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控制器是選擇正作用還是反作用?

更新時間:2024-12-17      點擊次數:91

決定控制器動作的主要因素包括:

流量控制元件的位置:需明確流量控制閥位于工藝的輸入側還是輸出側。


故障安全操作需求:工藝過程是否需要在故障情況下自動采取安全措施。


閥門動作類型

ATC(Air-to-Close,氣關型):無氣源時閥門打開,有氣源時關閉。

ATO(Air-to-Open,氣開型):無氣源時閥門關閉,有氣源時打開。


直接作用與反向作用的定義

直接作用(正作用)控制閥回路:控制器輸出與測量值成正比。即當過程值上升時,控制器輸出也增加;反之,過程值下降時,控制器輸出減少。


反向作用(負作用)控制閥回路:控制器輸出與測量值成反比。即當過程值上升時,控制器輸出減少;反之,過程值下降時,控制器輸出增加。


控制器的最小輸出與故障安全動作

控制器的最小輸出應當能夠實現(xiàn)所需的故障安全動作,以確保系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時能自動進入安全狀態(tài)。


實例說明

例如,在蒸餾塔中設有兩個控制器:

回流控制器為反向作用,其控制閥為ATC - FO(空-空關閉、故障打開),用于確保在失去氣源時閥門打開,防止過壓。


凈頂控制器為直接作用,其控制閥為ATO - FC(空-空關閉、故障關閉),用于確保在失去氣源時閥門關閉,避免物料泄漏。


控制閥回路的基本構成要素

一個典型的控制閥回路包含以下幾個基本組件:

控制參數:如流量、壓力等工藝參數。

過程控制器:負責啟動控制閥的動作。

閥門定位器:作為最基礎且必要的組件,用于精確調整閥門位置。

控制閥:執(zhí)行實際的流量或壓力調節(jié)。


控制閥回路的運行模式

控制閥回路有兩種主要運行模式: 

直接作用回路:控制器輸出隨過程變量增加而增加,適用于需要在PV高于設定點時增大輸出的情況。


反向作用回路:控制器輸出隨過程變量增加而減少,適用于需要在PV高于設定點時減小輸出的情況。


直接作用式控制閥回路的操作機制

控制器動作

隨著過程變量或參數測量值的增加,控制器輸出信號相應增加;反之,過程變量減少時,控制器輸出也減少。


閥門定位器動作

控制器輸出信號增加時,閥門定位器的氣壓或輸出負載也隨之增加;反之,控制器輸出減少時,閥門定位器的氣壓或輸出負載也減少。


控制閥動作

當閥門執(zhí)行機構上的負載或氣壓增加時,對于ATC - FO類型的閥門,閥芯會向關閉位置移動;而對于ATO - FC類型的閥門,則會向開啟方向移動。

反向作用控制閥回路的操作機制

控制器動作

當過程變量或參數測量值增加時,控制器輸出信號按比例減少;反之,過程變量減少時,控制器輸出增加。


閥門定位器動作

控制器輸出信號增加時,閥門定位器的氣壓或輸出負荷隨之減?。环粗?,控制器輸出減少時,閥門定位器的氣壓或輸出負荷增加。


控制閥動作

當閥門執(zhí)行機構上的負載或氣壓增加時,對于ATO - FC類型的閥門,閥芯會向關閉位置移動;而對于ATC - FO類型的閥門,則會向開啟方向移動。


應用實例

考慮一個流量控制閥安裝在工藝輸入端的情況,使用ATC控制閥來調節(jié)流量,油箱液位作為過程變量。如果油箱液位升至設定點以上,為了修正誤差,控制器輸出必須增加以關閉閥門,因此在這種情況下,控制器應選擇直接動作。相反,如果使用的流量控制閥是ATO而非ATC,則控制器應選擇反向動作。


直接作用推動閥桿閥門:當施加的氣動壓力增加時,閥桿被向下推,使閥門關閉。


反向作用推動閥桿閥門:當施加的氣動壓力增加時,閥桿被抬起,使閥門打開。


故障安全模式

氣動閥或彈簧閥的故障安全模式取決于執(zhí)行機構和閥體的設計。例如,氣動閥可能設計為在失去氣源時自動打開或關閉,以確保系統(tǒng)的安全性。


控制器動作的選擇及其對整個控制系統(tǒng)的影響。正確配置控制器動作不僅有助于優(yōu)化工藝流程,還能提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。


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