过程控制工程复习.ppt

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101
TT
101
燃料气
一般情况下使用较多的是直通阀、角阀。
按不同的
工艺介质
选择材质
全开流量
全开流量
有关各种阀的结构特点，可查阅相关的参考书。
2、材质上分： 铸钢、不锈钢、
特殊合金或金属、
高分子材料，无机材料等
因此，在系统设计时应根据工艺要求、介质情况、工作环境，选择相应的结构类型和材质类型。
控制阀的流量特性
1、流量特性（理想流量特性）
指流过阀的流量Q与阀杆行程L之的关系
无因次化后
2．分类
 线性型
 对数型（等百分比型）
 快开型
 抛物线型
控制器参数的整定方法
1、经验法
2、临界比例度法(Ziegler-Nichols法)
3、衰减振荡法
4、响应曲线法
串级控制系统
加热炉温度控制
TC
101
可设计TO与GC的单回路PID控制
基本原理和结构
1、什么是串级控制系统
操纵变量：燃料气流量
受控变量:
物料出口温度
分析
对象的特性：
加热炉内管有数百米长，热容很大，是典型的一阶加纯滞后过程。
 当输入变化时，输出要延迟一段时间，且变化缓慢
 若温度不变，T0 →Gc的PID控制，则阀的开度不变
燃料气阀上游压力波动时，虽阀的开度不变，
但流量变化，将影响温度，温度→燃料量的单回
路PID对此特定的过程控制不及时，不能满足工
艺要求。
Gc2(S)
Gv(S)
主控制器
+
-
串级控制系统方块图
Gp2(S)
Gp1(S)
Gm2(S)
Gc1(S)
Gm1(S)
+
-
副控制器
控制阀
副对象
主对象
u1
u2
r1
y1
y2
c1
c2
f1
f2
内回路为副回路：包括副控制器、控制阀、副受控对象、
副变量测量变送器。
串级控制系统是由两个控制器的串接组成，一个控制器的输出做为
另一个控制器的设定值，两个控制器有各自独立的测量输入，只有一个控制器的给定由外部设定。
2、串级控制系统的结构
系统框图如下
系统由内外两个回路组成：
外回路称为主回路：主控制器、副回路、主变量测量变送器、
主受控对象
主变量：工艺要求的主要控制变量
副变量：维持主变量平稳引出的中间变量
副对象：反映副变量与操纵变量之间的关系
主对象：反映主变量与副变量之间的关系
主控制器：接受主变量的偏差，去改变副控
制器的设定值
副控制器：接受副变量的偏差，去输出给控
制阀。
FC
101
TC
101
系统的特点：主控制器输出改变副控制器的
设定值，故副回路构成的是随动系统，设定值是变化的。
TC
TC
温度对炉膛温度串级
正作用取“－”号；
Gc2(S)
Gv(S)
+
-
Gp2(S)+
Gp1(S)+
Gm2(S) +
Gc1(S)
Gm1(S) +
+
-
u1
u2
r1
y1
y2
c1
c2
f1
f2
(2)方块图法
首先定义各环节的“＋”、“－”
凡输入增加输出增大为“＋”，反之为“－”
控制阀: 输入增大输出也增大为“＋”，气开为“＋”、气关为“－”
控制器: 由于有比较环节
反作用取“＋”号。
先决定副控制器，后决定主控制器。
Gv为“＋”，Gc2为“＋”，反作用
Gv为“－”，Gc2为“－”，正作用
串级控制系统主、副控制器正反作用的选择应满足负反馈的控制要求。具体选择步骤如下：
从安全角度选择控制阀的气开和气关型式（气开型，Kv>0;气关型， Kv<0);
根据工艺条件确定副被控对象的特性；
根据副控制回路为负反馈的准则，确定副控制器的正反作用；
根据工艺条件确定主被控对象的特性；
根据主控制回路为负反馈的准则，确定主控制器的正反作用。
系统投运及参数整定
1、系统投运
原则：保证无扰动切换，先副后主
根据经验法初步设置主、副控制器的参数
①将主、副控制器切换开关置于手动位置
副调节器设外给定，主控制器为内给定；
②在满足工艺要求的情况下，工况较平稳时，通过手动，使副
调节器的偏差接近于“0”，将副开关由“手动”
“自动”。
③在工况较平稳的情况下,通过调整主控制器的设定值，使主控
制器偏差为“0”，将主控制器开关由“手动”
“自动”。
2、参数整定
原则：先副后主
①由于副回路要求不高，可参照经验法一次设置；
②主控制器参数整定与单回路类似。