中国石油和化工自动化第八届技术年会论文集比值调节系统的构成与应用刘宏奎中国．阿拉伯化肥有限公司河北省秦皇岛市066003摘要：本文通过作者亲身参与实施并成功投入稳定运行的几个工业生产实例，系统的阐述了比值控制系统的构成原理、应用，以及随着科学技术的不断发展完善，通过使用常规仪表、IPC、DCS系统实现比值调节的不同方法。关键词：比值调节；构成原理；应用实例1引言在炼油、化工、制药及其它许多工业生产过程中，我们经常遇到需要保持两种或两种以上物料按照一定比例关系投放的情况，如在温度控制系统中需要保证燃料与助燃风的比例，在混料过程中需要保证多种物料之间的混合比，在熔溶或溶解过程中需要保证混合后溶液的浓度，许多化学反应的多个反应物和催化剂要保持一定的比例等。随着现代化工业的飞速发展，这些生产过程中主物料的量也不再是固定的，整个过程变成连续的、动态的，这时候就需要用比值调节系统来实现生产过程的自动控制。比值控制系统在防止污染、节约能源、满足工艺生产过程的控制要求等方面正在发挥着巨大的作用，比值控制系统是一种非常重要的控制方式。比例一旦失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至造成生产事故，所以严格控制其比例，对于安全生产来说是也十分重要的。2比值控制系统构成原理实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。最为常用的是保持两种或几种物料的流量为一定比例关系。当两种物料流量分别为G1和G2，则比值控制系统的控制目标是：G1／G2--r,其中r是我们希望控制的两种物料流量之间的比例系数，可以是一个恒定值，也可以是一个根据我们的要求或随着工艺生产的进程及生产状况不断变化的值。图l是一个燃烧器燃油流量与助燃风流量之间比值控制系统的构成原理图。为了易于理解在这里画出了燃油和助燃风管道。图1比值控制系统的构成原理图将图l进行简化后，这一比值系统的原理图如图2所示：从图中可以看出，它与单回路调节系统很相似，实际上是一个随动调节系统，通过随动方式让被调参数随着另外一个随时根据工艺情况变化的参数按比例变化，实现比值调节。与单回路调节系统相比，它不过程控制与信息管理再是定值调节系统，而是增加了一个比值运算器，在这里可以根据工艺生产要求输入需要的比值系数r，将系统检测到的燃油流量值乘上比值系数r后作为调节回路的给定值。图2比值控制系统简化原理图图3是一个由单元组合仪表构成的多变量比值控制系统实例图，现正在工艺生产过程中稳定运行。图3由单元组合仪表构成的比值调节系统在这里有三种液体物料分别为液氨、磷酸和洗涤液，三种物料的流量检测方式不同，液氨用孔板检测，磷酸和洗涤液用电磁流量计检测，通过对应的流量变送器转换成统一的标准信号供系统使用。生产工艺上要求三种物料以液氨为主导，另外两种物料与液氨之间保持相对固定的比值关系。在生产过程中，要求液氨的流量随着产品产量和投料量的不同由操作人员进行手动设定，另外两种液体的流量按比例随着液氨流量的不同自动进行调整，无需人工干预；而磷酸流量与液氨流量之间的比值系数和洗涤液与磷酸之间的比值系数则要由操作人员根据产品的质量情况随时进行设定，每次重新设定之后，三者之间保持新的比值关系。这套由单元组合仪表构成的比值控制系统实际上是由一个单回路调节系统和两个随动调节系统经两个比值器连接起来组成的，每个单回路系统负责完成各自的流量控制。图中FCl00．2、FCI10．2和FCl50分别是液氨、磷酸和洗涤液控制回路的调节器，FVl00．2、FVl10．2和FVl50分别是对应控制回路的管道调节阀，而Frl00。2和Frll0．2则是两台比值器，每台比值器的两个输入分别是要跟随的流量值和比值设定值，二者进行乘法运算后输出信号作为对应回路给定值。系统中这三个调节回路虽然都是单回路调节，但所采用的调节方式并不一样，液氨调节采用定值调节方式，而磷酸和洗涤液回路则采用随动调节方式。在实际使用过程中，当生产投料量确定之后，液氨的流量由操作人员在调节器FCl00．2上按照投料量要求直接对给定值进行设定，而磷酸流量与液氨流量之间的...
