浅谈化工过程控制技术

赵练奎（兰州蓝星清洗有限公司，甘肃 兰州 730060）

浅谈化工过程控制技术

赵练奎（兰州蓝星清洗有限公司，甘肃 兰州 730060）

随着科技的发展，化工过程控制技术在现代化化工成产中的作用越来越重要，本文就化工过程控制几种常见类型及其控制方案做了介绍。

闭环；开环；主回路；副回路

自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。

1 化工生产控制

化工生产过程都必须在工艺所规定的工艺变量（温度、压力、流量、液位、浓度等）条件下进行操作，才能保证生产安全、高效地进行。但是，在生产过程中，由于某些因素的影响往往使得各种表征生产过程进行状况的变量偏离工艺指标。若要达到稳定操作，必须对那些工艺变量进行控制。从而出现了化工过程控制。

2 化工过程控制的特点

过程工业是随时间的延续，连绵不断的发生连续变化的。这样的生产过程中，物料通常是以流体形态（气态、液态、多相混合流体）在密闭的管路和容器中，进行物质的、能量的传递与交换。这样的工业过程具有下面一些特点：

①控制对象复杂、控制要求多样；②生产环节之间关联性很强；③控制方案具有多样性，如：单回路、串级、前馈-反馈、比值、均匀、分程、选择性等；④控制过程属慢过程、多半属参量控制；⑤定值控制是主要控制形式；⑥大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。

3 控制系统的构成

简单控制系统是指由一个测量原件和变送器、一个调节器、一个调节阀和一个被控对象构成的闭环控制系统。

4 控制系统的分类

常用的分类方法有两种：按设定值的形式、按系统的结构。

4.1 按设定值的形式分类

①定值控制系统—设定值恒定不变②随动控制系统—设定值不固定，随时可能变化

③程序控制系统—设定值按预定的时间程序变化

4.2 按系统的结构特点分类

（1）反馈控制系统（闭环控制）

（2）前馈控制系统

控制系统没有被控变量负反馈，不将被控变量引入到控制器中。

（3）复合控制系统

是由两个及两个以上简单控制系统组合起来的控制一个或同时控制多个参数的控制系统，又叫复杂控制系统。

5 常见的几种复合控制系统介绍

常见的复合控制系统主要有串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、选择性控制系统及分程控制系统。

5.1 串级控制系统

就是由两个调节器串联在一起，控制一个执行阀，实现定值控制的控制系统。

处于系统方框图里面的是副回路，外面的是主回路，其特点为：

（1）由于副回路的引入及其快速作用，使其对进入副回路的干扰具有很强的抗干扰能力，调节及时。

（2）改善了对象特性，等效对象时间常数缩小，提高了工作频率，从而使操作周期缩短，提高了控制质量。

（3）由于副回路的存在，使整个系统具有一定的自适应能力，适应负荷或操作条件的变化。

5.2 均匀控制系统

是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地、均匀的变化，使前后设备在物料供求上相互兼顾、均匀协调的系统。其特点为：

①表征前后供求关系的两个参数是矛盾的；②两个参数应该是缓慢变化的；③两个参数只能在允许的范围内波动。

均匀控制系统是就控制方案所起的作用即控制目的而言的，从方案的结构来看，它有时像一个单回路的定值控制系统，有时又像两个控制变量组成的串级控制系统。

5.3 比值控制系统

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。按结构分类比值控制系统又分为开环和闭环比值控制系统；按实施方案分类又分为相乘和相除方案；按比值分类又分为定比值和变比值控制方案。

5.4 选择性控制系统

生产工况超出一定范围时，自动切换到一种新控制系统中，取代原控制系统对生产过程进行控制，当工况恢复时，又自动切换回原自动控制系统中。选择性控制系统分类：

5.4.1 开关型选择性控制系统

这种控制系统一般有两个可供选择的变量，一个变量是工艺操作的主要技术指标，另一个是工艺操作的上限值，只要不超出该值，就能保证生产的正常运行。

5.4.2 连续型选择性控制系统

选择器位于两个控制器与一个执行器之间，这是最常用的选择性控制系统。连续型选择性控制系统是连续控制系统切换到另一个连续控制系统。

选择器位于控制器之前，此系统的特点是多个变送器共用一个控制器，选择器位于控制器之前，对变送器的输出信号进行选择，其主要用途有两个，一是选出几个检测变送信号的最高或最低信号用于控制，其二是为了防止因为仪表故障造成事故。

5.4.3 混合型选择性控制系统

既包含有开关型选择的内容，又包含有连续型选择的内容。

5.5 分程控制系统

将一个控制器的输出分成若干段，由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器对多个控制阀的控制。

（1）可以提高阀的可调比，适应负荷的大范围变化，改善控制品质。

（2）可以满足生产中不同阶段的需要，根据分程条件，不同阶段利用不同的方案进行控制。

6 结语

在科技快速发展的今天，化工过程控制在现代化工行业的中的作用越来越凸显出来，是实现现代化工生产自动化的关键所在。随着我们国家化工自动化水平的提高，自控种类也日趋多样化。所以，我们需要了解以及掌握常见的化工过程控制技术，以便于在化工成产中有针对性的选择控制方案，及解决因为控制方案不合理而导致的生产问题。

［1］左为恒，周林.自动控制理论基础.北京：机械工业出版社，2007.

［2］李守忠，陈云明.化工电气和化工仪表.北京：化学工业出版社，2007.