3.4.3 比值控制系统中非线性环节的影响 K正比于静态工作点流量F0 F0变化,K变化,影响动态质量。 (1)测量环节的非线性 流量测量时采用差压变送器时,流量与差压为开方关系: 对于0~10mA 解决办法:加入开方器,或通过阀特性补偿 过程控制系统及工程 信息学院自动化系:孙洪程 Email:Sunhc@mail.buct.edu.cn 第三章 比值控制系统 比值控制系统 3.1 概述 3.2 比值控制系统的类型 3.3 比值系数的计算 3.4 比值控制方案的实施 3.5 比值控制系统的投运与整定 3.6 比值控制系统的其他问题	实验:比值控制系统实验 第3章3.1 概述 工业过程中,经常需要控制两种或两种以上的物料保持一定 的比例关系 如:造纸过程中,纸浆和水要成一定的比例关系 石化重油气化,重油和氧气量要成一定的比例关系 锅炉燃烧,煤气和空气成一定的比例关系,等等 比值控制系统: 实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统 流量比值较多,流量比值控制系统 主物料/主流量: 可测或可控,处于比值控制中的主导地位 F1 从物料/从流量: 可控,一般供应有余, 按主物料进行配比 F2 ? 比值控制系统,要求副流量F2与主流量F1成一定的比值关系,K为流量比值 3.1 概述 比值控制系统 3.1 概述 3.2 比值控制系统的类型 3.3 比值系数的计算 3.4 比值控制方案的实施 3.5 比值控制系统的投运与整定 3.6 比值控制系统的其他问题	实验:比值控制系统实验 第3章 教学进程 3.2 比值控制系统的类型 按结构分类: 开环和闭环比值控制系统 按实施方案分类: 相乘和相除方案 按比值分类: 定比值和变比值控制方案 按控制原理: 属于前馈控制系统 3.2 比值控制系统的类型 3.2.1 开环比值控制系统 (a)原理图 FC F1 F2 (b)方块图 3.2.1 开环比值控制系统 控制器 控制阀 对象 F2 测量变送 F1 本质:整个控制系统处于开环状态,F2流量根据F1流量, 按比例系数开闭阀门 场合:这种方案应用较少 优点:简单,仪表少 缺点:系统开环,F2波动时比值难以保证 3.2.2 单闭环比值控制系统 在开环比值控制系统的基础上,增加了一个 副流量的闭环控制系统 K F1 F2 FC 从方块图上看,与串级控制系统的结构相似,只是主参数没有闭环,F2不影响F1 主流量变化,改变副流量控制器给定值 —〉随动控制。 副流量系统闭环,稳定副流量 —〉定值控制。 3.2.2 单闭环比值控制系统 控制器 控制阀 对象 F2 测量变送 F1 K 测量变送 3.2.2 单闭环比值控制系统 优点:1)能克服F2的波动 2)结构简单,特别是在主 流量参数工艺不能控制 的场合实施。 3)控制品质提高较多 缺点:1)F1不固定 2 )F1+F2总量不定 3)动态比值较差 场合:应用较广泛,几种物料直接进反应器受到限制 丁烯洗涤塔进料与洗涤水 的比值控制系统 例子: K FC 洗涤水 丁烯 3.2.3 双闭环比值控制系统 在单闭环比值控制系统的基础上,增加了主流 量控制回路 F1C F1 F2 F2C K 3.2.3 双闭环比值控制系统 Gc1 Gv1 Gp1 F1 F2 K Gm1 GC2 Gv2 Gp2 Gm2 3.2.3 双闭环比值控制系统 由于主流量控制回路的存在,实现了主流量定值控制,克服了对主流量的干扰的影响(例如:主动量供应不足或有较大扰动) 另一个优点是,提升主负荷比较容易,缓慢改变主控制器的给定值。 缺点:使用的仪表较多,另外,若主副回路工作频率相近时,容易产生共振 F1C F2C K 二氧化碳 氧气 反应器 混合 例子: 3.2.4 其他类型的比值控制系统 (1)变比值控制系统 定比值控制方案只能克服流量干扰对比值的影响,当其它参数存在对比值系数的扰动时,必须时时修正比值系数,变比值控制 XC F1 F2 FfC ÷ 3.2.4 其他类型的比值控制系统 这实际上是一个以某种指标X 为主参数,两物料比值为副参数 的串级控制系统——串级比值控 制系统、自整配比控制系统 XC F1 F2 FfC ÷ 主控制器 比值控制器 控制阀 流量对象 主对象 测量变送 测量变送 测量变送 除法器 F1 X F2 氧化炉 例子: 3.2.4 其他类型的比值控制系统 TC FfC ÷ 空气 氧化炉 预热 氨气 混合 硝酸生产中氧化炉的炉温与氨气/空气比值的串级控制方案 3.2.4 (2)串级和比值控制组合的系统 动态比值控制 其他类型的比值控制系统 F1 F2 K F1C F2C LC (a) F1 F2 K F1C F2C LC (b) 比值控制系统 3.1 概述 3.2 比值控制系统的类型 3.3 比值系数的计算 3.4 比值控制方案的实施 3.5 比值控制系统的投运与整定 3.6 比值控制系统的其他问题	实验:比值控制系统实验 第3章 教学进程 3.3 比值系数的计算 3.3.1 流量与测量信号成线性关系时的计算 工艺上,比值K是指两个物料的流量之比,而比值 控制系统的K’一般是仪表的信号之间的比值,电动 仪表4~20mA/0 ~10mA,气动仪表是20~100KPa,信号转换问题。 (1)DDZ-Ⅲ型仪表 0~Fmax 4~20mA DC 3.3.1 流量与测量信号成线性关系时的计算 比值系数K’是仪表信号之比,即: F1max是主流量变送器量程上限 F2max是副流量变送器量程上限 (2)气动单元组合仪表 0~Fmax 20~100 KPa 对于不同信号范围的仪表,比值系数的计算公式是一样的。 3.3.1 流量与测量信号成线性关系时的计算 结论: 差压变送器测量流量,流量与差压成开方的关系 DDZⅢ型仪表: QDZ仪表: 比值系数的计算: 3.3.2 流量与测量信号成非线性关系时的计算 几点结论: (1)流量比值K与比值系数K’是两个不同的概念,不能混淆 (2)比值系数K’与K有关,同时也和流量变送器的量程有关,与负荷大小无关 (3)注意变送器的流量与测量的线性关系 (4)线性测量与非线性测量情况下K’间的关系为: K’非=(K’线)2 3.3.2 流量与测量信号成非线性关系时的计算 比值控制系统 3.1 概述 3.2 比值控制系统的类型 3.3 比值系数的计算 3.4 比值控制方案的实施 3.5 比值控制系统的投运与整定 3.6 比值控制系统的其他问题	实验:比值控制系统实验 第3章 教学进程 3.4 比值控制方案的实施 3.4.1 两类实施方案 (1)相乘方案 × FC F1 F2 比值运算部件:乘法器、比值器、分流器、比率器 3.4.1 两类实施方案 (2)相除方案 FfC ÷ 3.4.2 比值控制方案实施举例 控制器 控制阀 流量对象 测量变送2 测量变送1 比值器 K’ I'1 I1 F2 F1 采用比值器 比率设定系数 = 比值系数 3.4.2 比值控制方案实施举例 ? 控制器 控制阀 流量对象 测量变送2 测量变送1 乘法器 I0 I'1 I1 F2 F1 I0=K’ * 16+4 由K’计算出I0 ,再由恒流器给出电流值,K’