比值控制与分程控制
程控复习知识点
1过程控制系统组成：控制器（调节器），执行器（调节阀），被控过程（对象），测量变送2-1结构不同分为：反馈控制系统，前馈控制系统，前馈反馈复合控制系统，设定值不同分为：定值控制系统，随动控制系统。
检测变送：传感器和变送器2-2热电阻测温原理：基于电阻的热阻效应2-3热电偶的测温原理：基于热电效应，即只要热电偶两端的温度不同，则在热电偶闭合回路中就产生热电动势，热电偶回路中的热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成2-4热电偶结论：1.若组成热电偶的电极材料相同，则无论热电偶冷热两端的温度如何，总热电动势为0 2.若热电偶冷热两端的温度相同，则无论电极材料如何，总热电动势为0 3.不同电极材质制成的热电偶在相同温度下产生的热电动势不同。
2-5热电偶的冷端温度校正：当t0不为0且经常变化时，会产生测量误差，为了消除冷端温度不为0时对测量精度的影响，可进行冷端温度校正，方法有查表校正法和电桥补偿法2-6电容式差压变送器：检测部件和转换放大电路组成，检测部件把输入差压线性地转换成两电容之差与两电容之和的比值2-7流量检测仪表：1容积式流量计2速度式流量计（节流式流量计与涡街流量计）2-8涡街流量计工作原理：在一定条件下被测流体的流量与漩涡出现的频率存在定量关系，只要测出涡街的频率即可求得流量3-1比例调节：比例增益越大，比例调节作用越强。
比例度与比例增益成反比。
优：调节及时，反应灵敏缺：不能完全消除余差3-2比例积分调节：积分时间越大，积分作用越弱。
优：积分消除静态偏差3-3比例微分调节：优：微分消除动态偏差，改善容量滞后缺：缺乏抗干扰能力3-4执行器：执行机构和调节机构（调节阀），执行器分为气动，电动，液动3-5气动执行器：结构简单，工作可靠，价格便宜，维护方便，防火防爆电动执行器：优：能源取用方便，信号传输速度快，缺：结构复杂，价格贵，用于防爆要求不高的场所3-6调节机构：直通双座阀（大压差，泄漏量大），直通单座阀（小压差，泄漏量小），三通阀，隔膜阀（耐腐蚀性强），角形阀（流通能力强），蝶阀等3-7流通能力C：定义为调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体重度为1g/cm3时每小时通过阀门的流体流量3-7调节阀流量特性：理想流量特性（取决于阀心形状）和工作流量特性，理想流量特性：直线流量特性，对数（等百分比）流量特性，快开流量特性3-8直线流量特性：小开度时流量的相对变化量大，灵敏度高，控制作用强，容易产生振荡，大开度时流量的相对变化量小，灵敏度低，控制作用弱，不宜用于负荷变化大的过程3-9对数流量特性：小开度工作时控制较平稳，大开度工作时控制灵敏有效，适用于负荷变化较大的过程3-10快开流量特性：小开度时就有较大的流量，灵敏度高，随着开度增大。
9.分程控制-过程控制(自动化)解析
本讲主要内容
分程控制的特点与适用场合； 分程区间的确定方法； 阀位控制的概念与设计方法。
例1：间歇聚合反应器的控制问题
T
Y
冷水
“A”
蒸汽
“B”
控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需 的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水 进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度，怎么实现？
氮封的技术要求
实行氮封的技术要求是：要始终保持储罐内的 氮气压微量正压。储罐内储存物料量增减时， 将引起罐顶压力的升降，应及时进行控制，否 则将使储罐变形，更有甚者，会将储罐吸扁。 因此，当储罐内液面上升时，应停止继续补充 氮气，并将压缩的氮气适量排出。反之，当液 面下降时应停止放出氮气。只有这样才能达到 既隔绝空气，又保证容器不变形的目的。
多回路PID控制系统小结
用于改善控制系统性能的多回路PID系统 （1）串级控制系统； （2）前馈控制系统； （3）变增益/变比值控制系统。
用于满足工艺特定需要的多回路PID系统 （1）均匀控制系统； （2）比值控制系统； （3）分程控制系统； （4）阀位控制系统； （5）选择性控制系统。
练习
题1 下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2） 最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢， 哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是 气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制 规律的选取。
0.10
调节阀气动信号（MPa）
避免两调节阀频繁开 闭的方法： （1）控制阀引入不 灵敏区。 （2）同时，控制器 引入调节死区（为什 么？）
化工企业仪表控制、连锁、DCS、PID安全知识简介
化工企业仪表控制、连锁、DCS、PID安全知识简介一、控制回路1、几种控制方案：单回路PID控制、串级控制、分程控制、选择控制、比值控制、自定义顺序程序控制等。
2、单回路PID控制回路的组成：1个参数检测仪表、1个PID控制器、1个执行机构（控制阀）各一个。
3、串级控制回路包括内环和外环，一般由2个参数检测仪表、2个PID 控制器、1个执行机构（控制阀）组成。
4、选择控制回路一般由1个或2个参数检测仪表、1个或2个PID控制器、1个选择器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。
5、比值控制回路一般由2个参数检测仪表、1个或2个PID控制器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。
6、自定义顺序程序控制回路（SFC）一般用于配制、加料、混合，或者以时间/动作为先后顺序周而复始循环工作场合，如变压吸附等二、联锁回路1、联锁是指为了保护关联设备或工艺系统、人身安全等而设置的自动保护控制停车装置；2、联锁回路的构成：联锁条件（输入AI/DI）、联锁逻辑（与/或/非等）、联锁结果（输出AO/DO）；3、联锁的分类：单元设备/机组局部联锁、工艺装置整体联锁、安全联锁切换；4、联锁的实现：一般由接触器、继电器和自动开关的组合电路或者由可编程微处理器（如PLC/DCS/ESD等）来实现；5、对联锁元件的要求：检测控制可靠、响应灵敏快速、几乎不产生误动作。
三、DCS控制系统1、DCS系统的主要结构人机界面（操作站）、主控制器（控制站）、输入/输出接口（I/O卡件）以及数据交换通道（2层通讯网络及交换机）。
2、DCS的主要功能包括现场数据采集显示、报警、运算控制，人机交互操作，数据记录、累积，趋势记录，报表功能等3、DCS组态简介系统组态是指在工程师站上为控制系统设定各项软硬件参数的过程。
由于DCS的通用性和复杂性，系统的许多功能及匹配参数需要根据具体场合而设定。
例如：系统由多少个控制站和操作站节点（操作站节点是工程师站、操作员站、服务器站、数据管理站、时间同步服务器等的统称）构成；系统采集什么样的信号、采用何种控制方案、怎样控制、操作时需显示什么数据、如何操作等等。
串级、比值、前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量六种复杂控制系统
1、串级控制系统
串级控制系统是应用最早，效果最好，使 用最广泛的一种复杂控制系统，它的特点 是两个调节器相串联，主调节器的输出作 为副调节器的设定，当对象的滞后较大， 干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级 控制系统。
1、基本概念
串级控制系统(Cascade Cont ro1System)是一 种常用的复杂控制系统，它根据系统结构
主回路(外回路)：断开副调节器的反馈回路 后的整个外回路。
副回路(内回路)：由副参数、副调节器及所 包括的一部分对象所组成的闭合回路（随
动回路)
主对象(惰性区)：主参数所处的那一部分工 艺设备，它的输入信号为副变量，输出信 号为主参数(主变量)。
副对象(导前区)：副参数所处的那一部分工 艺设备，它的输入信号为调节量，其输出 信号为副参数(副参数 将要达到危险值时，就适当降低生产要求， 让它暂时维持生产，并逐渐调整生产，使 之朝正常工况发展。能实现软限控制的控 制系统称为选择性控制系统，又称为取代 控制系统或超驰控制系统。
通常把控制回路中有选择器的控制系统称 为选择性控制(selective control)系统。选择 器实现逻辑运算，分为高选器和低选器两 类。高选器输出是其输入信号中的高信号， 低选器输出是其输入信号中的低信号。
控制系统一般又可分为简单控制系统和复 杂控制系统两大类，所谓复杂，是相对于 简单而言的。凡是多参数，具有两个以上 变送器、两个以上调节器或两个以上调节 阀组成多回路的自动控制系统，称之为复 杂控制系统。
目前常用的复杂控制系统有串级、比值、 前馈-反馈、选择性、分程以及三冲量等， 并且随着生产发展的需要和科学技术进步， 又陆续出现了许多其他新型的复杂控制系 统。
路外，使调整k时不影响控制回路稳定性。
第八章 特殊控制方式
泄漏量：阀门完全关闭时的流动量。 泄漏量：阀门完全关闭时的流动量。
大阀的泄漏将影响小阀的对流量的调节作用。 大阀的泄漏将影响小阀的对流量的调节作用。 2、利用阀门定位器实现信号分程 3、分程信号的衔接
小阀：0.02-0.065 小阀：0.02大阀：0.055-0.1 大阀：0.055-
例：石油化工生产中前后两个精馏塔的供求关系如下： 石油化工生产中前后两个精馏塔的供求关系如下：
如果以单回路控制方式进行控制…… 如果以单回路控制方式进行控制…… 均匀控制系统： 均匀控制系统：是指两个工艺参数在规定范围内能缓慢地 、 均匀地变化， 均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互 兼顾、均匀协调的系统。 兼顾、均匀协调的系统。
假如干扰使乙塔的进料量增大 乙塔的进料量增大， 乙塔的进料量增大，首先通过流量调节器使控制阀门开度缓 慢减小；当这一作用使甲塔的液位下降时，液位调节器输出减小， 慢减小；当这一作用使甲塔的液位下降时，液位调节器输出减小， 进一步缓慢改变调节阀的开度，使系统工作在新的平衡点。 进一步缓慢改变调节阀的开度，使系统工作在新的平衡点。 主副控制器一般采用比例或比例积分控制律。 主副控制器一般采用比例或比例积分控制律。 主控制器的参数整定与简单均匀控制系统相同， 主控制器的参数整定与简单均匀控制系统相同，副控制器 的参数整定一般为δ=100 δ=100～ Ti为0.1～ 分钟。 的参数整定一般为δ=100～200% ，Ti为0.1～1分钟。
4、变比值控制系统 在实际生产过程中， 在实际生产过程中，使两种物料的流量比值恒定并不是 目的， 目的，真正的控制目的大多是两种物料混合或反应以后的产 品的产量、质量、节能、环保及安全等等。 品的产量、质量、节能、环保及安全等等。 例：氧化炉温度与氨气/空气变比值控制系统 氧化炉温度与氨气/
T2102碱洗塔顶液位超驰控制碱液锅炉水比值控制水阀分程控制 (2)
T2102碱洗塔顶液位超驰控制碱液锅炉水比值控制水阀分程控制工艺说明：从T2101水洗塔顶部来的反应气，经10E2104换热器加热到50°C 左右，进入T2102碱洗水洗塔下部。
反应气从T2102下部进，经稀碱液（2~3%）、中碱液（5~7%）、浓碱液（8~10%）、锅炉水洗后，过除沫网从T2102顶部流出。
在T2102内反应气里的酸性气体（如CO 2等）与碱液发生反应生成盐和水，同时放出热量oT2102顶部水洗部分有一个液位超驰控制LC2110,主要防止液位太低，反应气从水洗底部排水管流出一--防“串气”•同时防P2106AB 泵气蚀;P2102AB 碱液泵出口流量控制FC2107，流量调节器输出控制电气变频器，改变电机转速，从而改变碱液泵出口流量，实现泵出口流量控制；新鲜锅炉水流量控制阀与□D H FY LC2110 LJFCRFC M 2107PVR FCLM P2102,FV-2106B FV-2106A FC20%碱液T-2102碱洗/水洗塔 水洗水循环至P-2106A,B 强碱至P-2105A,B锅炉给水自E-2107 宀2106 2106 2107FFCOPSPLIT—2107 SPLIT-塔底部分排出洗涤水流量控制阀的分程控制，其原则是优先考虑塔底部分排出水流量，如果此流量不能满足配8%~10%的浓碱液所需水量，再逐步增加新鲜锅炉水流量，因此两流量控制阀FV2106A\FV2106B为分程控制；20%的碱液流量与总锅炉水流量之间为比值控制。
复杂回路构成说明：整个复杂回路由三个调节器(LC2110\FC2106\FC2107),两个调节阀(FV2106A\FV2106B),两个变频器及两台泵，两个质量流量计(FT2106\FT2107),—台液位变送器(LT2110)组成。
LC2110为正作用；FC2106为反作用；FC2107为反作用。
FT2107、FC2107和变频器及电机泵组成碱液流量控制回路；FT2106、FC2106、FV2106A\FV2106B组成锅炉水流量控制回路。
9.分程控制-过程控制(自动化)解析
T2C
FC
冷却剂 加热剂 (C)
V1
V2
练习（续）
答：⑴ 是串级分程控制系统。 ⑵ 最主要的被控变量是反应器内温度，最主要的操纵变量是冷剂流量。 ⑶ 图中T1C要整定的最慢，FC最快。 ⑷ 阀门V1是气关，保证反应温度不致过高，从而生成其它产物。阀门 V2是气关。 ⑸ 图中：T1C反作用，T2C正作用，FC正作用。 (6) T1C：PID；T2C：P（PI，I弱）；FC：P。
分程控制应用之一（续）
对于此问题的解决办法：
采用两个控制阀（同为气开或气关），在小流量（低负荷）时用小阀 加酸或碱试剂，在大流量（高负荷）时用小阀不够时再开大阀加酸或碱试 剂。 比如：两阀分别为A和B，QAmax=4， QBmax=100，两阀的可调范围相等，即 RA=RB=30。若B阀的泄漏量为最大流量的0.02% ，即QBS=0.02%QBmax=0.02。 当采用分程控制后，最小流量和最大流量分别为： Qmin=QAmin+QBS=4/30+0.02=0.153；Qmax=QAmax+QBmax=4+100=104 因此此两阀组合在一起的可调范围将扩大到R=104/0.153≈680»30。
分程与阀位控制系统
本讲主要内容
分程控制的特点与适用场合； 分程区间的确定方法； 阀位控制的概念与设计方法。
例1：间歇聚合反应器的控制问题
T
Y
“A” “B”
冷水 蒸汽
控制要求：反应开始前，需要用蒸汽加热以达到反应所需 的温度；当反应开始后，因放出大量反应热，需要用冷水 进行冷却。要求全过程自动控制反应器的温度，怎么实现？
富气 C-201 TIC203
TC
D-201
过程控制系统第7章 思考题与习题
第7章 思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。
答：1）比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：21F K F的控制系统。
2）比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。
3）结构原理图分别如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示：图7-1开环比值控制系统（a ）开环比值控制系统原理图（b ）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图 （b ）单闭环比值控制系统方框图（a ）原理图（b ）方框图(a) 原理图(b) 方框图（b）方框图图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图（b）方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。
它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。
因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。
当使用单元组合仪表时，因输入-输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准统一信号。
2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。
当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。
（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。
2）非线性特性使系统的动态特性变差。
过程装备控制技术及应用
过程装备控制是指在过程设备上，配上一些自动化装置以及合适的自动控制系统来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使设计制造、装配、安装等在不同程度上自动的进行。
生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统、信号连锁系统、自动操作系统、自动控制系统。
工业生产对过程装备控制的要求是多方面的，最终可概括为三项要求：安全性、经济性和稳定性。
安全性是指在整个生产过程中，确保人身和设备的安全，这是最重要也是最基本的要求。
控制系统的分类：1、按给定值的特点划分：定值控制系统，随动控制系统、程序控制系统2、按系统输出信号对操纵变量的影响：闭环控制、开环控制；3、按系统的复杂程度划分：简单控制系统、复杂控制系统；4、按系统克服干扰的方法：反馈控制、前馈控制、前馈-反馈控制系统。
控制系统的过渡过程：发散振荡过程、等幅振荡过程、衰减振荡过程、非振荡的单调过程。
控制系统的性能指标：1、一阶跃响应曲线形式表示的质量指标：最大偏差A(超调量σ)、衰减比n 、回复时间t s 、余差e(∞)、震荡周期T 。
2、偏差积分性能指标：平方误差积分指标（ISE ）j = e 2∞0(t )dt →min 、时间乘平方误差积分指标(ITSE)：J = te 2∞0(t )dt →min 、绝对误差积分指标(IAE):J = e (t ) dt →min ∞0、时间乘绝对误差积分指标(ITAE)J = t e (t ) dt →min ∞被控对象的特性，就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小、速度等）。
被控对象的特性参数有：放大系数K 、时间常数T 、滞后时间τ放大系数：是被控对象重新达到平衡的输出变化量与输入变化量之比。
对控制通道，放大系数适宜最好；对干扰通道越小越好。
时间常数：反应了被控对象受到输入作用后，输出变量达到新稳态值的快慢，他决定了整个动态过程的长短。
对控制通道，时间常数T 大，被控变量变化缓慢，时间常数小，被控变量变化速度快，不易控制，所以适宜最好。
丁辛醇OXO反应工艺的DCS控制
摘要OXO反应器是石油化工行业醇类生产装置中的一个工艺单元，由于其本身的复杂性，不容易被控制在理想工况。
因此利用先进的DCS控制系统和方案对生产过程的压力、温度、液位、流量等参量进行控制是很有必要的。
本文结合实际的化工工艺与实际控制的DCS系统介绍课题研究背景，分析了国内外丁辛醇的生产现状，描述了课题研究的意义。
其次介绍了丁辛醇的不同的几种不同生产工艺，并就其中之一的OXO合成工艺进行详细分析。
然后对DCS控制系统的功能以及市场上主要的产品类型进行了简要的介绍并且进行选型，并对所选的TDC3000型号的软硬件进行配置。
再基于前文对于OXO反应器工艺的分析，对反应器在控制上的扰动进行分析，设计工艺控制方案，根据工艺控制方案给出详细的控制组态方案。
最后对论文进行总结并列出相应的参考文献。
关键词：羰基合成工艺（OXO），丁辛醇，TDC3000，复杂控制，组态AbstractOXO reactor is one of process unit producing alcohols in petrochemical industry. Due to complexity of the reactor, it is not easy to control it in the idealized condition. Therefore, it is essential to control the PTLF and other parameters in the process through advanced distributed control system. The paper firstly introduces the research background of the topic combined with actual chemical process and DCS system. Secondly, it introduces several kinds of ways of producing butanol and octanol, and analyzes detailedly one of the ways, OXO. Thirdly, it briefly introduces the function of DCS and main DCS products in the market and selects the type of DCS, then configures HW and SW of TDC3000 series. Fourthly, based on analysis of OXO reactor process, it analyzes disturb on the control of the reactor, designs the process control solution and designs detailed configuration according to the process control solution. Lastly, it concludes the whole paper and lists literature cite.Keywords：OXO, Butanol and octanol, TDC3000, Complex control, Configuration目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外生产现状 (1)1.3 研究意义 (2)1.4 本文的主要内容和内容安排 (3)2 丁辛醇及其OXO合成生产工艺 (4)2.1 引言 (4)2.2 丁辛醇性质 (4)2.3 丁辛醇生产工艺方法概述 (5)2.4 OXO工艺流程 (6)2.5 本章小结 (9)3 DCS控制系统以及TDC3000系统 (10)3.1 引言 (10)3.2 DCS控制系统 (10)3.3 TDC3000控制系统 (11)3.4 TDC3000硬件配置 (12)3.5 TDC3000软件配置 (14)3.6 本章小结 (15)4 OXO合成生产工艺控制方案 (16)4.1 引言 (16)4.2 OXO合成生产工艺的扰动分析 (16)4.3 OXO合成生产工艺的控制要求 (17)4.4 OXO合成生产工艺的控制方案确定 (17)4.5 本章小结 (22)5 OXO合成生产工艺DCS控制的实施 (23)5.1 引言 (23)5.2 控制模块 (23)5.3 DCS控制组态 (24)5.4 本章小结 (33)6 总结与展望 (34)6.1 本文工作的总结 (34)6.2 未来工作的展望 (34)参考文献 (35)致谢 (37)1 绪论1.1 研究背景丁辛醇是重要的基本有机化工原料。
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主动量
9.1
比值控制
9.1.3 比值控制系统的设计
2. 比值控制的实施方案
F1
FC
比值给定
F2
F1
相除方案
FC
K/
工程上常用相乘方案
F2
相乘方案
9.1
比值控制
9.1.4 比值控制系统的工业应用
例：自来水消毒的比值控制
氯氯氯 氯氯氯氯 氯氯氯
Q1
氯氯氯氯氯氯氯氯氯氯氯
氯氯氯
氯氯氯
R
+ 调节器 调节器
9.2.2 分程控制系统的应用场合
气开“＋”
调节阀 AA 调节阀
正“＋”
温度过程
y
_
气开“＋”
B 调节阀 调节阀 B
正“＋”
z
测量变送 测量变送
TC
TT
氯氯氯
氯 氯
A
氯 氯
B 氯 氯 氯
100 %
A
A
B
0
B
20
60
100
kpa
9.2
分程控制
2．保证生产过程中的安全、稳定 例：储罐氮封分程控制 “＋”反作用方式
R
比比比
+ -
9.2.2 分程控制系统的应用场合
气开“＋”
比比比A
正“＋”
比比比比
过程
y
“－”气关
比比比B
负“－”
z
氯氯
B A
PT PC
比比比比
氯氯
100 %
B
A
B
氯氯
0
A
20
60
100
kpa
9.2
分程控制
3．控制不同的介质，以满足生产工艺的需要 例：反应器温度分程控制 “＋”反作用方式
调节阀 1
阀门定位器：将调节 器的输出信号分成几段， 不同区段的信号由相应的 阀门定位器转化为 20kPa～100kPa信号压 力，使调节阀全行程动 作。
R
+ -
调节器
过程
y
z
调节阀 2
测量变送
分程控制方框图
9.2
分程控制
9.2.1 概述
分程控制系统中，调节阀气开、气关调节阀的确定，控制器正反作 用方式的确定： 1.首先确定关键调节阀的气开、气关方式； 2.确定关键调节阀所对应的对象正、负特性； 3.按单回路方法确定控制器正反作用方式； 4.确定另一调节阀所对应对象正、负特性； 5.再在已确定的控制器作用方式的基础上，按单回路方法确定另一调节阀的气 开、气关方式； 气开“＋” “＋”反作用方式
9.1
比值控制
9.1.3 比值控制系统的设计
1．主、从动量的确定
一般情况下，总是把生产中主要物料定为主动量，其它物料则为从动量， 让从动量的变化跟随主动量变化。 如果两种物料中，一种是可控的，另一种为不可控的，那么应选不可控 物料为主动量，而可控物料为从动量。 如果两种物料中一种物料供应不成问题，而另一种物料却可能供应不 足，此时以可能供应不足的物料定为主动量较为适宜，这样一旦主动量因供应 不足而失控时，流量比值始终能保持。 有时主、从动量的选择还关系到安全生产，此时需从安全的角度出发选 择主、从动量。 从动量
R
+ 调节阀 1
正“＋”
过程
调节器
y
z
调节阀 2
负“－”
“－”气关
测量变送
9.2
分程控制
9.2.1 概述
分程控制根据调节阀的气开、气关形式不同，可分为两类： 一类是调节阀同向动作的分程控制 一类是调节阀异向动作的分程控制
100% A A B 0 20 B 100 60 氯 氯 氯 氯 氯 (kpa) 100% B B 0 20 A 60 A 100 氯 氯 氯 氯 氯 (kpa)
9.1
比值控制
9.1.2 比值控制方案
1．开环比值控制系统
Q1 Q2
比比比
当扰动使得副流量 Q2 发生变化时，两者之间的比值关系就会被破坏。 2．单闭环比值控制系统
Q1
比比比
KQ1
比比比比比
比比比
比比比比比
Q2
比比比比比比比比比比比
副流量控制回路为一个闭环随动控制系统，主动量是开环的。
特点：
能实现副流量跟随主流量的变化而变化； 克服副流量本身干扰对比值的影响，实现主、副流量的精确比值；
氯氯氯
A:气开 B:气开
调节阀同向动作
100%
B
A
A
氯氯氯
氯氯氯
A:气关 B:气关
100% B B A 0 20 B 60 kpa A 100
氯氯氯
A:气开 B:气关
0 20
A:气关 B:气开
60 kpa
100
调节阀异向动作
9.2
分程控制
9.2.2 分程控制系统的应用场合
1．扩大控制阀可调范围，改善控制品质 设分程控制中使用的大小两只调节阀的最大流通能力分别为 C1 max 4 、 C 2 max 100 ，其可调范围为 R1 R2 30 。故小阀的最小流通能力为
氯氯氯氯 氯氯
Q2
氯氯氯氯氯氯氯氯氯氯
q1
氯氯氯氯氯氯氯氯
F1T K F2C
主动量：净化水流量 从动量：氯气流量 调节阀、控制器正反作用方式的 选择与单回路控制系统相同。
q2
F2T
氯氯 氯氯氯
9.2
分程控制
9.2.1 概述
分程控制:在实际生产中由一只控制器的输出信号分段分别去带动两个 或两个以上的控制阀工作，每一个控制阀仅在控制器输出信号整个范围的 某段信号内工作的控制方式被称为分程控制。 气动调节阀标准输入信号为： 20kPa～l00kPa 调节阀1：在调节器输出信号4mA～12mA(20kPa～60kPa)范围内工作； 调节阀2：在调节器输出信号12mA ～ 20mA(60kPa～100kPa)范围内工作。 分程控制是通过阀门定位器或电气阀门定位器来实现的。
R
+ 调节器 调节器
9.2.2 分程控制系统的应用场合
气开“＋”
调节阀 AA 调节阀
正“＋”
温度过程
y
_
“－”气关
B 调节阀 调节阀 B
负“－”
z
TT TC
测量变送 测量变送
A
蒸汽 冷水
100 %
B
A
B
B
0
A
20
60
100
kpa
9.2
分程控制
4．减小能耗，提高经济效益 例：换热器温度分程控制 “＋”反作用方式
C1min
C1max 4 0.134 R1 30
分程控制把两个调节阀当作一个调节阀，其可调范围为：
R分
C2 max C1max 104 776 C1min 0.134
可见，分程后调节阀的可调范围为单个调节阀的近25倍，这样，既能满足生 产上的要求，又能改善调节阀的工作特性，提高控制质量。