化工儀器網
技術文章
控制器是選擇正作用還是反作用？
閱讀：11 發布時間：2024-12-17決定控制器動作的主要因素包括：
流量控制元件的位置：需明確流量控制閥位于工藝的輸入側還是輸出側。
故障安全操作需求：工藝過程是否需要在故障情況下自動采取安全措施。
閥門動作類型：
ATC（Air-to-Close，氣關型）：無氣源時閥門打開，有氣源時關閉。
ATO（Air-to-Open，氣開型）：無氣源時閥門關閉，有氣源時打開。
直接作用與反向作用的定義
直接作用（正作用）控制閥回路：控制器輸出與測量值成正比。即當過程值上升時，控制器輸出也增加；反之，過程值下降時，控制器輸出減少。
反向作用（負作用）控制閥回路：控制器輸出與測量值成反比。即當過程值上升時，控制器輸出減少；反之，過程值下降時，控制器輸出增加。
控制器的最小輸出與故障安全動作
控制器的最小輸出應當能夠實現所需的故障安全動作，以確保系統在出現故障時能自動進入安全狀態。
實例說明：
例如，在蒸餾塔中設有兩個控制器：
回流控制器為反向作用，其控制閥為ATC - FO（空-空關閉、故障打開），用于確保在失去氣源時閥門打開，防止過壓。
凈頂控制器為直接作用，其控制閥為ATO - FC（空-空關閉、故障關閉），用于確保在失去氣源時閥門關閉，避免物料泄漏。
控制閥回路的基本構成要素
一個典型的控制閥回路包含以下幾個基本組件：
控制參數：如流量、壓力等工藝參數。
過程控制器：負責啟動控制閥的動作。
閥門定位器：作為最基礎且必要的組件，用于精確調整閥門位置。
控制閥：執行實際的流量或壓力調節。
控制閥回路的運行模式
控制閥回路有兩種主要運行模式：
直接作用回路：控制器輸出隨過程變量增加而增加，適用于需要在PV高于設定點時增大輸出的情況。
反向作用回路：控制器輸出隨過程變量增加而減少，適用于需要在PV高于設定點時減小輸出的情況。
直接作用式控制閥回路的操作機制
控制器動作：
隨著過程變量或參數測量值的增加，控制器輸出信號相應增加；反之，過程變量減少時，控制器輸出也減少。
閥門定位器動作：
控制器輸出信號增加時，閥門定位器的氣壓或輸出負載也隨之增加；反之，控制器輸出減少時，閥門定位器的氣壓或輸出負載也減少。
控制閥動作：
當閥門執行機構上的負載或氣壓增加時，對于ATC - FO類型的閥門，閥芯會向關閉位置移動；而對于ATO - FC類型的閥門，則會向開啟方向移動。
反向作用控制閥回路的操作機制
控制器動作：
當過程變量或參數測量值增加時，控制器輸出信號按比例減少；反之，過程變量減少時，控制器輸出增加。
閥門定位器動作：
控制器輸出信號增加時，閥門定位器的氣壓或輸出負荷隨之減小；反之，控制器輸出減少時，閥門定位器的氣壓或輸出負荷增加。
控制閥動作：
當閥門執行機構上的負載或氣壓增加時，對于ATO - FC類型的閥門，閥芯會向關閉位置移動；而對于ATC - FO類型的閥門，則會向開啟方向移動。
應用實例
考慮一個流量控制閥安裝在工藝輸入端的情況，使用ATC控制閥來調節流量，油箱液位作為過程變量。如果油箱液位升至設定點以上，為了修正誤差，控制器輸出必須增加以關閉閥門，因此在這種情況下，控制器應選擇直接動作。相反，如果使用的流量控制閥是ATO而非ATC，則控制器應選擇反向動作。
直接作用推動閥桿閥門：當施加的氣動壓力增加時，閥桿被向下推，使閥門關閉。
反向作用推動閥桿閥門：當施加的氣動壓力增加時，閥桿被抬起，使閥門打開。
故障安全模式
氣動閥或彈簧閥的故障安全模式取決于執行機構和閥體的設計。例如，氣動閥可能設計為在失去氣源時自動打開或關閉，以確保系統的安全性。
控制器動作的選擇及其對整個控制系統的影響。正確配置控制器動作不僅有助于優化工藝流程，還能提高系統的可靠性和安全性。