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第八章 特殊控制方式 §8.1 比值控制系统 §8.2 均匀控制系统 §8.3 分程控制系统 §8.4 自动选择性控制系统 §8.1 比值控制系统 §8.2 均匀控制系统 §8.3 分程控制系统 §8.4 自动选择性控制系统 返回 一、基本概念 比值控制系统：用以实现两个或两个以上物料保持一定比例 关系的控制系统。 例如： 1、农药厂生产乐果 硫化物与水（1：2.5） 2、生产硝酸的氧化炉 氨气与空气 3、锅炉燃烧 燃料量与空气 在需要保持比例关系的两种物料中： 主物料：起主导作用的物料，常用Q1表示； 从物料：在控制过程中跟随主物料的变化而成比例变化 的物料，常用Q2表示。 二、比值控制系统的结构类型 1、开环比值控制系统 比值控制器 特点：开环系统，无法克服副流量干扰，实际应用较少。 2、单闭环比值控制系统 当主物料不变时，从物料回路是一个定值控制系统； 当主物料受到干扰发生变化时，从物料回路是一个随动控制系统。 优点：能够克服从物料本身干扰对比值的影响，实现主副 物料的精确配比，应用较广； 缺点：总物料不固定，影响控制质量，甚至造成事故。 3、双闭环比值控制系统 特点： （1）能保证主副物料量恒定，比值恒定； （2）可以由两个单回路流量控制系统替代； 常用于主流量干扰频繁或工艺上不允许负荷有较大的波动，或工艺上经常需要升降负荷的场合。 要防止主物料回路与副物料回路产生“共振”。 4、变比值控制系统 在实际生产过程中，使两种物料的流量比值恒定并不是目的，真正的控制目的大多是两种物料混合或反应以后的产品的产量、质量、节能、环保及安全等等。 例：氧化炉温度与氨气/空气变比值控制系统 (硝酸生产过程中的一个氧化反应) 工艺过程描述； 控制要求：保证氧化炉工作稳定，优产高质、低耗、无事故； 要达到上述要求的关键条件是反应温度，而影响反应温度的主要因素是氨气与空气的比值。 工作过程： ? 系统稳定时…… ? 当Q1、Q2出现扰动时…… ? 当出现其他扰动(如温度、压力、成分等变化)时…… 混合器中氨气含量减少1%，氧化炉温度将下降64.9度。 变比值控制系统的原理框图如下： 特点：按造一定工艺指标修正比值系数 返回 流量与测量信号的开方成正比 上述系统是以氧化炉温度为主变量，氨气与空气的比值为副变量的串级比值控制系统。 例：石油化工生产中前后精馏塔的供求关系 均匀控制系统是为适应连续性生产的需要而产生的。 均匀控制是就控制方案所起的作用而言的。从方案的结构来看，它有时象一个单回路的液位或压力定值控制系统，有时又象一个液位与流量的串级控制系统。 一、均匀控制的概念 为了将石油裂解气分离成甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯等，前后串联了八个塔，除了成品塔将产品送至储罐外，其余各塔都是将物料连续送往下一个塔进行再分离。为了保证精馏塔生产过程能够稳定地进行，总是要求每个塔的塔底液位稳定，不超过允许范围，同时进料量保持平稳。 例：石油化工生产中前后两个精馏塔的供求关系如下： 均匀控制系统：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地 、 均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互 兼顾、均匀协调的系统。 如果以单回路控制方式进行控制…… 均匀控制的特点： 1、表征前后供求关系的两个参数是矛盾的； 2、两个参数应该是缓慢变化的； 3、两个参数只能在允许的范围内波动。 均匀控制过程中可能出现的过渡过程曲线如下图所示： 1、简单均匀控制系统 二、均匀控制系统的结构形式 特点： 1、结构形式上与液位单回路定值控制系统一致，但控制目的不同； 2、一般采用比例或比例积分控制律，且比例积分作用都较弱；（不采用微分作用） 3、只适用于干扰小，对流量均匀程度要求不高的场合。 一般δ=100～200% ，Ti为几分钟到十几分钟 假如干扰使甲塔的液位上升 甲塔液位上升，导致液位调节器输出增大，流量调节器输出增大，控制阀门缓慢增大；反映在工艺参数上，液位不是立即快速下降 ，而是继续缓慢上升，乙塔的进料量也缓慢增加。液位与流量均缓慢地变化，实现了均匀协调的控制目的。 2、串级均匀控制系统 工作过程： 液位与流量的串级均匀控制 假如干扰使乙塔的进料量增大 乙塔的进料量增大，首先通过流量调节器使控制阀门开度缓慢减小；当这一作用使甲塔的液位下降时，液位调节器输出减小，进一步缓慢改变调节阀的开度，使系统工作在新的平衡点。 主副控制器一般采用比例或比例积分控制律。