（流量）比值控制 戴连奎 浙江大学控制学院 2017/04/06.

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1 （流量）比值控制 戴连奎 浙江大学控制学院 2017/04/06

2 内 容 比值控制的概念 比值控制方案设计 锅炉中的空燃比双交叉比值控制 小结

3 混合过程的 控制问题与解决方案 问题：当NaOH 流量QB变化时，如何通过调节水量QA 来维持混合液的浓度在 6 ~ 8% ？ 解决方案：
(1) 通过测量混合液的浓度，并采用单回路反馈控制来满足上述要求； (2) 不直接控制混合液浓度，而是采用输入流量比值控制来间接达到上述要求（即前馈控制方案）

4 一般的流量比值控制问题 控制问题： 通过操作流体A的流量QA以维持两流量的比值不变，即 QA / QB = KAB, 即使当流体B的流量QB变化时。 流体B可被称为主动流体，而流体A可称为被动流体。

5 比值控制方案 #1 假设两流量变送器均为线性，其输出为0 ~ 100%，仪表量程分别为[0, QAmax]、[0, QBmax] 稳态条件：

6 比值控制方案讨论 假设两流量变送器均为线性，各模块的输出均为4 ~ 20mA，仪表量程分别为[0, QAmax]、[0, QBmax]；并要求两流量保持比值恒定，试确定K1

7 比值控制方案 #2 稳态条件：

8 比值控制方案 #3 对于以%为单位的数字仪表，乘法器输出为 稳态条件： QA, sp = QA, m 讨论：与方案#1的异同

9 比值控制方案 #4 稳态条件：Rsp = Rm 而除法器输出为 但该流量回路存在很强的非线性。为什么?

10 双闭环比值控制方案 比较 比值控制 单回路控制

11 变比值控制方案举例 假设主要干扰来自于PV, RF；如何改善换热器出口温度的控制性能 ? 由于换热器的稳态方程为

12 基本锅炉控制问题 控制问题分析 设计控制系统以满足 （1）安全性： 液位控制、空气/燃料流量比值控制 （2）满足用户需求： 蒸汽压力控制
（3）有效且经济燃烧 空气/燃料比值稳态时基本不变，动态时空气富裕 控制问题分析

13 锅炉空燃比控制方案 #1 方案特点： 并行控制（即设定值比值），手动调节空燃比值 适用条件？ 存在哪些问题？

14 锅炉空燃比控制方案 #2 方案特点： 外比值控制 手动调节空燃比值

15 锅炉空燃比控制方案 #3 方案特点： 内比值控制 手动调节空燃比值 与方案2的区别 仍存在问题否？

16 锅炉空燃比控制方案 #4 双交叉控制 手动调节空燃比值 分析其工作原理 （1）KFA如何设定 （2）稳态条件
（3）蒸汽用量增加或减少时，控制系统的响应过程

17 逻辑比值控制问题设计步骤 步骤1：设计两个流量单回路控制系统 步骤2：引入内比值器 步骤3：引入HS、LS器 步骤4：主控制器的引入
对于调节范围较广的流量回路加入内比值器，当系统达到稳态时，使两个流量回路的设定值与测量值均相等；同时设置合适的比值系数，满足流量比值要求。 步骤3：引入HS、LS器 两个流量设定值分别引入选择器（动态过程中希望富裕的流量回路引入HS器），并组成逻辑比值控制系统。 步骤4：主控制器的引入

18 锅炉空燃比控制方案 #5 带有O2调节的双交叉控制

19 小结 比值控制的概念 几种常用的比值控制方案 比值控制系统中比值系数的确定 详见讨论了锅炉空燃比双交叉比值控制的应用背景与工作原理