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美國FORNEY，GE全系列燃機備品備件，GE MARK V VI VIe卡件、勵磁EX2000及EX2100卡件　分程控制已經廣泛應用在壓力、溫度、流量控制等工業流程當中，也通常用來控制雙模式的運行場合。例如，分程控制被用在保持一個既有加熱控制又有冷卻控制的容器內的溫度。當其溫度（單一測量值）低于目標溫度設定值時，首先關閉冷卻閥，然后開始打開加熱閥。當溫度上升到設定值以上時，首先關閉加熱閥，然后開始打開冷卻閥。另外一種方式是，采用分段量程控制來調整兩個控制閥從而實現更大范圍內的操作。一個控制閥控制低溫范圍，另一個控制閥控制高溫范圍。以上兩種應用場合都要求在每一個流程管線上配備一個控制閥。

本文主要討論的情況是面對一個三根管線的流程系統，其中兩根管線上裝有控制閥，第三根管線（流體管線）上沒有控制閥時，如何使用分段雙量程控制來維持壓力或者流量，以及如何協調壓力分段量程控制器和流量分段量程控制器。


圖1：現存的壓力和流程控制設計P&ID圖。本文所有圖片來源： Syncrude公司

　　現存的控制設計

如圖1所示的現存管路和儀表布置圖，主管路上有一個控制閥A，并分出兩個支路。閥A是用來保持上游過程壓力的，通過PT2進行測量，并使用標準的PID控制器P2。兩條支路上有兩個控制閥B和C，用來維持下游的壓力，通過PT1進行測量，使用分段量程控制器P1，并通過PC1A和PC1B來實現對控制閥B和C的開關。PT1是用來測量閥A下游壓力的壓力傳感器。

當上游壓力PT2高時，閥A會增加開度來降低壓力。當PT2壓力低時，閥A會減小開度。在兩種情況下，下游閥B和C會跟隨閥A的變化來通過分段量程控制器P1維持PT1的壓力。當PT1的壓力高時，P1首先會打開閥C將氣體送到設施1。如果閥B完全打開而壓力仍然高，P1會打開閥C并將氣體送到燃燒噴嘴來進行控制。另一方面，如果PT1的壓力低于P1的設定值，P1會依次關閉閥C和閥B直到壓力達到P1的設定值。

改變流程

由于流程的變化，流經閥A的氣體有時候需要流到設施2。然而，連接設施2 的管線只有一個具備兩個工作狀態的電磁閥D，全開或者全關，并且配有一個流量傳感器FT2，如圖2所示。FX2是由溫度和壓力決定的補償流量。


圖2：反應流程變化的新的管路和儀表布置圖。


圖3：分段雙（流量/壓力）量程控制方案。

　　新的流程要求在閥D關閉的時候維持PT1的壓力，并在閥D打開的時候維持FT2一定的流量�，F有的分段量程壓力控制P1要滿足兩個不同的控制目標比較困難。當閥D打開并且氣體流到設施2時，一名操作員要對壓力進行反復手動調整，來獲得到設施2的所需的流量FT2。這會帶來延遲并很難保持穩定的到設施2的流量。

例如，當設施2的入口壓力變化時，即使PT1的壓力維持的很好，也會引起流量的波動。因此CONTROL ENGINEERING　China版權所有，如果僅僅采用分段量程控制器P1來控制流量，就需要操作員持續不斷的干預來維持FT2的穩定流量。因此CONTROL ENGINEERING　China版權所有，現存的控制設計不能滿足操作員對PT1壓力和FT2流量的連續自動控制的要求。

化解挑戰

在分析挑戰的時候，可以清楚地看到有三個主要目標需要同時滿足：

■ 根據新安裝的流量或壓力控制器的輸入值，使用流量和壓力控制來維持流量或壓力，不過在流量控制管路上沒有現場控制閥。

■ 流量和壓力控制器之間的轉換要順暢、無突變。

■ 當第三條管線上的電磁閥突然關閉時，避免出現燃燒和壓力擾動。

分段雙量程控制策略

新的分段雙（流量/壓力）量程控制方案在不增加現場儀表或閥門的情況下被配置在控制系統中，如圖3所示。F2A是一個流量分程控制器控制工程網版權所有，PHS1是一個開關，用來為操作員選擇壓力分程控制或流量分程控制時使用。

在新的控制方案中，當閥D關閉時，與之前的方法一樣，壓力分程控制器會被用來維持PT1的壓力。當閥D打開時，新的流量分程控制器F2A會維持送到設施2的流量，并由FT2來監控。當流量低于F2A的設定值時，F2A會首先關閉閥C。當閥C完全關閉時，它會開始關閉閥B，直到達到流量的設定值。在正常運行情況下，是需要避免將氣體送去燃燒的。

要想獲得流量分程控制和壓力分程控制之間平緩的過渡，而且在由跳閘保護功能導致的電磁閥突然關閉時，要避免可能的擾動或燃燒，控制邏輯被設計用來設置壓力或流量控制器的初始開度。

例如，由于操作員操作或者跳閘保護邏輯，將控制從流量分程控制切換到壓力分段量程控制，壓力控制器P1會被設定到其初始開度值，該開度值是在下面的公式定義的，然后控制器P1會設定為自動控制。P1的初始開度的計算方式如下：
51305890-175　MC-TAMT04 1
ABB 3BSC980004R784 2
艾默生 TD2100-4T0450S 1
AB 150F43NBD 1
ABB M2QA250M2A　 55KW 400VAC　103A 臥式 1
SOLA SLS-12-034T 1
伊頓 EQX080-3Y201 8
TR 219-00122　 4
TR 219-00122 4
AB 1746-NI8 1
AB 440R-C23017 1
ABB ?AC221/211131 2
ABB AX411/50001 2
ABB ?TB4680E04 1
倫茨 15333853 1
ABB 3BSE01833R1 DSTD 108P 1
ABB 57160001-ADK DSTX 170　 1
ABB 5716001-ADF DSDP 170 1
ABB 3BSE01829R1 DSDO 115P 1
ABB AX400
ABB AX430
EXLAR SLG060-010-KCGS-EM2-268 4
AB 1746-IB32 1
AB 1746-OW16 1
AB 1747-ASB 1
AB 1746-OB32 1
AB 1747-L542 1
三菱 QX81 1
三菱 QY81P 1
三菱 QY10 1
FOXBORO P0928FN 2
FOXBORO FCP270 P0917YZ， 4
FOXBORO P0926MX 4
FOXBORO FBM205 2
FOXBORO FBM237 4
FOXBORO FBM307C 4
FOXBORO FBM203 4
FOXBORO FBM241C 4
FOXBORO FBM242，連接卡件和繼電器底板 4
FOXBORO FBM237 P0914XS 4
FOXBORO FBM219 2
FOXBORO FBM242 P0916TA 4
FOXBORO FBM207C P0917GY 4
FOXBORO FBM202 P0914SV 4
FOXBORO FBM201 P0914SQ 4
FOXBORO FBM206 2
FOXBORO FBM231 4
FOXBORO FEM100 2
FOXBORO P92204360700；S/N:HOYZSK1 1
FOXBORO PowerEdge　T320,雙網卡，配置參考DELL 快速服務代碼11917303093 1
ARON AB3016FZ-R 1
ABB AX430/50001 1
ABB AX410/50001 1
AB 1756-L61 1
AB 1747-L533 1
AB 1746-P2 1
AB 1756-OB32 1
AB 1756-IF8 1
AB 1756-OF4 1
ATDR10?600V?10A? 84
ABB MS325-20 2
ABB CAL18-11 3
麥格納丘 705-510A-210/7ms-A118-106NO：672458-01-005 1
圖爾克 Ni50-CP80-FZ3X2??ID:13406 20
ABB IMSED01 3
OMAL DIN43650 500
霍尼韋爾 TK-PRS021 2
ACME CE06-0100 5
橫河 CA150 1
AB 1756-L63 1
AB 1756-EN2T 1
AB 1756-A7 1
AB 1756-IF8 1
AB 1756-IF8 1
AB 1756-OB32 1
AB 20SD600NEN 1
ABB IMHSS03?? 1
ABB SPHSS03 1
ABB SPASI23 5
ABB IMASO11 3
ABB IMDSI22 5
ABB IMDSO14 5
ABB SPBRC410 5
ABB SPNIS21 6
ABB SPNPM22 6
ABB NTAI06 5
ABB NTDI01 5
ABB NTDO02 2
ABB NKAS01/11 2
ABB NKTU01/11 3
ABB 3BSC980004R784 2
ABB DATX110/3ASC25H209 1
E+H 80F50-BD2CAAAAAAAA? 1
AB 1756-L55M13 1
AB 1756-L62 1
AB 1794-L34 1
ASCO WBI08316A384 2
ASCO WBIS8003A300 2
日本導電 SD16A-890-040(K:0~1200℃) 1
ABB UR600 1000IR 1
橫河 AE204MG（SE204MM-DES4S-LSO-A2H) 1
SOLA SDN10-24-100P? 14
SOLA SDN4-24-100P停產 ，替代型號SDN424100LP　　 14
SOLA SDP4-24-100RT替代型號SDN424100LP 13
菲尼克斯 UK2.5B 1100
菲尼克斯 UK5N 10
發那科 A20B-2200-0321 1
ABB BRC400 1
倫茨 EVV712-E 1
E+H COS61-A1F0 3
E+H COS61傳感器帽 51518598 6
E+H CPS12D-7NA21 2
E+H CPY3-4 3
E+H FMU90-R11CA212AA1A 3
E+H FDU91-RG1AA 2
E+H FDU92-RG1A 1
E+H 膜套（與CPS12D-7NA21型號配備膜套） 4
AB 22B-D2P3N104 1
ABB 3HAC31851-001
AB 42MRU5000 2
AB 42MTB5004 2
GE IC693MDl742 1
GE IC697BEM731 1
GE IC693MDL645 1
GE IC660BBD025 1
GE IC697PWR711 1
GE IC660BBD024 1
GE IC693PWR321 1
GE IC693CPU350 1
GE IC697CPM790 1
GE IC693CHS391, 1
AB 9324RLD700NXINT 1
AB 9701VWSTMENE 1
AB 871CDM1NP4AP3 2
AB 2711PRDT10C 1
AB 2711PT10C4D8 1
AB 2711PRP8A 1
OPTO22 SNAP-AIV-I 1
OPTO22 SNAP-ATVRMS-I 1
OPTO22 SNAP-AITM-2 1
OPTO22 SNAP-AOV-27 1