变送环节检测方法说明

控制系统的被控变量是通过检测变送单元反映的，并与设定值比较产生偏差信号。控制器运算发出控制信号，被控变量参数的测量和变送必须迅速准确地反映其实际变化情况，为系统控制设计提供准确的控制依据。

通常生产过程参数的测量均含有滞后，因此测量变送环节的传递函数为

检测变送环节滞后的存在使得系统的控制质量降低，减小T_m和τ_m均对提高系统的控制质量有利。若T_m较大，则会使检测曲线与实际参数之间产生较大的动态误差。从减小测量变送环节误差角度考虑，要选择检测变送环节的K_m大一些，滞后时间尽可能小或无滞后。另外，设计测量和变送环节时，还要考虑信号的线性、信号滤波等。

检测变送是控制系统的源头，为提高控制系统的控制效果，应对信号检测变送的时滞采取一些措施：

1）选择快速测量元件和合适的测量点位置，尽量采用电信号传送。

2）若测量信号为电信号，控制器为气动信号，则将转换器安装在控制器附近，以缩短气压信号的传送距离。

3）若测量信号为气动信号，控制器为电动信号，应在现场安装气—电转换器，以减少传递时间。

4）若测量信号和控制器为气动信号，应提高信号传送功率，减小滞后。

5）可采用在测量元件后引入微分环节，以减小或消除测量环节的容量滞后。

另外，检测变送环节的信号还应包括信号补偿、线性化、信号滤波、数字处理、信号报警等。

例如喷雾式干燥塔控制系统设计，如图4-13所示为碳酸钙浆液干燥过程示意图。

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图4-13 碳酸钙浆液干燥过程示意图

碳酸钙浆液干燥过程工艺流程：碳酸钙浆液与加压空气由底部进入塔内，经喷嘴喷出呈雾状。另一路空气由鼓风机送至换热器加热后，与未加热的空气混合后进入干燥塔内，以蒸发浆液中的水分，成粉状，并随空气一起送出。最后经旋风分离器分离，得到粉状碳酸钙（产品）。

1.被控变量的选择

经分析，生产工艺对干燥后的产品湿度要求稳定，即含水量波动不能太大。作为直接被控变量的应该是出口处的湿度。但是干燥塔出口处的湿度测量十分困难，根据对生产工艺分析，产品的湿度与塔出口温度密切相关，若保证温度波动小于2～5℃，则湿度指标符合质量要求。为此，采用选择间接参数——干燥塔出口温度作为被控变量。

2.操纵变量的选择

对系统工艺分析，影响干燥塔出口温度的主要因素有加压空气流量、浆液流量、旁路空气流量、烟道流量，即系统有四种变量可作为操纵变量。

若采用加压空气流量作为操纵变量，空气直接进入干燥塔，控制通道时滞最小，对干燥温度的控制作用最灵敏。其他变量构成的干扰通道相对滞后较大，整个控制系统的品质比较好，应该选择方案。但是从工艺看，加压空气的作用是将浆液喷成雾状，其流量的大小影响浆液的雾化程度。当浆液流量确定后，加压空气的流量应保持某一常数值。而这是一个不可控的因素，所以此方案不可采用。

若采用浆液流量作为操纵变量，控制通道滞后小，系统的控制作用及时。但是，浆液流量决定着生产负荷，如果取它为操纵变量将影响产量，这是工艺过程所不容许的。所以此方案也不可选取。

若选择旁路空气作为操纵变量，浆液流量作为扰动信号，其构成的控制通道的滞后也较小。同时扰动通道的时滞较大，控制系统的效果最好。

若选择烟道气流量作为操纵变量，浆液流量作为扰动信号，其构成的控制通道的滞后也较小，但比旁路空气作为操纵变量构成的系统时滞大一些。

总体分析几种控制方案，并考虑生产工艺的具体情况，得出选择旁路空气作为系统的操纵变量。

干燥塔总体控制方案为：加压空气单独设计一流量控制系统，以排除其对干燥塔温度的影响；在温度控制系统中，取塔出口温度为被控变量，旁路空气为操纵变量。