[所有分类]第7章 实现特殊要求的过程控制.pptVIP

§7 实现特殊要求的过程控制系统 §7－1 比值控制系统 §7－2 均匀控制系统 §7－3 分程控制系统 §7－4 自动选择性控制系统 随着现代工业生产的迅速发展，对于某些生产过程工艺复杂、控制要求高、控制任务特殊的情况，单回路控制系统已不能满足要求。为此，需要开发和运用实现特殊要求的过程控制系统。 其中最常用的有： 比值控制系统、 均匀控制系统、 分程控制系统、 自动选择性控制系统等。 §7－1 比值控制系统 一、概述 在现代工业生产过程中，常常要求两种或多种物料流量成一定比例关系。如果比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原材料，造成环境污染，甚至产生生产事故。 例如： 1）在工业锅炉燃烧过程中，需要自动保持燃料量与空气量按一定比例混合后送入炉膛。 2）在制药生产过程中，要求将药物和注入剂按规定比例混合。 3）在硝酸生产过程中，进入氧化炉的氨气和空气的流量要有合适的比例。但同时还应从安全角度考虑，因为当氨气在空气中的含量低温时在（15～28）％之间，高温时在（14～30）％之间都会有产生爆炸的危险。因此，保证氨气和空气进料量的比例，不让它进入爆炸范围，这对安全生产来说具有重要意义。 为了实现上述种种特殊的要求，必须设计一种特殊的过程控制系统，即比值控制系统。 1 .定义： 所谓比值控制系统，简单地说，就是使一种物料随另一种物料按一定比例变化的控制系统。 2 .主动物料：在比值控制系统中，需要保持比值的两种物料必有一种处于主导地位，这种物料称为主动物料或主流量，用 Q1表示。 一般情况下，总的生产中的主要物料的流量作为主流量，或者以不可控物料的流量作为主流量。 从动流量：随主流量的变化而变化的物料，称之为从动流量或副流量，用Q2表示。 3 . 比值控制系统就是要实现副流量和主流量成一定的比例关系，即满足Q2／Q1＝k，k为副流量和主流量的比值。 如上所述，在比值控制系统中，从动量是随主动量按一定比例变化的，因此，比值控制系统实际上是一种随动控制系统。 二、比值控制系统的类型 1. 开环比值控制系统 图7-1所示为开环比值控制系统示意图。FT为检测变送器，FC为比值控制器。在稳定工况下，两种物料的流量应满足Q2=kQ1的要求。 1) 缺点：该系统对副流量无抗干扰能力，当副流量管线压力改变时，就满足不了所要求的比值。 2) 应用范围：只适用于从动物料管线压力比较稳定，对比值精度要求不高的场合。 3) 优点：结构简单，投资省。 2．单闭环比值控制系统 为了克服开环比值控制系统的缺点，在开环比值控制的基础上，增加一个副流量的闭环控制，组成如图7－2所示的单闭环比值控制系统。 当主、副流量同时受到扰动时，调节器Gc2(s)在克服副流量扰动的同时，又根据新的给定值，改变调节阀的开度，使主、副流量在新的流量数值的基础上，保持其原设定值的比值关系。 可见，该系统能确保主、副两个流量的比值不变，而系统的结构又较简单，所以在工业生产过程自动化中应用较广。 稳态下，从动量回路是定值控制。 当主动量受干扰变化，从动量回路是随动控制。 1) 应用场合：尤其适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。 2) 优点： 不但实现副流量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，因此，主、副流量的比值较为精确。 2) 缺点： 主流量Q1是可变的，因而其总流量是不固定的，这对于负荷变化较大、又直接参与化学反应的场合是不适宜的，这是因为总流量的改变会给化学反应过程带来一定影响。 因此，单闭环比值控制方案一般在负荷变化不太大时选用为宜。 应用举例 丁烯洗涤塔的任务是用水除去丁烯馏分中所夹带的乙腈，为了保证洗涤质量，要求根据进料流量配以一定比例的洗涤水量。 3．双闭环比值控制系统 为了克服单闭环比值控制系统对主流量不受控制所引起的不足，在单闭环控制的基础上又提出了双闭环比值控制系统，如下图所示。 1) 组成：由一个定值控制的主流量控制回路和一个跟随主流量变化的副流量控制回路组成。 主流量控制回路：克服主流量扰动，