过程控制课程设计-精馏塔的均匀控制系统设计
11 均匀控制系统
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图5 简单均匀控制系统
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均匀控制系统：以控制方案所起作用而 言，因为从结构上无法看出它与简单控制系 统和串级控制系统的区别。 均匀控制系统应具有如下特点： （1）允许表征前后供求矛盾的两个变量在 一定范围内变化。 （2）又要保证它们的变化不过于剧烈。 均匀控制系统是通过控制器的参数整定 来实现。
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一.比值控制系统的类型
F1
1. 开环比值控制系统
这种方案的优点
是结构简单，只需 一台纯比例控制器，
FT
FC
F2
其比例度可以根据
比值要求来设定。
缺点是如主物料Fl稳定不变，从物料的流量F2将受控制阀
前后压差变化影响而改变。
13
2. 单闭环比值控制系统
当主动流量F1变化 时，经变送器送至比值
FT
F1
FC
控制器FC。FC按预先
设置好的比值使输出成 比例地变化，也就是成 比例地改变从动流量控 制器FC的给定值.
F2
FT
FC
此时从动流量控制系统为一个随动控制系统，从而F2
跟随F1变化，使流量比值K保持不变。
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3. 双闭环比值控制系统
双闭环比值控制系 统的优点是提降负荷比 较方便，只要缓慢地改 变主动流量控制器的给 定值，就可以提降主动
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如图5所示。从结构上看，该控制系统与 简单控制一样。“均匀”主要体现在控制器 参数整定时，要按照均匀控制思想进行。通 常采用纯比例控制器，且比例度放在较大的 数值上，同时观察两个被控变量的过渡过程 来调整比例度。为了防止液位超限，可以引 入弱积分作用，但微分作用与均匀控制思想 矛盾，不能采用。
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均匀控制系统 一.串联精馏塔
• 图1
精馏塔控制系统设计
精馏塔控制系统设计精馏塔控制系统是指用于控制精馏装置运行的自动化系统。
精馏塔是化工过程中常用的一种分离设备，用于将混合物按照不同组分进行分离，并获得精馏产品。
精馏塔控制系统设计的目标是实现对塔内温度、压力、流量等参数的自动调节，以保持塔的稳定运行和达到设定的产品品质和产量要求。
1.系统的安全性：由于精馏塔操作涉及到高温高压的条件，系统的安全性是首要考虑因素。
安全系统应该能及时发现并处理可能的危险情况，如超压、超温等，确保塔内的操作条件始终处于安全范围内。
2.过程控制策略：根据塔的物料性质和操作要求，设计合理的控制策略。
常见的控制策略包括温度控制、压力控制、流量控制等。
需要根据塔内的反应动力学特性和传热传质特性来优化控制策略，比如采用多变量控制或者模型预测控制等。
3.仪表设备选型：根据控制策略选择合适的仪表设备，如温度传感器、压力传感器、流量计等。
仪表设备应具有高精度、稳定性好和耐高温高压等特点，以满足精馏塔操作的要求。
4.控制系统架构设计：根据控制策略和仪表设备的选择，设计控制系统的架构。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和通信网络等部分。
传感器用于测量塔内的物理参数，执行器用于调节塔内的操作条件，控制器用于处理传感器的测量信号并确定下一步的控制策略，通信网络用于传输和共享数据。
5.监控系统设计：精馏塔的操作过程需要实时监控，及时发现和处理异常情况。
监控系统应能对塔内各项参数进行实时显示和记录，并提供报警、故障诊断和数据分析等功能。
监控系统可以采用人机界面、数据采集系统、故障诊断系统等多种形式。
在精馏塔控制系统的设计中，需要充分考虑各种可能的操作变量、工艺的稳定性、产量和能耗等方面的要求。
通过合理的控制系统设计，可以实现对精馏塔的准确控制，提高产品质量和产量，降低能耗和运行成本。
均匀控制系统
串级均匀控制方案能克服较大的干扰，适用于系统前后压力波
动较大的场合。
3.双冲量均匀控制系统
I
LT
S
I
+
L
I
O
I
FC
F
双冲量均匀控制系统是串级均匀控制系统的变形，它用一个加法器 来代替串级控制系统中的主调节器，把液位与流量的两个测量信号 通过加法运算后作为调节器的测量值。以塔釜液位与输出流量信号 之差为被控参数，通过均匀控制使两者能均匀缓慢变化。
三.控制系统的参数整定
整定的主要规则是一个“慢”字，即过渡过程不允许出现明显的振荡，可以采用看曲 线调参数的方法来进行。它的具体整定规则和方法如下：
（1）先保证液位不会超过允许波动范围设置控制器参数； （2）修正控制器参数，使液位最大波动接近允许范围，使流量尽量平稳（均匀控制系统一般 采用P或PI控制规律。） （3）根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器的参数
IS
G s G s C O2 G s
m2
F G s L O1
Gm1s
图 6.精馏塔液位与出料量的双冲量均匀控制系统方框图 可以清楚的看出，它具有串级的优点。其主调节器可看成是k=1的 纯比例调节器。副环是流量回路，对于直接进入流量回路的干扰 F （如控制阀前后的压力干扰等）通过副环的快速作用，可以得到很 快克服。因此控制器参数整定可按串级副控制器原则进行。很显 然，由于主调节器（即液位调节器）的放大倍数不能调整，所以要 求液位和流量变送范围选择合适。
3.概念
在有扰动时，两个变量都有变化，而且变化幅度均匀 协调，共同来克服扰动，只要对控制器的参数进行调
整，延缓控制速度和力度，这种控制系统统称为均匀
过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统
过程控制课程设计-精馏塔温度控制系统(总34页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除过程控制系统与仪表课程设计目录一、研究对象........................................................................................... 错误!未定义书签。
二、研究任务........................................................................................... 错误!未定义书签。
三、仿真研究要求 (4)四、传递函数计算 (5)五、控制方案........................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 单回路反馈控制系统 (6)1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图............................... 错误!未定义书签。
2) PID参数整定 (7)3) 系统仿真................................................................................... 错误!未定义书签。
4) 对象特性变化后仿真 (12)2. Smith预估补偿控制系统 ................................................................ 错误!未定义书签。
1) 控制方案的系统框图和工艺控制流程图............................... 错误!未定义书签。
2) 控制系统方框图....................................................................... 错误!未定义书签。
化工原理 课程设计 精馏塔
化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计：精馏塔
一、设计题目
设计一个年产10万吨的乙醇-水溶液精馏塔。
该精馏塔将采用连续多级蒸馏的方式，将乙醇与水进行分离。
乙醇的浓度要求为95%（质量分数），水含量要求低于5%。
二、设计要求
1. 设计参数：
操作压力：常压
进料流量：10万吨/年
进料组成：乙醇40%，水60%（质量分数）
产品要求：乙醇95%，水5%
2. 设计内容：
完成精馏塔的整体设计，包括塔高、塔径、填料类型、进料位置、塔板数、回流比等参数的计算和选择。
同时，还需完成塔内件（如进料口、液体分布器、再沸器等）的设计。
3. 绘图要求：
需要绘制精馏塔的工艺流程图和结构示意图，并标注主要设备参数。
4. 报告要求：
完成设计报告，包括设计计算过程、结果分析、经济性分析等内容。
三、设计步骤
1. 确定设计方案：根据题目要求，选择合适的精馏塔类型（如筛板塔、浮阀塔等），并确定进料位置、塔板数和回流比等参数。
2. 计算塔高和塔径：根据精馏原理和物料性质，计算所需塔高和塔径，以满足分离要求。
3. 选择填料类型：根据物料的特性和分离要求，选择合适的填料类型，以提高传质效率。
4. 设计塔内件：根据塔板数和填料类型，设计合适的进料口、液体分布器、再沸器等塔内件。
5. 进行工艺计算：根据进料组成、产品要求和操作条件，计算每块塔板的温度和组成，以及回流比等参数。
6. 进行经济性分析：根据设计方案和工艺计算结果，分析项目的投资成本和运行成本，评估项目的经济可行性。
精馏塔塔顶组分质量控制系统设计
二、控制任务分析及方案确定
根据欣斯基提出的精馏塔控制中变量配对的 准则：当仅需要控制塔的一端产品时，应选用 物料平衡方式控制该端产品的质量。当为了生 产塔顶合格产品，而没有侧线产品时，常用的 控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温 度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔 板的温度。精馏塔为了保证塔顶产品符合质量 要求，要求精馏段温度恒定，控制精度较高。 控制方案可选择：单回路控制,控制器选用 PLC 控制
三、仪 表 选 型
• 3.2.1.液位检测仪表的选择
•
• •
常见液位检测仪表：差压式液位计，超声波式液位计，电气式液位计，霍 尔式液位计和核辐射式液位计。 根据控制介质的工艺条件，选用差压式液位计 差压式液位传感器是基于流体静力学原理，通过液柱静压的方法对液位进 行测量。液位—压力转换的方式主要有压力式和差压式
二、控制任务分析及方案确定
2.1控制方案的选择 以精馏段灵敏板温度温度T为被控变量，塔顶冷回流量R为操 纵变量组成温度控制系统。由于回流变化后再影响馏出量， 因此是间接物料平衡控制。主要扰动为进料量与泵出口压力
图2-1. 精馏塔顶温度控制流程图
二、控制任务分析及方案确定
2.1控制方案的选择 该控制方案的优点是控制作用及时，温度稍有变化就可通过回流 量进行控制，动态响应快，对克服扰动影响有利。主要适用于回流比 小于0.8及动态响应快速的精馏操作，是精馏塔常用的控制方案。 本项目中，乙醇和水的分离要求不高，较易实现，回流量较小，故 采用简单控制系统中的单回路控制系统较为适合 。 在塔顶温度控制系统中，灵敏塔板温度作为被控变量，选用回流量 R为操纵变量。 此外，需要控制回流量，以回流量为被控变量，回流罐液位为操纵 变量构成单回路控制系统。
精馏塔物料平衡控制DCS系统设计
第五章精馏塔物料平衡控制DCS系统设计5.1 DCS系统硬件设计JX-300X DCS系统的硬件配置包括：①通信系统：通信系统是选择DCS系统的关键环节之一。
随着计算机网络通信技术的发展和市场的需求，大多数DCS系统都以开放系统为标准来设计其通信系统。
②人-机接口：人-机接口是DCS系统的操作站部分。
③接口单元：这里的接口单元是指DCS系统与本系统之外产品的接口单元。
主要有DCS系统与上位计算机的接口，与气相工业色谱的接口及与可编程控制器的接口。
高可靠性是过程控制系统的第一要求。
冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。
控制系统从结构上充分地采用了冗余技术。
本系统对于主控卡XP243X、数据转发卡XP233、重要I/O点对应的I/O卡件、网络通讯等都设计了1:1冗余，采用冗余结构不仅能避免控制系统的局部故障扩大事故，保证机组安全稳定运行，同时也保证设备故障的在线排除，从而消除事故隐患。
本系统的卡件备用硬件实时监听工作硬件信息，内部数据实时与工作硬件保持一致，一旦工作硬件出现故障，备用硬件即可随时参与工作，不存在切换问题，也就避免了切换时对系统造成的扰动。
本系统配置如图4.1所示。
系统安装完成后可使用ping指令进行调试，使其设备间彼此都实现通讯。
脱丁烷塔测点不是很多，经过整理得到实际测点15个，其中AI点6个，AO 点7个,DI点1个，DO点1个，据此得出系统硬件配置，如表5.1所示。
表5.1 系统硬件配置5.2 DCS系统的组态设计5.2.1 I/O组态确定了系统的硬件配置，这样可以开始进行主机设置。
该系统测点较少，需要一个控制站，一个操作站、工程师站，分别命名为OS130、ES130。
图5.1 主机设置主机设置完成以后，可以进行控制站的I/O 组态，I/O 组态主要包括下面的一些内容：1. 数据转发卡设置2. I/O 卡件设置3. 信号点设置数据转发卡组态是对某一控制站内部的数据转发卡在SBUS-S2 网络上的地址以及卡件的冗余情况等参数进行组态。
精馏塔控制系统课程设计
精馏塔控制系统课程设计精馏塔控制系统课程设计一、概述精馏塔是化学工业中重要的分离设备之一，广泛应用于化工、石油、食品等领域。
精馏塔的主要功能是将混合液进行分离，得到高纯度的产品。
在生产过程中，精馏塔的控制系统对于保证产品质量、降低能耗、提高生产效率等方面具有重要作用。
因此，本课程设计旨在设计一个精馏塔的控制系统，以实现对混合液的分离过程进行精确控制。
二、设计要求1.了解精馏塔的工作原理及流程；2.分析精馏塔的工艺参数和控制要求；3.设计精馏塔的控制系统方案；4.选择合适的控制仪表和设备；5.完成控制系统的硬件和软件设计；6.进行系统调试和性能评估。
三、工作原理及流程精馏塔是一种基于蒸馏原理的分离设备。
在蒸馏过程中，混合液在精馏塔内被加热和冷却，使得不同成分的液体在特定温度下达到气液平衡状态。
通过这种方式，高纯度的产品可以从混合液中分离出来。
精馏塔的主要组成部分包括：原料液进料口、蒸汽加热器、分离器、冷凝器、产品收集器等。
四、工艺参数和控制要求精馏塔的主要工艺参数包括：进料流量、蒸汽流量、回流比、塔顶温度、塔底温度等。
控制要求包括：1.稳定进料流量，以保证原料液的供应；2.控制蒸汽流量，以维持所需的加热温度；3.调节回流比，以改变产品的纯度和产量；4.控制塔顶和塔底温度，以保证产品的质量和分离效果。
五、控制系统方案设计根据工艺参数和控制要求，可以采用以下控制系统方案：1.进料流量控制：采用流量计测量进料流量，通过调节阀控制进料流量；2.蒸汽流量控制：采用蒸汽压力传感器测量蒸汽压力，通过调节阀控制蒸汽流量；3.回流比控制：采用流量计测量回流比，通过调节阀控制回流比；4.塔顶温度控制：采用温度传感器测量塔顶温度，通过调节阀控制蒸汽流量，以维持温度稳定；5.塔底温度控制：采用温度传感器测量塔底温度，通过调节阀控制加热器的加热功率，以维持温度稳定。
六、控制仪表和设备选择根据控制系统方案，可以选择以下控制仪表和设备：1.流量计：用于测量进料流量和回流比；2.压力传感器：用于测量蒸汽压力；3.温度传感器：用于测量塔顶和塔底温度；4.调节阀：用于控制进料流量、蒸汽流量和回流比；5.加热器：用于加热原料液；6.PLC控制器：用于实现控制逻辑和数据处理。
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目录1 精馏塔控制系统介绍 (1)1.1精馏塔原理 (1)1.2控制要求及干扰因素 (1)2 设计任务及要求 (2)3 均匀控制系统 (2)3.1均匀控制概念 (2)3.2均匀控制系统特点 (4)4设计方案选择 (5)4.1方案一简单均匀控制 (5)4.2方案二串级均匀控制 (5)5 系统各器件选型 (7)5.1检测转换元件的选择、性能参数 (7)5.2调节阀气开气关式选择 (9)6.系统仿真与分析 (11)7.小结与体会 (12)参考文献 (13)精馏塔的均匀控制系统设计1 精馏塔控制系统介绍1.1 精馏塔原理精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸汽由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体则作为釜残液取出。
蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。
蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。
1.2 控制要求及干扰因素为了保证精馏生产工序安全、高效持续进行,改造生产工艺提出如下控制要求:(1) 保证产品质量。
以塔顶产品的纯度作为质量参数进行控制,构建质量控制系统。
(2) 保证平稳生产。
首先要使精馏塔的进料参数保持稳定;其次为了维持塔的物料平衡,要控制塔顶和塔底产品采出量,使其和等于进料量;再次塔内的储液量应保持在限定的范围内;最后要控制塔内压力稳定。
(3) 满足约束条件。
系统必须满足一些参数的极限值所限定的约束条件,如塔内气体流速的上下限、塔内压力极限值等。
(4) 节能要求及经济性。
主要是再沸器的加热量和冷凝器的冷却能量消耗。
影响产品质量指标和平稳生产的主要干扰因素有: ①进料流量( F) 的波动; ②进料成分( Z F) 的变化; ③进料温度( T F) 和进料热焓值( Q F) 的变化;④再沸器加热剂输入热量的变化; ⑤冷却剂在冷凝器内吸收热量的变化; ⑥环境温度的变化。
2 设计任务及要求精馏塔控制系统主要分为三部分控制：（1）塔釜温度控制精馏塔塔釜温度是产品成分的间接质量指标,要求温度检测点在系统受到干扰时温度变化灵敏,因此塔内测温点设置在灵敏板上,通过控制再沸器蒸汽流量来实现温度的稳定。
本部分可采用前馈- 串级控制系统,可降低对调节阀的要求。
（2）塔顶回流量控制为保证精馏塔物料平衡,使其平稳运行,要控制塔顶和塔底采出量,对塔顶采出用回流量来控制,构成回流罐液位- 回流量串级控制系统。
（3）塔釜采出量控制第一精馏塔和第二精馏塔是物料连续的过程,第一塔的出料为第二塔的进料,工艺要求第一塔的液位稳定在一定的范围内,第二塔的进料量必须平稳,如果设置2 个单回路控制系统进行控制,2 个控制系统将会发生矛盾,解决这个矛盾的有效办法就是采用均匀控制系统。
本次设计任务是针对塔釜采出量设计均匀控制3 均匀控制系统3.1均匀控制概念均匀控制是指一种控制方案所起的作用而言，因为就方案的结构看，有时像一个简单液位（或压力）定值控制系统，有时又像一个液位与流量（或压力与流量）的串级控制系统。
所以要识别一些方案是否起均匀控制作用，或者在怎样的情况下应该设计均匀控制方案，从本质上去认识他们是非常重要的。
石油化工生产过程是一个连续生产过程，随着生产的进一步强化，使得前后生产过程的关系更加紧密了，往往出现前一设备的出料直接作为后一设备的进料，而后者的出料又连续输送给其他设备作进料。
现以连续精馏的多塔分离过程为例，如图1所示前后精馏塔供求关系。
图1 前后精馏塔的供求关系显然作为单个精馏塔，都希望自身操作平衡。
对于甲塔来说，塔釜液位往往是一个重要参数，因为它与塔釜的传热和汽化有较大关系（釜内有溢流用的隔板者除外），影响分离效果，为此装有液位控制系统。
当液位由于某种干扰而变化时，液位控制器就通过改变出料量来维持液位稳定。
而甲塔出料的波动对乙塔来说是一个进料扰动，使乙塔的平衡操作受到破坏，这种影响一直会继续下去，以至整个多塔系统的操作不能稳定。
对乙塔来说，他从自身的平衡操作要求出发，希望进料稳定，会提出设置进料流量控制系统。
显然，这是与甲塔的液位控制系统的 工作是相互矛盾的，以致两个系统都无法正常工作。
为解决这一矛盾，以往靠增加缓冲罐的办法来解决。
通过缓冲物料累积量的变化，以达到两塔操作平稳。
但这要增加设备投资和扩大装置占地面积，并且有些化工中间产品经缓冲罐后有可能产生其他化学反应，因此也不是一种理想的办法。
现在从控制方案上去寻找出路，这要着眼于物料平衡控制，让供求矛盾限制在一定条件下进行渐变，以满足前后两塔的不同要求。
对这个例子来说，就是要将前塔塔釜看成一个缓冲罐，利用控制系统充分发挥它的缓冲作用。
也就是说，在进料量（前塔）变化时，让塔釜液位在最大允许的限度内平缓变化，从而使输出流量的到平缓（平稳缓变）。
因为：出入Q Q dtdH A -= 要起缓冲作用，就要借助于dt dH 的变化。
例如，入Q 变化2，可以调节使H 变化1，Q 出变化1，这样来发挥贮罐的缓冲作用。
由此可见，后塔的进料平缓变化是以前塔液位的波动为代价的。
这种能充分发挥贮罐缓冲作用的控制系统，被称为均匀控制。
因此，均匀控制不是指控制系统的结构，而是指控制目的而言。
是为了使前后设备（或容器）在物料供求上达到相互协调，统筹兼顾。
3.2均匀控制系统特点均匀控制的特点有如下三条：(1)表征前后供求关系的两个参数是矛盾的；(2)两个参数应该是缓慢变化的；(3)两个参数只能在允许的范围内波动。
如图2所示是反映液位与流量的几种不同变化情况。
（a ）是单纯的液位定值控制；（b ）是单纯的流量定值控制；（c ）是实现均匀控制以后，液位与流量都渐变的波动情况，但波动比较缓慢。
图2 液位与流量几种不同变化情况4设计方案选择4.1 方案一简单均匀控制如图4-1所示为精馏塔塔底液位与出料流量的均匀控制系统。
从方案外表上看，他像一个单回路液位定值控制系统，并且确实常被误解。
所不同的主要在于控制器的控制规律选择及参数整定问题上。
在所有均匀控制系统中都不需要，也不应该加正微分作用，恰恰相反有时需要加反微分作用，一般采用纯比例控制，有时可用比例积分控制作用。
而且在参数整定上，一般比例度要大于100%，且积分时间也要放的相当大，这样才能满足均匀控制要求。
该方案结构简单，但他对于克服阀前后压力变化的影响及液位贮罐自衡作用的影响效果较差。
简单均匀控制系统适用于：进料量为主干扰，流量波动大，自衡能力弱的对象。
（自衡能力弱指：当流量变化很激烈，而液位变化很小）图4-1简单均匀控制系统4.2 方案二串级均匀控制如图4-2所示是蒸馏塔塔底液位与采出流量的串级均匀控制，从外貌看与典型的串级控制系统完全一样，但他的目的是实现均匀控制，增加一个副环流量控制系统的目的是为了消除阀前后压力干扰及自衡作用对流量的影响。
因此副环与串级控制中的副环一样，副控制器参数整定的要求与前面所讨论的串级控制对副环的要求相同。
而主控制器（即液位控制器）则与简单均匀控制的情况作相同处理。
图4-2 串级均匀控制系统其工作过程如下：当甲塔液位上升，导致液位调节器输出增大，流量调节器输出增大，控制阀门缓慢增大；反映在工艺参数上，液位不是立即快速下降，而是继续缓慢上升，乙塔的进料量也缓慢增加。
液位与流量均缓慢地变化，实现了均匀协调的控制目的；当乙塔的进料量增大，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，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=100～200% ，Ti为0.1～1分钟简单均匀控制系统只适用于干扰较小、对流量均匀程度要求不高的场合,为提高控制效果,本设计采用液位- 流量串级均匀控制系统。
要达到均匀控制的目的,主、副控制器中都不应有微分作用,液位控制器选择PI 控制作用,流量控制器选择比例控制作用,整控制器参数时注意控制作用要弱。
串级均匀控制系统既可使第一塔的液位保持在允许的范围之内,又可使第二塔进料保持平稳,维持了产品生产前后工序的协调,保证了设备稳定运行。
液位- 流量串级均匀控制系统方框图如图4-3所示。
图4-3液位-流量串级均匀控制系统方框图5 系统各器件选型5.1检测转换元件的选择、性能参数本系统需要使用的检测转换元件为流量检测转换元件和液位检测转换元件，下面分别介绍这两种检测转换元件。
一、流量检测转换元件在工程上，流量是指单位时间内通过管道某一截面的物料数量，其常用的计量单位有以下三种：1）体积流量Q 单位时间内通过某一截面的物料体积，用立方米每小时（m 3/h ）,升每小时（l/h ）等单位表示。
2）重量流量G 单位时间内通过某一截面的物料的重量，一般用公斤力每小时（Kgf/h ）表示。
3）质量流量M 单位时间内通过某一截面的物料的质量，可用公斤每小时（Kg/h ）表示。
上述三种流量之间的关系为M=ρQ (5.1)G Q gQ gM γρ=== (5.2)式中，ρ是流体密度；γ是流体重度；g 是重力加速度。
流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多，根据本题要求选择差压式流量计差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。
通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘利流量计、均速管流量计等。
二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。
差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
差压式流量计的原理是：根据伯努利能量方程，当流体流经管道中的节流装置(如孔板)时,流束将在节流装置处形成局部收缩,流速增加,静压力降低,在节流装置前后产生微小的静压力差（称为差压）。
流体的流速越快，节流装置前后产生的差压也越大,从而可以通过测量差压来间接测量流量的大小。
图5-1图5-1所示为孔板式的节流元件，理论分析与实验表明，孔板两侧的压力差，即ΔP=P1-P2与质量流量M 之间有如下关系：421M p ρρβ∆==∆- (5.3) 其中 421K ρβ=- (5.4) 式(5.3)表明，流量M 与差压ΔP 的平方根成正比。