过程控制 第6章 选择性控制系统-xu

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四 选择性控制系统系统必须要保证在非正常工况安全生产，一般采 取的处理方法有： 连锁保护紧急性停车 自动切换至手动 都会造成生产停止, 要很长时间才能恢复生产 选择性控制系统 当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安 全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直 到生产操作重新回到安全范围以内，恢复原控制方案 为止。

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选择性控制是：把工业生产过程中的限制条件所 构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的 一种组合控制方法。 即在一个过程控制系统中，设有两个调节器(或两 个以上的变送器),通过高、低值选择器选出能适应生 产安全状况的控制信号实现对生产过程的自动控制。

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四 选择性控制系统1 2 3 4 5 概述 选择性控制系统类型 选择性控制系统的设计 积分饱和及其防止措施 典型应用

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1

概

述

控制系统按其实现功能，可分为三类：物料平衡 (或能量平衡)控制，质量控制和极限控制。 液位控制 温度控制 选择性控制

自动选择性控制系统属于极限控制，又叫自动保 护控制、软保护控制、取代控制或超驰控制。

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选择性控制的特点是：在正常工况下，输出参 数不会超限，所以也不考虑用它进行控制； 而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时 又要求采取强有力的控制手段，避免超限。

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要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性 逻辑关系。即何种情况下采用何种控制方式。

选择性控制的实现：需要具有选择功能的自动选 择器(高值选择器或低值选择器)或有自动关切换 装置来完成。

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2 选择性控制系统的类型按照选择器在系统结构中的位置不同，选择性控 制系统可分为两类： ①一类是选择器放在调节器之后，对调节器输出信 号进行选择控制； 特点：几个调节器共用一个调节阀

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②另一类是选择器放在调节器之前，对测量信号 做选择性控制。 特点：几个变送器合用一个调节器。输出

给定

调节器 -

执行器

对象1

对象2

对象3

HS

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① 调节器输出信号选择性控制特点：选择器位于调节器之后，共用一个调节阀。 正常生产时，取代调节器处于待命备用状态。 不正常工况出现时，由选择器选出能适应工况的控 制信号，用取代调节器工作。

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② 测量信号的选择性控制几个变送器合用一个调节器，通过选择器选择变 送器输出信号。 一般有两个目的： 1、选出最高或最低值 例：在反应器中，由于 流体流动和触媒老化，反 应程度在各个位置不同。 为防止烧坏触媒，要找出 最高温度点。

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2、选出可靠的测量值 例：在某些反应器中，采用 成分作为被控量。如果成分 传感器

性能不够，控制失败 可能导致爆炸危险。 采取冗余技术，同时安装三 个传感器，取其最可靠的中 间值。

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3 选择性控制系统的设计 包括调节阀气开、气关形式选择；调节器正反 作用选择；选择选择器和调节参数整定。 气开、气关形式按照单回路同样方法确定。 正常调节器一般用PI或PID,取代调节器一般 保证迅速采取措施，防止事故发生，故采用P 控制规律。

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选择器的选型包括高值选择器、低值选择器 如何选择要看在何种条件下选择取代调节器， 如果是输出高时，就采用高值选择器。否则相反。

调节器参数选择可以按照单回路进行。

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设计举例：汽包燃气压力控制 在锅炉的运行中，蒸汽负荷 随用户需要而经常波动，在正 常情况下，用控制燃料量的方 法来维持蒸汽压力的稳定。当 蒸汽用量增加，蒸汽总管压力 降低，此时正常调节器输出信号去开大调节阀，以增 加天然气量。同时，天然气压力也随燃料量的增加 而加大。当天然气压力超过某一安全极限时会产生 脱火现象，可能造成生产事故。 设计蒸汽压力与天然气压力的选择性控制系统。

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(1)选择调节阀。从生产安全 应选气开式调节阀。 (2)调节器正反作用选择 对于正常调节器：蒸汽压力 升高，调节器输出信号应减小， 故应选其为反作用方式。 对于取代调节器：当天然气压力升高应使其输出压力减 小，故应选为反作用方式。 (3)选择器选型。当生产处于不正常时取代调节器的输 出信号应减小，故选用低值选择器。以防止大的开度。 (4)调节器参数整定。蒸汽压力调节器用PI,天然气压 力调节器采用P控制规律。

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4 积分饱和及其防止措施1) 积分饱和的产生及其危害 2) 抗积分饱和措施

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1) 积分饱和的产生及其危害积分饱和： 积分饱和：一个具有积分作用的控制器，当处于开环 工作状态时，如果偏差一直存在，那么，由于积分作 用控制器的输出将不断增加或不断减少，一直达到极 限为止，这种现象称之为积分饱合。 积分饱和产生的条件： 积分饱和产生的条件： (1)控制器具有积分作用。 (2)偏差信号长期存在。 危害： 危害：积分饱合造成了控制阀的工作死区，使控制阀 不能即时地发挥作用，因而导致控制品质的恶化，甚 至还会导致事故。

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选择性控制系统的积分饱和现象：对于调节器输出选择性控制系统，总有一个 处于开环状态，当取代调节器工作时，正常调节 器处于开环状态，当存在积分调节时使其可能产 生积分饱和现象。

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2) 抗积分饱和措施抗积分饱和措施：(1)限幅法 通过采取一些专门的技术措施对积分反馈信号加以 限制，从而使控制阀工

作在信号范围内。 (2)积分切除法 当控制器处于开环状态时，将控制器的积分作用切 除掉的方法。 (3)外反馈法

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5 工业典型应用1、实现软保护 避免天然气脱火现象发生。 LS起到自动保护作用。 属于调节器输出信号选择

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2、实现多点平均温度选择 轧钢厂在对钢件轧制前，要加热到一定程度。由于加热 炉体积很大，内部状态不可能完全一样。 采用分三个区，每个用两个温度计测量，用高值选择器， 然后对三个区值取平均值的方法。 属于测量输出信号选择

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