比值控制系统

5.2比值控制系统 在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定的比例关系：一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品的质量，浪费劳动力，造成环境的污染，甚至产生生产事故。如： 1、燃烧过程：燃料与空气要保持一定的比例，才能满足生产和环保的要求。 2、造纸过程：浓纸浆与水要以一定比例混合，才能制造出合格 纸浆。 3、不少化学反应过程，多个进料要保持一定比例。 4、制药生产中要求药物和注入剂按比例混合。 5、水泥配料系统…… 一、基本概念： 比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。 主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数，称为主动量（主流量），用F1表示。 从物料或从动量：按照主物料进行配比，在控制过程中跟随主物料变化而变化的物料，称为从物料；表征从物料特性的参数，称为从动量（副流量），用F2表示。 有些场合，用不可控物料为主物料，用改变可控物料即从物料来实现比值关系。 K= F2/ F1 二、比值控制系统的类型 开环比值控制系统 单闭环比值控制系统 双闭环比值控制系统 变比值比值控制系统 串级和比值混合系统 1、开环比值控制系统 本质： 随着F1的变化，F2跟着变化，满足F2=KF1的要求（阀门开度与F1之间成一定的比例关系。 优点：简单，仪表少 缺点：系统开环，F2波动时比值难以保证 适用于副流量较平稳且比值精度要求不高的场合。 2、单闭环比值控制 增加一个副流量闭环控制系统 2、单闭环比值控制 单闭环比值控制特点 不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较为精确。 总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去化学反应器的场合是不适合的。 当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动，在调节的一段时间里，比值会偏离工艺要求的流量比，不适用于要求严格动态比的场合。 适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合 3、双闭环比值控制系统 增设了主流量控制回路 3、双闭环比值控制系统 双闭环比值控制系统工作原理 主动量控制回路克服主动量扰动，实现定值控制；从动量控制回路克服从动量扰动，实现随动控制；当扰动消除后，主、从动量都回到原设定值上，其比值不变。 双闭环比值控制系统优点 流量比值精确，物料总量基本不变。 只要缓慢改变主流量控制器给定值，可以提降主流量，副流量会自动跟踪变化，两种比值不变。 适用于主流量干扰频繁及工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降符合的场合。 当主动量采用定值控制后，由于调节作用，变化幅值会减小，变化频率会加快，从而使从动量控制器的给定值处于不断变化中，当它的变化频率与从动量控制回路的工作频率接近时，可能引起“共振”。 工业应用：自来水消毒的比值控制 4、变比值控制系统 变比值控制系统：按照工艺指标自行修正比值系数的变化值。（副回路是个比值控制系统的串级控制系统） 以某种质量指标X（第三参数）为主变量，以两个流量比为副变量的串级控制系统。例如：在燃烧控制中，最终的控制目标是烟道气中的氧含量（反映燃料完全燃烧指标），而燃料与空气的比值实质上是控制手段，因此，比值的设定值由氧含量控制器给出。 稳态时，主、副量恒定，分别经变送器送除法器，其输出（比值）作为比值控制器的测量反馈信号。此时，主参数恒定，所以主控制器输出信号稳定，且与比值测量值相等，比值控制器输出稳定，控制阀处于某一开度，产品质量合格。 当F1、F2出现扰动，通过比值控制回路，保持比值一定，从而不影响或大大减小扰动对产品质量的影响（相当于串级控制系统的副回路调节）。 对于某些物料流量，当出现扰动如温度、压力、成分等变化时，虽然它们的流量比值不变，但由于真实流量（在新的温度、压力或成分下）与原来流量不同，将影响产品质量指标，输出X偏离设定值，此时主控器起作用，输出变化，修正比值控制器给定值，即修正了比值，使系统在新的比值上重新稳定。 工作原理 氧化炉温度对氨气/空气串级比值控制系统 混 合 TC FfC 空气 氨气 稳定氧化炉的关键条件是氧化炉温度 氨氧化生成 一氧化氮，同时放出大量的热量。 当氨气在混合器中含量增加1%，氧化炉温度将上升64.9度。 第三参数是氧化炉温度 主要干扰 成分变化是在比值不变情况下改变混合器内氨含量的直接干扰； 进入氧化炉的氨气、空气初始温度； 进入混合器的氨气、空气的温度、压力变化； 负荷的变化（比值不变，负荷变化，温度变化）； 触媒的活性变化、大气温度、压力变化。 因此，需要根据温度的变化，适当修正氨气和空气的流量比值，保证氧化炉温度恒定。 系统工作原理 当出现氨气空气比值变化干扰时，通过比值控制系统及时克服保持氧化炉温度不变。 当其它干扰引起炉温变化时，主控制器输出变化，相当于比值控制器给定值变化，改变比值大小，从而改变温度。 假设控制器均为反作用形式，控制阀为气开式 串级和比值控制混合系统 要求主流量随另一参数的需要而改变，属于定比值控制。 主、副流量控制回路对液位控制器的动态响应一致，保证动态比值恒定。 两物料进入反应器流程 两物料组成双闭环比值控制，而反应器液面需要恒定 除了比值恒定，还要求反应器中液位恒定 串级和比值控制混合系统框图 工作原理 以液面为主参数，主流量为副参数的串级控制系统。 当液面由于某种干扰而变化时，通过液位控制器的输出改变主流量的给定值，使主流量跟着变化，同时副流量的给定值也变化，保持比值不变（动态比值不变），这样由总负荷变化来克服外界扰动对液位的影响。 已知： 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电信号：4-2 mA 标准气信号：20-100 KPa F1 ——主流量，I1——主流量对应测量信号； F2 ——副流量，I2——副流量对应测量信号； 当主流量F1与副流量F2的比值为F2/F1=K时，如何设置比例控制器参数K’（比值系数）。 5、比值系数的计算 采用线性流量 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 单元 原因：区分流量比值K和设置于仪表的比值系数K'。因为工艺上规定的比值K是指两种物料的流量（体积或质量）之比，而目前通用仪表使用统一的标准信号，因此必须把工艺规定的流量比值K折算成仪表信号的比值系数K'，才能进行比值设定。 遏制 * * ① 流量信号为电信号时： 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 流量信号为气信号时： 由上式可知，比值系数只有变送器的量程和所要求从动量与主动量的对应比例关系有关，与变送器的电气零点无关。 注意 （1）采用线性流量单元检测时，只有在F1max=F2max 的 场合，K‘=K，也可通过调整F1max、F2max改变比值。 （2）采用电动和气动仪表时，乘法器输入的比值电流或气压和相除 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 中比值控制器设定电流或气压可按下列公式计算 一般标准公式：输入信号=仪表量程范围×K+ 零点. （3）在采用相乘的方案中，采用分流器、加法器等仪表可直接设置仪表比值系数K。 （4）在采用相除的方案中，如果计算所得的仪表比值系数K大于1，则除法器的输入信号更换，即主动量信号作为被除数信号，从动量信号作为除数信号。 线性测量关系 平方测量关系 比值控制方案的实施 依据采用什么方式实现主、副流量的比值运算进行分类： 1.相乘方案 2.相除方案 原理：F1的测量值乘以某一系数K’作为控制器FC的设定值，可以用比值器，乘法器实现。 原理：两种流量的比值作为副流量控制器的测量值，可以用除法器实现。 用比值器组成的方案 控制器 控制阀 流量对象 测量变送器1 测量变送器2 F2 F1 I入 I出 比值器 用乘法器组成的方案 控制器 控制阀 流量对象 测量变送器1 测量变送器2 F2 F1 I1 I0 乘法器 用除法器组成的方案 用除法器组成的单闭环比值控制系统 比值控制器 控制阀 流量对象 测量变送器1 测量变送器2 除法器 F2 F1 I1 I2 I0 IR 比值控制系统中非线性的影响 测量环节的非线性影响 除法器的非线性影响 测量环节的非线性影响 当流量测量采用节流装置时，流量与压差之间的非线性会对比值控制系统产生影响 结论 采用差压法测量流量时，随着负荷的增加，静态放大系数增大。 由于静态放大系数的变化，将导致控制质量下降，甚至不稳定。 解决办法 选用不同流量特性的控制阀，用非线性补偿非线性。 选用带有开方功能的差压变送器，使变送器的输出信号与流量成线性关系。 流量测量的非线性对比值系数计算的影响 假若两个流量均采用节流式仪表，若两管道中的孔板及差压计的量程选择不合适，会出现一个近似线性，一个非线性，用一个比值系数确保各点都成比例是不可能的。 要求：对于用节流法测量流量的比值系统，两流量要么具有相似的非线性，要么经开方都成为线性。 除法器的非线性 比值控制器 控制阀 流量对象 测量变送器1 测量变送器2 除法器 F2 F1 I1 I2 I0 IR 除法器非线性的解决方案 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 一：采用具有相反特性曲线的对数流量特性的控制阀，能实现部分补偿。因为对数流量特性控制阀的放大系数是随着负荷的增加而增加。 方法二：当主、副流量均为差压法测量时，主流量加开方器，而副流量不加开方器，利用副流量测量变送的非线性去补偿除法器的非线性。但此时，主、副流量测量信号一个是线性、一个是非线性，造成比值系数随主流量变化，因此必须采取措施。 补偿是利用二者随流量负荷的增加一个放大倍数增加，另一个放大倍数下降的原理进行补偿的。 解决方案 比值控制器 控制阀 流量对象 测量变送1 测量变送2 除法器 F2 F1 I1 I2 I0 开方器 K 由于主、副流量测量信号一个是线性、一个是非线性，造成各工作点比值系数变化，因此，必须保证给定值也随F1的变化而变化，确保给定与反馈的差值一定。 比值控制系统的信号匹配问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 仪表的信号匹配：合理调整有关仪表的量程或设置必要的系数。 比值系数的计算是比值控制系统信号匹配的主要内容。 选择量程上限与工艺规定的K成比例,使比值系数接近1，例如： 应用举例 水蒸气 F2C K2 F2C K3 F1C 空气 天然气 甲烷转化反应 基本参数 相乘方案 比值控制系统的其它问题 流量测量中压力温度的校正 习题3.8 FC 控制阀 流量对象 测量变送1 测量变送2 F2 F1 I1 I2 I0 乘法器 - (1)画出比值系统方框图 （2）要求F1:F2=2:1,求I0 习题3.9 比较几种比值控制系统的特点，确定选用双闭环比值控制系统。 双闭环比值控制系统：适用于主流量干扰频繁及工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。 双闭环比值控制系统框图 双闭环比值控制系统流程图 K FA FB F2C F1C I0 计算比值系数 采用相乘方案(4~20mA信号） 习题3.10 习题3.10 习题3.10 习题3.10 习题3.11 习题3.11 3.12习题 3.12习题 3.12习题 习题3.13 习题3.13 习题3.13 遏制 * *