(过程控制工程)2 单回路控制系统.ppt

开关形式实现（四种组合） 反作用 反作用 正作用 正作用 气关式 气关式 气开式 气开式 反装阀 反装阀 正装阀 正装阀 P入 P入 P入 P入 Q Q Q Q 调节阀开关形式选择原则 主要考虑在控制信号故障时选用何种开关形式的调节阀有利于系统安全及生产过程的稳定。 具体原则如下： 保证生产过程及设备安全 保证产品质量 保证介质的工作状态 降低物料、能量损耗 符合工艺要求 选择例： 保证生产过程及设备安全 控制信号故障时阀门的动作方向应能保证生产设备的安全。 气关阀 气开阀 例: 右图系统控制信号被切断 燃料阀门关闭可以保证锅炉不被烧塌 ， 给水阀门打开可以保证锅炉的安全 保证产品质量 控制信号被切断时阀门的动作方向保证产品质量不受影响。 例如： 塔顶产品全回流可以保证塔顶产品的质量 气关阀 保证介质的工作状态 控制信号被切断时阀门的动作方向保证工作介质不发生相变 例如： 气关阀 温度低将产生液体的结晶，因此，操作中蒸汽阀门不能关闭。 降低物料、能量损耗 符合工艺要求 由于工艺要求不同，同一个执行器可以有两种不同的选择结果。 例如图示锅炉操作系统给水阀 a.从锅炉安全考虑，防止因断水导致锅炉烧毁，应选择气关式阀门。 b.若考虑锅炉后续透平设备的安全，防止蒸汽带液，应选气开式阀门。 例如图示装车转运环节： 控制信号切断时停止物料的排出。选用气开式阀门。 气开阀 注意： 按照上述原则选择开闭形式可能会得出相互矛盾的结果。在这种情况下，首先考虑生产的安全性。 气开/气关阀？ 2.5 控制器选择 选择内容： 控制规律选择 作用形式选择 1） 控制规律的选择 ① 比例控制规律(P) 　　具有比例控制规律的控制器称为比例控制器。 　　 　　　 　　u： 输出变化量， e： 输入变化量, Kc：比例放大系数。 比例控制适用范围： 低阶过程，调节通道滞后较小、负荷变化不大，控制要求不高，允许存在余差等不太重要的参数控制。（如液位控制，热量回收预热系统等） ② 比例积分控制规律(PI)　　　　 控制特点： 消除余差，对高噪声有一定克服能力； 积分作用的引入将降低系统的稳定性。 比例积分控制规律是一种应用最为广泛的控制规律。 适用范围 通道滞后较小、负荷变化不大、控制精度要求较高，对余差控制较严的场合。 一般适用于流量、压力系统控制 ③ 比例微分控制 控制特点： 对惯性较大的控制对象具有“超前”调节作用 TD的影响： 微分时间调整适当，可以使过渡过程缩短，增加系统的稳定性，减少系统的动态误差。 微分时间过大，系统会变得非常敏感，将导致控制质量变差，甚至会导致系统不稳定。　　　　 应用场合： 含有较大容量滞后，不允许动态偏差大的场合 如：温度控制、大容量液位控制 注意：对于纯滞后对象无“超前”调节作用。 ④ 比例积分微分控制规律（PID） 控制能力最强的控制规律。 适用范围 被控对象容量滞后较大、负荷变化大、对控制质量要求较高且希望动态偏差较小的重要控制场合。 2） 控制器作用方式选择 控制器作用方式 正作用：偏差信号（△e=测量 - 给定）增大时，控制器输出信号随之增大。 反作用：偏差信号（△e=测量 - 给定）增大时，控制器输出信号随之减小。 选择原则 通过控制器作用方式的选择使控制回路构成负反馈控制。 选择方法 选择依据公式： （控制器±）·（执行器±）·（对象特性±）·（测量变送±）=（－） 对象作用方式： 正作用：操纵变量（q）值增加时被控变量值随着增加 反作用：操纵变量（q）值增加时被控变量值随着减小 执行器作用方式 正作用：控制信号增大时阀门流通面积增大（气开阀） 反作用：控制信号增大时阀门流通面积减小（气关阀） 测量变送单元的作用方式一般为正作用 例：换热过程温度控制器作用方式选择 阀门作用方式： 介质易结晶，控制阀选择气关式控制阀，符号为“-” 被控对象作用方式： 操纵变量（蒸汽流量）增加则出口温度升高。作用方式为正，符号为“+” 测量变送单元： 默认作用方式，符号为“+” 根据： 有 （？）=（+） 控制器作用方式：正作用 正作用 a.执行器—为保证加热炉的安全，选用气开式，其符号为“+”。 b.对象—出口温度随燃料的