复杂控制理论--分程控制.pptVIP

四、 阀位控制(VPC)系统 在生产中，有两个（或多个）变量均能影响同一个受控变量， 但具有良好动态性能的变量，其静态性能(指工艺上的某些性能)却是 低劣的。从提高受控变量控制品质的角度应采用动态性能好的变量， 但从稳态优化的角度却是不适合的。为协调矛盾，可采用包括阀位 控制系统在内的复合控制系统。 组成：两个回路 ⒈ 主回路：温变、温控、VA及对象，受控变量—出口温度?。 ——良好的动态品质 ⒉ 副回路：阀位控制器VPC、VB、及对象，受控变量—VA阀位。其 设定值对应VA较小开度（如10%），控制器采用大比例度和 大积分时间，使具有缓慢的控制动作，以保证系统稳定时， VA处于小开度。 ——节能 结论： ⑴ 从结构看：分程控制系统和阀位控制系统都具有多个控制变量 和单个受控变量； ⑵ 从控制要求看：分程控制要求各个控制变量接替工作； 阀位控制要求被选作辅助变量的阀位在稳态时 处于某个较小（或较大）值上，以满足另外指标优 化的要求。 * * 分程控制系统和阀位控制系统 一、 基本原理 在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，并按输 出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。 要求：釜内温度维持在一定范围 反应开始需要加热升温，到反应 开始趋于剧烈时，釜内温度升高，需 要冷却降温。 可采用一个温度控制器去同时操纵两个阀门:蒸汽和冷水阀，根据控制器输出的不同区间操纵不同的执行机构——分程控制。 釜式间歇聚合反应器的温度控制 TT TC 蒸汽 冷水 2、分程控制系统的实施 借助每个执行器上的阀门定位器，通过调整A、B两阀的全行程动作范围实现的。 控制器 电气 转换 如：分别对应在4~12mA和12~20mA 当控制器的输出小于12mA时，A阀动作、B阀不动； 当信号大于12mA时，A阀至极限，B阀动作。 二、 分程控制的作用 1、扩大控制阀的可调范围，使得在小流量时更精确的控制 阀的可调范围，表明控制阀执行规定特性运行的有效范围。定义为： 国产调节阀的可调范围一般为30。 如工业废水处理可调范围1000，此时可以通过分程满足工艺要求。如图： 一般情况下 足己满足要求,但有些场合对可调范围要求特别大, 控制器 电气 转换 阀的泄漏量为： 采用分程控制后： 2、用于满足工艺上操作的特殊要求 如图所示的间歇聚合反应器控制 TT TC 蒸汽 冷水 开始加热升温，引发反应；等反应开始后，由于是放热反应，反应逐渐加剧，温度越来越高，因此需要降温冷却。 采用分程控制，利用温度控制器输出信号的不同区间分别控制这两只不同的阀门。 确定阀的气开、气关型式 为避免气源中断时造成反应温度过高，蒸汽阀选择气开式、冷水阀选 气关式；温度控制取反作用。 A B 根据工艺要求，当温度偏高时， 先关小蒸汽再开大冷水 温度控制器为反作用，温度升高 输出信号下降，信号下降时先关小蒸 汽，再开大冷水。 蒸汽阀的分程为0.06~0.1MPa、 冷水0.02~0.06MPa 。 决定分程区间 (%) 阀开度 气开阀 气关阀 工艺要求保持贮罐内呈正压，当罐内料位 变化，将引起罐顶压力变化，应及时控制。 例2 罐顶氮封分程控制 炼油厂、化工厂成品油化工产品贮罐为避 免与空气中的氧气接触氧化，常采用罐顶充氮气的办法。如图： PT PC 气开阀 气关阀 排空 反作用 针对罐顶空隙较大、气体压力对象时间常数大；罐顶压力控制要求不 高的实际情况，设计间歇区间，避免两只阀的频繁开闭。 (%) 阀开度 气开阀 气关阀 三、 分程控制的组合形式