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第五节选择性控制系统

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选择性控制系统

选择性控制系统

控制器Ⅰ 选择器 控制器Ⅱ 参数Ⅰ ⊕ 参数Ⅱ ⊕
控制阀
取代控制示意图
构成选择性控制系统应具备两方面:一是生产操作上有一 定的选择性规律；二是组成控制系统的各个环节中，必须包 含具有选择性功能的选择单元。 结构特点：有一个选择器，通常是两个输入信号，一个 输出信号。 高选器：输出信号Y等于X1和X2中数值较大的一个，如 X1=5mA，X2=4mA，则Y=5mA。 低选器：输出信号Y等于X1和X2中数值较小的一个。
3、选择性控制系统应用注意事项 1）控制阀气开/气关形式、控制器正／反作用及控制规律选择，系统 参数整定原则。完全同单回路控制系统。 正常控制器所控制的被控量，一般精度要求较高，可选PI或PID控制规 律。而取代控制器的作用是紧急情况下的暂时控制作用，一般选P控制规律， 且比例度整定得较小。
2）选择器的选型 根据工艺具体有关参数分析，可以确定选择器是高选器(HS)还是低选 器(LS)。在可能的情况下，应优先选用低值选择器。因为一般情况下，低值的 信号更安全。
3）注意防积分饱和措施 因为选择性控制系统中，总有一个控制器处于未投运的开环状态。而 处于开环的控制器一定有偏差存在。所以如果该控制器包含了积分控制作用， 其输出信号将会一直增长下去，达到极限，出现积分饱和现象。 防积分饱和措施：一般护措施有两类，即硬保护和软保护。
硬保护措施就是联锁保护控制系统。当生产过程工况 超出一定范围时，联锁保护系统采取一系列相应的措施，如 报警、由自动切换到手动、联锁动作等，使生产过程处于相 对安全的状态。但经常使生产停车，造成较大的经济损失。
软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，自动
切换到一种新控制系统中，取代原控制系统对生产过程进行 控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。因 要对工况是否属于正常进行判断，同时还要在两个控制系统 中选择，因此，这种控制被称为选择性控制，有时也称为取 代控制或超弛控制或安全软保护系统。
分程与选择性控制

分程与选择性控制

对于取代控制器，由于在正常生 产时开环备用，仅要求在生产将出问 题时，能迅速及时采取措施，以防事 故发生，故一般选用P控制规律即可。
3．控制器(调节器)参数整定
可按单回路控制系统的整定方法 进行。但取代控制方案投入工作时， 取代控制器必须发出较强的控制信号， 产生及时的自动保护作用，所以其比 例度应整定得小一些。如果有积分作 用时，积分作用也应整定得弱一点。
在选择器具体选型时，根据生产
处于不正常情况下，取代调节器的输
出信号为高值或为低值来确定选择器
的类型。如果取代调节器输出信号为
高值时，则选用高值选择器；反之则
选用低值选择器。
2．控制器(调节器)控制规律的确定
对于正常控制器，由于控制精度 要求较高，同时要保证产品的质量， 所以应选用PI控制规律，如果过程的 容量滞后较大，可以选用PID控制规律；
• 为使总的流量特性比较平滑，一般 应考虑如下措施：
•
1)尽量选用对数调节阀，除非
调节阀范围扩展不大时(此时两个调
节阀的流通能力很接近)，可选用线
性阀。
•
2)采用分程信号重叠法。如图
4—54，使两个阀有一区段重叠的调
节器输出信号，这样不等到小阀全
开，大阀就已渐渐打开。
• 调节阀的泄漏量：
分程控制选用的调节阀应不泄漏 或泄漏量极小，尤其是大、小阀并联 工作，若大阀泄漏量过大，小阀将不 能充分发挥其控制作用，甚至起不到 控制作用。
最大流通能力为104，可调范围为
R分
=
C Amax + CBmax C Amin
=
104 4/30
= 780
•
分程后调节阀的可调范围为单个
调节阀的26倍，既能满足生产的要求，
选择性控制系统

选择性控制系统


② 测量信号的选择性控制
几个变送器合用一个调节器，通过选择器选择变 送器输出信号。
一般有两个目的：
1、选出最高或最低值
例：在反应器中，由于 流体流动和触媒老化，反 应程度在各个位置不同。 为防止烧坏触媒，要找出 最高温度点。
2、选出可靠的测量值
例：在某些反应器中，采用成分 作为被控量。如果成分传感器性 能不够，控制失败可能导致爆炸 危险。
选择器的选型
包括高值选择器、低值选择器
如何选择要看在何种条件下选择取代调节器，如 果是输出高时，就采用高值选择器。否则相反。
调节器参数选择可以按照单回路进行。
设计举例：汽包燃气压力控制
在锅炉的运行中，蒸汽负荷 随用户需要而经常波动，在正 常情况下，用控制燃料量的方 法来维持蒸汽压力的稳定。
要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性 逻辑关系。即何种情况下采用何种控制方式。
选择性控制的实现：需要具有选择功能的自动选 择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换 装置来完成。
2 选择性选择性控 制系统可分为两类： ①选择器放在调节器之后，对调节器输出信号进行 选择控制；
采取冗余技术，同时安装三个传 感器，尽可能取到最可靠的值。
3 选择性控制系统的设计
包括调节阀气开、气关形式选择；调节器正反 作用选择；选择器选择和调节参数整定。
气开、气关形式按照单回路同样方法确定。
正常调节器一般用PI或PID；取代调节器一般 保证迅速采取措施，防止事故发生，故采用P 控制规律。
• 选择性控制中积分饱和 及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1) 积分饱和的产生及其危害
积分饱和： 一个具有积分作用的控制器，当处于开环工作状态时，如果 偏差一直存在，那么，由于积分作用控制器的输出将不断增 加或不断减少，一直达到极限为止，达到积分饱合。
选择性控制系统

选择性控制系统


立即发挥控制作用。所以必须采取抗积分饱和措施。
采用PI-P调节器
P 控制 ——系统处于开环工作状态
PI控制——系统处于闭环工作状态
结束！
一．选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制，也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰，维持生产的平 稳运行，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一 种应变能力，能采取一些相应的保护措施，促使生产操 作离开安全极限，返回到正常情况；或是使生产暂时停 下来，以防事故的发生或进一步扩大。
3.混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
锅炉燃烧系统选择性控制系统(防脱火、防回火)
三 选择性控制系统的设计
1.调节阀开、闭形式选择 根据生产安全要求选择调节阀的开、闭形式 2.调节器规律及正、反作用选择 根据对象的特性和控制的要求，选择调节器的控制规律 及正、反作用 3. 选择器类型的选择 根据调节器的正、反作用和选择性控制系统设置的目的，
确定选择器的类型
控制规律选择：
1.正常情况下工作的控制器，应选PI或PID 2. 非正常情况工作的控制器，应选窄比例式（KC很大） 选择器类型的选择： 根据生产处于不正常情况下、非正常情况调节器的输出 信号高、低来确定；如果在这种情况下它的输出为高信号， 则应选高选器；如果在这种情况下它的输出为低信号，则应 选低选器。
四 积分饱和及其防止措施
在选择性控制系统中，某一时刻选择器只能选中两个调节器
中的一个，并将该调节器的输出信号送往执行器，而未被选
中的调节器则处于开环工作状态，如果这个调节器具有积分 作用，且在偏差信号长期存在的条件下，就会产生积分饱和 现象，其输出信号将会达到最大或最小的极限值。此时，如 果它重新被选择器选中，需要对系统进行控制时，则并不能
选择性控制系统.

选择性控制系统.


举例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止液氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全， 调节阀应选择气开式。这样一旦调节阀失去能源(即断气), 调节阀处于关闭状态，不致使液位不断上升。
②温度对象:液氨流量↑→出口温度↓为“-” ；调节阀：气开为“+”；
TC“正作用” 液位对象:液氨流量↑→液氨液位↑为“+” ；调节阀：气开为“+”； LC“反作用” ③物料出口温度是工艺的操作指标。温度调节器TC是正常 情况下工作的调节器，应该选择PID控制规律。 液位调节器为非正常情况下工作的调节器，为了在液位上 升到安全限度时，液位调节器能迅速地投入工作，液位调 节器应选为窄比例式的。 ④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
一．选择性控制系统概述
选择性控制又叫取代控制，也称超驰控制。 在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰，维持生产的平 稳运行，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一 种应变能力，能采取一些相应的保护措施，促使生产操 作离开安全极限，返回到正常情况；或是使生产暂时停 下来，以防事故的发生或进一步扩大。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
丙烯冷却器温度控制系统
正常工况下（液位低于75%）：裂解气出口温度控制系统 非正常工况（液位高达75%）：关闭调节阀，液位慢慢下降 当液位低于75%时
给定
温度控制器
开 关
执行器
液位对象
液位
温度对象
温度
测量变送器 测量变送器
开关型选择性控制系统方框图
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
确定选择器的类型
控制规律选择：
选择性控制系统

选择性控制系统

危害：积分饱合造成了控制阀的工作死区，使控制阀 不能即时地发挥作用，因而导致控制品质的恶化，甚 至还会导致事故。
• 选择性控制系统的积分饱和现象：
对于调节器输出选择性控制系统，总有一个 处于开环状态，当取代调节器工作时，正常调节 器处于开环状态，当存在积分调节时使其可能产 生积分饱和现象。
2)
抗积分饱和措施
选择性控制是：把工业生产过程中的限制条件所 构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的 一种组合控制方法。 即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两 个以上的变送器)，通过高、低值选择器选出能适应生 产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。
选择性控制系统
1 2 3 4 5 概述 选择性控制系统类型 选择性控制系统的设计 积分饱和及其防止措施 典型应用
1
概
述
控制系统按其实现功能，可分为三类：物料平衡 （或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。 液位控制 温度控制 选择性控制
自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。
选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参 数不会超限，所以也不考虑用它进行控制； 而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时 又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
4
积分饱和及其防止措施
1) 积分饱和的产生及其危害
2) 抗积分饱和措施
1)
积分饱和的产生及其危环 工作状态时，如果偏差一直存在，那么，由于积分作 用控制器的输出将不断增加或不断减少，一直达到极 限为止，这种现象称之为积分饱合。
积分饱和产生的条件： （1）控制器具有积分作用。 （2）偏差信号长期存在。
选择性控制系统
系统必须要保证在非正常工况安全生产，一般采 取的处理方法有： • 连锁保护紧急性停车 • 自动切换至手动 都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产 • 选择性控制系统 当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安 全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直 到生产操作重新回到安全范围以内，恢复原控制方案 为止。
第5章4 选择性控制系统-12年

第5章4 选择性控制系统-12年


对象1 Y(s) 对象2
检测元件、变送器
工程示例：加热炉的燃料供热方案
采用低值燃料A和高值燃料B供热。为了节约能源，要求只有在负荷增加后， 在最大限度地使用低值燃料A仍然感到不足时，才把高值燃料B作为补充形式投入 燃烧。 串级控制系统：温度控制器的输出信号作为选择计算装置的输入值，经计算 后，按照信号，作为低值燃料A和高值燃料B流量控制器的设定值。
工程示例1：蒸汽压力与燃料气压力的选择性控制系统
大型合成氨工厂中，蒸汽锅炉是一个很重要的动力设备，它直接担负着 向全厂提供蒸汽的任务。因此必须对锅炉的正常运行采取一系列的保护措 施。
问题：当燃料压力过高时，会将燃烧喷嘴的火焰吹灭，产生脱火现象。 一旦发生脱火不仅会因未燃烧而导致烟囱冒黑烟，而且会在燃烧室内积存 大量燃料气与空气的混合物，会有爆炸的危险。
第二个： 选出可靠测量值。 为防止仪器故障对装置可能造成 的危害，对于关键性的检测点可同时 安装三个变送器，通过选择器，选出 可靠的测量信号进行自动控制，以提 高系统运行的可靠程度。 图8-63为反应器成分信号中值选 择性控制。
2）选择器位于调节器输出端，对调节器输出信号选择
特点：几个调节器合用一个调节阀
15℃
T C
2) 连续型选择性控制系统
连续型选择性控制系统与开关型选择性控制系统区别： 当取代作用发生后，控制阀不是立即全关或全开，而是 在原有开度基础上继续控制，因此，对控制阀来说，控制作 用是连续的。 工作机理： 在连续型性选择控制系统中，一般具有两个连续控制器， 它们的输出通过一个选择器后，送往控制阀。一个控制器工作 在正常情况下，另一个工作在非正常情况下，并通过选择器进 行切换。
绿 油 塔
GmL(S) GCL(S) LS GV(S) GmF(S) GOF(S)
4-5-选择性控制解析

4-5-选择性控制解析

2．积分切除法
所谓积分切除法，是指调节器具有PI—P调节规 律。当调节器被选中时具有PI调节规律，一旦 处于开环状态，立即切除积分功能，只具有比 例功能。这是一种特殊设计的调节器。若用计 算机实现选择性控制，只要利用计算机的逻辑 判断功能，编写相应的程序即可。
4-5-2 选择性控制系统的设计原则
3．限幅法
1.硬保护
参数达到第一极限时报警 →设法排除故障 →若没有及时排除故障， 参数值会达到更严重的第二极限，经连锁装置动作，自动停车。达 到保护生产的目的。
2.软保护
参数达到第一极限时报警 →设法排除故障 →在这同时，改变 操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制， 以防该参数进一步超限。这种操作方式一般会使原有的控制质 量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。
为了防止液氨带液进入氨压缩机危及氨压缩机安全，控 制阀应选气开式。
物料出口温度是工艺的操作指标，温度控制器是正常情 况下工作的控制器，由于温度对象的容量滞后比较大， 因此，温度控制器应选择PID控制规律。系统中液位控 制器为非正常情况下工作的控制器，因此，液位控制器 应选用窄比例式。
由于液位控制系统是在非正常情况下工作，液位大于给 定值时，反作用控制器LC下降，所以选择器应低选器 LS，以防事故的发生。
例如：化学过程反应器峰值温度选择性控制系统
反应器内装有固定触煤 层，为防止反应温度过 高而烧坏触媒，在触煤 层的不同位置安装温度 检测点，其测温信号一 起送到高值选择器，选 出最高的温度信号进行 控制，以保证触煤层的 安全
4-5-1选择性控制系统的类型
HS 化学过程反应器峰值温度选择性控制系统
4-5-2 选择性控制系统的设计原则
1
i2
8第七章 复杂控制系统3

8第七章 复杂控制系统3


教学难点：
选择性控制系统的控制方案；分程控制系统的应用 场合。
第五节 选择性控制系统
一、基本概念
通常自动控制系统只能在生产工艺处于正常情况下进 行工作。 当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一种应变 能力，能采取相应的保护措施，促使生产操作离开安全极 限，返回到正常情况，或者使生产暂时停止下来，以防事 故的发生或进一步扩大。 属于生产保护性措施有两类：硬保护措施和软保护措 施。
为了防止脱火现象的产生，在锅炉燃烧系统中采用了如 图7-32所示的蒸汽压力与燃料气压力的自动选择性控制系统。
图中采用了一台低选 器(LS)，通过它选择蒸汽 压力控制器 P1C 与燃料气 压力控制器 P2C 之一的输 出送往设置在燃料气管线 上的控制阀。
图7-32 辅助锅炉压力取代控制方案
本系统的方框图如图7-33所示。
在气动和电动Ⅱ型仪表中有专门的限幅器 (高值限幅器和低值限幅 器)，在电动Ⅲ型仪表中则有专门设计的限幅型控制器。采用这种专用 控制器后就不会出现积分饱和的问题。
(2) 积分切除法 这种方法是当控制器处于开环工作状态时， 就将控制器的积分作用切除掉，这样就不会使控制器输出 一直增大到最大值或一直减小到最小值，当然也就不会产 生积分饱和问题了。
例如，锅炉产汽压力为10MPa，是高压蒸汽，而生产上需要的是压力平稳的4MPa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。在选择控制阀的口径时，为了适应大负荷下蒸汽供应量的需要，控制阀的口径就 要选择得很大。然而，在正常情况下，蒸汽量却不需要这么大，这就得要将阀关小。也 就是说，正常情况下控制阀只在小开度下工作。而大阀在小开度下工作时，除了阀特性 会发生畸变外，还容易产生噪音和振荡，这样就会使控制效果变差，控制质量降低。为 解决这一矛盾，可采用两台控制阀，构成分程控制方案，如图7-38所示。
选择性控制系统ppt课件

选择性控制系统ppt课件

控制器规律和控制器正反作用——对象特性和 控制要求
控制规律： 正常工作调节器，要有积分作用，PI、PID 非正常工作调节器，窄比例（P大）
正反作用：与单回路相同
17
6.3 选择性控制系统的设计
•选择器类型——选择目的及控制器正反作用形式 •例子: 氨冷却器出口温度与液氨液位选择性系统
L C
A.O
T
两个连续控制器， 一个正常情况下工作
一个非正常情况下工作
→一个选择器（HS、LS）→ 控制阀
12
6.2.2 连续型选择性控制系统
蒸汽
例子1：
供水
PC1
PB
PA
PC2 LS
PY
A.O 图6—5 蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统
正常
PBPA异常PBPAPY= PA
PY= PB
13
6.2.2 连续型选择性控制系统
温度控制器 开 关
控制阀
液位
温度
液位对象 温度对象
图6—2 开关型选择性控制系统方块图
9
6.2.1 开关型选择性系统
裂解气（88℃） 气丙烯
信号器
信号器 液丙烯
当液位低于75％时 pz＝0
当液位达到75％时 pz＝0．1MPa
TC
PY
PZ 切换器
PX
切换器 当pz＝0时，pY＝px pz＝0．1MPa时，
不但选择性系统中，其它系统，只要具备以上三个条件， 就会有积分饱和（如串级）
20
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性 控制器开环（未被选中）输出一直变化，达到 极限 气动控制器 0.02~0.1Mpa --- 0 ~ 0.14Mpa 电动控制器 4~20mA --- 4 ~ 20mA 当被选中时，由于信号已经超出了有效区间， 阀门不动作，“控制死区”
第五节选择性控制系统资料

第五节选择性控制系统资料

当Pz＝0.1MPa时, Py＝0
当液位低于75%时，控制阀接受温度控制器的控制信号 当液位高达75%时，控制阀接受的信号为0，控制阀全关
开关型选择性控制系统实例
正常工况（液位L2低于75%） 回流罐液位(L1)控制系统
非正常工况（液位L2高达75%） 切断控制阀，液位L2下降 当蒸发器液位低于75%时, LC2接点断开
脱丙烷塔回流罐液位与丙二烯转化器进料 蒸发器液位开关型选择性控制系统
2. 连续型选择性控制系统
与开关型区别：连续控制
在连续型选择性控制系统中，一般具有两台连续 型控制器，它们的输出通过一台选择器（高选器或低 选器）后，送往控制阀。这两台控制器一台在正常情 况下工作，一台在非正常情况下工作。
实例：蒸汽锅炉压力控制系统
65
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63
例题分析
根据工艺要求，应选择气关型控制阀，以使在气源中 断时，阀门自动打开，防止发生溢液事故。
流量控制器和液位控制器的正、反作用可以分别按简 单控制系统中控制器作用方向的选择原则来确定。由于控 制阀为“-”，流量对象为“+”，故流量控制器应选择 正作用。而液位对象为“-”，故液位控制器应选择反作 用。
实例：绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统
正常情况:绿油塔液位L 高于给定值LS,FC工作 ----进料流量控制系统 非正常情况:绿油塔液位L 低于下限值LS,LC工作 ----绿油塔液位控制系统
3. 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
混合型选择性控制系统方块图
5.3 选择性控制系统的设计
执行器气开、气关形式选择

第五节选择性控制系统解析


反作用
A.O 防止脱火
正常情况:燃料气压力 低于脱火压力,PC1工作 ----蒸汽压力控制系统 非正常情况:燃料气压力 高于脱火压力, PC2工作 ----燃料气压力控制系统
蒸汽压力变送器
控制器PC1
PA
LS PY 控制阀
燃料气 P2
蒸汽
压力对象
压力对象
P1
控制器PC2
PB
燃气压力变送器
蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图
变送器
电磁三通阀
正常工况下（液位低于75%）：裂解气出口温度控制系统 非正常工况（液位高达75%）：关闭控制阀，液位慢慢下降
当液位低于75%时
开关型选择 性控制系统 方框图？
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
当L<75%时, Pz＝0
当L≥75%时, Pz＝0.1MPa
当Pz＝0时, Py＝Px
混合型选择性控制系统方块图
5.3 选择性控制系统的设计
执行器气开、气关形式选择
控制器规律及正、反作用选择
正常应选PI或PID 非正常应选窄比例式（Kp很大）
选择器类型的选择
高选器 低选器
实例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止气氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全， 执行器应选择气开式。这样一旦控制阀失去能源(即断气), 控制阀处于关闭状态，不致使液位不断上升。
脱丙烷塔回流罐液位与丙二烯转化器进料 蒸发器液位开关型选择性控制系统
2. 连续型选择性控制系统
与开关型区别：连续控制
在连续型选择性控制系统中，一般具有两台连续 型控制器，它们的输出通过一台选择器（高选器或低 选器）后，送往控制阀。这两台控制器一台在正常情 况下工作，一台在非正常情况下工作。

选择性控制系统PPT课件

软保护措施，就是当生产工况超出一定范围时，自动 切换到一种新控制系统中，取代原控制系统对生产过程进行 控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。因 要对工况是否属于正常进行判断，同时还要在两个控制系统 中选择，因此，这种控制被称为选择性控制，有时也称为取 代控制或超弛控制或安全软保护系统。
第1页/共11页
根据上述情况要求设 计一选择性控制系统，画 出该系统的方块图，选择 控制阀的气开/气关型式， 控制器的正、反作用及选 择器的高低类型，并简要 说明该系统的工作过程。
图4.4-24 流量液位选择性控制系统
第9页/共11页
3、选择性控制系统应用注意事项 1）控制阀气开/气关形式、控制器正／反作用及控制规律选择，系统
参数Ⅰ ⊕
控制器Ⅰ
参数Ⅱ ⊕
控制器Ⅱ
选择器
控制阀 取代控制示意图
第2页/共11页
构成选择性控制系统应具备两方面:一是生产操作上有一 定的选择性规律；二是组成控制系统的各个环节中，必须包 含具有选择性功能的选择单元。
结构特点：有一个选择器，通常是两个输入信号，一个 输出信号。
高选器：输出信号Y等于X1和X2中数值较大的一个，如 X1=5mA，X2=4mA，则Y=5mA。
特点：是多个变送器共用一个控制器，选择器位于控制 器之前，对变送器的输出信号进行选择。
用途（1）选出几个检测变送信号的最高或最低信号用于 控制，即竞争控制系统，（2）为防仪表故障造成事故，对同 一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值，即冗余系 统。
第5页/共11页
【例题1】辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统。 图是大型合成氨厂中辅助锅炉蒸汽压选择性控制系统的原理图与方框图。
液位正常时，温度控制系统正 常工作；液位偏高时，控制阀的动 作改为备用的液位控制系统控制， 即液位控制系统自动取代温度控制 系统投入工作，形成选择性控制系 统。试画出系统方框图。
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----进料流量控制系统 非正常情况:绿油塔液位L 低于下限值LS,LC工作 ----绿油塔液位控制系统
3. 混合型选择性控制系统
混合型选择性控制系统中,既包含有开关型选择的内容， 又包含有连续型选择的内容。
带下限接点 当燃气压力 低于下限值 时，关闭控 制阀，防止 “回火”
连续型 防脱火
开关型 防回火
2. 连续型选择性控制系统
与开关型区别：连续控制
在连续型选择性控制系统中，一般具有两台连续
型控制器，它们的输出通过一台选择器（高选器或低 选器）后，送往控制阀。这两台控制器一台在正常情 况下工作，一台在非正常情况下工作。
实例：蒸汽锅炉压力控制系统
反作用
正常情况:燃料气压力 低于脱火压力,PC1工作 ----蒸汽压力控制系统 非正常情况:燃料气压力 高于脱火压力, PC2工作
65
冷物料 入口
换热器
冷凝水
热物料 出口
合成氨工业中的氨冷器
反应产物
25℃
气态氨
液氨
-2℃
TC
第五节 选择性控制系统
5.1 概述
5.2 选择性控制系统的类型及应用
5.3 选择性控制系统的设计
ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 概述
在大型生产工艺过程中，除了要求控制系统在生产 处于正常运行情况下能够克服外界干扰，维持生产的平 稳运行，当生产操作达到安全极限时，控制系统应有一 种应变能力，能采取一些相应的保护措施，促使生产操 作离开安全极限，返回到正常情况；或是使生产暂时停 下来，以防事故的发生或进一步扩大。 硬保护措施 软保护措施。
生产保护性措施
硬保护措施
特点：就是当生产操作达到安全极限时：有声、光警报产生； 或是将控制器切到手动，进行手动操作和处理；或是通过专 门设置的连锁保护线路实现自动停车，达到保护生产的目的。 缺点：操作不及时，容易出事故，停车造成巨大经济损失等
软保护措施
就是通过一个特定设计的选择性控制系统，当生产短期 内处于不正常情况时，在设备不停车的情况下，通过一定的 选择器选择用于非正常情况下的控制方案取代正常情况下工 作的控制方案，直到生产操作重新回到安全范围时，正常情 况下工作的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。
锅炉燃烧复合型选择性控制系统(防脱火、防回火)
3. 混合型选择性控制系统
Gm1(s) GC1(s) LS GC2(s) 开 关 GV(s) G02(s) P2(s) G01(s) P1(s)
GC3(s)
Gm3(s)
Gm2(s)
混合型选择性控制系统方块图
5.3 选择性控制系统的设计
执行器气开、气关形式选择
图1 流量液位选择性控制系统 原理图
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液位测量、变送
-
液位控制器
选择器 流量控制器 执行器 流量对象
流量 液位对象
液位
开方器 流量测量、变送
图2 流量液位选择性控制系统方块图
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例题分析
根据工艺要求，应选择气关型控制阀，以使在气源中 断时，阀门自动打开，防止发生溢液事故。 流量控制器和液位控制器的正、反作用可以分别按简 单控制系统中控制器作用方向的选择原则来确定。由于控 制阀为“-”，流量对象为“+”，故流量控制器应选择正作 用。而液位对象为“-”，故液位控制器应选择反作用。
5.2 选择性控制系统的类型及应用
选择性控制又叫取代控制，也称超驰控制。
1. 开关型选择性控制系统

一般有A、B两个可供选择的变量。
变量A，工艺操作的主要技术指标，直接关系到产品的质量 变量B，工艺上要求在B限值以内，生产是安全的
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
带上限接 点的液位 变送器
例题分析
2.一高位槽的出口流量需要进行平稳控制,但为防止高位槽液 位过高而造成溢出事故,又需对槽的液位采取保护性措施。根 据上述情况要求设计一选择性控制系统,画出该系统的结构图、 方块图、选择控制阀的开关型式,控制器的正、反作用及选择 器的高低类型,并简要说明该系统的工作过程。 解：根据要求,设计了一个高 位槽液位与流出量的选择性系 统,图1是它的结构原理图。图 中的开方器是为了使流量测量 信号线性化而采用的。
电磁三通阀
正常工况下（液位低于75%）：裂解气出口温度控制系统 非正常工况（液位高达75%）：关闭控制阀，液位慢慢下降 当液位低于75%时
开关型选择 性控制系统 方框图？
用信号器、切换器组成的开关型选择性控制系统
当L<75%时, Pz＝0 当L≥75%时, Pz＝0.1MPa
当Pz＝0时, Py＝Px 当Pz＝0.1MPa时, Py＝0
当液位低于75%时，控制阀接受温度控制器的控制信号 当液位高达75%时，控制阀接受的信号为0，控制阀全关
开关型选择性控制系统实例
正常工况（液位L2低于75%）
回流罐液位(L1)控制系统
非正常工况（液位L2高达75%） 切断控制阀，液位L2下降
当蒸发器液位低于75%时,
LC2接点断开
脱丙烷塔回流罐液位与丙二烯转化器进料 蒸发器液位开关型选择性控制系统
控制器规律及正、反作用选择
正常应选PI或PID 非正常应选窄比例式（Kp很大）
选择器类型的选择
高选器 低选器
实例：氨冷却器出口温度与液氨液位选择性控制系统
①为了防止气氨带液进入氨压缩机后危及氨压缩机的安全， 执行器应选择气开式。这样一旦控制阀失去能源(即断气), 控制阀处于关闭状态，不致使液位不断上升。 ②物料出口温度是工艺的操作指标。温度控制器TC是正常 情况下工作的控制器，应该选择PID控制规律。 液位控制器为非正常情况下工作的控制器，为了在液位上 升到安全限度时，液位控制器能迅速地投入工作，液位控 制器应选为窄比例式的。 ③温度对象:μ↑→θ↓为“-” ；执行器：气开为“+”；TC“正作用” 液位对象:μ↑→L↑为“+” ；执行器：气开为“+”；LC“反作用” ④当液位大于上限值时,LC输出为低信号,选择器应为“低选器”。
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由于该选择性控制系统是为了防止液位过高而设置 的,故选择器的类型应按液位控制器的输出情况来确定。 当液位过高时，由于液位控制器是反作用的，故输出降 低。此时为了能够选中液位控制器的输出信号，选择器 应为低值选择器。
该控制系统的工作过程如下：当高位槽的液位在正 常范围时，LC输出较高，FC输出较低, LS选中FC作为正 常控制器。此时流量增大时，FC输出增加，阀门关小， 以控制流量平稳为目标。当液位过高时，LC输出大大降 低，被LS选中，使阀门开大，以降低液位，保证安全。
上节课内容回顾
原料出口温度θ1(t) T1 T 管式加热炉 T2 T T1 C T2 C
燃料 原料
x2(t) x1 ＋ －
f2、f3
f1 θ1(t)
主控制器
＋ －
副控制器
调节阀
炉膛
管壁
θ2(t)
原料油
温度变送器2 温度变送器1
简单均匀控制
串级均匀控制
单闭环比值控制
双闭环比值控制
蒸汽 FC FT M
A.O 防止脱火
----燃料气压力控制系统
蒸汽压力变送器 控制器PC1 LS 控制器PC2 PB 燃气压力变送器 PA PY 控制阀 燃料气 压力对象 P2 蒸汽 压力对象 P1
蒸汽压力与燃料气压力选择性控制系统方框图
实例：绿油塔液位与脱丙烷塔进料选择性控制系统
正常情况:绿油塔液位L
高于给定值LS,FC工作