分程控制系统

分程控制概述
    在一般的过程控制系统中,通常是调节器的输出只控制一个调节阀。但在某些工业生产中,根据工艺要示,需将调节器的输出信号分段,去分别控制两个或两个以上的调节阀,以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内全行程动作,这种控制系统被称为分程控制系统。
    例如,间歇式化学反应过程,需在规定的温度中进行。当每次加料完毕后,为了达到规定的反应温度,需要用蒸汽对其进行加热;当反应过程开始后,因放热反应而产生了大量的热,为了保证反应仍在规定的温度下进行,又需要用冷却水取走反应热。为此,需要设计以反应器温度为被控参数、以蒸汽流量和冷却水流量为控制参数的分程控制系统。间歇式化学反应器分程控制系统流程图如图7-14所示。
    在分程控制系统中,调节器输出信号的分段是通过阀门定位器来实现的。它将调节器的输出信号分成几段,不同区段的信号由相应的阀门定位器将其转换为0.2~0.1MPa的压力信号,使每个调节阀都作全行程动作。图7-15所示为使用两个调节阀的分程关系曲线图。
图7-14   间歇式化学反应器                        图7-15  使用两个调节阀的
分程控制系统流程图                                分程关系曲线图
 
    根据调节阀的气开、气关形式和分程信号区段不同,分程控制系统又有两种类型。
    1.调节阀同向作用
    图7-16所示为调节阀同向动作示意图,图a表示两个调节阀都为气开式,图b表示两个都 为气关式。由图7-16a可知,当调节阀输出信号从0.02MPa增大时,阀A开始打开;阀B处于全关状态;当信号增大到0.06MPa时,阀A全开,阀B开始打开;当信号增大到0.1MPa时,阀B全开。由图7-16b可知,当调节器输出信号从0.02MPa增大时,阀A由全开状态开始关闭,阀B则处于全开状态;当信号达到0.06MPa时,阀A全关,而阀B则由全开状态开始关闭;当信号达到0.1MPa时,阀B也全关。
 
 图7-16  调节阀同向动作示意图
a)两阀同为气开式  b)两阀同为气关式
 
2.调节阀异向动作
    图7-17所示为调节阀异向动作的示意图,图a为调节阀A选用气开式、调节阀B选用气关式,图b为调节阀A选用气关式,调节阀B选用气开式。幅图7-17a可知,当调节器输出信号大于 0.02MPa时,阀A开始打开,阀B处于全开状态;当信号达到0.06MPa时阀A全开,阀B开始关闭;当信号达到0.1MPa时阀B全关。图7-17b的调节 阀动作情况与图7-17a相反。分程控制中调节阀同向或异向动作的选择完全由生产工艺安全与要求决定。
 
  图7-17  调节阀异向动作示意图
a) 阀A气开、阀B气关  b)阀A气关、阀B气开