比值控制过程控制

1、,课堂提问 前馈控制的原理是什么？ 是否可用普通的PID控制器作为前馈控制器，为什么？ 为什么一般不单独使用前馈控制？,比值控制 Ratio Control,本讲内容 比值控制问题的由来； 常用的比值控制方案与系统结构； 流量比值与比值器参数的关系； 变比值控制系统的特点与应用场合； 比值控制系统的参数整定； 比值控制系统的投运。,NaOH,溶液配制问题 问题：假设NaOH用量QB和稀释水量QA可测并且QA可调。如果QB变化，如何调整以使稀释液NaOH的浓度为68%左右？ 解决方案： （1）出口浓度控制； （2）入口流量的比值控制（流量比值 ？）。,NaOH,流量比值控制问题 要求：QA /

2、QB = KAB（比值系数）而QB 为主动流量， QA 为从动流量（可控量），要求设计一控制系统通过调节QA 以实现上述比值控制目标。,开环比值控制方案 Q1,FT,K,缺点：Q2受干扰时，同样开度Q2值不同，则,Q2 只适合于对比值精度要求不高，从动物料流量比较稳定的场合。,单、双闭环比值控制方案,单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统,Return,单闭环比值控制系统的方块图 图中的F1C是比值计算器 优点：两种物料比较精确；结构简单、易实施，广泛应用。 缺点：QB可变，总物料量QA+QB也变化。有些生产不允许总物料（负荷）大幅度变化，如反应器（负荷变化破坏反应器的热平衡）,双闭环比值控制系

3、统的方块图 特点：对QB定值控制。优点：QB平稳，则QA也平稳，总负荷QA+QB稳定；改变QBSP，可改变QB，QA自动跟踪，且比值不变，动态比值。若比值K变化时，怎么办？,变比值控制系统 对DDZ III型仪表, 除法器的输入输出关系为,变比值控制系统方块图 变比值控制系统的方块图,比值控制系统方案1-相乘方案,以单闭环比值系统为例 假设流量测量变送为线性环节。,乘法器K1在副流量回路外,稳态条件: IA = K1( IB-4)+4 相乘方案无法了解两个流量的实际比值；为不影响精度，K不宜过小或过大，以接近1为宜,乘法器的设定 对DDZ-III型仪表, 乘法器的输入输出关系为 稳态条件: I

4、A = I0,比值控制系统方案1（续） 假设流量测量变送环节为非线性环节。 稳态条件：IA = K ( IB-4)+4,比值控制方案2-相乘方案 稳态条件:,乘法器K2在副流量回路中流量变送器为DDZ-线性仪表,总结：当K在0-1之间，乘法器应设置在从动量控制回路外；当K大于1时，乘法器应设置在从动量控制回路内。,比值控制系统方案3-相除方案 稳态条件: K3 = IA / IB 存在问题：物料A的流量回路存在非线性，当物料B的流量减少时，回路增益增大，有可能使系统不稳定，并可能出现“除零”运算。 相除方案中，仪表比值系数K与负荷变化有关，呈非线性关系，近年已不采用相除方案实施比值控制。 但该

5、方案可直接得到两个流量的实际比值；为使调节有裕度，设定宜在中间，即K在50%左右为宜。,比值控制系统方案3（续） 相除方案的方块图,换热器出口温度 变比值串级控制系统 系统功能： （1）变比值串级？ （2）变增益串级？ （3）前馈反馈串级 控制 ？,变比值串级控制,系统功能： （3）前馈反馈串级 控制,上一节中所采用的前馈控制器：,系统功能变增益串级,系统功能前馈串级控制,比值控制的逻辑提降量 功能: (1) 正常工况下实现锅炉蒸汽压力对燃料流量的串级控制，以及燃料与空气流量的比值控制 (2) 提负荷时先提空气，而降负荷时先降燃料量。 分析要点：正常工况时，,方案分析 正常工况下，这是炉出口蒸

6、汽压力对燃油流量的串级控制系统和燃油流量与空气流量的比值控制系统。蒸汽压力控制器是反作用的，当蒸汽压力下降时（如因蒸汽耗量增加），压力控制器输出增加，提高了燃油流量控制器的设定值。, 正常工况时：通过信号匹配，低选器LS选通PC调节器的输出作为燃料流量控制器F1C的设定值，构成蒸汽压力对燃料流量的串级控制系统。而燃料流量测量信号通过高选器HS作为F2C调节器的设定值，构成以燃料为主动量、空气量为从动量的双闭环比值控制系统。, 提升负荷（提负荷）时：因为PC是反作用的，因此，当蒸汽压力下降（如因蒸汽耗量增大）时，PC输出将上升。由于该信号不能通过低选器，因此不能立即增加燃料量，但该信号将被高选器

7、选通以使F2C设定值增加，即加大空气量。随着空气量的增加，低选器的输出逐渐增加，使燃料量逐渐上升。这样就达到了提量时先提空气量，后提燃料量的要求。, 当蒸汽压力上升（降负荷）时：此时，压力控制器PC输出下降，该信号被低选器选通使F1C的设定值减小，从而减小燃料量，随着燃料量减小，通过比值控制系统自动减少空气量。从而达到降量时先降燃料，后降空气量的要求。,比值控制系统的参数整定 单闭环控制系统 按随动控制系统参数整定方法整定从动量控制器 参数 双闭环控制系统 主动量控制器按定值控制系统整定参数；从动量控 制器按随动控制系统整定参数 变比值控制系统 变比值控制器按串级控制系统主控制器整定参数，从动

8、量控制器按串级控制系统副控制器整定参数。,比值控制系统的投运 按单回路控制系统投运方法各自投运主、从动量控制回路。变比值控制按串级控制系统投运的方法。,结 论 讨论了流量比值控制问题； 介绍了常用的比值控制方案； 分析了流量比值与比值器参数的关系； 详细列举了燃烧控制中常用的逻辑提降量问题与解决方案； 简单介绍了变比值控制系统的特点与应用场合。 介绍了比值控制系统的参数整定方法； 介绍了比值控制系统的投运。,练习题 右图表示了NaOH溶液的稀释过程，输入溶液浓度为20%，要求进一步用清水稀释成浓度为5%的溶液。流量F1、F2的测量仪表均为线性变送器，仪表量程分别为030T/hr和0120T/hr，并采用DDZ-型，K为比值计算单元。 （1）求K值与工艺比值的关系式； （2）根据所描述的工艺情况，确定K值； （3）若F1的变化范围为1020T/hr，试求取稳态条件下I2与I3的变化范围（用mA表示）,练 习,有一单闭环比值控制系统如图所示，其比值用DDZ-型乘法器来实现（图中的测