第四章比值控制系统

1、第四章 比值控制系统比值控制问题的由来n在化工、化工、 炼油生产中炼油生产中, 经常需要将两种或经常需要将两种或两种以上的物料按照一定的比例混合或进行化两种以上的物料按照一定的比例混合或进行化学反应学反应, 一旦比例失调一旦比例失调, 轻则造成产品质量不合轻则造成产品质量不合格格, 重则会造成生产事故或发生危险。重则会造成生产事故或发生危险。 n比值控制的目的比值控制的目的, 就是要让几种物料符合一定就是要让几种物料符合一定的比例关系的比例关系, 以使生产能安全进行以使生产能安全进行。 为进一步了解比值控制问题的实质为进一步了解比值控制问题的实质, 下面下面以合成氨生产中汽化炉氧油比控制系统以

2、合成氨生产中汽化炉氧油比控制系统(如图如图所示所示)为例来进行分析为例来进行分析n汽化炉氧油比控制系统n 在重油汽化的造气生产过程中在重油汽化的造气生产过程中, 进入汽化炉的氧气和重进入汽化炉的氧气和重油流量应保持一定的比例。油流量应保持一定的比例。 若氧油比过高若氧油比过高, 会因炉温过高会因炉温过高而使喷嘴和耐火砖烧坏而使喷嘴和耐火砖烧坏, 严重时甚至会引起炉子的爆炸严重时甚至会引起炉子的爆炸; 如如果氧量过低果氧量过低, 则因生成的炭黑增多则因生成的炭黑增多, 会发生堵塞现象。会发生堵塞现象。 实现两个或两个以上参数符合一定的比例关系的控制实现两个或两个以上参数符合一定的比例关系的控制系

3、统系统, 称为称为比值控制系统比值控制系统。n 由于过程工业中大部分物料是以气态、由于过程工业中大部分物料是以气态、 液态或混合的流液态或混合的流体状态在密闭管道、体状态在密闭管道、 容器中进行能量传递与物质交换容器中进行能量传递与物质交换, 以以保持两种或几种物料的流量比例关系的保持两种或几种物料的流量比例关系的, 因此比值控制系因此比值控制系统一般是指统一般是指流量比值控制系统流量比值控制系统。n 在需要保持比值关系的两种物料中在需要保持比值关系的两种物料中, 必须必须有一种物料处于主导地位有一种物料处于主导地位, 这种物料称为这种物料称为主流主流量量(主动物料主动物料), 记为记为Q1(

4、如图中重油为如图中重油为Q1), 而而另一种跟随主流量变化的物料则称为另一种跟随主流量变化的物料则称为副流量副流量(从动物料从动物料), 记为记为Q2(如图中氧气为如图中氧气为Q2)。n 一般情况下一般情况下, 总是把生产中的主要物料定为主总是把生产中的主要物料定为主物料物料, 但在有些场合中但在有些场合中, 为保证生产安全为保证生产安全, 以不以不可控物料为主物料可控物料为主物料, 通过改变可控物料即从物通过改变可控物料即从物料来保持它们之间的比值关系料来保持它们之间的比值关系n比值控制系统使工艺要求的副流量Q2与主流量Q1成一定的比值关系, 即21QkQ式中: k为工艺要求的流量比值。一、

5、基本原理、结构和性能分析一、基本原理、结构和性能分析比值控制的基本原理比值控制的基本原理以控制系统的功能命名：实现物料的比值控制以控制系统的功能命名：实现物料的比值控制可测或可控，处于比值控制中的主导地位 Q1可控，一般供应有余， 按主物料进行配比 Q2 21QkQ按按结构结构分类：分类： 开环和闭环比值控制系统开环和闭环比值控制系统按按实施方案实施方案分类：分类： 相乘和相除方案相乘和相除方案按按比值比值分类：分类： 定比值和变比值控制方案定比值和变比值控制方案按按控制控制原理：原理： 属于前馈控制系统属于前馈控制系统一、基本原理、结构和性能分析一、基本原理、结构和性能分析1. 1. 开环比

6、值控制系统开环比值控制系统 这种方案的这种方案的优点优点是结构简单，只需是结构简单，只需一台纯比例控制器，一台纯比例控制器，其比例度可以根据其比例度可以根据比值要求来设定。比值要求来设定。 缺点缺点是如主物料是如主物料FlFl稳定不变，从物料的流量稳定不变，从物料的流量F2F2将受控制阀将受控制阀前后压差变化影响而改变前后压差变化影响而改变。 F1F2FTFCF1F2FTFCFTFC2. 2. 单闭环比值控制系统单闭环比值控制系统 此时从动流量控制系统为一个随动控制系统，从而此时从动流量控制系统为一个随动控制系统，从而F2F2跟跟随随F1F1变化，使流量比值变化，使流量比值K K保持不变。保持

7、不变。 kF1F2FTFCFTFC3. 双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统 双闭环比值控制系双闭环比值控制系统的优点是提降负荷比统的优点是提降负荷比较方便，只要缓慢地改较方便，只要缓慢地改变主动流量控制器的给变主动流量控制器的给定值，就可以提降主动定值，就可以提降主动流量，同时从动流量也流量，同时从动流量也就自动跟踪提降，并保就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。持两者比值不变。 双闭环比值控制系统主要适用于主流量干扰频繁、上经常需双闭环比值控制系统主要适用于主流量干扰频繁、上经常需要提降负荷的场合。要提降负荷的场合。FY二、比值控制方案分析二、比值控制方案分析比值控制系统相除方案比值控制系统

8、相除方案n比值控制系统相除方案比值控制系统相除方案工艺工艺比值系数比值系数k：所需保持比值：所需保持比值的两个流量之比的两个流量之比n仪表比值系数仪表比值系数K：实施时比：实施时比值控制系统所设置的设定值值控制系统所设置的设定值相除方案时相除方案时，单闭环比值控，单闭环比值控制系统是定值控制系统双闭制系统是定值控制系统双闭环比值系统中两个都是定值环比值系统中两个都是定值控制系统变比值系统是串级控制系统变比值系统是串级比值控制系统比值控制系统n由于存在非线性，近年来已由于存在非线性，近年来已不采用除法方案实施比值控不采用除法方案实施比值控制制RCIA / IBIBK3QAQBIA三、比值控制系统设计和工程三、比值控制系统设计和工程应用中的问题应用中的问题n按照随动系统的整定要求，整定的方法、步按照随动系统的整定要求，整定的方法、步骤为骤为：（1）进行进行仪表比值系数仪表比值系数K的计算及现场整定；的计算及现场整定；（2）将积分时间置于最大，调整）将积分时间置于最大，调整比例度比例度由大到小，直到找到由大到小，直到找到系统系统处于振荡与不振荡的临界过程或微振荡过程处于振荡与不振荡的临界过程或微振