过程控制及仪表(8)1_dlh

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1、第八章串级控制系统过程控制及仪表（过程控制系统篇）9/21/20211辽宁科技大学电信学院本节重点：串级控制系统的组成：基本术语串级控制系统的工作过程第一节概述9/21/20212辽宁科技大学电信学院但实践证明，此方案达不到要求。改变燃料油的流量，把变化了的温度重新调回到设定值。要干扰导致了炉出口温度变化，控制器就可改变阀的开度，来此方案把所有对温度的干扰因素都包括在控制回路中，只。统，见图出口温度单回路控制系方案1：其他干扰：燃油温度变化、炉通风量、环境温度变化。燃料油压力变化、流量变化、燃油热质变化。原料油压力变化、流量变化、温度变化；主要

2、干扰：要求：炉出口温度保持恒定。例：见图管式加热炉出口温度控制系统。一、串级控制系统的组成1-49/21/20213辽宁科技大学电信学院主要干扰：压力、流量、温度的变化主要干扰：压力、流量、热质的变化其他干扰：燃油温度变化、通风量、室温变化9/21/20214辽宁科技大学电信学院。通过控制燃油流量来控制出口温度，见图。出口温度间接控制方案方案只有当流量变化的影响使被控量—炉出口温度发生变化后，控制器才改变阀的开度，以改变燃料油的流量来克服干扰—燃料油压力的变化，把被控量调回到被控值上。燃料油流量的变化要经过管道传输、燃烧、传热等一系列环节，才能

3、使炉出口温度变化。总滞后较大，控制作用不及时，特别是燃油压力变化大且频繁时，偏差会很大，控制质量显著降低。燃料油的压力变化将导致流量变化，原因：2-4.29/21/20215辽宁科技大学电信学院控制作用快9/21/20216辽宁科技大学电信学院此方案能及时克服燃油压力造成的干扰，只要燃油压力波动导致流量波动，不等它影响到炉出口温度，流量控制器就能及时调节，把燃油压力干扰引起的出口温度变化减弱到最低程度。实践证明，此方案也有不足之处。原因：出口温度不是被控量，当燃油压力以外的干扰引起出口温度变化时，此流量系统就无能为力了。因为控制燃油流量稳定并不

4、是目的，它只是为控制炉出口温度服务的。9/21/20217辽宁科技大学电信学院。，炉出口温度与燃油流量的串级控制系统，见图方案以上两方案各有优缺点，若能将两者结合，就可形成控制效果更好的系统—串级控制系统—集中以上两方案的优点于一身。44343--.9/21/20218辽宁科技大学电信学院随动给定温度控制器的输出作为流量控制器的设定值，而流量控制器的输出去控制阀。串级：两台控制器串联在一起，控制一个阀。有两个被控量。9/21/20219辽宁科技大学电信学院。操纵量，输出信号为副变量。上例中流量过程。副对象：副变量所处的那一部分工艺设备。它的输入

5、信号为副变量，输出信号为主变量。上例中温度过程。主对象：主变量所处的那一部分工艺设备。它的输入信号为进行工作的控制器。上例中流量控制器。副控制器：按副变量的测量值与主控制器来的设定值的偏差常用术语：上例中为出口温度。操作安全的那个被控量。其相应的变送器为主变送器。主变量：在串级系统中，起主导作用、关系到产品产量和质量或制器。上例中温度控制器。主控制器：按主变量的测量值与设定值的偏差进行工作的控的变送器为副变送器。上例中燃料油流量。副变量：为稳定主变量或某种需要引入的辅助变量，其相应9/21/202110辽宁科技大学电信学院。二次干扰：作用在副对

6、象上的干扰。见图一次干扰：作用在主对象上的干扰；一、二次干扰在串级系统方框图中，处于内环（副环）的回路。包括：副控制器、阀、副对象及副变送器等组成的闭合回路。又称随动回路。副回路包括主控制器、副控制器、阀、副对象、主对象及主变送器等组成的闭合回路。在串级系统方框图中，处于外环（主环）的整个回路。主回路44::-9/21/202111辽宁科技大学电信学院D443-42工作过程：方面，使炉出口温度升高。即图中的一次干扰D1。来自原料油第二种情况：假定干扰工作过程：。中二次干扰流量变化，即图来自燃料油第一种情况：假定干扰流量控制器：反作用。温度控制器

7、：反作用；控制阀：气开；为例，并假定：以图二、串级控制系统的工作过程-9/21/202112辽宁科技大学电信学院反作用单回路。相配合，控制质量高于”作用，两者互用，主控制器有“细调“粗调”作由此可见，副控制器有主、副变量反向变化：主、副变量同向变化：时出现。一次干扰和二次干扰同、副对象上的第三种情况：作用在主2.1.9/21/202113辽宁科技大学电信学院第二节串级控制系统的特点本节重点：串级控制系统的四大特点：等效时间常数减小工作频率提高抗干扰能力增强有一定自适应能力9/21/202114辽宁科技大学电信学院为单回路控制系统。。图简化成图表

8、示，则图把副环用。见图一、时间常数747464)S(W6-4'o2---9/21/202115辽宁科技大学电信学院3)-(4KKKK1TTKKKK1K