5_4_分程控制与阀位控制

（1）两个对数流量特性的阀并联分程使用
如果使用两个对数流量特性的阀进行并联分程， 效果要比两个线性阀分程好得多。
100%
阀开度
0
调节器输出
50%
100%
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为了使总流量特性达到平稳过渡，可采取如下方法：
（2）切换区重合。
100%
阀开度
100%
阀开度
0
40% 60% 100%
阀开度(%)
放热反应。先 加热，后制冷。
气
关
“A”
0 0.02
阀
气
0.06
开
“B”
0.10
调节阀气动信号（MPa）
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阀
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三、 用于生产安全的防护措施
排 空 气关阀 “B” “A” 气开阀
N2
反作用
PC
罐顶氮气防止 油气挥发，和 油品氧化，保 持微正压。 液 位处于 正常位 置 时，两个阀全关。 液 位 ↑ ， MV↓ ， 减 小到过分程点，阀A 关闭，阀B打开。 液 位 ↓ ， MV↑ ， 增 大到过分程点，阀B 关闭，阀A打开。
=
C B min 4 30 0.133
C Amax C B max 104 C maz
那么两阀构成分程控制时，两阀组合后的可调范围
RAB
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100 4 780 0.133
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组合后的可调范围比一个阀的可调 范围扩大了约26倍。 下图为扩大可调范围的氨厂蒸汽减压 分程控制系统应用。
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决定分程区间 根据工艺要求，当温度偏高时，
100
先关小蒸汽再开大冷水
B
A
温度控制器为反作用，温度升高
输出信号下降，信号下降时先关小蒸 汽，再开大冷水。
蒸汽阀的分程为0.06~0.1MPa、
0 0.02
0.06
0.1
MPa
冷水0.02~0.06MPa 。
T Tr A T Tr A B
VB
VB：透平不可以变速太快，可用于正常
工况（此时VA处于小开度——节能）。
VA
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结论： ⑴ 从结构看：分程控制系统和阀位控制系统都具有多个控制变量 和单个受控变量； ⑵ 从控制要求看：分程控制要求各个控制变量接替工作； 阀位控制要求被选作辅助变量的阀位在稳态时 处于某个较小（或较大）值上，以满足另外指标优 化的要求。
开始加热升温，引发反应；等反应开 始后，由于是放热反应，反应逐渐加剧， 温度越来越高，因此需要降温冷却。
采用分程控制，利用温度控制器输出 信号的不同区间分别控制这两只不同的阀 门。
TT TC
A 蒸汽
B 冷水
确定阀的气开、气关型式
为避免气源中断时造成反应温度过高，蒸汽阀选择气开式、冷水阀选
气关式；温度控制取反作用。
在工业生产过程中，有时会遇到一个控制器去操纵几只阀门，并按输
出信号的不同区间操作不同的阀门，这样的控制系统叫做分程控制系统。
2、分程控制系统的实施
借助每个执行器上的阀门定位器，
通过调整A、B两阀的全行程动作范 围实现的。
控制器
电气 转换
A B
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4.调节器正、反作用方式的选择
示例1：
B A.O “ “-” +”
“ +” 反作用 “ +” A.O “ +”
“-” 正作用
A
管式炉原油出口温度阀位控制系统方框图
4.调节器正、反作用方式的选择
示例2：
A.O “ B P “ +” +” “-” 正作用 “ +” A.O “ +”
经济、合理 但不及时 快速、及时 但不经济
阀位控制器 B阀位设定值
主控制器
阀位控制系统应用
管式加热炉原油出口温度控制
及时有效 正作用
A.O
反作用
经济合理
A式加热炉原油出口温度控制
及时有效 正作用
A.O
稳定情况： 被控参数=设定温度R VB开度=r 干扰使θ ↑时：
气
调节阀气动信号（MPa）
阀
0.058 0.062
气
开 阀
关
阀位控制
在设计控制系统时，选择控制变量既要考虑经济性和合理
性，又要考虑快速性和有效性。但在有些情况下，很难做到两
者兼顾。阀位控制系统就是在综合考虑控制变量的快速性、有
效性和经济性、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
分程控制的基本设计思想
在分程控制系统中，仅有一个被控变量CV，但通常有两个操 作变量MVs。
▪ 分程控制的基本设计思想是，将两个MVs （或两个控制阀） 合并成一个MV，再按单回路方式进行控制；
▪ “分程”是指将控制器输出信号按范围划分成几段，其中每 一段只调节一个控制阀的开度（另一控制阀的开度保持不 变）。
分程控制与阀位控制

图1
分程控制系统方框图
分程控制系统中控制器输出信号的分段一般是由附设在控制阀上的阀门定
位器来实现的。阀门定位器相当于一台可变放大系数，且零点可以调整的放
大器。 阀门定位器可以将控制器的输出压力分成几段信号区间。不同段内的压力
有相应的阀门定位器转化为0.02~0.1MPa信号压力，使控制阀全程动作。
例如：A和B两个控制阀 要求：A阀在控制器输出信号压力为0.02~0.06MPa信号压力，使控制 阀全程动作。 A阀上的阀门定位器对应的输出压力为0.02MPa~0.1MPa，B阀上则在控制 器输出压力为0.06MPa~0.1MPa时通过附设在上面的阀门定位器使之也刚好走 完全程。 即，当控制其输出信号小于0.06MPa时，A阀动作，B阀不动作； 当信号大于0.06MPa时，A阀已动至极限，B阀开始动作。
一类是两个控制阀异向动作: 即随着控制器输出信号的增大成减小，一个控制阀开大，另 一个控制阀则关小，如图8—37所示，其中图(a)是A为气关阀、B 为气开阀的情况。图(b)是A为气开阀、B为气关阀的情况。
分程阀同向或异向动作的选择问题，要根据生产工艺的实际需要 来确定。
二、分程控制的应用场合
1．用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质
TCபைடு நூலகம்冷水
A B 蒸汽
FVA：气闭
FVB：气开
TC：反作用
1.反应开始前升温阶段→T测<给定值→TC↑→A阀↓ →（ A阀 全关时）B阀↑ →蒸汽加热， T↑→ 达到反应温度时，反应开 始； 2.反应开始后T↑ → T测.>给定值→TC↓ →B阀↓（B阀全关时） A阀↑→ T↓，冷却水把反应热带走，使反应釜温度恒定，反 应继续进行。
5.5
分程控制系统