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1、 第三節(jié) 比值控制系統(tǒng) 一、比值控制原理 在煉油、化工、制藥等許多生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要兩種物料或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系。最常見的是燃燒過程,燃料與空氣要保持一定的比例關(guān)系,才能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求:造紙過程中,濃紙漿與水要以一定的比例混合,才能制造出合格的紙漿;許多化學(xué)反應(yīng)的諸個進(jìn)料要保持一定的比例。 通常,在兩個需要保持一定比例關(guān)系的物料中,一個是主動量或關(guān)鍵量,另一個是從動量或輔助量。由于物料通常是液體,因此稱主動量為主流量FM,從動量為副流量FS。FM與FS之間的關(guān)系為 FsKFM (8l)式中,K為比值系數(shù)。 因此,只要主副流量的給定值保持比值關(guān)系,或者副流量給定值隨主流量按
2、一定比例關(guān)系而變化即可實(shí)現(xiàn)比值控制。 二、比值控制系統(tǒng)的類型 l單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)圖8-12表示一個燃燒過程單閉環(huán)比值控制系統(tǒng),主流量是燃料,副流量是空氣。FMT測量出主流量并變換為標(biāo)準(zhǔn)信號,乘以比值系數(shù)K后,作為副流量控制系統(tǒng)中被控變量Fs的給定值。如此,可以保持主流量與副流量之間的比例關(guān)系。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外觀上看,似乎單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與串級控制系統(tǒng)很相似。但它們的方塊圖是不同的,功能也是不同的。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的方塊圖如圖8-13所示。 圖8-13 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方塊圖 從圖813中可以看到,沒有主對象和主調(diào)節(jié)器,這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與串級不同的地方,串級中的副變量是調(diào)節(jié)變量
3、到被控變量之間總對象的一個中間變量,而比值中,副流量不會影響主流量,這是兩者之間本質(zhì)上的區(qū)別。 副流量控制系統(tǒng)是一個隨動控制系統(tǒng),它的給定值由系統(tǒng)外部的KFM提供,它的任務(wù)就是使副流量Fs盡可能地保持與KFM相等,隨FM的變化而變化,始終保持FM與Fs的比值關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時,比值關(guān)系是比較精確的;在動態(tài)過程中,比值關(guān)系相對而言不夠精確。另外,當(dāng)主流量處于不變的狀態(tài)時,副流量控制系統(tǒng)又相當(dāng)于一個定值控制系統(tǒng)。 總之,單閉環(huán)比值控制系統(tǒng),能克服副流量的波動,能隨著主流量的變化而變化,使FM與Fs保持比值關(guān)系。但是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)不能克服主流量的變化,當(dāng)希望主流量也較穩(wěn)定時,單閉環(huán)比值控制系
4、統(tǒng)就無法勝任了。因此,它應(yīng)用于主流量不允許被控制的場合和主流量沒有必要進(jìn)行控制的場合。 2雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在主流量也需要控制的情況下,增加一個主流量閉環(huán)控制系統(tǒng),單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)就成為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng),見圖8-14。 圖814 雙閉環(huán)比值系統(tǒng)方塊圖 由于增加了主流量閉環(huán)控制系統(tǒng),主流量得以穩(wěn)定,從而使得總流量能保持穩(wěn)定。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于總流量需要經(jīng)常調(diào)整(即工藝負(fù)荷提降)的場合。如果沒有這個要求,兩個單獨(dú)的閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個流量保持比例關(guān)系,僅僅在動態(tài)過程中,比例關(guān)系不能保證。 3變比值控制系統(tǒng)如果工藝上要求兩種流量的比值依據(jù)其他條件可以調(diào)整,則可構(gòu)建變比值控制系統(tǒng)。圖8-15是加熱爐變比值控制系統(tǒng),進(jìn)料中燃料和空氣要保持一定的比值關(guān)系,以維持正常的燃燒,而燃燒的實(shí)際狀況又要從加熱爐出煙的氧含量來加以判斷。因此,由AT測出煙氣中的氧含量,送給AC,AC是調(diào)節(jié)器,其輸出作為單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的比值的給定值,畫出該系統(tǒng)的方塊如圖8-16所示。 圖中單閉環(huán)比值系統(tǒng)采用的是相除方案,雙閉環(huán)比值系統(tǒng)
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