机械与设备 浅谈自动调节器正反作用的判断方法 潘艳 （中石化南京工程有限公司。江苏南京２１１１００） 【摘要】自动调节器正反作用的确定在自动调节系统的设计 升还是下降了就确定了调节器正反作用。 （３）在给定值固定时，不加条件地用输出随测量值的增大（减 小）的变化情况来定义调节器的正反作用是不确切的。 和投入运行时往往需要确定一下。如果忽视此项工作，会使自动调 节失灵。甚至发生生命危险。虽然调节工作并不复杂，但是调节方 案五花八门，要熟练掌握。需要认真学习Ｏ以下是本人在判定调节 正反作用的个人体会。 【关键词】自动调节系统；调节方案 １调节器的正反作用 调节器输入与输出信号极性之间的相互关系是确定调节器正反 作用的基本出发点和方法。 （１）调节器的正反作用是指相对与某一平衡状态下的变化量 ＡＹ（输出讯号）与△ （输入讯号）两者讯号极性之间的相互关系。 这种平衡状态是指输入信号为零（测量值与给定值相等的状态）时 输出某一稳定数值Ｙ的状态。当然这里所谈的输入与输出讯号均是 指相对于某一平衡状态而言的变化量，也就是相对于平衡状态的偏 差讯号。对于大多数调节器，例如气动单元调节器、电动单元调节 以及组装式调节器等调节器的输入信号是指测量值与给定值之间的 差值 厶Ｘ＝Ｘ 一ｘ 如上所述，在给定值固定不变时，正作用调节器在正或负偏差 作用下，输出随测量值的增加或减小而增加或减小。这里特别强调 了在正或负偏差作用下这个条件。换句话说，在这一条件下，一台 正常工作的正作用调节器，输出一定会随测量值的增加或减小而增 加或减小，除非它已达到上或下限饱和数值而无法再增加或减小， 除此之外不可能再有别的现象，否则调节器一定有毛病，不能投入 运行。那么，不要这个条件是否也存在以上结果呢？显然，有无这个 条件的区别在于：对正作用调节器而言，在负或正偏差时，输出是否 定会随所测量值的增加或减小而增加或减小。这就是回答这个问 题的关键 为此下面作一些简要的分析。 对于不具积分作用的调节器（Ｐ、ＰＤ）来说，回答是肯定的，即无 论是在正或是在负偏差下，正作用调节器的输出都是随测量值的增 加或减小而增加或减小的 但对于具有积分作用的调节器（Ｐｉ、ＰＩＤ） 而言，却存在下述两个问题： １）调节器的输出饱和问题 在测量值低于给定值时也就是负偏差时，正作用的调节器的输 出不能稳定在中间某一数值而是一直降低至下限饱和值，在这种情 况下，若增加测量值，当测量值仍低于给定值时，输出将继续处于 下限饱和值而不发生变化，直到测量值高于给定值时（即正偏差下）， 输出才随测量值的增加而增加。同样，当测量值高于给定值时，降 一如果给定值Ｘ不变，则 ； ＿ 也就是输入信号是测量指相对于平衡状态的偏差。而调节器的 输出讯号△ｙ则是某一时刻ｔ时的输出数值ｒ（ｔ）与平衡状态时的数值 Ｙ．之差。即： ＡＹ＝ｙ（ｆ）一ｙ 当调节器输入讯号为正（负）极性时，即△ ＞０（Ａ ＜０），若输出 讯号也是正（负）极性，即ＡＹ ０（ＡＹ ０１，则称之为调节器的正作用。 反之当输入讯号为正（负）极性时，而输出讯号却是负（正）极性，则 称之为调节器的反作用。 这就是说，对于正作用的调节器，如果调节器平衡状态下，施 加以正（负）偏差输入讯号，贝帷一时刻ｔ时的输出数值Ｙ（ｔ）均应大 （小）于其平衡状态下的数值Ｙ。而对于反作用的调节器，则情况与 低测量值，输出也存在类似的变化。可见对于正作用的调节器，输 出并不是什么时候都随测量值的增加而增加，也不是什么时候都是 随测量值的减小而减小。 ２）测量值的变化速度问题 在正作用调节器中，当测量值低于给定值（即负偏差下）时，若 不等输出降至下限饱和值，而在下降过程中不断增加测量值，那么 输出又是怎样变化的呢？不难看出，在负偏差作用下，正作用调节器 的输出随测量值的增加或减小而增加或减小并不是必然会发生的， 对于反作用的调节器同样有类似的分析。 之相反。据此即可以确定调节器的正反作用。由此可见，调节器的 正反作用，仅由输入、输出讯号的极性所决定。它不涉及调节器的 整定参数Ｋ、Ｔ、Ｄ的数值和输入讯号的大小及类型（阶跃、等速～…）， 同样也不涉及输出变化的大小和趋势。这种根据输入、输出讯号极 性之间的相互关系是确定调节器正反作用的基本出发点和方法。 （２）在正偏差输入讯号下，根据输出随偏差的增大而增大的变 化情况可以判断调节器的正反作用。 台正常工作的调节器，不管它处于正作用还是反作用的状态， 一因此不加条件地定义“正作用调节器就是输出随测量值的增加 （减小）而增加（减小）；反作用调节器就是输出随测量值的增加（减小） 而减小（增加）”是不确切的 尽管如此，在实际调校中，如果只是 为了确定调节器的正反作用，也通常采用这种办法。 ２简单调节系统调节器作用方向的判别 为了使调节系统是负反馈，组成此系统的各个环节符号乘积要 为负值。 变送器：输入信号增大，输出信号也增大，则为“＋ ，否则为“一 。 调节器：测量值增加，输出增加为“＋”，否则为“一”。 调节阀：气开阀为“＋”，气关阀为“一 对象：当调节阔开大时，被调参数增大为“＋”，否则为“一”。 也不管其整定参数Ｋ、Ｔ、Ｄ的数值如何，它的输出讯号的幅值ｌ 总 是随着输入讯号幅值 的增加而增加，这是由连续的典型工业调节 器的调节规律所决定的。但输出讯号的极性要取决于调节器的正反 作用以及输入讯号的极性。根据前面所叙述的有关调节器正反作用 的定义，在正作用的调节器中，如果在其平衡状态施加以正偏差输 入信号（即△ ＞Ｏ），其输出讯号就会随着△ 的增加而增加，但是 如果施以负偏差输入信号（即 ０），则输出将随Ａ 的减小而降低。 圈Ｉ 假如给定值是固定不变的，则测量值的变化就反映了△ 的变 化。这就是人们通常所说的：在正偏差下输出随测量值的增加而增 大，而在负偏差下，输出随测量值的减小而降低则称为调节器的正 作用，反之则为调节器的反作用。此说法和前面所谈的按输入、输 出讯号极性之间的相互关系来确定调节器的正反作用完全是一致 的。因此有时在实际调校中，若只是为了确定调节器的正反作用， 方便起见并不一定要首先确定调节器平衡状态的位置，只让其处于 正（负）偏差作用下，观察连续增大（减小）测量值时输出的数值是上 强强 墨２ ２０１３．０５ ｌ ２５５ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｑｕｉｐｍｅｍｔ 特别要注意对象环节符号的取值。如图１、图２所示（图中调节 阀采用气开阀），图ｌ中（ａ）图在阀开后，压力下降，对象环节取值 测鬣值大十给定值对 为“一”。而（ｂ）图中在阀开后，压力上升，对象环节取值为“＋ ， 蒯门蹄１歼太 蚓ｎ艘荚小 显然这两个调节器的正反作用是不一样的。图２中被调参数为流量， 气 电开 作用 反挣月ｊ 当调节阀打开时，不管物料流向如何，‘流量总是增加的，所以图中 气、电开剁 反柞玎ｊ 作用 图（ａ）和图（ｂ）两个调节器的正反作用是一致的，都是反作用。 可见，对对象环节符号取值，只要牢牢抓住阀开大后被调参数 表中所列是对调节器实际正反作用的要求，至于调节器中正反 的变化趋势，就可以概念清楚，迅速准确地判定。这种方法便于工 开关的位置如何，尚需要进一步查清 例如：锅炉给水自控系统，因给 程实用。 水阀关死是危险的，故选用气、电闭阀。工艺要求是当水位高于设定 为了正确设置自控系统中调节器的正反作用，还应考虑以下二 值时，调节阀应关小以减少给水。从上表可知调节器应具有正作用。 点： ’ 若采用ＤＴＬ１２１型调节器则其中正反开关应放到“正”。于是当水位 ２．１调节阀的组合方式 过高时调节器的输出值增大，因阀门是气、电闭阀，故给水量减少使 气动调节阀是由气动执行机构和调节阀二部分组成，有气开式， 水位降下来。 气闭式二种组合方式，电动执行器一般由用户自配阀门，在系统安装 ３结论 完毕后。不外乎电开式，电闭式二种组合方式。气、电开阀是指当执 通过本文对正反作用的讨论及正反作用的判定方法的讨论，判 行器的输入信号增大时阀门开大：气、电闭阀则相反。至于在自控系 定方法具有普遍性，灵活性，对控制系统的设计具有一定的价值。 统中采用气、电开阀还是采用气、电闭阀，一般是从工艺安全方面考 参考文献 虑的，即当输入信号断线，或当仪表失电，断气时，阀门应处于工艺安 ｆ１１纪兴权．系统中调节器正反作用判定式．化工自动化及仪 全的位置。 袁．１９８１（１０）． ２．２工艺要求 『２１浦恂如．关于变速器的正反作用．化工自动化及仪表．１９８１（２）． 在自控系统中，当测量值大于设定值时，调节阀应关小还是开大 ｆ３】王冀程主鳊化工过程控制过程．北京；化学工业出版社，１９８１ 要由工艺条件决定，例如一个由载热体间接加热的温度控制系统，若 【４］叶滋昌．调节器正反作用的判定方法．化工自动化及仪表，１９９１（３）． 调节阀安装在载热体管道中，则当测量值大于设定值时，阀门应关小 作者简介： 若调节阀安装在冷却水管道中，则在同样情况下阀门应开大。明确了 潘艳，女，１９８１年２月出生，本科学历，工程师。２００３年毕业于南 工艺要求，选择好调节阀的组合方式之后就可以确定自控系统中调 京师范大学自动化专业，获学士学位。现就职于中石化南京工程有 节器应具有的正反作用，列表如下，供参考。 限公司从事自控工程设计工作。 （上接第２４５页） 电机那样多出一些功率来应付起动电流的不足。水轮机的阻力仅 对原系统进行优化。项目通过长时间的运行验证，设备运行可 ０．５ｍ，在泵的扬程内不影响泵的流量，确保塔的比电耗趋零。 靠，设备技术性能大幅提升，能耗大大减少，创造了可观的经济效 （６）安全。可在湿腐高危防爆处使用。 益和社会效益。 （７）适用。水轮机阻力￣１１４，，对任何型式的冷却塔都适用。特 （１）节电。此项优化利用水轮机取代风机电机，利用进塔水压 别是大型塔的优化，进塔水压往往较大，很容易获得成功，越大越 完全节省了风机电机的运行电耗，被多次测试所证实。 可靠。优化大型自然通风塔很适合。 （２）使用寿命长。应用水轮机可以解决因风机频繁开停造成的 该项目整体技术水平达到国内先进水平，具有很强的实用性、 电机损坏，节约了运行成本。水轮机结构简单，维护更换方便。长 可移植性，在本行业及其它相关行业均具有很高的推广应用价值。 期运转无损坏。 ５结语 （３）稳定。应用水轮机提高了设备的稳定性，延长了设备的运 项目通过对原有系统的参数测量计算，采用了新技术进行优化，推 行周期，降低了劳动强度。 动了相关技术的进步，提高了设备的稳定性，同时大大减少了能量 （４）无噪声。水轮机的能量转换是在水流道内完成的，消除了 的消耗，对促进企业深挖内潜、增加效益方面具有重要的推动作用， 冷却塔机械动力的噪声源，解决了噪声的问题。 在行业内示范作用明显，具有广阔的推广前景。 （５）高效。水轮机轴功率达到冷却风机轴功率即可，不需要象 （上接第２５２页） 杂物进行彻底清理。 使其全面了解和掌握各种暖通空调系统设备的安装情况和各种 ３．５加强对新处理设备的运用 、 消防用电的安装原则。 安装施工单位要加强对新型处理设备的运用，以达到解决暖通 ３．３加强对水系统中水循环问题的解决 空调设备噪音超标的问题。同时，在空调设备进场时，要进行开箱 安装施工单位可以通过下面三个方面的措施来解决水系统中水 检查，对没有安装好的大风量空调机组进行通电运行试验，一旦发 循环的问题，具体措施如下： 现噪声超标的迹象，及时予以更换或维修，减少安装中返工的次数。 （１）要在暖通空调管网的安装施工过程中适当地增加旁通的冲 ３．６加强安装监督工作 洗阀门与临时过滤器，同时要在水系统试运行之后，对各个阶段的 施工单位要严格使用设计规定的符合国家安全标准的暖通空调 管道进行清理，处理污垢，以保证安装施工的质量与水平。 系统设备进行安装。同时，还要制定相关的规章制度，杜绝偷工减 （２）是在暖通空调管网的最低处安装一个大排污阎。 料、使用劣质设备等情况的发生。 （３）利用人力或者机械将焊接钢管中的锈斑与污垢进行彻底清 ４结语 理，在钢管清理干净的时候在进行封口工作。 随着我国社会的进步和发展，暖通空调在车辆和建筑中的运用 ３．４加强对结露滴水问题的解决安装施工单位可以根据下面三 范围也越来越广泛。在实际的安装工程中，施工单位要积极地在实 个方面的措施来解决暖通空调结露滴水的问题，具体措施如下： 践中发现问题、解决问题，从而不断的提高暖通空调的安装水平和 （１）要加强对空调设备中滴水盘的保护工作。 质量，为人们创造一个安全、舒适、健康的工作生活环境。 （２）要在施工的过程中加强对空调保温 参考文献： 材料的检查和养护工作，严禁利用大保温套管来套小管道，并 翻闫志勇．暖通空调安装施工中存在的问题与方法的论述．科技与企 加大对阀门、设备的接口处、弯头以及法兰等部位保温材料的检查 业．２０１２． 力度。 【２］姜洪飞．暖通空调安装质量管理论述．华人时刊，２０１１． （３）要在吊顶封板之前，对空调风机的盘管、滴水管等地方的 ２５６ Ｉ华东科技
