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饱和状态下控制元件的调整

作者:Peter Welander2014.02.19阅读 11527

        最近的一条工程博客描述了一个可能是非常普遍的问题。这个讨论源于有一家工厂在蓄热式热氧化器(RTO)上安装了鼓风机。问题是,一旦工厂启动鼓风机,它的全速工作就会产生巨大的噪音CONTROL ENGINEERING China版权所有,影响到工厂附近生活的居民。
        问题并不是因为鼓风机没有运动控制,相反它装备有一个变频器,但是似乎在鼓风机全速工作的时候被卡住了。笔者认为问题也不在于变频器,而是在于控制系统。鼓风机通过控制器进行调节,假设可以根据RTO的要求调整速度。调查发现安装人员从未对回路进行整定,对于设置点的设置也很不小心,这样控制器就需要比鼓风机全速运行时能够制造的风大得多的风才能工作。


热水器全力工作,但是它还是无法达到设定点。它距离设定点还有一段距离。


本例显示的过程是油罐的输出。如果输出的设定值高于最大输入,液位就会下降直至油流干控制工程网版权所有,此时输出才会等于输入。

        在这个控制回路中控制工程网版权所有,鼓风机可以被称为处于饱和状态。它已经物尽其用了,但是还是不能将过程变量置于设定点。这些饱和条件并不都是很难找到,尤其是当公司希望提升产量的时候。过程中的控制点会变成瓶颈www.cechina.cn,或者是生产的限制因素。如果你有过因为同时洗澡的人太多导致热水器没水的经历的话,你就会明白热水器在这个时候就处于饱和状态。锅炉可以调节为全力工作www.cechina.cn,但是这并不会持续很长时间。
        一旦一些过程因素达到饱和状态,结果就要取决于过程本身的性质。有些过程程属于自调整类型,这就意味着它能够解决一些亚优化状态,但是保证运行。鼓风机仍然可以向RTO中吹气,淋浴也还可以使用,尽管水温要比期望的凉很多。通过浏览显示器,我们可以在控制室中识别自调节过程。尽管流程变量不会达到设定点,它还是会达到某一个水平,使系统运行下去。
        另外一些过程是非自调整过程,意味着在问题出现之前,它们只会在失控状态下运行很短的一段时间。非自调整过程的经典例子就是储油罐。如果油罐的出油阀处于饱和状态,从而进油比出油更多,这种情况将持续到溢油为止。类似的,如果进油阀处于饱和状态,出油量比进油量更大,最终油罐中的油就会流干。如果过程变量持续偏离设定点,我们在控制室中也可以识别出非自调整过程。
        处于饱和状态的控制元件可能会让过程难以控制。如果阀、泵、热水器或者其他设备达到使用极限,那么这个设备就会成为首要控制元素。如果过程设计时没有想让设备如此工作,那么你可能就有麻烦了,最好的方法就是回拨,直到有一定的裕量。从长远看,这些设备可以用性能更加合适的设备替换。日积月累,过程中的薄弱环节会逐渐消失,也会逐渐实现期望的输出。
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