M>AH,则低选器选择AH 作为输出,AH=Ar。因此FAC成为定值流量控制系 统,使得炼厂气A稳定在AH的数值上。这时由于 (M-AH)>0,则构成温度与燃料B的串级控制系统, 即打开燃料B的阀门以补充燃料A的不足。从而使 得炉出口温度稳定在设定值上。
控制要求:在生产上,往往要求对被冷却物料的出口温度进行控制。所 以,一般以被冷却物料出口温度为被控变量,以液氨流量为操纵变量。
液氨蒸发器的单回路控制
待冷却 物料
TC
气氨
气开阀 液氨
改变传热面积来调节传 热量的。因液位高度会 影响热交换器的浸润传 热面积,因此,液位高 度即间接反映了传热面 积的变化情况。
超驰控制
执行器
大气
测量、变送 测量、变送
开关型选择控制系统方块图
选择性控制方案2:连续型选择控制系统
蒸汽 汽包 反 炉膛 反 给水 气开 燃料
•当保护作用取代正常情况下的控制作用 时,切换过程是连续的; •一般有两台控制器,一台在正常工况下 工作,另一台在非正常工况下工作。它们 的输出同时送往选择器(高选器或低选器) 进行选择后,送往执行器。
8.4 选择性控制系统
选择性控制问题的提出
• 控制系统的设计需要考虑各种工况,除了要求控制系统在生产处 于正常运行情况下能克服外界干扰,维持生产的平稳运行外,还要 求当生产操作达到安全极限时,控制系统有一种应变能力,能采取 相应的保护措施,促使生产操作离开安全极限,返回到正常情况, 或者使生产暂时停止下来,以防止事故的发生或进一步扩大。 • 考虑设置两套控制系统,一套为正常生产情况下的自动控制系统, 另一套为非正常生产情况下的安全保护系统。当生产操作条件趋向 限制条件时,用于控制不安全情况的自动保护系统自动取代正常情 况下工作的控制系统。直到生产操作重新回到安全范围时,正常情 况下工作的控制系统又自动恢复对生产过程的正常控制。 • 选择性控制系统又被称为取代控制系统或自动保护控制系统或超 驰控制系统。
•选择性控制系统是软保护性措施。
选择性控制方案1:开关型选择控制系统
裂解气 气炳稀裂 解气 裂解气 气炳稀裂解气
液 炳 稀 裂解气
(a) (b)
液炳稀 裂解气
丙稀冷却器的两种控制方案
给定 温度控制器
-
原理: 在安全生产的极限值以内,生产过程就 按照工艺要求来进行正常控制。 一旦安全指标达到极限值时,选择性控 制系统通过自动选择装置,切断工艺操 作指标控制器的输出,将控制阀迅速关 闭或打开,以防止事故的发生,直到安 全生产指标回到限值以内时,系统才又 自动重新恢复到正常生产过程的控制, 按工艺操作指标进行控制。
第二章 第6节 选择性控制系统
此时废品燃料阀开度由u(1+K)来控制,而补充燃料阀全关 当废品燃料不足时: PC输出< u(1+K) ,LS选通PC 输出 uw=umax﹤u(1+K) us=u(1+1/K)-uw (1/K )=[u(1+K)-uw] (1/K)﹥0 此时废品燃料阀开度由umax来控制,而补充燃料阀也打 开,开度由[u(1+K)-uw] (1/K)来控制。 u(1+K) 代表所需要的总的热流量,其中K表示补充燃料 与废品燃料的最大热流量之比 即
主动量不足时,从动量会随之而变,反之则不行,引入超驰 控制系统 例:如图2-39所示系统 例: 3种物料A、B、C,A为主动量,主动量A不再是来自FC1,而 是来自LS的输出
FC1 LS VPC
VPC是阀位控制器, 其设定值对应一个较大的阀位(如 95%)
(1) B或C有一个供应不足→经过HS→送给VPC, VPC反作用 →VPC输出下降→LS选通VPC来控制A物料的流量 (2) 正常情况下, 则LS选通FC1,仍是定值控制 (3) 积分外反馈,以LS的输出作为外反馈信号
5:高压蒸汽的压力控制:选择性 控制方案:选择性控制的应用
两个调节器, 正常工作时:A调节器工作,155阀全关,通过调速 阀调节PT155 异常时:B调节器工作,155阀先打开到30%开度, 然后按照PID规律控制,
5:高压蒸汽的压力控制:选择性 控制方案:选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀 ; A调节器为反作 用
(2)控制方案 调节阀选气开阀;TC选正作用;LC选反作用;选择器 性质的选择只与超驰控制器LC有关。液位 ↑,LC输出↓, 要求在选择器中选中,因此是低选器 (3)控制过程 正常情况下,液氨的液位低于极限值,LC的测量值低 于设定值,其输出增加且大于TC的输出,则LS选通TC来控 制, 反之, 选LC来控制
第6、7章 选择控制系统和分程阀位控制系统
液位
温度控制器 开 关 控制阀
温度
液位对象
温度对象
图6—2 开关型选择性控制系统方块图
教学进程
6.2.1 开关型选择性系统
裂解气(88℃) 气丙烯 信号器
当液位低于75%时 pz=0
信号器 液丙烯 PZ 当液位达到75%时 pz=0.1MPa 切换器
TC
PY PX
切换器
当pz=0时,pY=px
pz=0.1MPa时, pY=0
第二步:主控制器处于自动状态,然后按单回路系统整定方法 整定阀位控制器的参数。
教学进程
作业 课本P164 课本 P183 7.7 6.5
工作原理:
T TC输出 T VB A
VPC
(
VA
) ( T
VPC输出
A.O
)
T=Tsp
教学进程
7.2.2 阀位控制系统的应用
B
工作原理:
A.O TC
T
TC输出 T
VB
VPC
(
VA
) )
VPC输出 A
( T
A.O
VA处于某一新开度,VB处于VPC所设置的小开度 r
总结:干扰出现,由快速变量迅速使被控量回到给定,然后, 由经济变量调整,最终使快速变量回到原来值,而整个控制
P176 分析 仍有跳跃
教学进程
7.2 阀位控制系统 7.2.1 概述
控制某个过程参数时,操纵变量的选择不是唯一的 操纵变量选择的原则:经济性和工艺合理性、快速性 和有效性 有些情况,两者不能兼顾 综合考虑——阀位控制系统
F
变量A:经济合理 变量B:快速有效 C1主控制器,控制B C2阀位控制器,控制A A B
选择性控制系统ppt课件
控制规律: 正常工作调节器,要有积分作用,PI、PID 非正常工作调节器,窄比例(P大)
正反作用:与单回路相同
17
6.3 选择性控制系统的设计
•选择器类型——选择目的及控制器正反作用形式 •例子: 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性系统
L C
A.O
T
两个连续控制器, 一个正常情况下工作
一个非正常情况下工作
→一个选择器(HS、LS)→ 控制阀
12
6.2.2 连续型选择性控制系统
蒸汽
例子1:
供水
PC1
PB
PA
PC2 LS
PY
A.O 图6—5 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统
正常
PBPA异常PBPAPY= PA
PY= PB
13
6.2.2 连续型选择性控制系统
温度控制器 开 关
控制阀
液位
温度
液位对象 温度对象
图6—2 开关型选择性控制系统方块图
9
6.2.1 开关型选择性系统
裂解气(88℃) 气丙烯
信号器
信号器 液丙烯
当液位低于75%时 pz=0
当液位达到75%时 pz=0.1MPa
TC
PY
PZ 切换器
PX
切换器 当pz=0时,pY=px pz=0.1MPa时,
不但选择性系统中,其它系统,只要具备以上三个条件, 就会有积分饱和(如串级)
20
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性 控制器开环(未被选中)输出一直变化,达到 极限 气动控制器 0.02~0.1Mpa --- 0 ~ 0.14Mpa 电动控制器 4~20mA --- 4 ~ 20mA 当被选中时,由于信号已经超出了有效区间, 阀门不动作,“控制死区”
选择性控制系统
生产保护性措施
硬保护措施 软保护措施
硬保护措施就是当生产操作达到安全极限时,有声、光警报。此 时,或是由操作工将控制器切到手动状态,进行手动操作和处理; 或是通过专门设置的连锁保护电路实现自动停车,达到保护生产 的目的。 软保护措施就是通过一个特定设计的选择性控制系统,在生 产短期内处于不正常情况时,即不使设备停车而又起到对生 产进行自动保护的目的。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
丙烯冷却器温度控制系统
正常工况下(液位低于75%):裂解气出口温度控制系统 非正常工况(液位高达75%):关闭调节阀,液位慢慢下降 当液位低于75%时
给定
温度控制器
开 关
执行器
液位对象
液位
温度对象
温度
测量变送器 测量变送器
开关型选择性控制系统方框图
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
正常情况:燃料气压力低
于脱火压力,P1C工作---蒸汽压力控制系统 非正常情况:燃料气压力
高于脱火压力, P2C工作---燃料气压力控制系统
蒸汽压力变送器 调节器P1C LS 调节器P2C PB 燃气压力变送器 PA PY 调节阀 燃料气 压力对象 P2 蒸汽 压力对象 P1
蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方块图
3.混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容, 又包含有连续型选择的内容。
锅炉燃烧系统选择性控制系统(防脱火、防回火)
三 选择性控制系统的设计
1.调节阀开、闭形式选择 根据生产安全要求选择调节阀的开、闭形式 2.调节器规律及正、反作用选择 根据对象的特性和控制的要求,选择调节器的控制规律 及正、反作用 3. 选择器类型的选择 根据调节器的正、反作用和选择性控制系统设置的目的,
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3、选择性控制系统应用注意事项 1)控制阀气开/气关形式、控制器正/反作用及控制规律选择,系统 参数整定原则。完全同单回路控制系统。 正常控制器所控制的被控量,一般精度要求较高,可选PI或PID控制规 律。而取代控制器的作用是紧急情况下的暂时控制作用,一般选P控制规律, 且比例度整定得较小。
2)选择器的选型 根据工艺具体有关参数分析,可以确定选择器是高选器(HS)还是低选 器(LS)。在可能的情况下,应优先选用低值选择器。因为一般情况下,低值的 信号更安全。
控制器Ⅰ 选择器 控制器Ⅱ 参数Ⅰ ⊕ 参数Ⅱ ⊕
控制阀
取代控制示意图
构成选择性控制系统应具备两方面:一是生产操作上有一 定的选择性规律;二是组成控制系统的各个环节中,必须包 含具有选择性功能的选择单元。 结构特点:有一个选择器,通常是两个输入信号,一个 输出信号。 高选器:输出信号Y等于X1和X2中数值较大的一个,如 X1=5mA,X2=4mA,则Y=5mA。 低选器:输出信号Y等于X1和X2中数值较小的一个。
【例4】一高位槽的出口流量需要进行平稳控制,但为防 止高位槽液位过高而造成溢出事故,又需对槽的液位采取保护 性措施。如图示。 根据上述情况要求设 计一选择性控制系统,画 出该系统的方块图,选择 控制阀的气开/气关型式, 控制器的正、反作用及选 择器的高低类型,并简要 说明该系统的工作过程。
图4.4-24 流量液位选择性控制系统
但是,当控制阀打开,增加燃气量使 蒸汽压p1回升到给定值的同时,亦使 燃气压气p2上升,一旦p2升高到超过 安全极限时,会导致炉膛熄火(俗称 “脱火现象),这时炉膛若继续进入 大量燃气,将引起危险的爆炸事故, 工艺绝不允许发生这种情况。
【例题2】液氨蒸发器温度选择性控制系统。 利用液氨蒸发为气氨这一吸热过程来冷却其他物料,再将气 氨作为被冷却物料(主物料)送到制冷压缩机进行液化,并经 冷却水进一步冷却液化后重复使用。为防止制冷压缩机损坏, 严禁气氨中夹带液氨。 液位正常时,温度控制系统正 常工作;液位偏高时,控制阀的动 作改为备用的液位控制系统控制, 即液位控制系统自动取代温度控制 系统投入工作,形成选择性控制系 统。试画出系统方框图。
【例题1】辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统。 图是大型合成氨厂中辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统的原理图与方框图。 图中蒸汽压p1是系统的被控量,运行中它会随着用户使用蒸汽量的多或少而下 降或上升,需要控制稳定。当蒸汽用量减少或增加时,蒸汽总管压力p1将升高 或降低,应该减少或增加进入炉膛的燃气量,以使蒸汽压p1调回到给定值。所 以控制阀装在燃气管线上,并为确保工艺安全应选择“气开阀”。相应控制系 统的控制器为保证系统实现负反馈的正确控制,应选择“反作用”式控制器。
选择性控制系统
实际生产过程中,出现不正常的工况及其他特殊情况 时,往往要退出自动控制切换至手动,待工况基本恢复后 再重新投人自动控制状态。 现代生产过程中,越来越多的生产装置要求控制系统
既能在正常工艺状态下发挥控制作用,又能在非正常工况 下仍然起到控制作用,使生产过程迅速恢复到正常工况, 或者至少是有助于工况恢复正常。这种非正常工况时的控 制系统属于安全保护措施。
安全保护措施有两类,即硬保护过程工况 超出一定范围时,联锁保护系统采取一系列相应的措施,如 报警、由自动切换到手动、联锁动作等,使生产过程处于相 对安全的状态。但经常使生产停车,造成较大的经济损失。
软保护措施,就是当生产工况超出一定范围时,自动
切换到一种新控制系统中,取代原控制系统对生产过程进行 控制,当工况恢复时,又自动切换回原自动控制系统中。因 要对工况是否属于正常进行判断,同时还要在两个控制系统 中选择,因此,这种控制被称为选择性控制,有时也称为取 代控制或超弛控制或安全软保护系统。
3)注意防积分饱和措施 因为选择性控制系统中,总有一个控制器处于未投运的开环状态。而 处于开环的控制器一定有偏差存在。所以如果该控制器包含了积分控制作用, 其输出信号将会一直增长下去,达到极限,出现积分饱和现象。 防积分饱和措施:一般有限幅法、外反馈法和积分切除法。
选择性控制方案中,一个被控量设有两个控制器或两个 以上的变送器。并通过一个选择器,在生产工况正常时,选 择 “正常控制器”投运,对生产过程进行控制; 一旦生产不正常,趋向安全 极限时,选择器立即选择另一个 用于控制不安全情况的“取代控 制器”投运,以取代“正常控制 器”,直到生产脱离安全极限, 恢复到安全、正常工况后,选择 器再次选择“正常控制器”投运。
按选择器在系统中所处位置的不同,有两种控制方案。
(一)选择器位于两个控制器与一个执行器之间,对控 制器输出信号进行选择的系统。这类选择性控制系统结构简 单、效果显著。
(二)选择器位于控制器之前,对变送信号(被控量的测 量值)进行选择的系统。 特点:是多个变送器共用一个控制器,选择器位于控制 器之前,对变送器的输出信号进行选择。 用途(1)选出几个检测变送信号的最高或最低信号用于 控制,即竞争控制系统,(2)为防仪表故障造成事故,对同 一检测点采用多个仪表测量,选出可靠的测量值,即冗余系 统。
【例3】某生产过程反应器峰值反应温度选择性控制系统。 该反应器内装有固定触媒层,为防止反应温度过高烧坏触媒, 在不同的触媒层上装设了多个测温点, 并把各测温信号都送到高值选 择器HS中,选出最高的温度, 并送入控制器进行控制。 因此,系统将始终按反应 器内最高的反应温度进行控制, 确保了触媒的安全。试画出系 统方框图。