分程控制系统解析

2.5 分程控制系统
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 分程控制系统
调节阀分程动作（同向）
图2.5-2 调节阀分程动作（同向）
2.5 分程控制系统
调节阀分程动作（异向）
（a）气关-气开型
（b）气开-气关型
图2.5-3 调节阀分程动作（异向）
2.5 分程控制系统
一般调节阀分程动作的采用： ❖ 同向规律的是为满足工艺上扩大可调比的要求； ❖ 反向规律的选择是为满足工艺的特殊要求。
2.5 分程控制系统
2）满足工艺操作的特殊要求。
在某些间歇式生产化学反应过程中，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，以致会有爆炸的危险。因此对于这种间歇式 化学反应器既要考虑反应前的预热问题，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。
2.5 分程控制系统
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 0.06～0.1MPa）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，只通过 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，这时B阀也开 始打开，以补足A阀全开时蒸汽供应量的不足。
2.5 分程控制系统
图2.5-5 间歇式化学反应器分程控制系统图
2.5 分程控制系统
图中温度调节器选择反作用，冷水调节阀选择 气关式（A阀），热水调节阀选择气开式（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阀开大，A阀关闭，即蒸汽阀开、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
(2.5-3)
2.5 分程控制系统
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
和组，合即后的C可m a调x 范2围C应m是ax ： 200 ，因此A、B两阀
R Cm ax 200 60 Cmin 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。
图2.5-1表示了分程控制系统的简图。
2.5 分程控制系统
图2.5-1 分程控制系统示意图
2.5 分程控制系统
图中表示一台调节器去操纵两只调节阀，实施 （动作过程）是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， 作阀的全行程动作，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0.02～0.1MPa，而B阀上的阀门定位器，应调 整成在输入信号为0.06～0.1 MPa时，相应输出 为0.02～0.1MPa。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。
2.5 分程控制系统
LOGO
2.5 分程控制系统
1 分程控制系统的基本概念 2分程控制系统的方案实施
3 阀位控制系统
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
一般来说，一台调节器的输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。
国产柱塞型阀固有可调范围比 R 30 ，所 以 Cmin 0.3Cmax 。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 CS 仅 为最大流通能力的0.1～0.01%。对于过程控制的 绝大部分场合，采用 R 30 的控制阀已足够满足 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。
2.5 分程控制系统
2.5 分程控制系统
图2.5-4 蒸汽减压分程控制系统原理图
2.5 分程控制系统
假定系统中所采用的A、B两只调节阀的最大 流通能力均为100，可调范围=30。由于调节阀的 可调范围为：
R Cmax Cmin
(2.5-2)
据上式可求得
Cmin Cmax 30 100 30 3.33
2.5 分程控制系统
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。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：
R Cmax Cmin
(2.5-1)
2.5 分程控制系统
式中 Cmax ——阀的最大流通能力，流量单位。 C m in ——阀的最小流通能力，流量单位。
2.5 分程控制系统
例如蒸汽压力调节系统，设锅炉产生的是压力 为10MPa的高压蒸汽，而生产上需要的是4MPa平稳 的中压蒸汽。为此，需要通过节流减压的方法将 10MPa的高压蒸汽节流减压成4MPa的中压蒸汽。在 选择调节阀口径时，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，调节阀的口径 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