過程限制系統及工程第三章比值限制系統比值限制系統3.1概述3.2比值限制系統的類型3.3比值系數的計算3.4比值限制方案的實施3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題

試驗：比值限制系統試驗

第3章3.1概述工業過程中，常常須要限制兩種或兩種以上的物料保持確定的比例關系

如：造紙過程中，紙漿和水要成確定的比例關系石化重油氣化，重油和氧氣量要成確定的比例關系鍋爐燃燒，煤氣和空氣成確定的比例關系，等等比值限制系統：實現兩個或兩個以上參數符合確定比例關系的限制系統流量比值較多，流量比值限制系統主物料/主流量：可測或可控，處于比值限制中的主導地位F1從物料/從流量：可控，一般供應有余，按主物料進行配比F2

比值限制系統，要求副流量F2與主流量F1成確定的比值關系，K為流量比值3.1概述比值限制系統3.1概述3.2比值限制系統的類型3.3比值系數的計算3.4比值限制方案的實施3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題

試驗：比值限制系統試驗

第3章教學進程3.2比值限制系統的類型按結構分類：開環和閉環比值限制系統按實施方案分類：相乘和相除方案按比值分類：定比值和變比值限制方案按限制原理：屬于前饋限制系統3.2比值限制系統的類型3.2.1開環比值限制系統(a)原理圖FCF1F2(b)方塊圖3.2.1開環比值限制系統控制器控制閥對象F2測量變送F1本質：整個限制系統處于開環狀態，F2流量依據F1流量，按比例系數開閉閥門場合：這種方案應用較少優點：簡潔，儀表少缺點：系統開環，F2波動時比值難以保證3.2.2單閉環比值限制系統在開環比值限制系統的基礎上，增加了一個副流量的閉環限制系統KF1F2FC從方塊圖上看，與串級限制系統的結構相像，只是主參數沒有閉環，F2不影響F1主流量變更，變更副流量限制器給定值—〉隨動限制。副流量系統閉環，穩定副流量—〉定值限制。3.2.2單閉環比值限制系統控制器控制閥對象F2測量變送F1K測量變送3.2.2單閉環比值限制系統優點：1）能克服F2的波動2）結構簡潔，特殊是在主流量參數工藝不能限制的場合實施。3）限制品質提高較多缺點：1）F1不固定2）F1+F2總量不定

3）動態比值較差場合：應用較廣泛，幾種物料干脆進反應器受到限制丁烯洗滌塔進料與洗滌水的比值控制系統例子：KFC洗滌水丁烯3.2.3雙閉環比值限制系統在單閉環比值限制系統的基礎上，增加了主流量限制回路F1CF1F2F2CK3.2.3雙閉環比值限制系統Gc1Gv1Gp1F1F2KGm1GC2Gv2Gp2Gm23.2.3雙閉環比值限制系統●

由于主流量控制回路的存在，實現了主流量定值控制，克服了對主流量的干擾的影響(例如：主動量供應不足或有較大擾動)●

另一個優點是，提升主負荷比較容易，緩慢改變主控制器的給定值。●

缺點：使用的儀表較多，另外，若主副回路工作頻率相近時，容易產生共振

二氧化碳F1CF2CK氧氣反應器混合例子：3.2.4其他類型的比值限制系統（1）變比值控制系統

定比值控制方案只能克服流量干擾對比值的影響，當其它參數存在對比值系數的擾動時，必須時時修正比值系數，變比值控制

XCF1F2FfC÷3.2.4其他類型的比值限制系統這事實上是一個以某種指標X為主參數，兩物料比值為副參數的串級限制系統——串級比值控制系統、自整配比限制系統主控制器比值控制器控制閥流量對象主對象測量變送測量變送測量變送除法器F1XF2XCF1F2FfC÷氧化爐例子：3.2.4其他類型的比值限制系統TCFfC÷空氣氧化爐預熱氨氣混合硝酸生產中氧化爐的爐溫與氨氣/空氣比值的串級限制方案3.2.4（2）串級和比值控制組合的系統

動態比值控制其他類型的比值限制系統F1F2KF1CF2CLC(a)F1F2KF1CF2CLC(b)比值限制系統3.1概述3.2比值限制系統的類型3.3比值系數的計算3.4比值限制方案的實施3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題

試驗：比值限制系統試驗

第3章教學進程3.3比值系數的計算3.3.1流量與測量信號成線性關系時的計算工藝上，比值K是指兩個物料的流量之比，而比值限制系統的K’一般是儀表的信號之間的比值，電動儀表4~20mA/0~10mA,氣動儀表是20~100KPa，信號轉換問題。（1）DDZ-Ⅲ型儀表0~Fmax4~20mADC3.3.1流量與測量信號成線性關系時的計算比值系數K’是儀表信號之比，即：F1max是主流量變送器量程上限

F2max是副流量變送器量程上限

（2）氣動單元組合儀表0~Fmax20~100KPa對于不同信號范圍的儀表，比值系數的計算公式是一樣的。3.3.1流量與測量信號成線性關系時的計算結論：

差壓變送器測量流量，流量與差壓成開方的關系DDZⅢ型儀表：QDZ儀表：

比值系數的計算：3.3.2流量與測量信號成非線性關系時的計算幾點結論：（1）流量比值K與比值系數K’是兩個不同的概念，不能混淆（2）比值系數K’與K有關，同時也和流量變送器的量程有關，與負荷大小無關（3）留意變送器的流量與測量的線性關系（4）線性測量與非線性測量狀況下K’間的關系為：K’非=（K’線）23.3.2流量與測量信號成非線性關系時的計算比值限制系統3.1概述3.2比值限制系統的類型3.3比值系數的計算3.4比值限制方案的實施3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題

試驗：比值限制系統試驗

第3章教學進程3.4比值限制方案的實施3.4.1兩類實施方案（1）相乘方案×FCF1F2比值運算部件：乘法器、比值器、分流器、比率器3.4.1兩類實施方案（2）相除方案FfC÷3.4.2比值限制方案實施舉例控制器控制閥流量對象測量變送2測量變送1比值器K’I'1I1F2F1接受比值器比率設定系數=比值系數3.4.2比值限制方案實施舉例

控制器控制閥流量對象測量變送2測量變送1乘法器I0I'1I1F2F1I0=K’*16+4由K’計算出I0

，再由恒流器給出電流值，K’<1接受電動儀表乘法器I0=K’*16+4由K’計算出I0，再由恒流器給出電流值。

接受電動儀表除法器3.4.2比值限制方案實施舉例FC×XCI1I2I33.4.3比值限制系統中非線性環節的影響K正比于靜態工作點流量F0F0變更，K變更，影響動態質量。（1）測量環節的非線性流量測量時接受差壓變送器時，流量與差壓為開方關系：對于0~10mA解決方法：加入開方器，或通過閥特性補償補償方法：通過對數閥特性補償3.4.3比值限制系統中非線性環節的影響（2）除法器的非線性

除法器本身就是一個非線環節比值控制器控制閥流量對象測量變送2除法器測量變送1開方器KF2F13.4.4比值限制系統中的信號匹配問題儀表本身一般有統一的量程，如0~10mA、4~20mA、0.01~0.1Mpa要盡可能在達到最大量程下進行運算而得到較大的精度，須要合理調整儀表量程，設置確定的系數——儀表的信號匹配。相乘方案：K’接近1時最靈敏，精度最高比值限制系統3.1概述3.2比值限制系統的類型3.3比值系數的計算3.4比值限制方案的實施3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題

試驗：比值限制系統試驗

第3章教學進程

3.5比值限制系統的投運與整定整定的方法步驟：投運前的準備工作與單回路相同，只是留意比值系數問題依據比值系數計算方法進行計算時，若接受差壓法測流量時，由于非線性問題，比值系數須要在線調整。

隨動系統整定步驟參數整定：依據比值限制方案的不同，按相應的系統（單回路、串級）進行整定。

雙閉環比值主回路——定值系統變比值主回路—串級系統單閉環比值、雙閉環比值副回路、變比值副回路——隨動系統3.5比值限制系統的投運與整定3.6比值限制系統的其他問題3.6.1流量測量中的壓力、溫度的校正接受差壓方法測量氣體流量時，若實際工況與設計工況的溫度、壓力不一樣時，將會影響比值精度，須要補償。

在靜態比值基礎上，要求動態比值一樣，即在外界干擾作用下，主副流量接近同步變更。P78圖3-17，加入動態補償環節Gz(s)，式3-32理論推導工程做法，也可以通過閉環動態特性測試獲得動態補償環節的傳遞函數在穩定好副流量限制器參數的基礎上，將比值系統投入；對主流量加階躍干擾，得到副流量限制曲線，做近似處理，可以得到補償環節P79圖3-193.6.2主、副流量的動態比值問題3.6.3具有邏輯規律的比值限制比值限制時，負荷變更時，限制主副流量升降依次——加入邏輯限制（邏輯提量）例子：鍋爐燃燒系統，燃料量與空氣量成確定比值邏輯規律：蒸汽用量提量：P汽空氣燃料降量：蒸汽用量P汽燃料空氣——保證燃燒完全HS高選器，選高LS低選器，選低3.6.3具有邏輯規律的比值限制圖鍋爐燃燒過程的具有邏輯規律的比值限制系統提量P汽空氣量燃料降量燃料空氣IPHSP汽IPLS燃料空氣PCHSLSF2CF1CkIPI1I2A.C