1、化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制儀表及自動控制基礎知識儀表及自動控制基礎知識化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.1 1.1 控制的基本概念控制的基本概念 煉油化工生產過程中的各種參數和變量都是通過各種儀表來測量，并以此來進行工藝操作和穩定生產。測量的準確性關系到工藝操作的平穩和生產人員、設備的安全。 學習并掌握儀表的相關知識對成為一名合格的操作人員非常有必要。 第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.1.11.1.1 儀表誤差的概念儀表誤差的概念 任何先進的測量方法，任何準確的測量儀器，均不可能使測量的誤差等于零。誤差自始自終存在于一切科學實驗和測

2、量的過程之中。 1.測量誤差的定義：測量誤差是指測量值與被測量的真值之差。它有絕對誤差和相對誤差兩種表達方式： 第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制（1）絕對誤差：絕對誤差 x是測量值x與其真值x0 之差，即： x=x - x0 絕對誤差是帶符號的變量。(可正可負）（2）相對誤差：相對誤差 是絕對誤差 x與其真值x0 之比： 即：第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念x000 xxxxxx化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制（3）引用誤差：它指絕對誤差與測量范圍的上下限值或量程之比， 即 引用誤差也稱為相對百分誤差，用來表示儀表的準確度。第一節第一節 儀表

3、基本儀表基本概念概念%100minmaxxxxx化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 2 2、測量誤差的來源：、測量誤差的來源：（1）測量器具（儀器儀表）本身的結構、工藝、調整以及磨損、老化引起的誤差。（2）測量方法（或理論)不完善，采用近似測量方法和近似計算方法所引起的誤差。（3）測量環境的各種條件、如溫度、濕度、氣壓、電場、磁場與振動引起的誤差。（4）由于觀測者的主觀因素和實際操作引起的誤差。 第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 3.3.測量誤差的分類測量誤差的分類 分為三類：系統誤差、隨機誤差和粗大誤差。 4. 4.儀表的主要性能指標儀表的主要性能

4、指標 （1）精確度：就是儀表測量值接近真值的準確程度通常用引用誤差表示。儀表精確度不僅和絕對誤差有關，還和儀表的量程有關。 精確度是儀表很重要的一個質量指標，常用精度等級來規范和表示。精度等級就是最大引用誤差精度等級就是最大引用誤差去掉正負符號和百分比去掉正負符號和百分比。 第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 按國家統一規定劃分的等級有0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等。數值越小，說明儀表的精確度越高。 （2）變差：指儀表被測變量多次從不同方向達到同一數值時儀表指示值之間的最大差值。變差大小取決

5、于最大絕對誤差與儀表標尺范圍之比的百分比。 第一節第一節 儀表基本儀表基本概念概念%100max標尺下限-標尺上限變差化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制（3）靈敏度:指儀表對被測變量的靈敏程度。定義為輸出變化增量對輸入變化增量的比值 即： （4）穩定性：在規定工作條件內，儀表某些性能隨時間保持不變的能力。通常用儀表的零點漂移來衡量儀表的穩定性。 第一節第一節 儀表基本概念儀表基本概念xLs化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.1.2 1.1.2 常規控制的概念常規控制的概念第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念鍋爐汽包水位控制示意圖鍋爐汽包水位控制示意圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程

6、控制 1.1.控制系統的工作原理及組成控制系統的工作原理及組成 上圖的鍋爐水位控制系統中，檢測元件及變送器（LT)是用來檢測水位高低，當水位高度與給定水位之間出現偏差時，控制器（LC)就會立刻根據偏差的大小、正負及變化速率去控制給水調節閥的開度，使水位保持在工藝所規定的范圍之內。從而實現生產過程的自動化控制。 自動控制系統由被控對象、檢測元件及變送器、調節器和調節閥四個部分所組成。 第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念控制控制 系統的方塊圖系統的方塊圖操縱變量操縱變量（給水流量）（給水流量） 被控變量被控變量（

7、水位）（水位）測量值測量值設定值設定值比較機構比較機構擾動擾動調節器調節器調節調節 閥閥對象（汽包）對象（汽包）液位變送器液位變送器控制作用控制作用偏差偏差e=Ys-Ym名詞解釋名詞解釋化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制2 2、自動控制系統的方塊圖、自動控制系統的方塊圖 方塊圖用來表示控制系統的組成和作用。圖中的每一個方塊代表系統中的一個組成部分，稱做“環節”，兩個方塊之間用一條帶箭頭的線段相聯系表示信號的流向。作用于方塊的信號稱為該環節的輸入信號，它送出的信號稱為該環節的輸出信號。第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 方塊圖上的每一個環節代表著一個

8、實物。方塊之間帶箭頭的線段表示它們之間信號的聯系及流向。 任何一個信號只要沿著箭頭方向前進，最后都會回到原來的起點。這種把系統的輸出信號重新返回到系統輸入端的做法稱為“反饋”。一個穩定的控制系統采用的一定是“負反饋”。（反饋信號相對于設定值取負值）第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制3.3. 控制系統的分類控制系統的分類 按控制系統的基本結構分類，可以分為閉環控制系統和開環控制系統。（1）閉環控制系統：系統的輸出信號返回到系統的輸入端（反饋），對系統起控制作用，整個系統構成了一個閉合的反饋回路，也稱為反饋控制系統。第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本

9、概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制（2） 開環控制系統：系統的輸出信號沒有反饋到系統的輸入端，因而也不對控制作用產生影響的系統。 4.4.閉環控制系統的過渡過程及其品質指標閉環控制系統的過渡過程及其品質指標 （1）閉環控制系統的過渡過程 一個控制系統在外界干擾作用下，從原有穩定狀態過渡到新的穩定狀態的整個過程，稱為控制系統的過渡過程?？刂葡到y的過渡過程是衡量控制系統品質優劣的重要依據。第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 （2）過渡過程的質量指標包括衰減比（B/B)、余差(C)、最大偏差(A)、過渡過程時間和振蕩周期第一節第一節 儀表的基本概念儀

10、表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 衰減比（n）：它是衡量系統穩定程度的指標。有n1;n=1和n1三種情況。一般希望n在4-10范圍內較為理想。 最大偏差A：它是描述被控變量偏離設定值最大程度的指標。 余差C:它是控制系統過渡過程結束時，被控變量的新穩態值與設定值之間的偏差。 過渡時間：指被控變量從原有穩態值到新穩態值的5%或3%所需時間。 振蕩周期：過渡過程同向兩波峰之間的時間間隔。在衰減比相同時，周期與過渡時間成正比。第一節第一節 儀表的基本概念儀表的基本概念化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 調節器是自動控制系統的重要組成部分。它將生產過程被控變量的測量值與設定值進行比較

11、，得出偏差，根據偏差的正負、大小和變化趨勢，按照一定的運算規律輸出控制信號，送往執行器，實現對生產過程的自動控制。第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律 1、常用的基本調節規律有： 比例（P)、積分（I）、微分（D）。化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.1 1.1 比例控制（比例控制（P P） 它的控制規律是：調節器的輸出變化量與輸入變化量成比例。起數學表達式為： 從該表達式看出：比例控制克服偏差及時、有力。要使調節器有輸出就必須要有偏差存在，因此比例控制始終是有偏差存在的。 第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律eKCP化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制

12、1.2 1.2 積分控制（積分控制（I I） 它的控制規律是：調節器的輸出變化量與輸入偏差隨時間的積分成正比，數學表達式為： 或或 從該表達式看出：其輸出信號的大小，不僅與偏差的大小有關，還與偏差存在的時間長短有關。所以，積分控制是一種沒有偏差的控制（理想情況下）。 第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律edtKCIedtTCI1化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.3 1.3 微分控制（微分控制（D D） 它的控制規律是：調節器的輸出變化量與輸入偏差隨時間的微分成正比，數學表達式為： 從該表達式看出：其輸出信號的大小，只與偏差變化的速度有關，而與偏差的大小無關。當偏差很大而

13、無變化時，該調節器的輸出也為零。第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律dtdeTCD化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.4 1.4 幾種基本控制規律的組合幾種基本控制規律的組合PIDPID 根據實際情況，把三種基本控制規律進行適當組合，可以得到更好的控制效果。 這種組合控制規律稱為比例積分微分控制（PID)。這里有三個可以調整的參數：放大倍數KP、積分時間TI、微分時間TD 。第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律)1(dtdeTedtTeKCDIP化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律各種控制作用過渡過程

14、的比較各種控制作用過渡過程的比較化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.5 PID1.5 PID調節器的應用調節器的應用 PID調節器綜合了各種控制規律的優點，具有較好的控制性能，應用范圍廣。 各種化工過程常用的控制規律如下： 液位：一般控制要求不高，用P或PI控制作用。 流量：一般用PI控制作用。 壓力：用P或PI控制作用。 溫度：用PID控制作用。第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制2 2、調節器的類型、調節器的類型 按結構和組成的形式分有基地式調節器、單元組合式調節器、組合式電子控制裝置、可編程調節器和集中分散型控制裝置五種。我廠現在

15、主要使用的是可編程調節器和集中分散型控制裝置。3.3.調節器的正反作用形式調節器的正反作用形式 若調節器的輸入信號增加，其輸出信號也增加，稱為正作用；反之稱為反作用。 第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 2.1 2.1 集中分散型控制裝置（集散型控制系統集中分散型控制裝置（集散型控制系統DCSDCS） 集中分散型控制是把整個控制系統分成若干級，最基層的是直接數字控制，上一級是優化控制，這樣既能發揮計算機多功能控制的特點，滿足現代化工生產集中操作、顯示和報警的要求，又能避免危險過分集中，整個控制系統安全可靠。 第二節第二節 調節器及基本調節

16、規律調節器及基本調節規律化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 集散型控制系統在結構上是由下位機操作站和上位監控計算機組成。每個操作站可以控制十幾個到幾十個回路，有專用微處理機進行有效地控制，各操作站與上位機之間用網絡相連接，構成各種各樣的、能適應不同過程的、積木式的分級控制結構，并通過屏幕和操作臺，對整個生產過程進行集中監視、集中操作和集中管理，分散控制。它適用于大中型企業的大型生產裝置。 第二節第二節 調節器及基本調節規律調節器及基本調節規律化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 執行器在自動控制系統中的作用是接受調節器的控制信號，改變操縱變量，使生產過程按

17、預定要求正常進行。執行器一般安裝在生產現場，直接與工藝介質接觸，常常在高溫、高壓、深冷、易漏、易堵、強腐蝕等惡劣環境下工作。1 1、氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥 在化工生產過程中使用的最多的執行器是氣動薄膜調節閥。第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥圖圖1-3 1-3 氣動執行器外形圖氣動執行器外形圖 圖圖1-4 1-4 氣動薄膜調節閥結構示意圖氣動薄膜調節閥結構示意圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥圖圖1-5 1-5 執行機構的

18、正反作用示意圖執行機構的正反作用示意圖圖圖1-6 1-6 調節機構示意圖調節機構示意圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 氣動薄膜調節閥的執行機構由波紋膜片、上下膜蓋、 平衡彈簧等部件組成。它接收20100KP的標準氣壓信號，并轉換成推力。其動作的形式有正作用和反作用兩種。 1.1 1.1 執行機構的正反作用執行機構的正反作用 當信號壓力增加，推桿向下移動的叫正作用；信號壓力增加，推桿向上移動的叫反作用。第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.2 1.2 調節閥的氣開、氣關形式。調節閥的氣開、氣關形式。 調節閥接受的控制信號是氣壓信號，當

19、膜頭輸入信號增大，調節閥開度也增大時，稱為氣開閥，反之，膜頭輸入壓力增大，調節閥開度減小，則稱為氣關閥。第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥圖圖1-7 1-7 調節閥氣開、氣關組合方式圖調節閥氣開、氣關組合方式圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1.3 1.3 調節閥的氣開、氣關形式的選擇。調節閥的氣開、氣關形式的選擇。 氣動薄膜調節閥有氣開和氣關兩種形式。選擇氣開或氣關，主要是從工藝生產的安全要求出發，其選擇可以依據四條原則： （1）首先從生產安全出發。當控制信號消失，閥位的自然位置

20、應能夠保證生產人員和工藝設備的安全不致于發生事故。 （2）從保證產品質量出發，不發生或盡量少發生產品質量事故。（精餾塔回流控制閥）第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制（3）從降低原料、成品動力損耗考慮。（精餾塔的進料閥應采用氣開閥，避免原料的浪費）（4）從介質的特點考慮。（若塔釜液是易凝、易聚合、易結晶的物料時，調節閥應該選用氣關閥） 第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 例題：控制加熱爐燃料氣的調節閥，如何選擇？控制鍋爐給水流量的調節閥應該如何選擇？第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調

21、節閥氣動薄膜調節閥圖1-8 加熱爐出口溫度控制系統圖1-9 鍋爐汽包水位控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 控制進入加熱爐燃料氣流量的調節閥，應該選用氣開式，當氣壓信號中斷時，應該切斷進爐的燃料，以避免爐溫過高而出事故；而控制鍋爐給水流量的調節閥應該選用氣關式，當氣壓信號中斷時，閥門處于全開狀態，給水繼續流入鍋爐，以保證鍋爐不致燒干。第三節第三節 執行器執行器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制1 1、單回路控制系統、單回路控制系統 只有一個被控過程、一個檢測變送器、一個調節器和一個調節閥所組成的單閉環系統稱為單回路控制系統。 第四節第四節 單回路控制系統

22、單回路控制系統圖圖1-10 1-10 單回路控制系統方塊圖單回路控制系統方塊圖調節調節 閥閥調節調節 器器化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制2 2、如何選擇控制回路中調節器的正反作用、如何選擇控制回路中調節器的正反作用 （1）首先分析控制回路中每一個環節的輸入、輸出特性，確定每一個環節的正反作用形式 （2）根據構成反饋必須為負反饋的原則選擇調節器的正反作用。 （3）有些對象的正反作用特性是不變的，如：檢測變送器、氣開閥為正作用；氣關閥為反作用，被控對象則要具體分析。 第四節第四節 單回路控制系統單回路控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第四節第四節 單回路控制系統單回路控制系統圖圖1

23、-11 1-11 鍋爐水位控制系統鍋爐水位控制系統圖圖1-12 1-12 換熱器出口溫度控制換熱器出口溫度控制化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第四節第四節 單回路控制系統單回路控制系統圖圖1-13 1-13 流量控制系統流量控制系統圖圖1-14 1-14 換熱器溫度控制系統換熱器溫度控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第四節第四節 單回路控制系統單回路控制系統圖圖1-15 1-15 塔釜液位控制系統塔釜液位控制系統圖圖1-16 1-16 加熱爐出口溫度控制系統加熱爐出口溫度控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 所謂“復雜”是相對于“簡單”而言。通常指由兩個或兩個以上的檢測變

24、送器、調節器和執行器所組成的多回路的，或控制要求特殊的；或控制規律不同于PID的控制系統。復雜控制系統的種類較多，常使用的有串級、均勻、比值、前饋、分程、選擇性控制系統等。 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 1 1、串級控制系統、串級控制系統 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖 1-17 1-17 管式加熱爐出口溫度控制系統管式加熱爐出口溫度控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制影響加熱爐出口溫度的干擾因素： (1)、燃氣的流量和溫度（f1)； (2)、燃氣的壓力和成分（f2)； (3)、煙囪的抽力(f3)， 采用單回路控制系統的控制作用

25、不及時，致使最大偏差大，過渡時間長，抗擾動能力差，控制精度低，難以滿足工藝要求，需要尋求別的控制方案。 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統 通過分析可以看出，f2 和f3的影響可以通過爐膛溫度較快的反應出來，而穩定爐膛溫度可以有效地減小f2和f3對爐出口溫度影響。化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 所以選定爐膛溫度為副變量，由副變送器、副調節器、副過程（爐膛）、執行機構（調節閥）構成副回路；以爐出口溫度為主變量，由主變送器、主調節器、主過程（爐出口管）構成主回路，主調節器的輸出作為副調節器的設定值，由副調節器的輸出控制調節閥，這就是加熱爐出口溫度串級控制系統。 第五節第五節 復雜控制系統

26、復雜控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-18 1-18 加熱爐出口溫度串級控制系統加熱爐出口溫度串級控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制串級控制系統的構成及方塊圖： 串級控制系統是由兩個檢測變送器、兩個調節器、一個調節閥組成。兩個調節器是串聯工作的，其中主調節器的輸出作為副調節器的設定值，副調節器輸出控制調節閥。 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 串級控制系統方塊圖： 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-19 1-19 串級控制系統方塊圖串級控制系統方塊圖化工儀表及過程控制化工儀表

27、及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-20 1-20 加熱爐出口溫度與燃料流量串級控制系統加熱爐出口溫度與燃料流量串級控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-21 1-21 加熱爐出口溫度與閥后燃料壓力的串級控制系統加熱爐出口溫度與閥后燃料壓力的串級控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-22 1-22 聚合釜串級控制系統聚合釜串級控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 2、均勻控制系統、均勻控制系統 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-23 1-23 兩串聯塔

28、間的不協調控制方案兩串聯塔間的不協調控制方案化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制 為了解決前后工序的供求矛盾，做到統籌兼顧，協調操作，使兩個變量在規定的范圍內緩慢變化的系統，稱為均勻控制系統。 特點： (1)、表征前后兩個供求矛盾的兩個變量，在控制過程中應該是緩慢變化的。 (2)、前后互相聯系又互相矛盾的兩個變量應該在工藝所允許的范圍內變化。 第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-24 1-24 前后塔液位、流量變化曲線前后塔液位、流量變化曲線1 1液位液位 2 2流量流量化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五

29、節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-25 1-25 液位液位流量串級均勻控制系統流量串級均勻控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統3、比值控制系統、比值控制系統 使兩個或兩個以上物料量保持一定比值關系以達到某種控制要求的控制系統，稱為比值控制系統。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-26 1-26 單閉環比值控制原理單閉環比值控制原理圖圖1-27 1-27 單閉環比值控制系統單閉環比值控制系統 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統4 4、前饋控制系統、前饋控制

30、系統 前饋控制是改善和克服反饋控制不及時的另一種控制方法。它是利用補償原理，采用開環結采用開環結構構，按擾動作用的大小進行控制。 前饋控制相對于反饋控制來說，控制作用及時，對擾動的影響理論上可以完全補償，使用恰當可大大提高控制質量。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-28 1-28 換熱器的反饋控制系統換熱器的反饋控制系統圖圖1-29 1-29 換熱器的前饋控制系統換熱器的前饋控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統前饋控制與反饋控制的幾點不同： (1)、系統檢測信號的不同:反饋控制檢測的是被控變量；前饋

31、控制檢測的是擾動量。 (2)、系統控制的依據不同：反饋控制依據是偏差大小；前饋控制的依據是擾動量的大小。 (3)、控制模式不同：反饋控制采用常規的PID控制調節器；前饋控制采用的是引入補償裝置對擾動量進行補償校正。補償效果不通過反饋進行檢驗。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-30 1-30 加熱器的前饋加熱器的前饋- -反饋控制系統反饋控制系統圖圖1-31 1-31 加熱爐的前饋加熱爐的前饋- -反饋控制系統反饋控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統5 5、選擇性控制系統、選擇性控制系統 凡是在自動控

32、制系統中引入了選擇器并按照工藝過程限制條件的邏輯關系工作的系統，都稱為選擇性控制系統。其工作狀況是：當生產過程趨向限制條件時，選擇器自動選擇一個取代調節器取代正常工作狀況下的調節器，通過取代調節器的控制作用，使生產過程脫離危險狀態，生產操作重新回到安全范圍后，取代調節器自動退出，轉為備用狀態，正常調節器恢復工作。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-32 1-32 鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統 鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統的工作過程： 上圖中的LS為低值

33、選擇器，正常情況下ba，LS連通b，由蒸汽壓力調節器控制燃料調節閥的開度，控制蒸汽管網的壓力在工藝規定的范圍。 燃料調節閥的閥后壓力過大會發生“脫火”事故；而閥后壓力過低會發生“回火”事故。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統 當蒸汽壓力大幅降低，調節閥開度過大，閥后壓力接近“脫火”壓力時，此時ab，LS選中a，即由調節器P2C去取代P1C控制調節閥，使調節閥關小，起到自動保護作用。當蒸汽壓力恢復正常后，達到ba時，調節閥P1C被選中，恢復正常工況控制。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-33 1-33 反

34、應器熱點極值選擇性控制系統反應器熱點極值選擇性控制系統化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統 上圖為反應器熱點極值選擇性控制系統。在固定床反應器中，為了防止溫度過高燒壞觸媒，在反應器的四個不同部位設置了溫度檢測點。各溫度變送器的輸出端引入高值選擇器，選出其中最高的信號值作為調節器控制冷卻劑調節閥的依據。這樣，系統將按反應器的最高溫度控制冷卻劑流量，從而保證了反應器觸媒層的安全?；x表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統6、分程控制系統、分程控制系統 一個調節器的輸出同時送往兩個或更多個調節閥，每個調節閥在調節其輸出信號的某段范

35、圍內做全行程動作，以滿足工藝生產的特殊要求，這樣的控制系統稱為分程控制系統。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-34 1-34 分程控制方塊圖分程控制方塊圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統分程控制系統應用的場合： (1)、適應生產中需用多種物料或多種手段控制的場合。 (2)、擴大調節閥的可調范圍，滿足不同負荷下的控制要求。 化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第五節第五節 復雜控制系統復雜控制系統圖圖1-35 1-35 換熱器溫度分程控制系統換熱器溫度分程控制系統圖圖 1-36 1-36 調節閥分程動作示意圖調節閥分程動作示意圖化工儀表及過程控制化工儀表及過程控制第