工業(yè)生產(chǎn)液位控制過程中記錄儀的作用

　　工業(yè)生產(chǎn)過程中為了均衡進(jìn)出的物料量記錄儀,以保證過程的物料平衡要求,經(jīng)常要對一些液體貯槽或設(shè)備內(nèi)的液位高低進(jìn)行控制。一般液體貯槽如進(jìn)料罐、成品罐及中間緩沖容器等都具有單容量的特性,對它們的液位控制比較容易實(shí)現(xiàn)。通常只要采用單回路控制系統(tǒng)就可達(dá)到目的,其控制方案。

　　可根據(jù)液位變化,改變輸入流量或輸出流量來控制液位。由于記錄儀實(shí)際操作中,人們常常是利用容器內(nèi)的液位來控制流人過程其他設(shè)備的流量,或?yàn)榱似鸬骄彌_作用而控制液位的,所以對液位的控制要求不太高,因而液位控制器通常采用寬比例度的比例控制器或帶弱積分作用的P控制器。只有當(dāng)容器用作計(jì)量槽使用時(shí)記錄儀才需要精確地控制液位,為了消除余差,控制器應(yīng)選用比例積分作用需要指出的是,在工業(yè)生產(chǎn)過程中,由于操作的連續(xù)性,往往前一設(shè)備的出料就直接作為后一設(shè)備的進(jìn)料。

　　例如某煉油廠催化裂化裝置的分餾塔,其頂部采出的粗汽油經(jīng)冷凝后進(jìn)入容器(容201),其液相由離心泵抽出并直接進(jìn)入后續(xù)的吸收穩(wěn)定系統(tǒng),其流程如工藝要求容201的液面平穩(wěn),不僅要防止記錄儀溢出和抽干,而且要求保持在中間位置,使油品在器內(nèi)停留時(shí)間合適,以免影響油品質(zhì)量。

　　與此同時(shí),為了穩(wěn)定后續(xù)工段的操作,工藝上還要求進(jìn)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的粗汽油流量盡可能平穩(wěn)。顯然,要保持容201的液位穩(wěn)定,需通過改變出料流量來控制,而為滿足進(jìn)后續(xù)設(shè)備的流量穩(wěn)定,則又要求容201的出料流量穩(wěn)定為了解決連續(xù)生產(chǎn)過程中這種供求互有矛盾的控制要求,從工藝設(shè)計(jì)的角度出發(fā),可以通過擴(kuò)大或添設(shè)中間緩沖容器的辦法來解決。

　　而從自動(dòng)控制的角度出發(fā),可以在不改變工藝設(shè)備的情況下,采用“均勻控制”策略同樣能達(dá)到這一目的所謂均勻控制,就是對生產(chǎn)過程中表征前后供求關(guān)系的兩個(gè)參數(shù),如上例中的液位和流量,對它們各自的控制要求互相兼顧,適當(dāng)均勻。實(shí)現(xiàn)均勻控制的過程有如下特點(diǎn)：

　　①液位(或壓力)和流量兩個(gè)參數(shù)都是變化著的,不能保持定值;

　?、趦蓚€(gè)參數(shù)的過渡過程均應(yīng)是緩慢、平穩(wěn)地變化;

　?、蹆蓚€(gè)參數(shù)的變化均應(yīng)在工藝操作的容許范圍之內(nèi);

　　要實(shí)現(xiàn)均勻控制記錄儀,可以采用所示的簡單液位控制系統(tǒng),按前一設(shè)備的液位來調(diào)節(jié)其排出液流量(即后一設(shè)備的進(jìn)料量)來實(shí)現(xiàn)。與常規(guī)PID控制系統(tǒng)不同的只是將液位控制器的比例度適當(dāng)放大一些而已。當(dāng)記錄儀控制系統(tǒng)在寬比例度作用下,由于被控變量(液位)的波動(dòng)范圍稍大一些(但其適合大偏差應(yīng)以不超過工藝容許的范圍為限),相應(yīng)操縱變量(流量)的變化也較平衡緩慢一些,起到了“均勻”的作用。如果記錄儀控制器只具有寬比例度作用,雖然穩(wěn)定比較快些,但控制結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)余差。

　　當(dāng)記錄儀出現(xiàn)的持續(xù)干擾較大時(shí),可能會(huì)使液位超過工藝容許范圍。為了克服上述弊病,可通過引入適當(dāng)?shù)姆e分作用來消除因干擾而產(chǎn)生的余差采用單回路液位控制系統(tǒng)的均勻控制方案雖然簡單易行,但當(dāng)后面設(shè)備的壓力變化時(shí),控制閥的開度雖然未變,而流量卻有了變化,所以它只能適用于干擾不太大、要求不很高的場合。否則,就要采用圖1-3中所示的液位與流量串級形式的均勻控制方案。

　　其主要記錄儀被控變量仍是液位,通過寬比例度液位控制器,較平穩(wěn)緩慢地改變流量回路的設(shè)定值,以實(shí)現(xiàn)液位和流量的均勻控制。以流量為輔助被控變量的流量控制回路的引入,能及時(shí)迅速地克服后一設(shè)備壓力等干擾對流量的影響。

　　流量控制器的設(shè)定值由液位控制器的輸出來決定,所以當(dāng)液位不變,而流量在壓力等干擾作用下發(fā)生變化時(shí),可以借助流量控制器的校正作用使流量穩(wěn)定。該流量控制器一般選用純比例作用,有時(shí)也可選用比例積分作用,但它引入積分作用的目的和液位控制引入積分作用的目的不一樣,液位控制器引入積分作用是為了消除余差,而流量控制器引入積分作用則是用以增強(qiáng)控制作用,因?yàn)橛辛肆髁靠刂苹芈?為了減少振蕩,比例度一般也取得較大,因此克服干擾的能力較弱,需要引入積分作用來補(bǔ)充。

　　需要指出,在記錄儀有些容器中,液位是通過進(jìn)料閥來控制的,用液位控制器對進(jìn)料流量進(jìn)行控制,同樣可以實(shí)現(xiàn)均勻控制的目的。