分程及阀位控制系.ppt

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1、第4章 简单控制系统过程控制系统及工程第第7 7章章 分程及阀位控制系统分程及阀位控制系统第4章 简单控制系统分程及阀位控制系统分程及阀位控制系统7.1 分程控制系统分程控制系统7.2 阀位控制系统阀位控制系统 第第7章章第4章 简单控制系统 分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围，号范围，由各个信号段去控制相应的控制阀由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了，从而实现了一个控制器对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制一个控制器对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能力。系统的控制能力。第二节第二节 分程控制系统分程控制系

2、统一、概述一、概述 前前面面介介绍绍的的控控制制系系统统中中，通通常常是是一一个个控控制制器器的的输输出出只只用用来来控控制制一一个个控控制制阀阀，一一般般工工作作在在较较小小的的工工作作区区域域内内，在在系系统统出现较小的干扰时可以达到较好的控制效果。出现较小的干扰时可以达到较好的控制效果。如如果果系系统统的的工工作作条条件件不不满满足足于于较较小小调调节节范范围围或或系系统统受受到到较较大大干干扰扰甚甚至至出出现现事事故故时时，系系统统的的控控制制质质量量就就可可能能满满足足不不了了生生产过程的控制要求。产过程的控制要求。第4章 简单控制系统7.1 分程控制系统分程控制系统概述概述控制器输

3、出在控制器输出在控制器输出在控制器输出在0.06Mpa0.06Mpa以下，只有阀以下，只有阀以下，只有阀以下，只有阀A A动作，在动作，在动作，在动作，在0.06Mpa0.06Mpa以上，只有阀以上，只有阀以上，只有阀以上，只有阀B B动作动作动作动作 一个控制器控制几个控制阀一个控制器控制几个控制阀一个控制器控制几个控制阀一个控制器控制几个控制阀输出信号分段输出信号分段输出信号分段输出信号分段“分程控制分程控制分程控制分程控制”如，控制两个阀如，控制两个阀如，控制两个阀如，控制两个阀A A、B B A A阀控制信号阀控制信号阀控制信号阀控制信号:0.020.06Mpa:0.020.06Mpa

4、 B B阀控制信号阀控制信号阀控制信号阀控制信号:0.060.1Mpa:0.060.1Mpa第4章 简单控制系统A：0.020.06Mpa 0100%B：0.060.1Mpa 0100%根据各阀的气开、气闭形式不同，决定阀的行程方向根据各阀的气开、气闭形式不同，决定阀的行程方向 两阀同向两阀同向动作动作 两阀异向两阀异向动作动作 概述概述通过阀门定位器调整通过阀门定位器调整 0100%100%00100%0100%第4章 简单控制系统分程控制的应用场合分程控制的应用场合 （1 1）扩大控制阀可调范围：）扩大控制阀可调范围：）扩大控制阀可调范围：）扩大控制阀可调范围：两个阀分程使用，扩大了流通能

5、力，改善控制品质两个阀分程使用，扩大了流通能力，改善控制品质两个阀分程使用，扩大了流通能力，改善控制品质两个阀分程使用，扩大了流通能力，改善控制品质 PC 两个流通能力相同的阀，两个流通能力相同的阀，两个流通能力相同的阀，两个流通能力相同的阀，同调节蒸汽压力，小负荷时，同调节蒸汽压力，小负荷时，同调节蒸汽压力，小负荷时，同调节蒸汽压力，小负荷时，只开一个阀，大负荷时，只开一个阀，大负荷时，只开一个阀，大负荷时，只开一个阀，大负荷时，再开第再开第再开第再开第2 2个阀。个阀。个阀。个阀。通过计算，如果两个阀流通通过计算，如果两个阀流通通过计算，如果两个阀流通通过计算，如果两个阀流通能力相同，分程

6、后，能力相同，分程后，能力相同，分程后，能力相同，分程后，总的流通能力扩大总的流通能力扩大总的流通能力扩大总的流通能力扩大1 1倍。倍。倍。倍。高压蒸汽高压蒸汽10MPa中压蒸汽中压蒸汽4MPaAB第4章 简单控制系统品质控制阀有一个重要指标是阀的可调范围品质控制阀有一个重要指标是阀的可调范围R，即，即CminCmin最小流量系数。最小流量系数。式中式中 CmaxCmax最大流量系数；最大流量系数；若若且两阀的可调范围相等，即且两阀的可调范围相等，即第4章 简单控制系统忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量系数为流量系数为因此两阀组合在一起的可

7、调范围将扩大到因此两阀组合在一起的可调范围将扩大到分程控制阀的分程范围，要结合阀的特性及工艺分程控制阀的分程范围，要结合阀的特性及工艺要求来决定。要求来决定。最大流量系数为最大流量系数为第4章 简单控制系统某些间歇式某些间歇式生产的化学生产的化学反应过程反应过程（2 2）用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求用于控制两种不同的介质，以满足工艺生产的要求当当反反应应物物料料投投入入设设备备后后，开开始始需需加加热热升升温温，以以引引发发反反应应；一一旦旦达达到到反反应应温温度度后后，由由于于放放出出大大量量反反应应热热，若若不不及及时时移移走热量走热量，会使反应越来越剧烈，严重时会有爆炸的

8、危险。，会使反应越来越剧烈，严重时会有爆炸的危险。第4章 简单控制系统利利用用A A、B B两两个个控控制制阀阀，分分别别控控制制冷冷水水和和蒸蒸汽汽两两种种介介质质，以以满满足工艺上需要冷却和加热的不同要求。足工艺上需要冷却和加热的不同要求。1 1）确定阀的类型确定阀的类型从从安安全全的的角角度度考考虑虑，冷冷水水阀阀A A选选择择气气关关式式，蒸蒸汽汽阀阀B B选选择择气气开式开式2 2）确定分程区间确定分程区间该系统中，温度控制器应为反作用。该系统中，温度控制器应为反作用。一方面一方面需配置蒸汽和冷水两种传热介质，并安装上控制阀需配置蒸汽和冷水两种传热介质，并安装上控制阀另另一一方方面面

9、需需设设计计一一个个分分程程控控制制系系统统，用用温温度度控控制制器器输输出出信号的不同区间来控制这两个阀。信号的不同区间来控制这两个阀。第4章 简单控制系统由于温度控制器为反作用，这就意味着要求其输出信号下降由于温度控制器为反作用，这就意味着要求其输出信号下降时先关小蒸汽阀再开大冷水阀，时先关小蒸汽阀再开大冷水阀，因此，冷水阀应在低信号区工作（因此，冷水阀应在低信号区工作（0.02 MPa0.02 MPa0.06MPa0.06MPa），），蒸汽阀应在高信号区工作（蒸汽阀应在高信号区工作（0.06 MPa0.06 MPa0.1MPa0.1MPa）。）。根据节能的要求，升温期间应关闭冷水阀，打开

10、蒸汽阀；根据节能的要求，升温期间应关闭冷水阀，打开蒸汽阀；当温度偏高需要降温时，应先关小蒸汽再开大冷水。当温度偏高需要降温时，应先关小蒸汽再开大冷水。第4章 简单控制系统采用氮封技术的工艺要求是保持贮罐内的氮气压力为采用氮封技术的工艺要求是保持贮罐内的氮气压力为微正压。微正压。反之，当贮罐内物料量减少时（即液位下降时），为保证罐内反之，当贮罐内物料量减少时（即液位下降时），为保证罐内氮气呈微正压的工艺要求，向贮罐充氮气。氮气呈微正压的工艺要求，向贮罐充氮气。贮贮罐罐中中物物料料量量的的增增减减，将将引引起起罐罐顶顶压压力力的的升升降降，故故必必须须及及时时进进行行控控制制，否否则则将将引引起起

11、贮贮罐罐变变形形，甚甚至至破破裂裂，造造成成浪费或引起燃烧、爆炸等危险。浪费或引起燃烧、爆炸等危险。因因此此，当当贮贮罐罐内内物物料料量量增增加加时时（即即液液位位升升高高时时），应应及及时时使使罐内氮气适量排出；罐内氮气适量排出；（3 3）安全生产的防护措施）安全生产的防护措施）安全生产的防护措施）安全生产的防护措施第4章 简单控制系统加氮阀加氮阀加氮阀加氮阀A A、放空阀、放空阀、放空阀、放空阀B B，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力，控制两个阀，共同保持储罐氮封压力为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区。为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区。为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区。为了防止在分程点两个阀频繁动作，可以设置一个死区。分程控制的应用场合分程控制的应用场合图图图图7-6 7-6 油品储罐氮封分程控制油品储罐氮封分程控制油品储罐氮封分程控制油品储罐氮封分程控制PCBABA放空放空氮氮