项目四:锅炉温度串级控制系统集成与调试PPT文档格式.ppt
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主回路:
如果干扰量大,其大部分影响为副回路所克服,波及到被控变量温度T1再由主回路进一步控制,彻底消除干扰的影响,使被控变量回复到给定值。
副回路副回路主回路主回路2009年5月9日星期六在干扰作用下,主、副变量的变化方向相同。
在干扰作用下,主、副变量的变化方向相同。
19主、副变量的变化方向相反,一个增加,另一个减小。
主、副变量的变化方向相反,一个增加,另一个减小。
主控制器(主变量)主控制器(主变量)副控制器(副变量)副控制器(副变量)结论2009年5月9日星期六11、这这样样,当当干干扰扰来来自自燃燃料料管管路路燃燃烧烧-壁壁炉炉(分分段段)之之间间时时,副副回回路路能能及及时时加加以以克克服服,以以大大大大减减少少这这种种干干扰扰对对主主变变量量的的影影响响,使使出出口温度的控制质量得以提高口温度的控制质量得以提高。
22、此例中,选择的副变量就是与主变量有关的变量。
、此例中,选择的副变量就是与主变量有关的变量。
管式加热炉出口温度串级控制系统副回路副回路主回路主回路组成组成:
串级控制系统中有两个测量、变送器,两个控制器,两:
串级控制系统中有两个测量、变送器,两个控制器,两个对象,一个控制阀。
个对象,一个控制阀。
主调节器副调节器调节阀副过程主过程主检测变送器设定+副检测变送器串级控制系统常用术语
(一):
常用术语
(一):
n主变量主变量工艺最终要求控制的被控变量工艺最终要求控制的被控变量n副变量副变量为稳定主变量而引入的辅助变量为稳定主变量而引入的辅助变量n主对象主对象表征主变量的生产设备表征主变量的生产设备n副对象副对象表征副变量的生产设备表征副变量的生产设备n主控制器主控制器按主变量与工艺设定值的偏差工作,其输按主变量与工艺设定值的偏差工作,其输出作为副控制器的外设定值,在系统中起主导作用出作为副控制器的外设定值,在系统中起主导作用n副控制器副控制器按副变量与主控制器来的外设定值的偏差按副变量与主控制器来的外设定值的偏差工作,其输出直接操纵控制阀工作,其输出直接操纵控制阀常用术语
(二):
常用术语
(二):
n主测量变送器主测量变送器对主变量进行测量及信号转换的变送器对主变量进行测量及信号转换的变送器n副测量变送器副测量变送器对副变量进行测量及信号转换的变送器对副变量进行测量及信号转换的变送器n主回路主回路是指由主测量变送器,主、副控制器,执行器是指由主测量变送器,主、副控制器,执行器和主、副对象构成的外回路,又叫主环或外环;
和主、副对象构成的外回路,又叫主环或外环;
n副回路副回路是指由副测量变送器,副控制器,执行器和副是指由副测量变送器,副控制器,执行器和副对象构成的内回路,又称副环或内环。
对象构成的内回路,又称副环或内环。
2009年5月9日星期六12串级控制系统有两个闭合回路。
主回路(主环)是个定值控制系统,副回路(副环)是个随动系统。
串级控制系统的特点主控制器主控制器执行器对象1、2变送器、检测元件+设定值+e(t)比较机构测量值x(t)y1(t)y2(t)干扰f(t)z1主环副控制器副控制器+变送器+-z2副环-2009年5月9日星期六第一类:
选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量第一类:
选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量;
第二类:
选择的副变量就是操纵变量本身第二类:
选择的副变量就是操纵变量本身,这样能及时克服它的波动这样能及时克服它的波动,减减小对主变量的影响。
小对主变量的影响。
在串级控制系统中,主变量是反映产品质量或生产过程运行情况的主要工艺参数。
副变量的引入往往是为了提高主变量的控制质量,它是基于主,副变量之间具有一定的内在关系而工作的。
串级控制系统的变量选择副变量的类别2009年5月9日星期六中间变量本身为副变量原油燃料T1CT2C出口烟道2009年5月9日星期六原油燃料TTTC出口烟道操纵变量本身为副变量FT2009年5月9日星期六原油燃料TCPC出口烟道PT操纵变量本身为副变量2009年5月9日星期六串级控制方案物料出口蒸气冷凝水调节阀TTFCTCFT物料入口设定操纵变量本身为副变量2009年5月9日星期六14通过这套串级控制系统,能够在塔釜温度稳定不变时,蒸汽流量能保持恒定值,而当温度在外来干扰作用下偏离给定值时,又要求蒸汽流量能作相应的变化,以使能量的需要与供给之间得到平衡,从而保持釜温在要求的数值上。
精馏塔塔釜温度串级控制系统1精馏塔;
2再沸器变量选择实例此例中,选择的副变量就是操纵变量(加热蒸汽量)本身。
这样,当干扰来自蒸汽压力或流量的波动时,副回路能及时加以克服,以大大减少这种干扰对主变量的影响,使塔釜温度的控制质量得以提高。
2009年5月9日星期六p副回路要求控制通道短,时间常数小,所以当干扰进入回路时,可以获得比单回路控制系统超前的控制作用,从而大大提高了控制质量。
一般要求副环要比主环至少快三倍一般要求副环要比主环至少快三倍。
p在确定副回路时,除了要考虑它的快速性外,还应该使副回路包括主要干扰,可能条件下应力求包括较多的次要干扰,尤其是主要扰动尤其是主要扰动。
p所选择的副变量一定是影响主变量的直接因素。
13副回路及副变量的选择副回路具有先调、粗调、快调的特点;
副回路具有先调、粗调、快调的特点;
主回路具有后调、细调、慢调的特点,并对于副回路没有完全主回路具有后调、细调、慢调的特点,并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。
克服掉的干扰影响能彻底加以克服。
结论2009年5月9日星期六13n串级控制的特点:
结论q
(1)主回路为定值控制系统,而副回路是随动控制系统。
q
(2)结构上是主、副控制器串联,主控制器的输出作为副控制器的外设定,形成主、副两个回路,系统通过副控制器操纵执行器。
q(3)抗扰动能力强,对进入副回路的扰动的抑制力更强,控制精度高,控制滞后小。
因此,它特别适用于温度对象等滞后大的场合。
q(4)副回路具有先调、粗调、快调的特点;
主回路具有后调、细调、慢调的特点,并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。
2009年5月9日星期六情境3均匀控制系统的认知项目四、锅炉温度串级控制系统集成与调试n
(二)均匀控制系统
(二)均匀控制系统n目的:
均匀控制系统是目的:
均匀控制系统是非定值系统,使两个变量在允许非定值系统,使两个变量在允许的范围内变化,以达到工艺要求的液位与流量的平衡。
的范围内变化,以达到工艺要求的液位与流量的平衡。
n特点:
不是使被控变量保持不变(不是定值控制),而特点:
不是使被控变量保持不变(不是定值控制),而是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢变化。
是使两个互相联系的变量都在允许的范围内缓慢变化。
控制器1流量对象液位对象变送器2+设定值+e(t)比较机构测量值x(t)L(t)z(t)干扰2f2(t)-调节阀变送器1干扰1f1(t)加法器F(t)L(t)n均匀控制方案均匀控制方案n
(1)简单均匀控制系统)简单均匀控制系统n简单均匀控制系统在结构上与一般的单回路定值控制系简单均匀控制系统在结构上与一般的单回路定值控制系统是完全一样的,只是在控制器的参数设置上有区别。
统是完全一样的,只是在控制器的参数设置上有区别。
n
(2)串级均匀控制系统)串级均匀控制系统n简单均匀控制系统结构非常简单,操作方便。
但存在着简单均匀控制系统结构非常简单,操作方便。
但存在着控制滞后,所以,最好的办法就是构成串级均匀控制系控制滞后,所以,最好的办法就是构成串级均匀控制系统。
统。
n
(二)均匀控制系统
(二)均匀控制系统简单均匀控制系统简单均匀控制系统串级均匀控制系统串级均匀控制系统2009年5月9日星期六情境4其他控制系统的认知项目四、锅炉温度串级控制系统集成与调试n1比值控制系统比值控制系统n2分程控制系统分程控制系统n3前馈控制系统前馈控制系统n4选择性控制系统选择性控制系统n(三)其他控制系统(三)其他控制系统n1比值控制系统比值控制系统n
(1)目的:
就是实现两种或两种以上物料的比例关系。
)目的:
n
(2)方案:
)方案:
q开环比值控制开环比值控制q单闭环比值控制单闭环比值控制q双闭环比值控制双闭环比值控制q变比值控制变比值控制n(3)单闭环比值控制特点:
)单闭环比值控制特点:
构成较简单、仪表使用较构成较简单、仪表使用较少、实施较方便,因此应用十分广泛,尤其适用于主物少、实施较方便,因此应用十分广泛,尤其适用于主物料在工艺上不允许控制的场合。
料在工艺上不允许控制的场合。
n11比值控制系统比值控制系统KFC单闭环比值控制系统的原理如单闭环比值控制系统的原理如图所示,系统中主流量图所示,系统中主流量Q1处于处于开环,副流量开环,副流量Q2构成了闭环。
构成了闭环。
主流量主流量Q1的测量信号经比值运的测量信号经比值运算器乘以算器乘以K作为副流量调节器作为副流量调节器F2C的设定,副流量系统作为一的设定,副流量系统作为一个随动控制系统,使副流量能个随动控制系统,使副流量能依一定的比值关系跟随主流量依一定的比值关系跟随主流量而变化而变化n2分程控制系统分程控制系统n
(1)特点:
一个控制器的输出,带动两个及以上工作)特点:
一个控制器的输出,带动两个及以上工作范围不同的控制阀进行工作。
范围不同的控制阀进行工作。
n
(2)控制阀简介:
)控制阀简介:
q多为气动薄膜控制阀,分气开和气关两种形式多为气动薄膜控制阀,分气开和气关两种形式q它的工作信号是它的工作信号是20100kPa的气信号的气信号q气开阀,阀的开度随外来信号的增加而增加气开阀,阀的开度随外来信号的增加而增加q气关阀,阀的开度随外来信号的增加而减小气关阀,阀的开度随外来信号的增加而减小n2分程控制系统四种形式:
分程控制系统四种形式:
图(图(d)A为气开阀,为气开阀,B为气关阀。
为气关阀。
图(图(a)两阀均为气开阀;
)两阀均为气开阀;
图(图(b)两阀均为气关阀;
)两阀均为气关阀;
图(图(c)A为气关阀,为气关阀,B为气开阀;
为气开阀;
n3.前馈控制系统前馈控制系统n
(1)按扰动变化的大小实施控制的系统。
控制作用产生在)按扰动变化的大小实施控制的系统。
控制作用产生在扰动发生的同时,而不是等
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