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多换热器温度控制

产业智能 浏览:23 回复:0 收藏

fshaohui  2024-12-09 09:51

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如上图所示,用一种介质通过多个换热器,对多股物料进行换热是常见化工工艺。换后温度控制也是常见的工艺要求。

当有多个换热器出口温度需要控制时,常规的设计思路是尽量用单回路实现,控制方案会设计成TIC1到TV1、TIC3到TV3的两个单回路。两个单回路没有考虑总旁通TV2的协调,往往导致需要手动干预。当只有一个换热器时,换热器出口温度可以分程控制换热器调节阀和旁通阀。多个换热器的出口温度控制方案要复杂一些。

有的装置,因为担心限流,多个换热器出口温度控制甚至不敢投自动人工操作更加频繁。如果使用先进控制,则可以直接使用3个阀门:TV1、TV2和TV3控制2个温度TIC1、TIC2。先进控制能在操纵变量和被控变量个数不同时,通过模型结构实现控制。当控制手段多于控制目标时可以进行优化以消耗自由度,当控制手段少于控制目标时可以按规则协调控制目标。

但是当用PID进行控制方案设计时,必须用多个单输入单输出的控制,实现多变量协调控制。“分”和“合”是常用的控制方案设计方法。这个控制方案的设计思想与先进控制是一样的,区别是基于PID的控制方案的设计思想是显式的,而先进控制则将控制设计思想隐藏在模型结构和控制器参数中。如果没有这个控制思想,使用先进控制也设计成单回路就大材小用了。

当操纵变量变多后,如何协调发挥这些操纵变量的作用,才是控制方案的精髓所在。要用形式上的单回路实现多变量控制,只能靠思考的复杂度。如果思考的复杂度不够,即使用先进控制,效果也不尽如人意。

虽然都是两个换热器,如果是下面的工艺流程,虽然还是3个调节阀但是控制方案并不一样,先进控制的模型结构和控制参数也应该不一样。这两种情况下的基于PID控制方案大家可以想想怎么设计?现实情况可能比这两种情况更复杂。

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下面两个案例又该如何设计控制方案呢?

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我知道了