分程控制系统样本
- 格式:docx
- 大小:279.02 KB
- 文档页数:22
分程控制实际案例
那我给你讲个分程控制在暖气系统里的实际案例吧。
你想啊,在北方的大冬天,暖气那可是保命的东西。
有这么一个小区的暖气供应系统就用到了分程控制。
这个小区里有不同类型的楼,有那种高层的住宅,还有几栋矮一点的小洋房。
高层住宅住的人多,空间又高,就像一个个大暖炉似的,特别能“吃”热量;而小洋房呢,住的人少些,空间也没那么大,相对来说需要的热量就少一些。
以前呢,整个小区就一个大阀门控制暖气供应,那可就乱套了。
高层的居民老是抱怨暖气不够热,像住在冰窖里;小洋房那边呢,又经常热得要开窗透气,这热量就白白浪费了。
后来啊,来了个聪明的工程师。
他给暖气系统搞了个分程控制。
他就像是一个指挥交通的交警,不过指挥的是暖气的“流量”。
他把控制阀门分成了两段“行程”。
第一段行程呢,主要是照顾那些高层住宅。
根据高层住宅的温度传感器反馈,要是温度低了,这个行程的阀门就大开,让大量的热水流进去,就像给饿坏了的人猛塞食物一样,尽快把温度升上去。
第二段行程就是负责小洋房那边的。
小洋房温度要是有点低,这个行程的阀门也慢慢打开,不过它的开口就没有高层那边那么大,就像给吃得少的人慢慢添菜一样,适量就好。
要是小洋房那边温度够了,这个阀门就关小或者直接关上,不让多余的热量跑进去。
这样一分程控制啊,整个小区的暖气供应就合理多啦。
高层的居民不再喊冷,小洋房那边也不再浪费热量,大家都舒舒服服地过冬天啦。
这分程控制就像是给暖气系统装上了一个智能大脑,知道什么时候该给谁多少热量,既省钱又让人满意。
资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 2.5分程控制系统
2.5.1分程控制系统的基本概念
1. 分程调节系统
—般来说,一台调节器的输出仅操纵一只调节阀,若一只调节 器去控制两个以上的阀而且是按输出信号的不同区间去操作不同 的阀门,这种控制方式习惯上称为分程控制。 图2.5J表示了分程控制系 统的简图。图中表示一台调节 器去操纵两只调节阀,实施® (动作过程)杲借助调节阀上 的阀门定位器对信号的转换功能。例如图中的A、B两阀,要求A 阀在调节器输出信号压力为0.02-0.06MPa变化时,作阀得全行程 动作,则要求附在A阀上的阀门定位器,对输入信号0.02_0.06MPa
时,相应输出为0.02一0.IMPa,而B阀上的阀门定位器,应调整成在 输入信号为0.06一0.1 图2・5・1分程控制系统示意图 MPa时,相应输出为0.02_0.1MPao按照这些条件,当调节器(包括 电/气转
换器)输出信号小于0.06MPa时A阀动作,B阀不动;当输出 信号大于0.06MPa时,而B阀动作,A阀已动至极限;由此实现分程 控制过程。
分程控制系统中,阀的开闭形式,可分同向和异向两种,见图 2.5-2 和图 2.5-3。 资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 图2・5・3调节阀分程动作(异向) —般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大 可调比的要求;反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求。 2. 分程控制系统的应用
1)为扩大调节阀的可调范围。
调节阀有一个重要指标,即阀的可调范围肌它是一项静态指标, 表明调节阀执行规定特性(线性特性或等百分比特性)运行的有效 范围。可调范围可用下式表示: 斥=〔max Gin (2.5-1)
式中Cmax ------
阀的最大流通能力,流量单位。
cmin ----- 阀的最小流通能力,流量单位。
图2・5・2 调节阀分程动作(同向) 资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 国产柱塞型阀固有可调范围尺=30,因此Cmin=30%CmaxO须指出阀 的最
小流通能力不等于阀关闭时的泄漏量。一般柱塞型阀的泄漏量 C$仅为最大流通能力的0.1一0.01%。对于过程控制的绝大部分场合, 采用/?二30的控制阀己足够满足生产要求了。但有极少数场合,可调 范围要求特别大,如果不能提供足够的可调范围,其结果将是或在 高负荷下供应不足,或在低负荷下低于可调范围时产生极限环。 例如蒸汽压力调节系统,设锅炉产生的是压力为lOMPa的高压 蒸汽,而生产上需要的是4MPa平稳的中压蒸汽。为此,需要经过节 流减压的方法将lOMPa的高压蒸汽节流减压成4MPa的中压蒸汽。 在选择调节阀□径时,如果选用一个调节阀,为了适应大负荷下蒸 汽供应量的需要,调节阀的□径要选择得很大,而正常情况下蒸汽 量却不需要哪么大,这就需要将阀关的小一些。也就是说,正常情 况下调节阀只是在小开度工作,因为大阀在小开度下工作时,除了 阀的特性会发生畸变外,还容易产生噪声和震荡,这样控制会使控 制效果变差控制质量降低。为了解决这一矛盾,可选用两只同向动 作的调节阀构成分程控制系统,如图2.5-2所示的分程控制系统采 用了 A、B两只同向动作的调节阀(根据工艺要求均选为气开式) 其中A阀得在调节器输出信号4-12mA(气压信号为0.02 — 0.06MPa)时由全闭到全开,B阀得在调节器输出信号12 — 20mA(气压
信号为0.06一O.lMPa)时由全闭到全开,这样,在正常 情况下,即小负荷时,B阀处于全关,只经过A阀开度的变化来进行 控制;当大负荷时,A阀已全开仍满足不了蒸汽量的需求,这是B阀资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 在某些间歇式生产化学反应 也开始打开,以补足A阀全开时蒸汽供应量的不足。
图2・5・4蒸汽减压分程控制系统原理图 假定系统中所采用的A、B两只调节阀的最大流通能力Oax均 为100,可调范围/?=30o由于调节阀的可调范围为:
nun
(2.5-3) 当采用两支阀构成分程控制系统时,最小流通能力不变,而最大流 通能力为两阀最大流通能力之和2C;ax=200,因此A、B
两阀组合后 的可调范围应
杲: 宀尘亠=60
Gin 3.33
这就是说采用两支流通能力相同的调节阀构成分程控制系统 后,其调节阀的可调范围比单只调节阀增大一倍。 2)满足工艺操作的特姝要求。
o.ce-o.«vfi 02 •
O O
(2.5-2) 据上式可求得 C
min=Cmax/30 = 100/30 = 3.33
100% 〔芒鰹床
S
0. 02 0.06 0・1曲资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 过程中,当反应物投入设备后,为了使其达到反应温度,往往在反 应开始前需要给它提供一定的热量。一旦达到反应温度后,就会随
着化学反应的进行不断释放出热量,这些热量如不及时移走,反应 就会越来越激烈,以致合有爆炸的危险。因此对于这种间歇式化学 反应器既要考虑反应前的预热冋题,又要考虑反应过程中及时移 走反应热的问题。为此设计了如图2.5-5所示的分程控制系统。
co 图2・5・5间歇式化学反应器分程控制系统图 图中温度调节器选择反作用,冷水调节阀选择气关式(A阀), 热水调节阀选择气幵式(B阀)。该系统工作过程如下:在进行化学
反应前的升温阶段,由于温度测量值小于给定值,因此调节器输出 增大,B阀开尢A阀关闭,即蒸汽阀幵、冷水阀关,以便使反应器温 度升高。当温度达到反应温度时,化学反应发生,于是就有热量放 出,反应物的温度逐渐提高。当温升使测量值大于给定值时,调节 器输出将减小(由于调节器是反作用),随着调节器的输出的减小, B阀将逐渐关小乃至完全关闭,而A阀则逐渐打开。这时反应器夹套 中流过的将不再是热水而是冷水。这样一来,反应所产生的热量就 被冷水所带走,从而达到维持反应温度的目的。
2・5・2分程控制系统的方案实施 资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 1. 分程区间的决定
分程控制系统设计主要杲多个阀之间的分程区间问题,设计原则: ① 先确定阀的开关作用形式(以安全生产为主); ② 再决定调节器的正反作用; ③ 最后决定各个阀的分程区间。 2. 分程阀总流量特性的改逬
当调节阀采用分程控制,如果它们得流通能力不同,组合后的 总流通特性,在信号交接处流量的变化并不杲光滑的。例如选用 cmax = 4和Gm =
100这两只调节阀构成分程控制,两阀特性及它们的
组合总流量特性如图2.5-6所示。
由图2.5-6能够看出,原来线性特性很好的两只控制阀,当组合 在一起构成分程控制时,其总流量特性己不再呈现线性关系,而变
成非线性关系了。特别杲在分程点,总流量特性出现了一个转折点。 由于转折点的存在,导致了总流量特性的不平滑。这对系统的平稳运 行是不利的,为了使总流量特性达到平滑过渡,可采用如下方法。 解决在0.06处出现了大的转折,呈严重的非线性方法①选用 等百分比阀此时可自然解决;②线性阀则可经过添加非线性补偿调 节的方法将等百分比特性校正为线性。
图2・5・6分程系统大. 图<»> ■河銘毘希畦 » CD) E闽疋毘粹柱
小阀连接组合特性图 资料内容仅供您学习参考,如有不、"|之处,请联系改正或者删除。 2.5.3阀位控制系统
1.概述
—个控制系统在受到外界干扰时,被控变量将偏离原先的给定 值,而发生变化,为了克服干扰的影响,将被控变量拉回到给定值,
情况下,所选择的控制变量很难做到两者兼顾。阀门控制系统就杲 在综合考虑控制变量的快速性、有效性、经济性和合理性基础上 发展起来的一种控制系统。 阀位控制系统的原理结构如图2.5・7所示。在阀位控制系统中 选用了两个控制变量蒸汽量G.、和物料量Q,其中控制变量G’从经 济性和工艺的合理性考虑比较合适,可是对克服干扰的影响不够 及时有效。控制变量0却正好相反,快速性、有效性较好,但经济 性、工艺的合理性较差。 图2.5-7阀位控制系统结构原理图 这两个控制变量分别由两支控制器来控制。其中控制变量0的为主 控制器TC,控制变量G,的为阀位控制器VPC。主控制器的给定值 即产品的质量指标,阀门控制器的给定值是控制变量管线上控制 阀的阀位,阀位控制系统也因此而得名。 2.阀位控制系统的工作原理