分程控制系統就是用一臺調節器控制兩臺或兩臺以上的調節閥,每臺調節閥根據工藝的要求,在調節器輸出的一段信號范圍內動作。分程控制按調節閥的開閉形式,分為同向和異向調節。同向調節,即隨著調節閥輸入信號的增加,兩臺調節閥都開大或關小;異向調節,即隨著調節閥輸入信號的增加,一臺調節閥關閉,而另一臺調節閥開大,或者相反。分程控制可通過調節閥、電氣閥門定位器、DCS的軟件來實現。
分程控制系統的測量、控制回路與簡單控制系統回路基本相同,其輸出也只有一路,因此,對分程控制系統的故障判斷及處理,可參照簡單控制系統的方法進行。
[實例1]某換熱器溫度分程控制投自動不穩定,且蒸汽消耗高。
控制系統如圖1所示,物料從換熱器底部流入,經換熱后從頂部流出,物料出口溫度通過控制換熱器的水量來控制,生產正常時通過調節水量來控制溫度,如果溫度達不到要求時,可通過蒸汽加熱來提升物料溫度。


圖1 溫度分程控制及閥門分程曲線圖
[故障檢查]先懷疑調節器參數整定不理想,但重調參數效果仍不明顯。通過學習他企業的經驗,決定試改變分程曲線。
[故障處理]使分程曲線的區間大小不一樣,投用后控制比較穩定,跟蹤及時。
[維修小結]通過DCS組態來改變分程曲線比較容易實現。本例原來兩臺調節閥以調節器輸出50%為分界。現在以25%為分界,使分程曲線的區間大小不一樣,如圖1所示,使兩臺調節閥的動作快慢不同,區間長的B閥動作慢,區間短的A閥動作快,既符合了工藝要求,控制效果還滿意。
[實例2]某壓縮機防喘振控制系統的改造。
該控制系統原來只用一個調節閥,為了適應大負荷下出現喘振后確保壓縮空氣緊急放空,調節閥的口徑選擇得較大,但在小負荷下出現喘振時放空量小,就需要將閥開得較小,形成正常時調節閥只能在小開度工作,而大閥門在小開度下工作,除調節閥的特性會發生變化外,還經常發生噪聲和振蕩,使控制質量降低。

圖2 防喘振分程控制系統組成示意圖
為解決以上矛盾,將該系統改為分程控制系統,如圖2所示。A、B為兩臺同向動作的氣關式調節閥,圖中A閥在調節器輸出信號為20-12mA時,由全關到全開,B閥在調節器輸出信號為4-12mA時,由全關到全開,在正常情況下,當負荷小時,B閥處于全關,只通過A閥開度的變化來進行控制;當負荷大時,A閥全開仍滿足不了壓縮空氣放空量的時候,B閥也開始打開,以補充A閥全開時放空量的不足。
[實例3]液位分程控制系統波動大。
[故障檢查]觀察記錄曲線像鋸齒形波動,調節器輸出始終在45%-55%之間變化,即B調節閥始終處于開開、關關的位置,看來B調節閥選擇大了。
[故障處理]應急處理方法:一是與工藝聯系加大工藝介質的循環量,增大B閥的開度。二是用手輪關小A閥,間接增大B閥開度,使B閥脫開小開度工作狀態。
[維修小結]本例由于調節閥的膜室較大,B閥接收調節器50%以上的信號后,調節閥膜室有個充氣過程,出現一個死區,PI調節器在調節閥充氣過程中輸出已變大,待充氣完之后B閥又開過頭了,調節器輸出又降低,低于50%以后B閥又關閉,重復以上過程,加之調節閥在低端的非線性,致使系統控制不好,記錄曲線呈鋸齒形波動。
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