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过程控制系统


煤焦油加氢预处理氨水液位控制
离心机 至高空安全处
V1104
L T
LIC 1001
F.C
氨水泵
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调节器的“正”“反”作用 如果将调节器的输入信号定义为测量值减去 给定值,那么当偏差增加时,其输出也增加 的调节器,称为“正作用”调节器; 反之,调节器的输出信号随偏差的增加而减 小的称为“反作用”调节器。
控制系统的分类
开环控制系统 控制系统的输出信号(被控变量)不反馈到 系统的输入端,因而也不对控制作用产生影 响的系统,称为开环控制系统。 开环控制系统分为2种。一种是按设定值进 行控制。 另一种是按扰动量进行控制,即 所谓的前馈控制。
闭环控制系统 系统的输出(被控变量) 通过测量变送环节,又 返回到系统的输入端, 与给定信号比较,以偏 差的形式进入调节器, 对系统起控制作用,整 个系统构成了一个封闭 的反馈回路,这种控制 系统称为闭环控制系统, 或成反馈控制系统。
V1101
P-8
串级控制系统中主、副调节器的正反作用 副调节器的作用方向与简单控制系统中调节 器的正反作用的选择方法相同。 主调节器的作用方向可按:当主、副变量增 大(减小),调节阀的动作方向一致的,则 主调节器选“反作用”。反之,主调节器选 “正作用”。
原料油缓冲罐液位控制系统中 副回路 阀门为“F.C”,“+A” 调节阀开大,流量变大“+B” +A*+B=“+”,副调节器为反作用。 主回路 当流量,液位增大时,调节阀都应减小开度, 作用方向一致。则主调节器为“反作用”。
简单控制系统



简单控制系统的组成 简单控制系统又称单回路反馈控制系统。由一个 被控对象、一个测量变送器、一个调节器和一只 调节阀所组成的单回路闭合控制系统。 简单控制系统结构简单,投资少,易于调整和投 运,能满足一般生产过程的控制要求,因而应用 很广泛。它尤其适用于被控对象纯滞后小,时间 常数小,负荷和干扰变化比较缓慢,或者对被控 变量要求不太高的场合。 简单控制系统常用被控变量来划分,最常见的是 温度、压力、流量、液位和成分等5种控制系统。
(2)分程控制系统
由一台控制器的输出信号去操纵两个或两个以上的 控制阀工作,而且每一个控制阀上的操纵信号,只 是控制器整个输出信号的某一段。习惯上将这种控 制方法称为分程控制。 为了实现分程的目的,往往要借助于附设在每个阀 上的阀门定位器,将控制器的输出信号压力分成若 干个区间,再由阀门定位器将不同区间内的信号压 力转换成能使相应的控制阀全行程动作的压力信号 0.02~0.1Mpa,。例如一个调节阀在20~60Kpa,另一 个调节阀在60~100kpa的范围内工作。
串级控制系统的特点: 对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克 服能力。 可以改善对象特性,提高工作频率。 可消除调节阀等非线性特性的影响。 串级控制系统有一定的自适应能力。
煤焦油加氢原料缓冲罐液位控制系统
FT FIC1015 原料油自罐区
F.C
离心机
开工油自T1101 LT LICA 1013
闭环控制系统的过渡过程及其品质指 标
(1)闭环控制系统的过渡过程 一个处于平衡状态的自动控制系统在受到扰动作用 后,被控变量发生变化;与此同时,控制系统的控 制作用将被控变量重新稳定下来,并力图使其回到 设定值或设定值附近。一个控制系统在外界干扰或 给定干扰作用下,从原有稳定状态过渡到新的稳定 状态的整个过程,称为控制系统的过渡过程。控制 系统的过渡过程是衡量控制系统品质优劣的重要依 据。
串级控制系统是应用较早,效果最好,使用
最广泛的一种复杂控制系统。它的特点是两 个调节器相串接,主调节器的输出作为副调 节器的设定,适用于时间常数及纯滞后较大 的被控对象。


串级控制系统是由主、副两个调节器串接工作的。主调节器 的输出作为副调节器的给定值,副调节器的输出去操纵调节 阀,以实现对主变量的定值控制。 由副调节器、调节阀、副对象、副测量变送器组成的回路称 为副回路。整个串级控制系统包括主对象、主调节器、副回 路等效环节和主变量测量变送器,称为主回路。
过程控制
过程控制系统
工业过程可以分为连续过程工业、离散过程
工业和间歇过程工业。其中,连续过程工业建材、食品等工 业部门,连续过程工业的发展对于我国国民 经济意义重大。过程控制主要是指连续过程 工业的过程控制。
过程控制系统一般由以下几部分组成:
TIC 5008
TT S-3
精制尾油自泵 F.C S-4 F.O
E1502
精制尾油至F1501
T1501精制稳定塔
(3)比值控制系统
在炼油、化工等生产过程中,经常要求两种
或两种以上的物料,按一定的比例混合后进 行化学反应,否则会发生事故或浪费原料量 等。 工业生产上为保持两种或两种以上物料比值 为一定的控制叫比值控制。
(5)前馈控制系统


简单控制系统属于反馈控制,它的特点是被控变量的偏差进 行控制,因此只有在偏差产生后,调节器才对操纵变量进行 控制,以补偿扰动变量对被控变量的影响。若扰动已经产生, 而被控变量尚未变化,控制作用是不会发生的,所以,这种 控制作用总是落后于扰动作用的,是不及时的控制。对于滞 后大的被控对象,或扰动幅度大而频繁时,采用简单控制往 往不能满足工艺生产的要求,若引入前馈控制,实现前馈— 反馈控制就能获得显著的控制效果。 前馈控制是按照干扰作用的大小来进行控制的。当扰动一出 现,就能根据扰动的测量信号控制操纵变量,及时补偿扰动 对被控变量的影响,控制是及时的,如果补偿作用完善,可 以使被控变量不产生偏差。
正、反作用调节器的选定 目的: 使调节器、调节阀、对象三个环节组合起来,能在 控制系统中起到负反馈的作用。 步骤: 首先,由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对 象的作用方向。 其次,由工艺安全确定调节阀的气开、气关型式。 最后,由对象、调节阀、调节器三个环节组后为 “负”来确定调节器的正、反作用。
分程控制系统的应用 (1)采用几种根本不同的控制手段 煤焦油加氢氮气气封控制系统 在0.02~0.06mpa时,进气阀阀作用; 在0.06~0.1mpa时,排气阀作用。
PIC 2001 氮气自总管 F.C PT F.C
至放空总管
V1202
P-10
P-9
V1201
P-11
(2)扩大调节阀的可调范围 煤焦油加氢再沸器返塔温度控制 F.O调节阀管径为80 F.C调节阀管径为150。 两者流通能力不同,增大可调比。 系统采用分程信号全量程重叠的方法,A、B 阀同时作用。
例2:加热炉温控
复杂控制系统
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、均匀、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,又陆续出现了许多其他 新型的复杂控制系统。
(1)串级控制系统

在正常工况下,选择器选中正常调节器I,使之输出 送至调节阀,实现对参数I的正常控制。这时的控制 系统工作情况与一般的控制系统是一样的。但是, 一旦参数II将要达到危险值,选择器就自动选中调 节器II的信号,从而取代调节器I操纵调节阀。这时 对参数I来说,可能控制质量不高,但生产扔继续进 行,并通过调节器II的调节,使生产逐渐趋于正常, 待到恢复正常后,调节器I又取代调节器II的工作。 这样,就保证在参数II道道越限前就自动采取新的 控制手段,不必硬性停车。




一个好的控制系统需要注意以下几个 问题:




纯滞后 纯滞后使测量信号不能及时反映被控变量的实际值,从而降低了 控制系统的控制质量,因此必须注意被控变量的测量点(安装位置)应 具有真正的代表性,并且纯滞后越小越好。 测量滞后 是指由于检测元件时间常数所引起的动态误差。如测温元件测 温时,由于存在着热阻和比热容,它本身具有一定的时间常数,因而测 温元件的输出总是滞后于被控变量的变化,从而引起幅值的降低和相位 的滞后。 传递滞后 为了减少传输时间,当气动传输管线长度超过150m时,在中 间可采用气动继动器,以缩短传输时间。当调节阀膜头容积过大时,为 减少容量滞后,可采用阀门定位器。 选择控制规律 PID的选择。
判定方法: 气开阀为“正”方向,气关阀为“负”方向。 调节阀开大,被调参数上升为“+B”,下降为 “-B” 一个单参数控制系统中,正、反作用调节器 的选择。 A*B=“+” 调节器为反作用 A*B=“-” 调节器为正作用
煤焦油加氢氨水液位控制系统中 调节阀为F.C 气开型 +A 调节阀开大,液位下降,-B “+A”*“-B”=“-” 调节器为正作用。 作用过程: 液位上升 液位变送器信号变大 调节器输出 变大 阀门开度变大 液体输出变大 液位下降
扰 动f
控制器 设定r
u
执行机构 操纵 变量
对象 被控变量 Y(t)
- 测量
检测与变松仪表 控制器
例如:氨水液控
常用名词术语: 被控对象:需要实现控制的设备、机械或生产过程,被称为被控对象。 例如锅炉。 被控变量:对象内要求保持设定值(接近恒定值或按预定规律变化)的 物理量,称为被控变量,如锅炉水位。 操纵变量:受调节器操纵,用以使被控变量保持设定值(给定值)的物 料或能量,称为操纵变量,如锅炉给水。 干扰(扰动):除操纵变量以外,作用于对象并能引起被控变量变化的 因素,称为干扰或扰动。负荷变化就是一种典型的扰动,如蒸汽用量的 变化对锅炉水位控制是一种典型的干扰。 设定值(给定值):被控变量的目标值(预定值),称为设定值。 偏差:偏差理论上应该是被控变量的设定值与实际值之差。但是能够直 接获取的是被控变量的测量值信号而不是实际值,因此,通常把给定值 与测量值之差称为偏差。
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