|
由主副两个参数、两个调节器构成两个控制回路，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值，而后者的输出去控制调节阀的系统就是串级调节系统。 例：管式加热炉物料出口温度串级调节系统。  管式加热炉是石油、化工生产中重要装置之一。它的任务是把原料加热到一定温度。炉出口温度的控制十分严格和重要。一方面可以延长炉子寿命，防止炉管烧坏，另一方面可以保证精馏或裂解的质量。为了控制炉出口温度，根据前面介绍的简单控制系统的设计原则，可以设计图15-1所示的温度控制系统，操纵变量是燃料量，即通过改变燃料量来维持炉出口温度保持在工艺所规定的数值上。 初看起来，上面的控制方案是可行的、合理的，但仔细分析一下就会发现问题。从调节阀动作改变燃料量到出口温度改变，这中间需要相继通过炉膛、管壁和被加热原料所具有的热容和热阻（如图15-2），因而控制通道的时间常数很大，这个时间常数约15分钟左右，致使出口温度对于燃料量的变化反应缓慢，控制质量差。而工艺上往往对出口温度的要求很高，一般希望波动不超过±（1-2）℃。实践证明，采用简单的温度控制系统是达不到这个要求的。为了解决控制通道时间常数太大的问题，需要对加热炉对象的工艺进一步的分析。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有  影响出口温度的干扰因素很多，主要有： （1）被加热原料方面（它的流量和入口温度）的干扰D1， （2）燃料方面（它的组分、热值、压力）的干扰D2； （3）鼓风、炉膛抽力和环境温度方面的干扰D3。 管式加热炉对象是一根很长的受热管道，它的热负荷很大，它是通过炉膛与原料的温差将热量传给原料的。干扰D2、D3首先是从炉膛温度反应出来的。我们能否以炉膛温度为被控变量组成简单控制系统，及时来克服干扰D2、D3，使出口温度不受D2、D3的影响？ 采用炉出口温度控制器T1C与炉膛温度控制器是串联在一起，T1C的输出作为T2C的给定值，T2C的输出直接控制调节阀，我们把图15-3所示结构的控制系统称之为串级控制系统。  本文来自www.eadianqi.com 那么这种结构的控制系统能否按照预期的要求正常工作呢？我们来分析一下它的工作过程。为分析问题方便起见，假定调节阀选气开阀，气压信号中断时关闭阀门，以防止烧坏炉管酿成事故，因此控制器T1C和T2C都应选反作用 （关于其确定方法，后面再介绍）。图15-3所示串级控制系统的方框图如图15-4所示。  串级系统由主、副回路构成，副回路以炉膛温度为调节对象，主回路以炉出口温度为调节对象，在某一时刻，燃料油干扰来临，炉膛温度发生变化，此时副调节器开始调节，结果使炉膛温度偏差随之减小，若干扰的结果影响到炉出口温度时，主调节器进行调节，主调节器的输出给副调节器的外给定输入，通过改变副调节器的给定值实现调节作用。 |