趙練奎（蘭州藍星清洗有限公司，甘肅 蘭州 730060）

淺談化工過程控制技術

趙練奎（蘭州藍星清洗有限公司，甘肅 蘭州 730060）

隨著科技的發(fā)展，化工過程控制技術在現(xiàn)代化化工成產中的作用越來越重要，本文就化工過程控制幾種常見類型及其控制方案做了介紹。

閉環(huán)；開環(huán)；主回路；副回路

自動控制技術在工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化中起著十分重要的作用，自動控制水平的高低也是衡量一個國家科學技術先進與否的重要標志之一。隨著國民經濟和國防建設的發(fā)展，自動控制技術的應用日益廣泛，其重要作用也越來越顯著。

1 化工生產控制

化工生產過程都必須在工藝所規(guī)定的工藝變量（溫度、壓力、流量、液位、濃度等）條件下進行操作，才能保證生產安全、高效地進行。但是，在生產過程中，由于某些因素的影響往往使得各種表征生產過程進行狀況的變量偏離工藝指標。若要達到穩(wěn)定操作，必須對那些工藝變量進行控制。從而出現(xiàn)了化工過程控制。

2 化工過程控制的特點

過程工業(yè)是隨時間的延續(xù)，連綿不斷的發(fā)生連續(xù)變化的。這樣的生產過程中，物料通常是以流體形態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、多相混合流體）在密閉的管路和容器中，進行物質的、能量的傳遞與交換。這樣的工業(yè)過程具有下面一些特點：

①控制對象復雜、控制要求多樣；②生產環(huán)節(jié)之間關聯(lián)性很強；③控制方案具有多樣性，如：單回路、串級、前饋-反饋、比值、均勻、分程、選擇性等；④控制過程屬慢過程、多半屬參量控制；⑤定值控制是主要控制形式；⑥大多使用標準化的檢測、控制儀表及裝置。

3 控制系統(tǒng)的構成

簡單控制系統(tǒng)是指由一個測量原件和變送器、一個調節(jié)器、一個調節(jié)閥和一個被控對象構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

4 控制系統(tǒng)的分類

常用的分類方法有兩種：按設定值的形式、按系統(tǒng)的結構。

4.1 按設定值的形式分類

①定值控制系統(tǒng)—設定值恒定不變②隨動控制系統(tǒng)—設定值不固定，隨時可能變化

③程序控制系統(tǒng)—設定值按預定的時間程序變化

4.2 按系統(tǒng)的結構特點分類

（1）反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制）

（2）前饋控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)沒有被控變量負反饋，不將被控變量引入到控制器中。

（3）復合控制系統(tǒng)

是由兩個及兩個以上簡單控制系統(tǒng)組合起來的控制一個或同時控制多個參數的控制系統(tǒng)，又叫復雜控制系統(tǒng)。

5 常見的幾種復合控制系統(tǒng)介紹

常見的復合控制系統(tǒng)主要有串級控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)及分程控制系統(tǒng)。

5.1 串級控制系統(tǒng)

就是由兩個調節(jié)器串聯(lián)在一起，控制一個執(zhí)行閥，實現(xiàn)定值控制的控制系統(tǒng)。

處于系統(tǒng)方框圖里面的是副回路，外面的是主回路，其特點為：

（1）由于副回路的引入及其快速作用，使其對進入副回路的干擾具有很強的抗干擾能力，調節(jié)及時。

（2）改善了對象特性，等效對象時間常數縮小，提高了工作頻率，從而使操作周期縮短，提高了控制質量。

（3）由于副回路的存在，使整個系統(tǒng)具有一定的自適應能力，適應負荷或操作條件的變化。

5.2 均勻控制系統(tǒng)

是指兩個工藝參數在規(guī)定范圍內能緩慢地、均勻的變化，使前后設備在物料供求上相互兼顧、均勻協(xié)調的系統(tǒng)。其特點為：

①表征前后供求關系的兩個參數是矛盾的；②兩個參數應該是緩慢變化的；③兩個參數只能在允許的范圍內波動。

均勻控制系統(tǒng)是就控制方案所起的作用即控制目的而言的，從方案的結構來看，它有時像一個單回路的定值控制系統(tǒng)，有時又像兩個控制變量組成的串級控制系統(tǒng)。

5.3 比值控制系統(tǒng)

實現(xiàn)兩個或兩個以上參數符合一定比例關系的控制系統(tǒng)。按結構分類比值控制系統(tǒng)又分為開環(huán)和閉環(huán)比值控制系統(tǒng)；按實施方案分類又分為相乘和相除方案；按比值分類又分為定比值和變比值控制方案。

5.4 選擇性控制系統(tǒng)

生產工況超出一定范圍時，自動切換到一種新控制系統(tǒng)中，取代原控制系統(tǒng)對生產過程進行控制，當工況恢復時，又自動切換回原自動控制系統(tǒng)中。選擇性控制系統(tǒng)分類：

5.4.1 開關型選擇性控制系統(tǒng)

這種控制系統(tǒng)一般有兩個可供選擇的變量，一個變量是工藝操作的主要技術指標，另一個是工藝操作的上限值，只要不超出該值，就能保證生產的正常運行。

5.4.2 連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)

選擇器位于兩個控制器與一個執(zhí)行器之間，這是最常用的選擇性控制系統(tǒng)。連續(xù)型選擇性控制系統(tǒng)是連續(xù)控制系統(tǒng)切換到另一個連續(xù)控制系統(tǒng)。

選擇器位于控制器之前，此系統(tǒng)的特點是多個變送器共用一個控制器，選擇器位于控制器之前，對變送器的輸出信號進行選擇，其主要用途有兩個，一是選出幾個檢測變送信號的最高或最低信號用于控制，其二是為了防止因為儀表故障造成事故。

5.4.3 混合型選擇性控制系統(tǒng)

既包含有開關型選擇的內容，又包含有連續(xù)型選擇的內容。

5.5 分程控制系統(tǒng)

將一個控制器的輸出分成若干段，由各個信號段去控制相應的控制閥，從而實現(xiàn)了一個控制器對多個控制閥的控制。

（1）可以提高閥的可調比，適應負荷的大范圍變化，改善控制品質。

（2）可以滿足生產中不同階段的需要，根據分程條件，不同階段利用不同的方案進行控制。

6 結語

在科技快速發(fā)展的今天，化工過程控制在現(xiàn)代化工行業(yè)的中的作用越來越凸顯出來，是實現(xiàn)現(xiàn)代化工生產自動化的關鍵所在。隨著我們國家化工自動化水平的提高，自控種類也日趨多樣化。所以，我們需要了解以及掌握常見的化工過程控制技術，以便于在化工成產中有針對性的選擇控制方案，及解決因為控制方案不合理而導致的生產問題。

［1］左為恒，周林.自動控制理論基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

［2］李守忠，陳云明.化工電氣和化工儀表.北京：化學工業(yè)出版社，2007.