过程控制及自动化仪表课件-第七章-实现特殊工艺要求的过程控制系统资料复习进程.ppt

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1、过程控制及自动化仪表课件-第七章-实现特殊工艺要求的过程控制系统资料7.1比值控制系统7.1.1比值控制系统概述在现代工业生产过程中，常常要求两种或两种以上的物料流量成一定比例关系。如果比例失调，则会影响生产的正常进行，或者影响产品的产量与质量，浪费原材料，造成环境污染，甚至发生生产事故。在锅炉的燃烧过程中，需要自动保持燃料量和空气量按一定比例混合后送入炉膛，以确保燃烧的效率。在重油气化的造气生产过程中，进入氧化炉的氧气和重油量应保持一定的比例，若氧油比过高，会因炉温过高而使喷嘴和耐火砖烧坏，严重时会引起炉子爆炸；如

2、果氧量过低，则会生成的炭黑增多，会发生堵塞现象。比值控制系统即是：使一种物料随另一种物料按一定比例变化的控制系统。其中处于主导地位的物料为主物料或主流量，用q1表示；其他物料称为从物料或副流量，用q2表示。q2/q1=k1、开环比值控制系统2、单闭环比值控制系统只有当副流量没有干扰的情况下才适用，然而副流量的干扰不可避免问题：可以精确的控制q1与q2的比值关系，但q1的值不可控，主流量可以因干扰作用或负荷的升降而任意变化。适用于负荷变化不大的场合。丁烯洗涤塔的任务是除去丁烯馏分中所夹带的乙腈，为了保证洗涤质量，要求根

3、据进料流量配以一定比例的洗涤水量。FTKFCFT带乙腈的丁烯馏分丁烯带乙腈的洗涤水洗涤水丁烯洗涤塔进料量与洗涤水量的比值控制系统洗涤塔3、双闭环比值控制系统问题：该控制方案所用仪表较多，投资较高。双闭环比值控制系统大大克服了主流量的干扰，使主流量变得比较平稳。另一个优点是升降负荷比较方便，只要改变主流量的设定值即可。双闭环比值控制系统常用在主流量干扰频繁或工艺上经常需要升降负荷的场合。图示烷基化装置中的双闭环比值控制系统。进入反应器的异丁烷-丁烯馏分要求按比例配以催化剂硫酸，同时又要求各自的流量比较稳定。反应器FCF

4、CK异丁烷-丁烯出料硫酸异丁烷-丁烯馏分与硫酸的双闭环比值控制系统4、变比值控制系统基于除法器的变比值控制应该注意:在变比值控制系统中，比值通常只是一种控制手段不是最终目的，而第三参数y(s)往往是产品质量指标。在有些生产过程中，要求两种物料的流量比随第三个工艺参数的要求而变化，也就是比值系数不是固定的而是随工况而变化的，这就是变比值控制。硝酸生产控制系统氧化炉温度串级－比值控制流程图在变换炉生产过程中，半水煤气与水蒸气的量需保持一定的比值，但其比值系数要随一段触媒层的温度变化而变化，才能在较大负荷变化下保持良好的控

5、制质量。在这里，蒸汽与半水煤气的流量经测量变送后，送往除法器，计算得到它们的实际比值，作为流量比值控制器FC的测量值。而FC的给定值来自温度控制器TC，最后通过调整蒸汽量（实际上是调整了蒸汽与半水煤气的比值）来使变换炉触媒层的温度恒定在规定的数值上。TCFC÷蒸汽煤气喷射泵触媒层变换炉变换炉的半水煤气与水蒸气的变值控制系统7.1.2比值控制系统的设计比值控制是解决不同物料流量之间的比例关系问题。当使用单元组合仪表时，因输入－输出参数均为统一标准信号，所以，比值器参数必须由实际物料流量的比值系数折算成仪表的标准统一信号

6、。（1）流量与检测信号呈非线性关系1、比值器参数的计算当物料流量的比值一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。（2）流量与检测信号呈线性关系当物料流量的比值一定、流量与其测量信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。例：已知某流量比值系统采用差压式流量计测量主副流量，其最大量程分别为：工艺要求试计算不加开方器与加开方器后仪表的比值系数K’不加开方器时:解:加开方器后:2、比值控制系统中的非线性补偿比值控制系统中的非线性

7、特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性，在设计比值控制系统时必须要加以注意。（1）测量变送环节的非线性特性流量与测量信号无论是呈线性关系还是呈非线性关系，其比值系数与负荷的大小无关，均保持其为常数。但是，当流量与测量信号呈非线性关系时对过程的动态特性却是有影响的。其输入－输出关系有：采用DDZ－Ⅲ型仪表将差压信号线性地转换为电流信号：测量变送环节是非线性的，其静态放大系数为：问题：当负荷增大时，调节器的整定参数如果不能随之改变，则系统的运行质量就会下降。（2）非线性补偿为了克服这一不利影响，通常用开方器

8、进行补偿，即在差压变送器后串接一个开方器，使流量与测量信号之间呈现线性关系。差压变送器的输出电流信号与开方器的输出电流信号之间的关系为：测量变送环节和开方器串接后总的静态放大系数为：常量，它已不再受负荷变化的影响3、比值控制系统中的动态补偿在某些特殊的生产工艺中，对比值控制的要求非常高，即不仅在静态工况下要求两种物料流量的比值一定，而且在动态情