第五章比值控制系统5PPT课件下载推荐.ppt
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2.75=30%NaOH:
H2O三、一般的比值控制问题三、一般的比值控制问题要求:
要求:
QA/QB=KAB(比值系数)而比值系数)而QB为主流量(或主动为主流量(或主动物料),物料),QA为副流量或可控量(或从动物料),要求设为副流量或可控量(或从动物料),要求设计一控制系统通过调节计一控制系统通过调节QA以实现上述比值控制目标。
以实现上述比值控制目标。
后后续续装装置置物料物料B物料物料AQBQA四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案开环比值控制方案开环比值控制方案稳态条件稳态条件:
IA=K1IB假设流量测量变送环节为线性对假设流量测量变送环节为线性对象(对于用孔板测量的信号须经象(对于用孔板测量的信号须经开方运算)。
开方运算)。
RCQAQBIAIBK1四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案开环比值控制方案开环比值控制方案讨论:
讨论:
系统是开环的;
只有当只有当QB变化时才起控制作用;
变化时才起控制作用;
QA的入口压力变化时,两流量比值无法保证,的入口压力变化时,两流量比值无法保证,即不能克服从动流量本身扰动。
即不能克服从动流量本身扰动。
控制器控制阀流量对象测量变送+QBQA四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案单闭环比值控制方案单闭环比值控制方案
(1)稳态条件稳态条件:
R稳态条件稳态条件:
K2IA=IB四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案单闭环比值控制方案单闭环比值控制方案
(2)R稳态条件稳态条件:
K3=IA/IB存在问题:
物料存在问题:
物料A的流量回路存在非线性,当物料的流量回路存在非线性,当物料B的流量减少时,的流量减少时,回路增益增大,有可能使系统不稳定,并可能出现回路增益增大,有可能使系统不稳定,并可能出现“除零除零”运算。
运算。
四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案单闭环比值控制方案单闭环比值控制方案(3)四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案单闭环比值控制方案单闭环比值控制方案比值比值计算器计算器控制器控制器控制阀控制阀测量变送测量变送流量对象流量对象测量变送测量变送QBym2QAym1方块图(以方案方块图(以方案为例为例)讨论:
优点:
两种物料流量之比值较为精确,实施方便,应用优点:
两种物料流量之比值较为精确,实施方便,应用广泛。
广泛。
缺点:
QA变化时系统总负荷发生变化,且两物变化时系统总负荷发生变化,且两物料流量动态比值偏离工艺要求。
料流量动态比值偏离工艺要求。
四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案双闭环比值控制方案双闭环比值控制方案
(1)稳态条件稳态条件:
IA=K1IB假设流量测量变送环节为线性对象假设流量测量变送环节为线性对象K1QBIF1CQAARF2CRIB特点:
特点:
克服了主动量干扰的影响,克服了主动量干扰的影响,实现两流量比值恒定;
实现两流量比值恒定;
使进入系使进入系统的总负荷恒定,且升降负荷方便;
统的总负荷恒定,且升降负荷方便;
使用仪表较多,投资高。
四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案变比值控制方案变比值控制方案
(1)合成氨变换炉变比值控制系统(除法器方案)合成氨变换炉变比值控制系统(除法器方案)四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案变比值控制方案变比值控制方案
(2)合成氨变换炉变比值控制系统(乘法器方案)合成氨变换炉变比值控制系统(乘法器方案)四、比值控制系统方案四、比值控制系统方案变比值控制方案(续变比值控制方案(续)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?
换热器出口温度比值串级控制系统换热器出口温度比值串级控制系统五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施应用比值器方案应用比值器方案K1FCQAQBIBIAR当流量为线性时:
当流量为非线性时:
五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施应用乘法器方案应用乘法器方案FCQAQBIBIARIS当流量为线性时当流量为线性时:
当流量为非线性时当流量为非线性时:
五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施应用除法器方案应用除法器方案特性特性:
测量值和设定值都是两流量比值测量值和设定值都是两流量比值;
优点优点:
直观,可直接读出比值,使用方便,:
直观,可直接读出比值,使用方便,可调范围宽。
可调范围宽。
比值计算包括在控制回路中,对象比值计算包括在控制回路中,对象的放大倍数在不同的负荷下变化较大,在的放大倍数在不同的负荷下变化较大,在小负荷时,系统不易稳定。
分析如下小负荷时,系统不易稳定。
分析如下:
负荷讨论:
负荷QA越小,对象放大倍数越大,越小,对象放大倍数越大,为保证系统稳定性,应放宽比例带,但在大为保证系统稳定性,应放宽比例带,但在大负荷下,控制系统的相应会很呆滞。
负荷下,控制系统的相应会很呆滞。
RCQAQBIBIAKSPK采用乘法采用乘法采用乘法采用乘法器方案器方案器方案器方案五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施计算示例计算示例问题:
问题:
如图所示单闭环比值控制系如图所示单闭环比值控制系统,工艺要求的流量比统,工艺要求的流量比QQAA:
Q:
QBB=4:
12.75:
1=4:
1,浓度为浓度为30%30%NaOHNaOH的正常流量为的正常流量为QQBB=700kg/h=700kg/h,试求:
试求:
a.a.确定流量仪表的量程上限;
确定流量仪表的量程上限;
b.b.仪表采用仪表采用420420mAmA信号制,计算采信号制,计算采用比值器方案的比值系数用比值器方案的比值系数KK;
c.c.采用乘法器方案的设定值采用乘法器方案的设定值IISS;
d.d.采用除法器方案的设定值采用除法器方案的设定值KKSPSPIBIAR混合器68%NaoH30%NaoHH2OQAQBK1FC五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施计算示例(续)计算示例(续)解:
a.一般正常流量选满量程的70%,则QB=1103kg/h;
由题意KABmax=4,QA=4103kg/hB.该系统采用差压法测量流量,且无开方器。
IBIAR混合器68%NaoH30%NaoHH2OQAQBK1FC五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施计算示例(续)计算示例(续)c.采用乘法器方案时:
ISIBIAR混合器68%NaoH30%NaoHH2OQAQBFC五、比值控制系统的实施五、比值控制系统的实施计算示例(续)计算示例(续)dd.采用除法器方案时:
KSPIBIAK混合器68%NaoH30%NaoHH2OQAQBRC六、方案实施的若干问题六、方案实施的若干问题主流量和副流量的选择主流量和副流量的选择主流量的选择应根据主流量的选择应根据a.可测、不可控可测、不可控b.决定生产负荷的关键性物料决定生产负荷的关键性物料c.可能供应不足可能供应不足d.工艺特殊要求工艺特殊要求e.安全角度安全角度(从某一失控,能保证比值一(从某一失控,能保证比值一定考虑)定考虑)副流量的选择应根据副流量的选择应根据必须可测、可控必须可测、可控六、方案实施的若干问题六、方案实施的若干问题比值函数部件的选择及选取范围比值函数部件的选择及选取范围讨论:
KK值应选取适当,值应选取适当,太小太小仪表量程不能充分利用,仪表量程不能充分利用,影响控制精度。
影响控制精度。
太大太大函数部件输出上限,比值可能失函数部件输出上限,比值可能失控。
控。
函数函数部件部件方案方案比值函数部件比值函数部件比值系数选取范围比值系数选取范围比值器方案比值器方案比率设定器比率设定器线性刻度线性刻度0.330.33开方刻度开方刻度0.61.70.61.7乘法器方案乘法器方案乘法器乘法器01(42001(420mAmA)除法器方案除法器方案除法器除法器01(42001(420mAmA)七、比值控制系统的几种变型七、比值控制系统的几种变型比值控制系统中的动态跟踪问题比值控制系统中的动态跟踪问题在某些场合不仅稳态时要求物料间保在某些场合不仅稳态时要求物料间保持一定的比值关系,而且还要求动态持一定的比值关系,而且还要求动态比值一定。
比值一定。
动态跟踪就是研究两流量的动态特性,动态跟踪就是研究两流量的动态特性,使它们在受到外界干扰作用时,能够使它们在受到外界干扰作用时,能够接近同步变化,做到尾随紧跟。
接近同步变化,做到尾随紧跟。
作为一个随动系统,要使作为一个随动系统,要使QQAA跟上跟上QQBB有有时困难,原因是流量系数尽管可用较时困难,原因是流量系数尽管可用较小的积分时间,但控制器增益往往必小的积分时间,但控制器增益往往必须设置的很小,须加入一个动态补偿须设置的很小,须加入一个动态补偿环节环节GGZZ(S)(S),如图所示:
如图所示:
K1QBIF1CQAARF2CRIBGZ七、比值控制系统的几种变型七、比值控制系统的几种变型比值控制系统中的动态跟踪问题(续)比值控制系统中的动态跟踪问题(续)GPB(S)QBQAGmB(S)GZ(S)GpA(S)KGmA(S)主流量对副流量的传递函数为:
主流量对副流量的传递函数为:
七、比值控制系统的几种变型七、比值控制系统的几种变型无限可调范围无限可调范围问题:
要求比值可调范围为问题:
要求比值可调范围为0QBF1CQAF2CAHFHGGX1-XG(1-X)GXSPSPAH输出决定输出决定QB占总流量占总流量(Q)的百分率的百分率X调合作业中很有用七、比值控制系统的几种变型七、比值控制系统的几种变型均分控制均分控制问题:
要求两流量之差恒定问题:
要求两流量之差恒定比值和均分两种控制关系为比值和均分两种控制关系为:
FH是为了使两条管道阻力均衡QBFdCQAFHSPFdYQ八、比值控制系统的投运与整定八、比值控制系统的投运与整定整定原则整定原则P74P74n1:
变比值(串级)控制系统的主控制器按变比值(串级)控制系统的主控制器按串级控制系统整定。
串级控制系统整定。
n2:
2:
双闭环比值控制系统的主双闭环比值控制系统的主从从流量控制器流量控制器按单回路按单回路PIPI作用作用定值控制系统整定。
定值控制系统整定。
n3:
3:
比值控制系统的副流量回路是一个随动比值控制系统的副流量回路是一个随动系统,工艺上希望副流量能迅速、正确地跟系统,工艺上希望副流量能迅速、正确地跟踪主流量的变化,并且不宜有过调,即要达踪主流量的变化,并且不宜有过调,即要达到振荡与不振荡的临界过程。
到振荡与不振荡的临界过程。
八、比值控制系统的投运与整定八、比值控制系统的投运与整定一般整定步骤:
一般整定步骤:
nStep1:
Step1:
根据工艺要求的流量比值,进行比值系数根据工艺要求的流量比值,进行比值系数(或乘法器、除法器的设定值)计算,并进行投运,(或乘法器、除法器的设定值)计算,并进行投运,投运后可进行适当调整,以满足工艺要求。
投运后可进行适当调整,以满足工艺要求。
nStep2:
Step2:
控制器采用控制器采用PPII控制规律。
整定时可先将积控制规律。
整定时可先将积分时间置于最大,由大到小地调整比例度,直到系分时间置于最大,由大到小地调整比例度,直到系统处于振荡与不振荡的临界过程为止统处于振荡与不振荡的临界过程为止。
nStep3:
Step3:
在适当放宽比
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- 第五 比值 控制系统