選擇性控制系統儀表工口訣
常用的控制系統通常只能在一定工況下工作，不能完全滿足所有生產過程安全、經濟運行的要求。當不正常工況或特大干擾出現時，原有的控制系統可能就無能為力了，下圖是選擇性控制系統在一個氨冷卻器的應用實例，其任務是既控制被冷物料溫度又控制液氨液位。它是根據被冷物料溫度來控制液氨的進入量。但是當物料溫度很高時，液氨的用量必然增加，會導致容器內的液位超高，使液氨的蒸發空間不夠，而使氣氨中夾帶液氨，這樣會使氨壓縮機出事故，當然采用聯鎖裝置也可避免事故的發生，但這樣會造成生產過程的暫時停頓，不利于生產如果換為手動操作又可能會跟不上生產的速度變化，或發生誤操作。那能否既不使生產停頓，又不必用手動操作來避免事故呢?辦法就是用選擇性控制系統。
圖1 氨冷卻器選擇性控制系統組成示意圖
前輩們對選擇性控制系統儀表工用口訣進行了總結：
選擇系統不一般，兩個回路互切換；
開變閉，閉變開，全靠選擇器把關。
安全生產有保證，危險狀態變安全；
自控領域再擴大，選擇系統有貢獻。
選擇性控制系統口訣中：“選擇系統不一般”是說選擇性控制系統雖是一個單回路系統，但由于其增加了一個取代調節器和低值選擇器，因此就可滿足生產的特殊需要。
“兩個回路互切換；開變閉，閉變開，全靠選擇器把關”是說選擇性控制系統就是在一個控制系統中用兩個調節器，及一個安裝在控制器與調節閥之間的信號選擇器YR9033A，兩個調節器通過信號選擇器合用一個調節閥，其中一個調節器在正常工況下工作，此調節器稱為正常控制器；另一個調節器處于開環狀態，該控制器則稱為取代控制器。一旦工況不正常時就由另一個取而代之，直到工況恢復正常后，再切換到原來的調節器進行正常的控制。結合上圖看看選擇性控制系統是怎樣工作的，當液位低于給定值時，液位調節器H輸出很大，低值選擇器就選擇溫控器T，進行溫度控制。當物料溫度很高時，液氨進量的加大將導致液位超過給定值，液位調節器輸出下降，下降到低于溫度控制器輸出時，低值選擇器將使液位控制器取代溫控器，而使液氨的進量減少，直至液位正常。隨著物料溫度的下降，溫度控制器的輸出也在下降，當降到低于液位調節器輸出時，系統又重新切回到溫度控制。如此循環就達到了：“安全生產有保證，危險狀態變安全”。
選擇性控制系統的類型
1、開關型選擇性控制系統
如圖2是一個丙稀冷卻器簡單溫度控制系統，丙稀冷卻器溫度控制系統的目的是使裂解氣的溫度下降并穩定在一定的溫度上。溫度控制系統通過測量裂解氣出口溫度T，在裂解氣出口溫度高時增大液丙烯流量，加速裂解氣和液丙烯之間的熱交換，反之亦然，從而達到控制裂解氣出口溫度的目的。
圖2 丙烯冷卻器簡單控制系統
實際生產過程中，要充分換熱、出口氣丙烯中不能帶有液體，才能兼顧最佳溫度控制效果和系統安全。丙稀冷卻器通過液丙烯流量來改變液丙烯液位、列管與液丙烯的換熱面積隨液位變化而變化，液丙烯因吸熱從液態蒸發氣態，丙稀冷卻器出口氣丙烯送至空壓機壓縮。生產工藝這樣要求：①保持合理液丙烯液位高度才能正常蒸發空間；②列管完全浸沒在液丙烯中時設備達到最大換熱面積；③出口氣丙烯中不能含有液態丙烯，否則導致空壓機損壞。
在現場干擾大、裂解氣進口溫度高等非正常工況時，單回路溫度控制系統仍通過增大液丙烯流量方式使裂解氣出口溫度T降低，當列管均已全部浸在液丙烯中而溫度T仍沒降下來，單回路溫度控制系統仍會繼續加大液丙稀的流量，液位將持續上升。但此時設備已達最大換熱面積，高液位較小了液丙烯蒸發空間、使熱交換效率下降并且出口氣丙烯中可能帶有液態成分，此時單回路溫度控制系統控制效果已不能滿足現場生產工藝要求了。
圖3 丙烯冷卻器開關型選擇性控制系統
自控工程師將單回路控制系統更換為開關型選擇性控制系統即解決上述問題！圖3是按照丙烯冷卻器生產工藝、依據選擇性控制思想設計的開關型選擇性控制系統，開關型選擇性控制系統比簡單控制系統增加了液位變送器和電磁三通閥。正常工況時，三通閥將標準閥門控制氣源送至氣開調節閥，以單回路溫度調節器來自動控制調節閥開度；當液丙烯液位達到液位上限報警位置時液位變送器上限報警節點動作且接通電磁三通閥，此時電磁閥切斷閥門控制氣源，將大氣連通閥門氣室，調節閥閥門自動關閉；當液位恢復至正常狀態時，液位變送器上限報警解除，三通電磁閥切斷大氣與閥門的連通并恢復閥門正常控制氣源，調節閥恢復自動控制。開關型選擇性控制系統的方塊圖如4所示。
圖4 開關型選擇性控制系統方塊圖
2、連續型選擇性控制系統
丙稀冷卻器開關型選擇性控制系統實例中的調節閥，在正常工況向非正常工況切換時處于全開或全關狀態。連續型選擇性控制系統是指在正常工況向非正常工況切換時正在工作的自動控制系統從切換到另一個連續控制系統。如圖5是壓縮機的連續型選擇性控制系統。
圖5 壓縮機的連續型選擇性控制系統
正常工況時，P2C的輸出信號小于P1C的輸出信號，LS選P2C的輸出信號，連續型選擇性控制系統維持壓縮機的出口壓力P2穩定不變；當壓縮機進口壓力P1下降至一定程度時，壓縮機會產生喘振，這成為主要的問題。由于采用了低選器LS，當P1降至一定數值時，P1C的輸出信號會低于P2C 的輸出信號，LS選擇P1C的輸出信號為輸出，系統切換成為進口壓力控制系統，將閥門關小，以維持P1不低于安全限；當進口壓力P1回升，P1C使閥門開大，P2回升，待P2回升到一定程度時，P2C 的輸出變得小于P1C的輸出，低選器動作，系統恢復正常。
3、混合型選擇性控制系統
同時在一個控制系統中使用開關型選擇性控制與連續型選擇性控制，就是混合型選擇控制系統。
在鍋爐的燃燒系統中，正常情況下，燃料氣量根據蒸汽壓力來調整。鍋爐實際運行中可能存在燃料壓力過高或過低的情況，這兩種情況的出現都會危及鍋爐安全運行：①燃料氣壓力過高會產生“脫火”現象，燃燒室中火焰熄滅，大量未燃燒的燃料氣積存在鍋爐爐膛內，煙囪冒黑煙，并有爆炸的危險；②燃料氣壓力過低有“回火”的危險，導致燃料氣貯罐燃燒和爆炸。因此必須保持鍋爐燃氣壓力在正常范圍內，不能過高也不能過低。結合這兩種非正常工況的需要，鍋爐燃燒混合型選擇性系統如圖6
圖6 鍋爐燃燒混合型選擇性系統組成示意圖
說明：圖中P1C為根據蒸汽壓力調節燃氣量的調節系統；P2C為根據燃氣鍋爐進口壓力調節燃氣量的調節系統；P3C是根據燃氣總管壓力調節燃氣量的調節系統正常工況時，蒸氣壓力P1上升，a下降，d下降，閥門關小，燃料氣流量減小，使P1下降，實現控制。
正常工況時，蒸氣壓力P1上升，a下降，d下降，閥門關小，燃料氣流量減小，使P1下降，實現控制；如P2上升至有“脫火”危險時，b＜a，d＝b，閥門關小，使P2下降，起防“脫火”作用。P2降至正常后，系統恢復蒸汽壓力控制系統，是連續型選擇性控制；如P3下降至有“回火”危險時，P3C的下限節點接通，使三通電磁閥通電，電磁閥動作，氣動調節閥膜頭氣室通大氣，氣動調節閥關閉，起防止“回火”作用。P3回升后，系統恢復為蒸汽壓力控制系統，是開關型選擇性控制。
信號選擇器的使用，還可以構成其他類型的復雜控制系統，有時也可以說，凡是應用選擇器的控制系統就是選擇性控制系統。
選擇性控制系統積分飽和問題
1、正常工況下工作的控制器通常具有積分作用，當控制器在開環狀態下，由于偏差的存在控制器輸出在積分作用下達到了最大或最小極限，就再也不能變化了，這就是積分飽和。選擇性控制系統中的兩個控制器，總有一個是處于開環狀 態的，不論是哪個控制器只要有積分作用，都會產生積分飽和現象，這是客觀存在的。處于積分飽和狀態的控制器，當工況恢復正常時，便不能迅速切換上去，這樣就起不到防止事故的作用了。
2、克服積分飽和方法：
①對于氣動控制器，可采取積分外反饋的方法。
②對于電動模擬控制器，可以選擇PI-P型的，此種控制器當輸出小于或大于某一限值時，它具有積分作用，當輸出超過這一限值后，它就成為單純的比例作用了。
③對于數字控制器，除可以用外反饋的方法外，還可在組態時選用高值限幅(HLM)或低值限幅(LLM)的方法；還可對PID跟蹤切換的P2端進行控制,讓取代控制器的輸出跟蹤正常控制器的輸出。再輔以高值監視(HMS)或低值監視(LMS)等運算單元，就可以很靈活達到使用目的。
經過多年的使用，選擇性控制系統已從保證生產安全，發展到按照工況自動選擇被控制量及其控制回路，來滿足更高的控制要求，即做到了“自控領域再擴大，選擇系統有貢獻”。
