阀位控制的应用

　　在最简单的优化方法中，如果VPC（阀位控制）被误用，会造成很大的危害。

　　看到使用“阀位控制”可以设计负载跟踪优化，并在许多过程中节约能源。该如何解释其工作原理？

　　这是一个很大的话题。阀位控制（VPC）可以成为优化运营能力、效率或能源成本的有力工具，这可以在几个小时内实现，因而是最简单的优化方法之一。但如果误用也会造成很大危害，所以，花数小时与工艺工程师和操作员坐下来，充分了解过程的性质和动态以及使用它的潜在后果是值得的。下面将简要描述几个常见的应用来说明这一概念。

　　蒸馏：利用VPC将蒸馏系统中所用的整个冷凝器系统的操作压力降至最低，减少热量输入、增加再沸器容量并减少再沸器结垢。要实现这一目标，VPC可通过将压力控制阀保持在接近全开的位置，使冷凝器保持满负荷，从而最大限度地进行持续冷却。

　　这是一个级联回路，其中从机的速度应比主机快10倍比例积分（PI）动作用于控制器（PIC），积分动作仅用于 VPC。这个积分大约是PIC积分的10倍。当达到阻止VPC输出的某个限值时，可从外部复位以免终止复位。提供这些限值是为了将VPC可浮动的柱压力保持在安全限值范围内。

　　反应堆：在图示的反应堆控制系统中，VPC仅在水套的常规冷却水阀完全打开时，将冷却水送至单独的冷却水盘管，从而将冷却成本降至最低。此处VPC的作用是保持较昂贵的冷冻水阀门关闭，直到较便宜的冷水的冷却能力完全耗尽。

　　串级温度回路以分程方式运行，因此在温度控制器（TC）输出为0%时，冷却达到最大值（冷冻水和冷却水阀均完全打开）；在25%时，冷冻水阀关闭，但常规冷却水阀仍完全打开；在50%时，两只冷却阀均关闭，加热阀开始打开；最后，在100%时，反应器通过完全打开的热水阀接受完全加热。

　　当然，这些过渡点可以重叠，从而改善控制，但这样做的代价是降低能源效率。为了平稳运行，有三只控制阀可用温度控制器调节。因为阀的增益应该相同，它们的组合范围应该呈一条直线。

　　在这种反应堆冷却剂应用中，通过尽量减少使用更昂贵的冷却剂，使冷却成本降至最低（FO=故障开启，DA=直接作用，RA=反向作用）。

　　锅炉：当一台锅炉为多个蒸汽用户提供服务时，VPC-2 （设置为80%或90%）打开所有用户阀门，直到最大的一只阀门处于全开设定值。VPC反过来降低其级联从属蒸汽压力控制器（PIC）的设定值。

　　这有助于降低运行成本，因为它降低了锅炉给水泵的功耗，并通过打开蒸汽调节器提高了汽轮机驱动效率。此外，VPC保护所有用户不耗尽蒸汽，将所有阀门从接近关闭的位置移开，从而降低其压降，减少维护并延长阀门寿命。

　　否则，控制系统类似于所有VPC系统，其中高选择器将开到最大阀门开度的测量值发送至VPC。VPC是一只积分控制器（其积分设置是PIC的10倍），并且具有针对复位终止的外部反馈。到PIC设定点的VPC输出限制在与受控设备限制相匹配的范围内。

　　冷却塔：通过保持最常开的用户进水阀和冷却水回流阀几乎全开状态，可将冷却塔的能耗（运行成本）降至最低。通过将所有冷却水阀的压降降至最低，从而使电厂循环水的成本削至最低。风机速度由设备所需的冷却水供应温度控制，即使其最高速度也低于最大设计速度。

　　通过测量总回流来控制水平衡，它也成为给上述三座塔提供服务的流量比控制器的设定值。每个控制器的比率设置根据相关塔的容量和风机状态，可以手动或自动设置完成。当然，三个比率设置的总和必须始终为1.0。

　　当通过三座冷却塔供应阀的压降最小时，与此类系统相关的泵送成本将最小化。VPC可以保证这一点，它测量最常打开的阀门的开度，并将其与设定值（约为95%）进行比较。只要所有阀门开度低于95%，VPC就会提高所有设定点，直至最大开度的阀门达到95%开度。这样，回水分布将回归正确，两组阀门（用户入口阀和塔的入口阀）将在最小压降下运行。