分程控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用極為廣泛，它能實(shí)現(xiàn)如下要求：
①滿足一個(gè)被調(diào)參數(shù)需要用兩個(gè)以上調(diào)節(jié)介質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)的要求。
②實(shí)現(xiàn)開工初期或事故狀態(tài)安全運(yùn)行。
③滿足負(fù)荷大幅度波動(dòng)時(shí)的正常操作。
④對(duì)大口徑工藝管道用兩個(gè)常規(guī)的調(diào)節(jié)閥替代一個(gè)大型三通閥，既節(jié)約了投資又提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)。
下面昌暉儀表列舉分程控制系統(tǒng)幾個(gè)實(shí)例。
分程控制系統(tǒng)實(shí)例1
例1為高壓聚乙烯裝置熱水槽分程控制系統(tǒng)。純水在熱水槽中用0.25MPa蒸汽加熱獲得過熱水作為冷媒，通過熱水泵送入反應(yīng)器夾套移去反應(yīng)熱，經(jīng)換熱后的過熱水仍返回?zé)崴邸Ｍㄟ^對(duì)熱水槽的壓力分程控制和液位分程控制來(lái)調(diào)節(jié)過熱水的出口溫度。正常操作時(shí)壓力調(diào)節(jié)器(反作用)控制副產(chǎn)蒸汽閥保持壓力穩(wěn)定，液位調(diào)節(jié)器(正作用)控制純水閥保持液位穩(wěn)定。開工初期動(dòng)用0.25MPa蒸汽閥，當(dāng)熱水泵故障或停泵是動(dòng)用熱水閥。
高壓聚乙烯裝置熱水槽分程控制系統(tǒng)
高壓聚乙烯裝置熱水槽分程控制系統(tǒng)分程閥數(shù)據(jù)
◆分程閥：閥①為氣關(guān)閥；閥②為氣關(guān)閥
◆工作范圍：閥①在20kPa-60kPa范圍內(nèi)工作；閥②在60kPa-100kPa范圍內(nèi)工作
◆閥門口徑：PIC-602的閥①的口徑為2英寸/PIC-602的閥②的口徑為1英寸；LIC-602的閥①的口徑為3/4英寸/LIC-602的閥②的口徑為3/4英寸
◆流通能力Cvmax：PIC-602的閥①的Cvmax=46/PIC-602的閥②的的Cvmax=9；LIC-602的閥①的的Cvmax=1.68/LIC-602的閥②的的Cvmax=1.68
◆可調(diào)比R：閥①的可調(diào)比R=30；閥②的可調(diào)比R=30
◆調(diào)節(jié)閥流量特性：閥①為等百分比；閥②為等百分比
◆PID調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系：
實(shí)例1壓力分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系 實(shí)例1液位分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系
分程控制系統(tǒng)實(shí)例2
例2為加氫裂變裝置高壓分離器液位分程控制。正常操作時(shí)液位調(diào)節(jié)器(正作用)控制閥①保持液位穩(wěn)定，如液位升高，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)上升至60kPa-100kPa范圍內(nèi)閥②運(yùn)行(關(guān)→開)，使液位回到給定值。擴(kuò)大了調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍。
副產(chǎn)蒸汽閥保持壓力穩(wěn)定，液位調(diào)節(jié)器(正作用)控制純水閥保持液位穩(wěn)定。開工初期動(dòng)用0.25MPa蒸汽閥，當(dāng)熱水泵故障或停泵是動(dòng)用熱水閥。
加氫裂變裝置高壓分離器液位分程控制
加氫裂變裝置高壓分離器液位分程控制系統(tǒng)分程閥參數(shù)
◆分程閥：閥①為氣開閥；閥②為氣開閥
◆工作范圍：閥①為20kPa-60kPa；閥②為60kPa-100kPa
◆閥門口徑：閥①的口徑為6英寸；閥②的口徑為4英寸
◆流通能力Cvmax：閥①的Cvmax=360；閥②的的Cvmax=40
◆可調(diào)比R：閥①的可調(diào)比R=50；閥②的可調(diào)比R=50
◆調(diào)節(jié)閥流量特性：閥①為等百分比；閥②為線性
◆PID調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系：
實(shí)例2分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系
分程控制系統(tǒng)實(shí)例3
例3為加氫裂化裝置氫氣緩沖罐壓力分程控制。用一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)去控制三個(gè)調(diào)節(jié)閥，閥②、閥③各承擔(dān)增壓機(jī)額定負(fù)荷的50%，正常操作時(shí)壓力調(diào)節(jié)器(正作用)輸出信號(hào)控制閥③達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定。如果壓力P1下降值40kPa-20kPa范圍內(nèi)閥②投入運(yùn)行，返回量增加，使P1回到給定值。當(dāng)制氫裝置發(fā)生故障P1突然下降是閥②全開返回，返回量增加50%，P1回到給定值，但閥②仍由聯(lián)鎖信號(hào)維持全開，確保增壓機(jī)(往復(fù)式)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)增壓機(jī)如馬達(dá)故障停車時(shí)P1突然上升，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)升至80kPa-100kPa范圍內(nèi)，閥②和閥③全關(guān)，閥①打開向火炬放空，使P1回到給定值，但閥①仍由聯(lián)鎖信號(hào)維持全開，避免引起制氫裝置的停車。
加氫裂化裝置氫氣緩沖罐壓力分程控制
加氫裂化裝置氫氣緩沖罐壓力分程控制系統(tǒng)分程閥參數(shù)
◆分程閥：閥①為氣開閥；閥②為氣開閥；閥③氣關(guān)閥
◆工作范圍：閥①在80kPa-100kPa動(dòng)作；閥②在20kPa-40kPa范圍動(dòng)作；閥③在40kPa-80kPa
◆閥門口徑：閥①的口徑為2英寸；閥②的口徑為2英寸；閥③的口徑為2英寸
◆流通能力Cvmax：閥①的Cvmax=360；閥③的的Cvmax=40
◆可調(diào)比R：閥①的可調(diào)比R=30；閥②的可調(diào)比R=30；閥③的可調(diào)比R=30
◆調(diào)節(jié)閥流量特性：閥①為線性；閥②為線性；閥③為線性
◆PID調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系：
實(shí)例3調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系
分程控制系統(tǒng)實(shí)例4
例4為加氫裂化裝置換熱器溫度分程控制。原設(shè)計(jì)采用8英寸高壓三通閥來(lái)調(diào)節(jié)溫度，現(xiàn)改用一閥為8英寸一閥為6英寸組成分程控制，不僅滿足了工藝要求，而且替代了昂貴的高壓三通閥，正常操作時(shí)溫度調(diào)節(jié)器控制要求。閥①保持出口溫度穩(wěn)定。
加氫裂化裝置換熱器溫度分程控制
加氫裂化裝置換熱器溫度分程控制系統(tǒng)分程閥參數(shù)
◆分程閥：閥①為氣關(guān)閥；閥②為氣開閥
◆工作范圍：閥①在60kPa-100kPa動(dòng)作；閥②在20kPa-60kPa范圍動(dòng)作
◆閥門口徑：閥①的口徑為8英寸；閥②的口徑為6英寸
◆流通能力Cvmax：閥①的Cvmax=850；閥③的的Cvmax=500
◆可調(diào)比R：閥①的可調(diào)比R=100；閥②的可調(diào)比R=100
◆調(diào)節(jié)閥流量特性：閥①和閥②為等百分比和線性可調(diào)
◆PID調(diào)節(jié)器輸出與分程閥動(dòng)作關(guān)系：
從上面的舉例中可知，由兩個(gè)調(diào)節(jié)閥組成的分成控制系統(tǒng)，器工作范圍采用一閥為在20kPa-60kPa，一閥為在60kPa-100kPa。在正常操作情況下，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)都是在某段信號(hào)范圍內(nèi)工作，它所對(duì)應(yīng)的分程閥大多采用等百分比特性而且是大閥。通常調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定都在正常操作信號(hào)范圍內(nèi)進(jìn)行，此時(shí)，分程控制系統(tǒng)就如一個(gè)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但當(dāng)工藝異常狀態(tài)或開車初期，調(diào)節(jié)器就動(dòng)用另一調(diào)節(jié)閥，以便滿足工藝要求。這里需要討論由一個(gè)調(diào)節(jié)閥過渡到另一個(gè)調(diào)節(jié)閥時(shí)在分程點(diǎn)(60kPa)對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響問題。大致可歸納成下圖所示的幾種情況。
圖a A閥和B閥最小可控流量之間變化 圖b A閥和B閥最大可控流量之間變化
圖c 變化B閥的最小可控流量 圖d 變化A閥的最小可控流量
由圖可知，若A、B兩閥流通能力相等，可調(diào)比R相同，則在分程點(diǎn)處的過渡較平滑。若A、B兩閥流通能力相差較大，但正常操作的分程閥位大閥(如圖c)中A為大閥，圖d中B為大閥，則在分程點(diǎn)處波動(dòng)甚小。如例2中正常操作閥①的流通能力Cvmax=360，閥②的流通能力Cvmax=40，可調(diào)比R=50，求得閥②的最小可控流通能力Cvmin=0.80，所以當(dāng)閥①過渡到閥②時(shí)，在總管路中流通能力僅變化0.80。但當(dāng)A、B兩閥流通能力相差較大，而且由小閥過渡到大閥，則在分程點(diǎn)處得引起流量突變，這種突變的實(shí)質(zhì)是大閥一開啟，在總管路中突然增加了大閥的最小可控流量，它可能比小閥的最大可控流量大得多。由于大閥的最小可控流量是由大閥的最大可控流量和可調(diào)比決定的，不隨閥門提前(或推遲)開啟而改變其大小，因此在分程點(diǎn)附近采用信號(hào)重疊的辦法無(wú)法改善分程控制系統(tǒng)分程點(diǎn)流量突變現(xiàn)象。
昌暉儀表認(rèn)為采用分程控制最根本的出發(fā)點(diǎn)是滿足工藝上的特殊要求，從大量的分程控制系統(tǒng)實(shí)例得知，兩個(gè)分程閥其口徑或流通能力一般相差不大，有的相等，因此由一閥過渡到另一閥在分程點(diǎn)處流量的變化對(duì)整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)不會(huì)帶來(lái)多大影響。為了避免分程控制系統(tǒng)分程點(diǎn)流量突變，在實(shí)施分程控制系統(tǒng)時(shí)，使PID調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的正常工作點(diǎn)落在該調(diào)節(jié)閥的工作范圍內(nèi)并盡量遠(yuǎn)離分程點(diǎn)。
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