《过程控制系统》课程PPT教学课件（讲稿）第六章 比值控制系统、第七章 均匀控制系统、第八章 选择性控制系统

分过程控制系统第六章第七章第八章 第六章比值控制系统 生产过程中,经常需要几种物料的流量保持 定的比例关系。例如,在锅炉的燃烧系统中,要保 持燃料和空气量的一定比例,以保证燃烧的经济性 定义:实现两个或多个参数符合一定比例关系 的控制系统,称为比值控制系统 例如要实现两种物料的比例关系,则表示为: OkON 其中:K—比值系数;Q—主流量;Qx副流量

过程控制系统 第六章第七章第八章 第六章 比值控制系统 生产过程中，经常需要几种物料的流量保持一 定的比例关系。例如，在锅炉的燃烧系统中，要保 持燃料和空气量的一定比例，以保证燃烧的经济性。 定义：实现两个或多个参数符合一定比例关系 的控制系统，称为比值控制系统。 例如要实现两种物料的比例关系，则表示为： Q2=K Q1 其中：K—比值系数；Q1—主流量； Q2—副流量

分过程控制系统第六章第七章第八章 6.比值控制系统的种类 1.开环比值控制系统 如图Q1是主流量,Q2是副流量。流量变送器FT 检测主物料流量Q1;由控制器FC及安装在从物料管 道上的阀门来控制副流量Q2 此控制方案的优点是 Q1 结构简单、成本低。缺点 FTH FC 是无抗干扰能力,当副流 管线压力等改变时,不能 保证所要求的比值。 控制目标:Q2=KQ1

过程控制系统 第六章第七章第八章 6.1比值控制系统的种类 1. 开环比值控制系统 如图Q1是主流量，Q2是副流量。流量变送器FT 检测主物料流量Q1；由控制器FC及安装在从物料管 道上的阀门来控制副流量Q2。 FT FC Q1 Q2 此控制方案的优点是 结构简单、成本低。缺点 是无抗干扰能力，当副流 管线压力等改变时，不能 保证所要求的比值。 控制目标：Q2＝K Q1

分过程控制系统第六章第七章第八章 2.单闭环比值控制系统 为了克服开环比值控制的不足,在开环比值控 制的基础上,增加对副流量的闭环控制。特点: 口对g进行闭环控制,比值控制精度提高 口控制目标:Q2=KQ1 口对Q只测量、不控 (F1(K 制。Q变化,Q2跟着变 F, F 化,总流量不稳定。 员→a

过程控制系统 第六章第七章第八章 2. 单闭环比值控制系统 为了克服开环比值控制的不足，在开环比值控 制的基础上，增加对副流量的闭环控制。特点： ❑ 对Q2进行闭环控制，比值控制精度提高。 ❑ 控制目标：Q2 =K Q1 ❑ 对Q1只测量、不控 制。Q1变化，Q2跟着变 化，总流量不稳定。 F1T Q1 Q2 K F2T F2C

分过程控制系统第六章第七章第八章 3.双闭环比值控制系统 为了克服单闭环比值控制中主流量不受控制的缺 点,增加了主流量控制回路。特点: 口有两个闭环控制回路,一→→Q 用比值器联系 口控制目标:Q2KQ F1F19 K Q是主流量,Q2,是副 流量。两个流量都可控, 因此总流量稳定

过程控制系统 第六章第七章第八章 3. 双闭环比值控制系统 为了克服单闭环比值控制中主流量不受控制的缺 点，增加了主流量控制回路。特点： ❑ Q1是主流量，Q2是副 流量。两个流量都可控， 因此总流量稳定。 F1T Q1 Q2 F1C F2T F2C K ❑ 有两个闭环控制回路， 用比值器联系。 ❑ 控制目标：Q2 =K Q1

分过程控制系统第六章第七章第八章 4.变比值控制系统 以上介绍的都是定比值控制系统。在有些生产过 程中,要求两种物料流量的比值随第三个工艺参数的 需要而变化,为满足这种工艺的要求,就出现了变比 值控制系统。 例如,变换炉工艺中,煤气与水蒸气(58倍) 在触媒的催化下,转化成二氧化碳和氢气。温度越 高转化率越髙,但温度过高会影响触媒寿命。如果 根据触媒层的温度调节其比例系数,就能保持最佳 的触媒温度和最高的转化率

过程控制系统 第六章第七章第八章 4．变比值控制系统 以上介绍的都是定比值控制系统。在有些生产过 程中，要求两种物料流量的比值随第三个工艺参数的 需要而变化，为满足这种工艺的要求，就出现了变比 值控制系统。 例如，变换炉工艺中，煤气与水蒸气（5~8倍） 在触媒的催化下，转化成二氧化碳和氢气。温度越 高转化率越高，但温度过高会影响触媒寿命。如果 根据触媒层的温度调节其比例系数，就能保持最佳 的触媒温度和最高的转化率

⊙过程控制系统第六章第七章第八章 除法器算出蒸汽与煤气温度控制器TC根据触媒的实 流量的实际比值,输入际温度与给定温度的偏差, 到流量控制器FC 计算流量比值的给定值。 最后通过调整蒸 汽量(改变蒸汽 (FC TC 与半水煤气的比6 值)来使变换炉 蒸汽 喷射泵 触媒层的温度恒 煤气 触煤层 定在给定值上。 变换炉 转化气 变比值控制系统

过程控制系统 第六章第七章第八章 F1T F2T TT 转化气 温度控制器TC根据触媒的实 际温度与给定温度的偏差， 计算流量比值的给定值。 除法器算出蒸汽与煤气 流量的实际比值，输入 到流量控制器FC。 最后通过调整蒸 汽量（改变蒸汽 与半水煤气的比 值）来使变换炉 触媒层的温度恒 定在给定值上

分过程控制系统第六章第七章第八章 应当注意,在变比值控制系统中,流量比值只 是一种控制手段,不是最终目的,而第三参数(如 本例中温度)往往是主要被控参数。 X(3) K C2(s) Gels) G2(S) G0(s) Gm2(s) Q1(s) K 变比值控制系统框图

过程控制系统 第六章第七章第八章 变比值控制系统框图 Gc2 (s) Y(s) + Gv2 (s) G02(s) G0 G (s) c1 (s) X (s) Gm(s) Q1 (s) Q2 (s) Gm2 (s) Gm1 (s) ÷ + K' Kr ' _ _ 应当注意，在变比值控制系统中，流量比值只 是一种控制手段，不是最终目的，而第三参数（如 本例中温度）往往是主要被控参数

分过程控制系统第六章第七章第八章 6比值控制系统的设计与参数整定 1.比值控制系统设计 1)主流量、副流量的确定原则: ①生产中起主导作用的物料流量,一般选为主流 量,其余的物料流量跟随其变化,为副流量 ②工艺上不可控的物料流量,一般选为主流量。 ③成本较昂贵的物料流量一般选为主流量 ④当生产工艺有特殊要求时,主、副物料流量的 确定应服从工艺需要

过程控制系统 第六章第七章第八章 6.2比值控制系统的设计与参数整定 1．比值控制系统设计 1）主流量、副流量的确定原则： ①生产中起主导作用的物料流量，一般选为主流 量，其余的物料流量跟随其变化，为副流量。 ②工艺上不可控的物料流量，一般选为主流量。 ③成本较昂贵的物料流量一般选为主流量。 ④当生产工艺有特殊要求时，主、副物料流量的 确定应服从工艺需要

分过程控制系统第六章第七章第八章 2)控制方案的选择 控制方案选择应根据不同的生产要求确定,同时 兼顾经济性原则。 ①如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定,而 对总流量无要求,可用单闭环比值控制方案。 ②如果主、副流量的扰动频繁,而工艺要求主、 副物料总流量恒定的生产过程,可用双闭环比值控制 方案 ③当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第 参数的需要进行调节时,可用变比值控制方案

过程控制系统 第六章第七章第八章 2）控制方案的选择 控制方案选择应根据不同的生产要求确定，同时 兼顾经济性原则。 ①如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定，而 对总流量无要求，可用单闭环比值控制方案。 ②如果主、副流量的扰动频繁，而工艺要求主、 副物料总流量恒定的生产过程，可用双闭环比值控制 方案。 ③当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第 三参数的需要进行调节时，可用变比值控制方案

分过程控制系统第六章第七章第八章 3)调节器控制规律的确定 比值控制系统中,调节器的控制规律是根据控 制方案和控制要求而定。 在单闭环比值控制系 统中,比值器K起比值计 算作用,若用调节器实现, 1(K)P 则选P调节;调节器F2C F,O PI 使副流量稳定,为保证控 制精度可选PI调节。 →a2

过程控制系统 第六章第七章第八章 3）调节器控制规律的确定 比值控制系统中，调节器的控制规律是根据控 制方案和控制要求而定。 F1T Q1 Q2 K F2T F2C 在单闭环比值控制系 统中，比值器K起比值计 算作用，若用调节器实现， 则选P调节；调节器F2C 使副流量稳定，为保证控 制精度可选PI调节。 P PI