分程及阀位控制系统

分程控制系统如何采用阀门定位器实现硬分程？气动调节阀以20kPa-100kPa的气压信号为输入控制信号，阀门定位器作为气动调节阀的主要辅助工具，对调节阀的定位也起着决定性作用，它与气动调节阀配套使用，可满足生产过程中控制系统对阀门提出的各种特殊要求。

分程控制中借助附设在每台调节阀上的阀门定位器，将PID调节器输出分成几段信号区间，不同区段内的电流变化分别通过阀门定位器去带动各个调节阀做全行程动作，称为“硬分程”。

如何采用阀门定位器实现硬分程由于气动调节阀有气开和气关两种特性，因此在分程控制系统中两个阀门就有四种组合特性。

如图1~图4所示。

图1和图2表示阀门同方向运动，图3和图4表示两个阀门作用方向相反。

虽然分程控制可以是两个以上阀门共同控制，但一般采用的是两个阀门分程。

图1图2图3图4如图3所示分程控制曲线图，一个PID调节器的输出同时控制两个工作范围不同的气动调节阀。

通过阀门定位器或电-气阀门定位器来实现硬分程。

A阀为气开阀，在PID调节器的输出信号为0-50%，即4-12mA时，做全行程动作。

通过对调节阀与阀门定位器的联校，使A阀从全闭到全开动作，当输入电流为12mA时，A阀达时到全开状态。

B阀也为气开阀，在PID调节器的输出信号50%-100%，即12-20mA时，做全行程动作。

改变B阀电-气阀门定位器的正反作用方式，使得B阀作反向阀使用。

通过对调节阀与阀门定位器的联校，使B阀从全开到全闭动作，当输入电流为12mA时达到全开，20mA时阀达到全闭。

硬分程存在的问题1、两个气动调节阀串联在同一回路中，一旦中间线路出故障，或一个气动调节阀进行检修，另个气动调节阀也将不能工作。

因而，不能手动控制单个气动调节阀，操作起来很不方便。

2、分程控制的实现是通过调整阀门定位器的反馈杠杆，来改变阀门定位器的量程范围从而实现分程。

在实际应用中，现场需要根据分程控制曲线，对每段输出信号，进行调节阀调校，工作起来既繁琐又费时，而求维修也较为不便。

一、填空题二、自动调节系统方块图中，给定值R，测量值Z和偏差e三者之间的关系是e=R-Z。

一、过渡过程结束时，被控变量所达到的新的稳态值与原稳态值之差叫做余差二、串级调节系统中，主回路是一个定值调节系统。

1．电子电位差计是根据电压补偿原理工作的。

三、积分时间愈____长_____，积分作愈弱。

四、当一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀，这两个调节阀工作在不同的信号区间，则构成的控制系统为___分程__控制系统。

五、在自动控制系统中，能够测量某物理量的大小并把它转化为一种特定信号的自动化装置是测量变送器。

1．过程控制仪表包括控制器、执行器、操作器以及可编程控制器等各种新型控制仪表及装置。

2．一台仪表性能的优劣通常可以用精确度、变差、灵敏度来评价。

3．基本控制规律包括双位控制、比例控制、比例积分控制、积分控制、微分控制、比例微分控制、以及比例积分微分控制。

4．二、选择题1.在自动化仪表中，显示仪表用于各种检测变量的显示、记录，按显示方式可分为三大类，下面哪项不属于显示方式。

（ B ）A 模拟式显示仪表B高端显示仪表 C 屏幕显示仪表 D 数字式显示仪表2.对于始点为0℃的电子电位差计，当输入端短路时，仪表指针应指在（ C ）。

A．始点B．终点C．室温D．原位置3. 下列（ A ）不是描述对象特性的参数。

A.过渡时间B.时间常数C.放大系数D.滞后时间4. 下面哪项不属于复杂控制系统。

（ A ）A. 自动控制系统与编程控制系统B. 比值控制系统均匀控制系统C 分程控制系统与选择性控制系统D 串级控制系统与前馈控制系统5. 串级控制系统中，副调节器一般采用（D ）调节规律A.PIB.PIDC.PDD.P6. 下面哪项不属于过程控制系统的分类。

CA过程自动检测系统 B 过程自动控制系统C过程自动显示系统D过程自动报警与联锁保护系统7. 如图为一个加热器控制系统，通过将进料与蒸汽进行换热达到对物料进行加热的目的，希望出料温度恒定。

国家开放大学《化工仪表及自动化》形考任务1-4参考答案形考任务11.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作（）。

A.负反馈B.正反馈C.前馈D.回馈2.下面（）符号代表调节阀。

A.FVB.FTC.FYD.FE3.在自动控制系统中，随动系统把（）的变化作为系统的输入信号。

A.测量值B.给定值C.偏差值D.干扰值4.过渡过程品质指标中，余差表示（）。

A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差5.生产过程自动化的核心是（）装置。

A.自动检测B.自动保护C.自动执行D.自动调节6.下列压力计中，能测绝对压力且精度最高的是（）。

A.弹簧管压力计B.砝码、活塞式压力计C.电容式压力计D.电阻式压力计7.压力表在现场的安装需（）。

A.水平B.倾斜C.垂直D.任意角度8.测量氨气的压力表，其弹簧管应用（）材料。

A.不锈钢B.钢C.铜D.铁9.霍尔式压力传感器利用霍尔元件将压力所引起的弹性元件（）转换为霍尔电势实现压力测量。

A.变形B.弹力C.电势D.位移10.活塞式压力计上的砝码标的是（）。

A.质量B.压力值C.千克D.公斤11.仪表的精度级别是指仪表的（）。

A.基本误差B.最大误差C.最大引用误差D.基本误差和最大允许值12.若一块压力表量程为0～16MPa，要求测量值的绝对误差小于±0.2MPa，选用（）级的仪表。

A.1.0级B.1.5级C.2.0级D.0.5级13.评定仪表品质的主要质量指标是（）A.精度B.基本误差C.动态误差D.系统误差14.计算错误所造成的误差是（）。

A.随机误差B.系统误差C.疏忽误差D.附加误差15.由于仪表内部元件老化过程引起的误差称为（）。

A.疏忽误差B.缓变误差C.随机误差D.系统误差16.自动控制系统方块图由（）组成。

A.传递方块B.信号线C.比较点D.分支点17.下列过程中（）属于典型过渡过程的基本形式。

A.发散振荡过程B.等幅振荡过程C.随机振荡过程D.非周期衰减过程18.按误差产生的原因以及误差的性质，误差分为（）。

控制调节阀的阀门定位器选型指南阀门定位器(又称：气动阀门定位器）是调节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后以它的输出信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位状况通过电信号传给上位系统。

在众多的控制应用场合中，阀门定位器是调节阀最重要的附件之一。

尤其是对于某个特定的应用场合，如果要选择一个最适用阀门定位器，那么就应注意考虑下列因素：1)阀门定位器能否实现“分程(Split_ranging)”实现“分程”是否容易、方便?具备“分程”功能就意味着阀门定位器只对输入信号的某个范围(如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有响应。

因此，如果能“分程”的话，就可以根据实际需要，只用一个输入信号实现先后控制两台或多台调节阀。

2)定位器的零点和量程的调校是否容易、方便?是不是不用打开盒盖就可以完成零点和量程的调校?但值得注意的是：有时候为了避免不正确的(或非法的)操作，这种随意就可进行调校的方式需要被禁止。

3)阀门定位器的零点和量程的稳定性如何?如果零点和量程容易随着温度、振动、时间或输入压力的变化而产生漂移的话，那么阀门定位器就需要经常地被重新调校，以确保调节阀的行程动作准确无误。

4)阀门定位器的精度在理想工况下，对应某一输入信号，调节阀的内件(TrimParts,包括球体/阀芯、阀杆、阀座等)每次都应准确地定位在所要求的位置，而不管行程的方向或者调节阀的内件承受多大的负载。

5)阀门定位器对空气质量的要求如何?由于只有极少数供气装置能提供满足ISA标准(有关仪表用空气质量的标准：ISA标准F7.3)所规定的空气，因此，对于气动(或电-气)阀门定位器，如果要经受得住现实环境的考验，就必须能承受一定数量的尘埃、水汽和油污。

6)零点和量程的标定两者是相互影响还是相互独立?如果相互影响，则零点和量程的调校就需要花费更多的时间，这是因为调校人员必须对这两个参数进行反复调整，以便逐步地达到准确的设定。

1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。

答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。

它是由主、副两个控制器串接工作的。

主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。

2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合?答串级控制系统的主要特点为：(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择?答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。

副变量的选择原则是：．(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统?答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。

副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。

5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。

过程装备控制是指在过程设备上，配上一些自动化装置以及合适的自动控制系统来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使设计制造、装配、安装等在不同程度上自动的进行。

生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统、信号连锁系统、自动操作系统、自动控制系统。

工业生产对过程装备控制的要求是多方面的，最终可概括为三项要求：安全性、经济性和稳定性。

安全性是指在整个生产过程中，确保人身和设备的安全，这是最重要也是最基本的要求。

控制系统的分类：1、按给定值的特点划分：定值控制系统，随动控制系统、程序控制系统2、按系统输出信号对操纵变量的影响：闭环控制、开环控制；3、按系统的复杂程度划分：简单控制系统、复杂控制系统；4、按系统克服干扰的方法：反馈控制、前馈控制、前馈-反馈控制系统。

控制系统的过渡过程：发散振荡过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡的单调过程。

控制系统的性能指标：1、一阶跃响应曲线形式表示的质量指标：最大偏差A(超调量σ)、衰减比n 、回复时间t s 、余差e(∞)、震荡周期T 。

2、偏差积分性能指标：平方误差积分指标（ISE ）j = e 2∞0(t )dt →min 、时间乘平方误差积分指标(ITSE)：J = te 2∞0(t )dt →min 、绝对误差积分指标(IAE):J = e (t ) dt →min ∞0、时间乘绝对误差积分指标(ITAE)J = t e (t ) dt →min ∞被控对象的特性，就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小、速度等）。

被控对象的特性参数有：放大系数K 、时间常数T 、滞后时间τ放大系数：是被控对象重新达到平衡的输出变化量与输入变化量之比。

对控制通道，放大系数适宜最好；对干扰通道越小越好。

时间常数：反应了被控对象受到输入作用后，输出变量达到新稳态值的快慢，他决定了整个动态过程的长短。

对控制通道，时间常数T 大，被控变量变化缓慢，时间常数小，被控变量变化速度快，不易控制，所以适宜最好。

分程控制在压缩机进出口压力控制中的应用与研究作者：高韵涵樊星宇来源：《当代化工》2020年第04期摘要：在众多复杂控制中，分程控制为其中一种，且在石油化工控制过程中应用广泛。

结合异构化装置中氢气压缩机进出口压力控制方法，通过对压缩机进出口工艺流程的介绍，阐述分程控制的原理、方法及必要性。

为控制异构化反应器中氢气的进料量，采用氢压缩机进出口緩冲罐顶压力、氢气干燥器出口流量为参数，将信号送至控制系统的选择单元。

此选择单元与两台调节阀构成分程控制系统，两台调节阀控制氢气回路流量，从而保证反应器内的氢气量恒定。

关键词：分程控制;压力;流量;调节阀中图分类号：TP273 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）04-0692-04Abstract： As a kind of complex control system， split-range control system is widely used in petrochemical control process. In this paper， combined with the pressure control method of hydrogen compressor inlet and outlet in isomerization unit， the principle， method and necessity of split-range control system were expounded by introducing the process flow of the compressor. In order to control the feed amount of hydrogen in the isomerization reactor， the pressure at the top of the buffer tank at the inlet and outlet of the hydrogen compressor and the discharge at the outlet of the hydrogen dryer were adopted as parameters to send signals to the selection unit of the control system. This selection unit and two control valves constituted a split-range control system， and the two control valves controlled the flow of hydrogen loop， so as to ensure the constant amount of hydrogen in the reactor.Key words： Split-range control; Pressure; Flow; Control valve伴随电子科技的不断发展，在石油化工领域自动化系统的普及程度逐年提高，较之传统的单回路控制结构在实际的石油化工装置上已经不能保证其有效性。

分程控制及其应用王威特【摘要】分程控制是一个调节器的输出去带动两个或两个以上的调节阀工作，每个调节阀仅在调节器输出的某段信号范围内动作。

分程控制作为一种典型的控制方案，已在很多石化装置中普遍应用。

本文介绍了分程控制的基本概念及在石油化工行业实践应用中的几种典型的应用实例，并结合现场实际应用情况对其进行了优化，详细描述了“硬分程”和“软分程”在现实生产过程中是如何实现的。

并阐述了分程控制在实际应用中的注意事项。

%As a typical control scheme, the split range control has been widely used in many petrochemical plants. The basic concepts of the split range control and several typical application examples were introduced. The actual application situation of the field was optimized, and the practical application of the split range control was expounded. Matters needing attention in were discussed.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)017【总页数】4页(P168-171)【关键词】分程控制;调节器;调节阀;分程模块【作者】王威特【作者单位】中石化洛阳工程有限公司，河南洛阳 471003【正文语种】中文【中图分类】TP13分程控制作为一种典型的控制方案，在石油化工生产中应用广泛，能适应工艺要求，采用两种或多种手段、介质来进行控制。

反应器的温度控制就是一个例子。

满足工艺生产不同负荷和开、停车过程对自控的要求。