第二章(3)比值控制

1、2021-6-231 为此人们开发了一些具有特殊功能的系统。为此人们开发了一些具有特殊功能的系统。 串级、前馈控制系统的控制效果串级、前馈控制系统的控制效果: : 提高了系统响应曲线性能指标提高了系统响应曲线性能指标 这两种控制方案可以认为是为提高系统性能指标而开发的控制系统。这两种控制方案可以认为是为提高系统性能指标而开发的控制系统。 大型生产过程的特点大型生产过程的特点: : 过程复杂化过程复杂化 各种生产过程的工艺设备型式、操作方式差异很大各种生产过程的工艺设备型式、操作方式差异很大, ,又要考又要考 虑安全虑安全 要求过程控制人员充分考虑各种工艺过程的特点，设计满足特定要求要求过程控制

2、人员充分考虑各种工艺过程的特点，设计满足特定要求 的控制系统，以满足工艺生产的需要。的控制系统，以满足工艺生产的需要。 2021-6-232 2.3 比值控制系统比值控制系统 例1：稀硝酸生产 氨与空气按一定比例混合氧化 氧化炉氨、空气比超出一定极限会引起爆炸，非常危险。 控制系统的要求：必须维持氨、空气比恒定 采用反馈控制待氨与空气变化再调节，为时己晚，事故己发生。 例2：炼油厂催化裂化装置的再生器 作用：使催化剂再生，烧去催化剂表面的焦碳 进入再生器内催化剂与空气应有一定的比例 空气过低：燃烧不充分，不能保证催化剂的活性，影响下一工艺 空气过剩：降低再生器温度、加大影响主风机的负荷，增加能

3、耗 设计一种特定的控制系统，根据氨的变化调节空气量 根据再生催化剂量去调节主风量 例3：工业废水处理装置 含NaOH废水直接排入河道将污染环境 含量大时采取回收；含量小时采用加酸中和，保证废水的PH=7 根据碱的含量及浓度调整酸流量 怎么样完成上述功能来满足工艺要求呢？ 根据某一流量的变化调节另一流量比值控制： 2021-6-233 2.3.1 比值控制的基本原理比值控制的基本原理 FT 101 酸 FC 101 2 Q 1 Q 含碱废水 排出水 中和池 控制器控制器 2 Q 控制阀控制阀对象对象 测量变送测量变送 1 Q 2.3.2 比值控制的结构比值控制的结构 2021-6-234 FT

4、101 酸 FC 101 2 Q 1 Q 含碱废水 排出水 中和池 控制器控制器 2 Q 控制阀控制阀对象对象 测量变送测量变送 1 Q 2021-6-235 FT 101 酸 FC 102 2 Q 1 Q 含碱废水 排出水 中和池 FT 102 R - 控制器 + 2 Q 控制阀对象 测量变送 1 Q 测量变送比值计算器 2021-6-236 2021-6-237 FT 101 蒸汽 FC 102 2 Q 1 Q 石脑油 去一段转化炉 FT 102 R FC 101 - 控制器 + 控制阀对象 测量变送 1 Q 比值计算器 - 控制器 + 2 Q 控制阀对象 测量变送 或反应后最终质量是否符

5、合工艺要求。从最终质量看，系统是开环的。 2021-6-238 FT 101 RC 101 2 Q 1 Q FT 102 AC 101 AT 101 2021-6-239 1 Q 测量变送 - 比值控制器 + 控制阀流量对象 测量变送 2 Q 比值计算器 - + 主对象主控制器 测量变送 y 2021-6-2310 例例1 硝酸生产中氧化炉硝酸生产中氧化炉：氨氧化生成一氧化氮：氨氧化生成一氧化氮放热反应，温放热反应，温 度度T是反应过程的主要指标，影响温度的主要因素是氨气一空气的比值是反应过程的主要指标，影响温度的主要因素是氨气一空气的比值r， r稳定稳定T稳定。可构成稳定。可构成温度温度T对

6、氨气对氨气/空气空气(r)串级控制系统串级控制系统变比值控变比值控 制系统。当制系统。当T受到其它干扰受到其它干扰(如触媒老化如触媒老化)而发生变化时，可通过主控改变而发生变化时，可通过主控改变 r来补偿，以满足工艺要求。来补偿，以满足工艺要求。 2021-6-2311 - - 比值控制器比值控制器 + + 控制阀控制阀氨气氨气 测量变送测量变送 2 Q 比值计算器比值计算器 - - + + 1 Q 氧化炉氧化炉 测量变送测量变送 温度控制器温度控制器 测量变送测量变送 T T 2021-6-2312 CQQ 12 224 3)(HCOOHCH汽 2.3.3 比值控制的实施 2021-6-23

7、13 4)4( 10 Kuu 4)4( 102 Kuuu 4 4 1 2 u u K K输出信号-零点 （输入信号零点） 2021-6-2314 416 max minminmax max Q Q uuu Q Q u max2 max1 max2 max1 1 2 max1 1 max2 2 4416 4416 Q Q r Q Q Q Q Q Q Q Q K 2021-6-2315 416416 2 maxmax Q Q P P u 2 max2 max1 2 2 max2 max1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 16 16 Q Q r Q Q Q Q Q Q Q Q K m m FT

8、101 FC 102 2 Q 1 Q FT 102 s u 1 u 2 u 4 16 )4)(4( 1 0 s uu u 02 uu 4 16 )4)(4( 1 2 s uu u u0 2021-6-2316 416 4 4 1 2 u u us 1max1max2 12max2max 164164 s QQQ ur Q QQ 416416 2 max2 max1 2 2 max2 max1 2 1 2 Q Q r Q Q Q Q u s 12 QQr 2.3.4 比值控制的投运及参数整定 1.投运 比值控制系统投运前的准备工作及投运步骤与单回路控制系统相同 2021-6-2317 2.3.5

9、 比值控制系统中的几个问题比值控制系统中的几个问题 416 2 max Q Q u 0 2 max 2 16 0 Q QdQ du K QQ 0 QK 2021-6-2318 416 max Q Q u max 16 0 Qdt du K QQ FT 101 FC 102 2 Q 1 Q FT 102 R FC 101 Gz(s) 动态补 偿环节 2021-6-2319 )()(1 )()()( 22 21 sQsQ sKQsQsQ r mp pzm max1 max2 )()( )()(1 )( 12 22 Q Q sQsQ sQsQ sQ mp mp z - + )( 1 sQ - + )

10、( 2 sQ QP1(s) Qm1(s) Qz(s) KQP2(s) Qm2(s) )()(1 )()()( )( )( 22 21 1 2 sQsQ sKQsQsQ sQ sQ mp pzm max2 max1 Q Q rK 比值器的 比值系数 )()( 12 srQsQ因要求副流量随主流量变化，故 2021-6-2320 主、副流量的逻辑提降问题 在比值控制系统中，有时两个流量的提降先后需满足某种逻在比值控制系统中，有时两个流量的提降先后需满足某种逻 辑关系。如锅炉燃烧控制系统中，燃料量和空气量的比值控制系统，辑关系。如锅炉燃烧控制系统中，燃料量和空气量的比值控制系统， 为使燃料完全燃烧，在提负荷时先提空气量，后提燃料量；在降负为使燃料完全燃烧，在提负荷时先提空气量，后提燃料量；在降负 荷时先降燃料量，后降空气量。荷时先降燃料量，后降空气量。 反作用 2021-6-2321 PC LS FC FC HS K 燃料燃料 空气空气 给水给水 蒸蒸 汽汽 2021-6-2322 谢谢 谢！谢！ 2021-6-2323 对初步设置参数的控制器进行参数整定，达到要求为止。 系统投运系统投运 工