K2
?
1 ? QAmax KAB QBmax
?
1 K1
总结：当K在0-1之间，乘法器 应设置在从动量控制回路外； 当K大于1时，乘法器应设置在 从动量控制回路内。
比值控制系统方案3-相除方案
QB
稳态条件: K3 = IA / IB
IB
÷
IA
IA/ IB
K3
RC
QA
K3
?
QA QB
?
QB max QAmax
双闭环比值控制系统的方块图
QB
IB
F1 C
K
K'
IA F2C
QA
特点：对QB定值控制。优点：QB平稳，则QA也平稳，总负荷QA+QB稳定；改 变QBSP ，可改变QB，QA自动跟踪，且比值不变，动态比值。若比值K变化时，
怎么办？
IB
÷K
IA
变比值控制系统
QB
y
RCБайду номын сангаас
YC
对DDZ III型仪表, 除法器的输 入输出关系为
比值控制系统方案1（续）
假设流量测量变送环节为非线性环节。
QB
I
A
?
? ? ?
QA Q Amax
?2 ? ?
(20
?
4)4?
mA,
IB
?
? ? ?
QB QB max
?2 ? ?
(20 ?
4)4?
mA
稳态条件：IA = K ( IB-4)+4
? ? ?
QA Q Amax
?2 ? ?
?
K
? ? ?
QB QB max
课堂提问
? 前馈控制的原理是什么？ ? 是否可用普通的PID控制器作为前馈控制器，为什么？ ? 为什么一般不单独使用前馈控制？
比值控制 Ratio Control
本讲内容
? 比值控制问题的由来； ? 常用的比值控制方案与系统结构； ? 流量比值与比值器参数的关系； ? 变比值控制系统的特点与应用场合； ? 比值控制系统的参数整定； ? 比值控制系统的投运。
单、双闭环比值控制方案
QB IB K IA
FC
QB
IB
F1C
K
IA
F2C
QA
单闭环比值控制系统
QA
双闭环比值控制系统 Return
单闭环比值控制系统的方块图
图中的F1C是比值计算器 优点：两种物料比较精确；结构简单、易实施，广泛应用。 缺点：QB可变，总物料量QA+QB也变化。有些生产不允许总物料（负荷） 大幅度变化，如反应器（负荷变化破坏反应器的热平衡）
?2 ? ?
QA
K ? K2
? ?
QB
max
?2 ?
AB ? QAmax ?
比值控制方案2-相乘方案
QB 稳态条件: IB ? K2 (IA ? 4)4? mA
IB
K2
QA Q Amax
?
QB , QB max
K AB
?
QA QB
IA
K2
FC
QA
乘法器K2在副流量回路中 流量变送器为DDZ-Ⅲ线 性仪表
(20 ?
4)4?
mA,
IB
?
QB QB max
(20 ?
4)4?
mA
稳态条件: IA = K1( IB-4)+4
QA Q A max
?
K1
QB Q B max
,
K AB
?
QA QB
K1
?
K AB
QB max Q Amax
QA
乘法器K1在副流量回路外
相乘方案无法了解两个流量的实 际比值；为不影响精度，K不宜 过小或过大，以接近1为宜
乘法器的设定
QB 对DDZ-III型仪表, 乘法器的输 入输出关系为
IB
×
Is
I0
I0
?
?I s
?
4?(I B
16
?
4)
?
4
mA
FC
稳态条件: IA = I0
IA
Is
? 16?
QA ? QB
QB max QAmax
?
4
QA
? 16 ?
KAB ?
QB max QAmax
?
4
mA
IB K
IA
I0
FC
QB 后续
物料 A
QA
装置
要求：QA/ QB = KAB（比值系数）而 QB 为主动流 量， QA为从动流量（可控量），要求设计一控制 系统通过调节 QA以实现上述比值控制目标。
开环比值控制方案
Q1
Q 2 ? KQ1
FT K
缺点： Q2受干扰时，同 样开度Q2值不同，则
K ? Q2
Q2
Q1
只适合于对比值精度要求不高，从动物料流量比较稳定的场合。
I1
F1C
燃料
Q1
PC
I0
HS I2 I4
F2C
K
Q2
空气
功能: (1) 正常工况下实现 锅炉蒸汽压力对燃料流量 的串级控制，以及燃料与 空气流量的比值控制
(2) 提负荷时先提空气，而 降负荷时先降燃料量。
分析要点：正常工况时，
I1 ? I2 ? I3 ? I4 ? I0
方案分析
? 正常工况下，这是炉出口蒸汽压力对燃油流量的串级控制系统和 燃油流量与空气流量的比值控制系统。蒸汽压力控制器是反作用 的，当蒸汽压力下降时（如因蒸汽耗量增加），压力控制器输出 增加，提高了燃油流量控制器的设定值。
K ? I A ? 4 ? 4 mA IB ? 4
QA
K?
QA ? QBmax QB QAmax
?
KAB ?
QB max QAmax
变比值控制系统方块图
变比值控制系统的方块图
比值控制系统方案1-相乘方案
以单闭环比值系统为例
QB IB K1 IA
FC
假设流量测量变送为线性环节。
IA
?
QA QAmax
溶液配制问题
30% NaOoHH
H2O
QB
QA
混 合 器
6~8% NaaOoH
问题：假设NaOH用量QB和稀释 水量QA可测并且QA可调。如果 QB变化，如何调整以使稀释液 NaOH的浓度为6~8%左右？
解决方案：
（1）出口浓度控制；
（2）入口流量的比值控制（流 量比值 ？）。
物料 B
流量比值控制问题
（3）前馈反馈串级 控制
凝液
工艺 介质
上一节中所采用的前馈控制器：
系统功能——变增益串级
×
RVsp
RV
FC
TC
蒸汽
T2sp
RF
K?
1 RF
凝液
T2
工艺 介质
系统功能—前馈串级控制
＋
∑
－ T1
前馈控制器
××
k1
RF
T2sp
TC
RVsp
RV
FC
蒸汽
T2
凝液
工艺 介质
比值控制的逻辑提降量
蒸汽
LS
I3
?
KAB ?
QB max QAmax
存在问题：物料A的流量回路存在非线性，当物料B的流量减少时，回路 增益增大，有可能使系统不稳定，并可能出现“除零”运算。
相除方案中，仪表比值系数K与负荷变化有关，呈非线性关系，近年已不采 用相除方案实施比值控制。 但该方案可直接得到两个流量的实际比值；为 使调节有裕度，设定宜在中间，即K在50%左右为宜。
比值控制系统方案3 （续）
相除方案的方块图
换热器出口温度 变比值串级控制系统
×
RVsp
RV
FC
RF
凝液
TC
蒸汽
T2sp
T2
系统功能： （1）变比值串级？ （2）变增益串级？
工艺
（3）前馈反馈串级
介质
控制 ？
变比值串级控制
×
RVsp
RV
FC
RF
TC
蒸汽
T2sp
系统功能：
T RVsp ? 1 Kv RF (2T2sp ? T1)