蒸汽加热器的副环控制参数

蒸汽加热液体（比如水），常采用TIC-FIC的串级控制， 如图。。



问题： 副环为何不采用控制蒸汽入口压力的方式，TIC-PIC 。。二者的应用有区别吗？

你好好想

我是这么想的，无论用什么方法，只要能达到目的就可以。
只是用流量和温度串接更为稳定些。

liaifeng 发表于 2020-10-3 20:45
我是这么想的，无论用什么方法，只要能达到目的就可以。
只是用流量和温度串接更为稳定些。

阀后的P2=壳侧压力=对应冷凝温度，传热速率和温差有直接关系。用PIC 控压力不是更直截了当么？

HEJIYUER 发表于 2020-10-3 21:14
阀后的P2=壳侧压力=对应冷凝温度，传热速率和温差有直接关系。用PIC 控压力不是更直截了当么？

相对而言，温度的灵敏度比压力要高不少，你说呢？

控制阀改变蒸汽流量，然后壳侧压力发生改变。也就是说蒸汽流量先变，而后壳侧压力才变。壳侧压力事件常数偏大。
串级控制设计中有一个原则，主对象（温度对象）时间常数与副对象（流量对象或压力对象）要有较大差距，这样副回路才能发挥快速克服扰动的的特点。

濠梁知乐 发表于 2020-10-4 10:55
控制阀改变蒸汽流量，然后壳侧压力发生改变。也就是说蒸汽流量先变，而后壳侧压力才变。壳侧压力事件常数偏 ...

壳侧压力的变化，比如降低，是由降低蒸汽流量引起的，还是由冷侧负荷驱动的？ 冷凝压力对温度的时间常数不会太大，P作为副环也合适。

壳侧压力作为副环也可以，这两种方案都可以。
壳侧压力降低，可能是蒸汽流量减小，也可能是蒸汽冷凝加强了（比如物料流量增加）。
从控制方案来说，蒸汽流量作为副被控参数，副环包含了蒸汽压力变化所引起的流量变化扰动。对于物料流量变化扰动不敏感。选择壳侧压力作为副被控参数，副环包含含了蒸汽压力变化、流量变蒸汽化之外，还包含了物料流量变化。
从时间常数来说，壳侧压力作为副参数，时间常数稍稍大一些，不是很大。

濠梁知乐 发表于 2020-10-4 21:47
壳侧压力作为副环也可以，这两种方案都可以。
壳侧压力降低，可能是蒸汽流量减小，也可能是蒸汽冷凝加强了 ...

同意你的副回路抗扰动的观点。
但是，冷侧负荷的变化不是扰动。比如工艺要求提负荷，那是工艺的刚性要求， 控制系统要“跟随匹配”。
从换热工艺特性分析提负荷后的后续过程：首先壳侧的压力下降，通过FV的流量增大，FIC命令阀关小，一段时间后T下降，然后TIC命令FV开大 去匹配新的负荷。
所以我想，用PIC不是更直接么？

我觉得 虽然一般场合下压力都是流量建立起来的，但这里 壳程有蒸汽冷凝，就不是这个常规关系了，冷流大了，热流也大，冷凝量就多了，但是可能壳程压力还是那么多，不变，说不定因为管程冷流流速大了，管子的传热系数高了，换热量大，压力还可能反而低了。

个人认为，用流量方便计算，直观。

penryn 发表于 2020-10-5 21:15
我觉得 虽然一般场合下压力都是流量建立起来的，但这里 壳程有蒸汽冷凝，就不是这个常规关系了，冷流大了， ...

假如保持蒸汽阀的开度不变（比如FV/PV打手动）， 我提冷侧负荷，那么壳侧的压力还是会下降的。
但TIC投自动后， 它会就开大阀门提高冷凝压力（温度），提高传热温差。

看待这个问题角度不同，若从控制角度分析，一定是有因才有果，引起系统失衡的是干扰。干扰作用与系统后，于是系统开始进行调整，进而达到一个新的平衡。
若物料增加，必然导致冷凝量增加，使得壳侧压力降低，由于物料增加时刻蒸汽还没有来得及变化，所以导致物料出口温度降低，系统会指令增加蒸汽流量，从而使壳侧压力重新升高，使得物料出口温度回升。
若增加一个副回路，可检测控制阀前的蒸汽流量，或检测控制阀后压力。在还没有影响物料出口温度之前，副回路就开始进行调整，这有助于稳定物料出口温度。
若物料流量时，某种原因蒸汽流量也增加了（例如控制阀前蒸汽压力增高），若这两个因素对物料加热的影响恰好相当，怎控制系统就可不比调整，因为这两个扰动因素恰好相互抵消了。选择蒸汽流量做副被控参数，适合于蒸汽压力经常波动的情况，选择壳侧压力作为副被控参数，适合于物料流量经常波动情况。这就是串级系统设计中的一个重要原则：将生产中的主要（或频繁波动）的干扰包含在副回路之内。

濠梁知乐 发表于 2020-10-7 22:21
看待这个问题角度不同，若从控制角度分析，一定是有因才有果，引起系统失衡的是干扰。干扰作用与系统后，于 ...

冷侧负荷提高后，冷凝压力自然下降，用压力做副环，PV会迅速开大去匹配负荷。
用流量作副环，FV先关小，要等到T变小了，TIC 才会命令FIC开大提负荷。
假如主蒸汽压力变高，作为副环，PIC也能关小PV。

1、采用串级就是为了隔离蒸汽波动，减少对温度的影响，显然流量更直接，压力有滞后（虽然也很小），采用流量控制，副回路可以采用比例控制，简单粗暴。
2、正是因为阀后蒸汽压力对进料的流量、进料温度也都有响应，所以尽量不要选它，给主控制回路留点儿活儿。要不就失去串级的意义了，直接一个温度控制回路得了。
就是要合理分配主、副回路扰动数量、时间常数。通俗讲，如果一个车间副主任能管所有的事儿，那就说明一个车间主任就够了，就该把主任开除，副主任转正。

tlwhssp 发表于 2021-1-29 06:39
1、采用串级就是为了隔离蒸汽波动，减少对温度的影响，显然流量更直接，压力有滞后（虽然也很小），采用流 ...

阀后蒸气的压力大小，是冷侧负荷所驱动的。没有调节阀，蒸气也自然变成凝液。
但我们要控制加热器的负荷大小， 靠阀门节流降压后的冷凝压力，配合加热器的负荷。

HEJIYUER 发表于 2021-1-29 23:03
阀后蒸气的压力大小，是冷侧负荷所驱动的。没有调节阀，蒸气也自然变成凝液。
但我们要控制加热器的负荷 ...

正是因为，阀后压力是受冷侧负荷波动的影响，所以不把它纳入副回路考虑。因为这样的话，阀后压力这个控制回路和出水温度这个回路，就受到所有的一样的波动影响啦，那还串级干嘛啊，那不就是温控了么？
这个控制方案就是找到了一个只受到蒸汽波动影响，而不受冷负荷波动影响的这个一个参数（F），来作为副回路控制指标，实现了串级控制。。。。
这样副回路主要负责消除蒸汽的影响，主回路负责控制温度。
如果把阀后压力作为指标，那么副回路和主回路都会受到冷侧负荷波动的影响，也都会受到蒸汽波动的影响。

tlwhssp 发表于 2021-1-30 00:41
正是因为，阀后压力是受冷侧负荷波动的影响，所以不把它纳入副回路考虑。因为这样的话，阀后压力这个控制 ...

设置流量副回路是克服上游压力的波动，不是下游压力。
下游压力是负荷的需求。

HEJIYUER 发表于 2021-1-30 17:01
设置流量副回路是克服上游压力的波动，不是下游压力。
下游压力是负荷的需求。

对，所以副回路只要克服阀前压力波动就可以了，选择流量，因为蒸汽压力发生波动，流量会迅速波动，这样一个简单的比例控制副回路就可以消除蒸汽波动对温度的影响。
阀后压力除了受到阀前压力波动影响，也受到冷侧负荷的影响，所以不采用阀后压力作为副回路控制目标。
阀前压力---流量（快，副回路）
流量--目标温度（慢，主回路）

设置串级，就是为了让副回路把快速波动隔离在主回路之外。

非自控专业，不会计算也不会术语，可能有点解释的不清楚。
就好比领导布置个任务，责任没划分清楚，两个人都想管，那就有可能有冲突，就像美国的州警、郡警、市警、FBI都有些案件都有管辖权，电影里FBI和警察干上很常见，实际也发生过市警带着狙击枪逮捕郡警的神奇事件。这种情况咱们就很简单，公安部要管的案件，哪个市局那么想不开，自己非要比划比划找不自在？
所以主回路说了，我只管比较大的时间尺度上温度的稳定，负荷波动有时滞，低频波动我来管。上游蒸汽快速波动，高频波动归你管，别的你别管。好了，世界太平了
如果副回路说，我管蒸汽波动，顺便我也可以管管负荷波动，岂不是更好？然后高频波动也要照顾，低频波动也要照顾，那这个比例控制器怎么设置啊，结果是高频没有快速消除，低频有时候又和主回路冲突，该出现时没及时出现，不该他管他倒是早早来处理，结果处理意见有时候还和主回路冲突，妨碍主回路干活，那又何必呢。

tlwhssp 发表于 2021-1-30 22:34
对，所以副回路只要克服阀前压力波动就可以了，选择流量，因为蒸汽压力发生波动，流量会迅速波动，这样一 ...

用阀后压力PIC 控制，假如我设定了P，是不是就规定了传热负荷？（P是我的目标值，其它的都是扰动）