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* * 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