分程控制系统

分程控制:

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,由各个信号段去控制相应的控制阀,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系统的控制能力。

由于分程控制中只用一个控制器,可以先单回路反馈控制系统判断控制器的正反作用,再反推其他回路的控制阀的正反作用(无选择的余地)

分程控制目的

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  1. 用于节能控制
  2. 扩大控制阀的可调范围,改善控制品质
  3. 保证生产过程的安全与稳定
  4. 满足不同工况的控制要求

正反作用选择

  1. 气开+ 气关-,从安全性考虑
  2. 被控对象(+/-) 根据输入输出判断:输入增大,输出减小,则为-
  3. 根据气开气关和被控对象的的正负(整个环节的乘积为 - 构成负反馈),来确定控制器的正负
  4. 分程关系确定

同向动作

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反向动作

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连续分程法

可调比计算

调节机构#二、调节阀的可调比
单个阀的可调比为 R, 将两个阀看作一个阀,则组合后的可调比为 R′:

R=QmaxQminR′=Q2max+Q1maxmin{Q1min,Q2min}

分程阀总流量特性

调节机构#三、调节阀的流量特性

将两个阀组合,计算组合后的可调比,进而将流量表示为开度的关系,
根据小流量阀的最大流量,计算出此时的信号 I 作为分程信号!

QQmax=f(lL)⇒lL=I−416

直线

d(QQmax)d(lL)=K⇒QQmax=K⋅lL+C{C=1R1=K+C⇒K=1−1RQQmax=1R+(1−1R)lL

等百分比

d(QQmax)d(lL)=K(QQmax)⇒ln⁡QQmax=KlL−ln⁡K1{1R=1K1⇒K1=R1=1K1eK⇒K=ln⁡RQQmax=Rl/L−1

间隔分程法

4~12 12~20

l1=I−412−4=I−48l2=I−1220−12=I−128{FFAmax=Rl1−1I<12mAFFBmax=Rl2−1I≥12mA

阀门定位器的作用

阀门定位器与气动执行机构构成闭环负反馈系统,可以增加执行器的输出功率、减小信号传递滞后,加快阀杆的位移速度、提高线性度、克服摩擦力影响、保证阀门正确到位。

  1. 增加执行机构的推力,提高控制阀的定位精度。
    可用于高压差、大口径、高压、高温、低温及介质中含有固体悬浮物或黏性流体的场合。

  2. 克服信号的传递滞后,加快执行机构的动作速度,改善控制阀的动态特性。
    当控制器与执行机构距离较远时(控制器与执行器相距 60 米以上),为了克服信号的传递滞后,加快执行机构的动作速度,应使用阀门定位器,使原来控制阀的一阶滞后特性变为比例环节。

  3. 改善控制阀的流量特性。
    通过改变反馈凸轮的几何形状可改变控制阀的流量特性。

  4. 实现分程控制。
    采用一台控制器的输出信号分别控制两台气动执行器工作时,可使用两个阀门定位器,使它们分别在信号的某一区段完成行程动作,实现分程控制。