11 12 13 14 15 16 17 18 19 FICQ-201 FIC-202 FIC-203 FIQ-204 FFIC-205 DIC-201 DIC-202 AIC-201 TI-201 进入混合箱浆流量控制、计算 洗浆机冲网用热水流量控制 4号洗浆机喷淋的水流量控制 贮浆塔出口流量控制 进混合箱黑液流量比例控制 进混合箱浆浓度控制 贮浆塔出口浆浓度控制 黑液波美控制 1号黑液槽温度指示 300m3/h 60 m3/h 80 m3/h 200 m3/h 300 m3/h 2%~3% 3.0% 6~10°Be 60~80℃ 从附件的管道仪表流程图可知,来自蒸煮段的浆料被送入浆池LIA-201是浆池的液位检测报警点。用浆泵将浆打入混合箱,并用FICQ-201来控制浆量,而DIC-201则是控制其浓度。同时被送入混合箱的还有由1号黑液槽泵出的黑液,其流量由FFIQ-205控制,并与FICQ-201成比例控制,以保证进入洗浆机的浆浓度保持一定。1号真空洗浆机的液位控制LIC-206与FICQ-201组成液位流量串级控制系统。供洗涤用的白水和热清水的加入量分别由FIC-203、FIC-202来加以控制。4号真空洗浆机流出的黑液流入4号黑液槽,并利用“水腿”效应产生真空。4号黑液槽的黑液有黑液泵泵至3号真空洗浆机,根据不用途不同,分成两路:一路至3号洗浆机的喷淋头部,对鼓上的浆进行冲洗;另一路被送至浆槽,对鼓上剥离下来的浆块进行离解、漂洗。在这里设立了两个控制点:LIC-205是通过控制喷淋黑液流量的大小来维持黑液槽的液位稳定;LIC-209是通过控制进入将槽的黑液流量来维持浆槽的液位稳定。在其余的几个真空洗浆机上,同样的理由设置了LIC-204、LIC-208及LIC-203、LIC-207。1号黑液槽中,存放了最终的将被送往蒸发工段的黑液,除了小部分被送往“混合箱”及浆池出浆浓度控制用液外,其余部分被送往蒸发工段。1号黑液槽的液位控制LIC-202与泵出黑液流量控制FIC-206组成液位流量串级控制系统。AIC-201是送出黑液的波美度检测、控制,其手段是通过控制进入洗浆系统的白水流量来调节黑液的波美度。贮浆塔液位检测点为LIA-210,在出口处,还设置有浆浓度控制DIC-202及流量检测、累计FIQ-204。
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3.3洗涤工段涉及的控制系统
3.3.1单回路控制系统
在洗涤工段自动控制设计中,最主要运用到了三种控制系统。一是简单的控制系统,也就是单回路控制系统;二是串级控制系统;三是比值控制系统。
简单控制系统,是由一个测量元件及变送器、一个控制(调节)器、一个调节阀和一个被控过程(调节对象)组成,并只对一个被控参数进行控制的单闭环反馈控制系统。其系统方框图如下图3-1所示:
图3-1
简单控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运,能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛,尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓,或者控制质量要求不太高的场合。下图3-2就是一个简单的控制回路。控制的对象是洗浆机冲网热水流量,检测元件是流量计,当水流量发生变化时,检测变送装置把检测结果送到控制器,控制器经过计算得出一个输出值去控制执行器即阀门。通过这样调节就可以保持热水流量的稳定。
单回路控制系统被控参数的选择一般有以下几条原则:
(1)选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的,可直接测量的工艺参数为被控参数。
(2)当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。
(3)被控参数必须具有足够大的灵敏度。
(4)被控参数的选择必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能。
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根据过程特性选择控制参数的一般原则:
(1)控制通道参数选择:选择过程控制通道的放大系数Ko要适当大一些,时间常数To要适当小一些。纯时延τ0愈小愈好,在有纯时延τ0的情况下,τ0与To之比应小—些(小于1),若其比值过大,则不利于控制。
(2)扰动通道参数选择:选择过程扰动通道的放大系数Kf应尽可能小。时间常数Tf要大。扰动引入系统的位置要远离控制过程(即靠近调节阀)。容量时延τc愈大则有利于控制。
(3)时间常数匹配:广义过程(包括调节阀和测量变送器)由几个一阶环节组成,在选择控制参数时,应尽量设法把几个时间常数错开,使其中一个时间常数比其他时间常数大得多,同时注意减小第二、第三个时间常数。
(4)注意工艺操作的合理性、经济性。
图3-2
3.3.2串级控制系统
串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值,副控制器的输出去操纵控制阀,以实现对变量的定值控制。其系统框图如下图3-2所示。
通过以上框图我们可以分析出,在串级控制系统中,由于引入了副回路,不仅能迅速克服作用于副回路内的干扰,也能加速克服主回路的干扰。副回路具有先调、粗调、快调的特点;主回路具有后调、细调、慢调的特点,对副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以消除。由于主、副回路相互配
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合、互相补充,使控制质量显著提高。串级控制系统主要运用于
图3-3
对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。下图3-4就是其中的一个液位-流量串级控制系统,副回路被控参数是流量,主回路被控参数是液位。选择流量作为被控参数主要副回路包含了主要的干扰,也就是流量的变化。当流量有变化是副回路能够很好的克服。
图3-4
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串级控制系统主参数的选择原则与单回路控制系统被控参数的选择原则是一致的。其副回路是选择也就是确定副回路的被控参数一般应遵循以下几个原则:
(1)主、副参数有对应关系。在串级系统中,一如副参数是为了提高主参数的控制质量,副参数与主参数之间应具有一定的对应关系,即通过调整副参数能有效影响主参数。在主参数确定以后所选定的副参数应与主参数一定的内在联系,副参数的变化应反映主参数是变化趋势、并在很大程度上影响主参数;其次,选择的副参数必须是物理上可测的;另外,由副参数所构成的副回路,调节的通道尽可能短调节过程时间常数不能太大,时间滞后小,以便使等效过程时间常数显著减小,提高整个系统的工作频率,加快控制过程反应速度,改善系统控制品质。
(2)副参数的选择必须使副回路包含变化剧烈的主要干扰,并尽可能多包含一些干扰为了充分发挥串级控制系统对进入副回路的干扰有较强克服能力的特点,在选择副参数时一定要把住干扰包含在副回路中,并力求把更多的干扰包含在副回路中。但也不是福回路包含的干扰越多越好,因为副回路包含的干扰越多,其控制通道的时间常数必然增大,响应速度变慢,副回路快速克服干扰的能力将受到影响。
(3)副参数的选择应考虑到主、副回路中控制过程的时间常数的匹配,以防止“共振”的发生,在串级控制系统中,主、副回路中控制过程的时间常数不能太近。一方面是为了保证副回路具有较快的反应能力;另一方面是由于在串级系统中,主、副回路的密切相关。副参数的变化会影响到主参数,而主参数的变化通过反馈回路有会影响到副参数。如果主、副回路的时间常数比较接近,系统一旦受到干扰,就有可能产生“共振”,使控制质量下降,甚至是系统因振荡而无法工作。
(4)应注意工艺上合理性和经济性。控制系统是为了生产服务的,所设计的系统首先要考虑生产工艺的合理性。如果系统方案在控制原理上是合理的,但工艺不合理,则应重新考虑控制方案。
3.3.3比值控制系统
实现两个或者两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值
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