比值控制系統(tǒng)

概述

工業(yè)過程中，經(jīng)常需要控制兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系如：1.造紙過程中，紙漿和水要成一定的比例關(guān)系2.合成氨N2+3H2=2NH3（高溫高壓，催化劑）3.鍋爐燃燒，煤氣和空氣成一定的比例關(guān)系，等等比值控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)流量比值較多，流量比值控制系統(tǒng)主物料/主動(dòng)量：

可測(cè)或可控，處于比值控制中的主導(dǎo)地位F1從物料/從動(dòng)量：

可控，一般供應(yīng)有余，按主物料進(jìn)行配比F2

比值控制系統(tǒng)，要求副流量F2與主流量F1成一定的比值關(guān)系，K為流量比值一、概述隨動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)量與從動(dòng)量的選擇A、流量F1不可控，流量F2可控只能選F1為主動(dòng)量B、流量F1、F2都可控1、決定生產(chǎn)負(fù)荷的關(guān)鍵性物料流量作為主流量，

以便升降負(fù)荷。2、從安全考慮。如該變量供應(yīng)不足時(shí)會(huì)不安全，

應(yīng)選擇該過程變量為主動(dòng)量。例蒸汽和甲烷進(jìn)行甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)，

蒸氣不足會(huì)造成析碳，因此，應(yīng)選擇蒸汽作為主動(dòng)量。3、成本高的作為主流量。二、比值控制系統(tǒng)的類型最簡(jiǎn)單的比值控制系統(tǒng)----開環(huán)比值控制系統(tǒng)(a)原理圖FCF1F2根據(jù)一種物料的流量變化來(lái)調(diào)節(jié)另一種物料的流量主動(dòng)量從動(dòng)量(b)方塊圖開環(huán)比值控制系統(tǒng)控制器控制閥對(duì)象F2測(cè)量變送F1本質(zhì)：整個(gè)控制系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，F(xiàn)2流量根據(jù)F1流量，按比例系數(shù)開閉閥門場(chǎng)合：這種方案應(yīng)用較少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，儀表少缺點(diǎn)：系統(tǒng)開環(huán)，F(xiàn)2波動(dòng)時(shí)比值難以保證從動(dòng)量主動(dòng)量單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)

在開環(huán)比值控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)從動(dòng)量的閉環(huán)控制系統(tǒng)

KF1F2主動(dòng)量從動(dòng)量FC從方塊圖上看，與串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相似，只是主動(dòng)量沒有閉環(huán)，F(xiàn)2不影響F1主動(dòng)量變化，改變從動(dòng)量控制器給定值—〉副環(huán)隨動(dòng)控制。主動(dòng)量不變，自身擾動(dòng)，穩(wěn)定副流量，使流量比保持不變—〉副環(huán)定值控制。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)控制器控制閥對(duì)象F2測(cè)量變送F1

流量比K測(cè)量變送主動(dòng)量從動(dòng)量單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1）能克服F2的波動(dòng)

2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是在主流量參數(shù)工藝不能控制的場(chǎng)合實(shí)施。

3）控制品質(zhì)提高較多缺點(diǎn)：1）F1不固定2）F1+F2總量不定

3）動(dòng)態(tài)比值較差場(chǎng)合：應(yīng)用于主物料不允許控制的場(chǎng)合丁烯洗滌塔進(jìn)料與洗滌水的比值控制系統(tǒng)例子：KFC洗滌水丁烯雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了主流量控制回路

F1CF1F2F2CK從動(dòng)量主動(dòng)量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)Gc1Gv1Gp1F1F2KGm1GC2Gv2Gp2Gm2主控制器從控制器控制閥控制閥主對(duì)象從對(duì)象主測(cè)量變送從測(cè)量變送流量比從動(dòng)量雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)●主流量控制回路實(shí)現(xiàn)了主流量定值控制，克服了對(duì)主流量的干擾的影響(例如：主動(dòng)量供應(yīng)不足或有較大擾動(dòng))?！窳硪粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是，升降負(fù)荷比較容易，緩慢改變主控制器的給定值，升降主動(dòng)量，從動(dòng)量跟隨升降?！袢秉c(diǎn)：使用的儀表較多，另外，若主副回路工作頻率相近時(shí)，容易產(chǎn)生共振。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)F1CF2CK二氧化碳氧氣反應(yīng)器混合例子：從動(dòng)量主動(dòng)量變比值控制系統(tǒng)

定比值控制方案要保證主、從物料的比值關(guān)系為定值。只能克服流量擾動(dòng)對(duì)比值的影響。

變比值控制系統(tǒng)，根據(jù)工藝需要自行修改比值系數(shù)。

這實(shí)際上是一個(gè)以某種指標(biāo)X為主參數(shù)，兩物料比值為副參數(shù)的串級(jí)控制系統(tǒng)——串級(jí)比值控制系統(tǒng)、自整配比控制系統(tǒng)主控制器比值控制器控制閥流量對(duì)象主對(duì)象測(cè)量變送測(cè)量變送測(cè)量變送除法器F1XF2K物料A物料B變比值控制系統(tǒng)氧化爐例子：TCFfC÷空氣氧化爐預(yù)熱氨氣混合硝酸生產(chǎn)中氧化爐的爐溫與氨氣/空氣比值的串級(jí)控制方案放熱反應(yīng)905.5kJ/mol4NH3+5O2=4NO+6H2O變比值控制系統(tǒng)控制氧化爐的溫度影響氧化爐溫度的擾動(dòng)：氨氣、空氣的初始溫度的變化；物料量的變化；空氣、氨氣壓力變化，會(huì)影響流量測(cè)量的精度；觸媒的活性變化、環(huán)境溫度、壓力變化等均對(duì)氧化爐溫度有不同程度的影響。成分變化是直接干擾：當(dāng)氨氣在混合器中含量增加1%時(shí)，氧化爐溫度將上升64.9度控制方案的選擇在滿足工藝要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性原則：1、工藝要求兩物料流量比值一定，而對(duì)總流量沒要求，可選用單閉環(huán)比值控制方案。2、主、從流量擾動(dòng)頻繁，而要求主、從流量總量恒定，可選用雙閉環(huán)比值控制方案。3、工藝要求兩物料流量比值要隨第三參數(shù)