§4 分程控制原理 简单控制系统，一个控制器的输出只控制一个执行器或控制阀，如图 9 － 17 所示。 如果一个控制器的输出同时送给两个控制阀，可以构成如图 9 － 18 所示的分程控制系统。这两个阀门并联使用，都是气开阀。两个阀门在控制信号的不同区间从全开到全关，走完整个行程。

图 9 － 17 采用一个控制阀特性示意图

一、分程控制原理 简单控制系统，一个控制器的输出只控制一个执行器或控制阀，如图 9 － 17 所示。 如果一个控制器的输出同时送给两个控制阀，可以构成如图 9 － 18 所示的分程控制系统。这两个阀门并联使用，都是气开阀。两个阀门在控制信号的不同区间从全开到全关，走完整个行程。

图 9 － 18 分程控制系统示意图（上：方框图；下：工作特性）

由于阀门有气开和气关两种特性，因此两个阀门就有四种组合特性。如图 9 － 19所示。（ a ）和（ b ）表示阀门同方向运动，（ c ）和（ d ）表示两个阀门作用方向相反。虽然分程控制可以是两个以上阀门共同控制，但一般采用的是两个阀门分程。

图 9 － 19 两个阀门的分程控制特性

二、分程控制的应用1 、提高阀的可调比 设控制阀可控制最小流量为 Qmin ，可控制最大流量为 Qmax ，定义可调比或可调范围 R=Qmax/Qmin

多数国产阀门的可调比等于 30，在有些场合不能满足要求，希望提高可调比，适应负荷的大范围变化，改善控制品质，这就可以采用分程控制。

以图 9 － 19 （ a ）中的气开阀为例进行分析，设可控制的最大流量为 200 ， R ＝30 ，可控制的最小流量为 200/30 ＝ 6.67 。 采用分程控制后，两只阀门工作于不同的控制信号区间。对于这两只阀门并联而成的起分程控制作用的整体来说：可控制最小流量可控制最大流量

'min min

'max max

6.67

2* 400

Q Q

Q Q

则有可调比

由此可见，可调比增加了一倍。如果 A 阀的Qmax ， Qmax, 则可调比增加的更多。

6067.6

400'min

max' Q

QR

i

2 、交替使用不同的工作方式 工业生产过程中，有时需要使用不同的控制方式，如图 9 － 20 所示的例子。 封氮：有些油品储罐的顶部需要填充氮气，以隔绝油品与空气中氧气的作用。 储罐顶部充满氮气，保持微正压。随着液位变化，顶部压力会变化。液位升高，压力增加液位下降，压力下降压力增加多或下降多都是不允许的。

图 9 － 20 储罐氮封分程控制方案及特性图 阀门 A ：气关，阀门 B ：气开

反作用控制器

2 、交替使用不同的工作方式 工业生产过程中，有时需要使用不同的控制方式，如图 9 － 20 所示的例子。 封氮：有些油品储罐的顶部需要填充氮气，以隔绝油品与空气中氧气的作用。 储罐顶部充满氮气，保持微正压。随着液位变化，顶部压力会变化。液位升高，压力增加液位下降，压力下降压力增加多或下降多都是不允许的。

图 9 － 20 储罐氮封分程控制方案及特性图 阀门 A ：气关，阀门 B ：气开

反作用控制器

封氮分程控制过程：液位上升时，阀门 B 关闭，阀门 A 打开，排出氮气维持压力不变液位下降时，阀门 B 打开，阀门 A 关闭，补充氮气维持压力不变液位在小范围波动时，压力也在小范围波动，控制系统不动作，即不补充也不排出氮气，称为安全区间。可以避免阀门频繁动作，保持系统稳定。

3 、满足生产过程不同阶段需要 对于放热化学反应过程，在反应的初始阶段，需要对物料加热，以启动反应过程；由于是放热反应，反应器中的热量在不断累积，所以需要补偿的热量在逐步减小，当放出的热量超过反应过程需要的热量后，不仅不能再补充热量，反而需要冷却反应器，以移走反应过程产生的多余热量。 对这类过程，可以采用如图 9 － 21 所示的分程控制。

图 9 － 21 间歇反应器温度分程控制系统

反作用控制器

图 9 － 22 间歇反应器温度分程控制系统方框图

控制器是反作用阀门 A ：气关；阀门 B ：气开对象 1 ：反作用；对象 2 ：正作用控制系统在任一阀门工作时都是负反馈。

图 9 － 21 间歇反应器温度分程控制系统

反作用控制器

图 9 － 22 间歇反应器温度分程控制系统方框图

控制器是反作用阀门 A ：气关；阀门 B ：气开对象 1 ：反作用；对象 2 ：正作用控制系统在任一阀门工作时都是负反馈。