比值控制系统的实施---乘法器
QB IB K1 IA
FC
假设流量测量变送环节为线性对 象（对于用孔板测量的信号须经 开方运算）。
稳态条件: IA = K1 IB
QA QB Q K1 , K AB A QA max QB max QB
QA
QB max K1 K AB QA max
K1 1
当氨气在混 合器中含量 增加1%，氧 化炉温度将 上升64.9度。
氨气F2
氨氧化生成 一氧化氮， 同时放出大 量的热量。
氧 化 炉
预 热
空气F1
混 合
稳定氧化炉的关键 条件是氧化炉温度
主要干扰

成分变化是在比值不变情况下改变混合器内氨含 量的直接干扰； 进入氧化炉的氨气、空气初始温度； 进入混合器的氨气、空气的温度、压力变化； 负荷的变化（比值不变，负荷变化，温度变化）；
单闭环比值控制系统
(1) 引入：单闭环控制系统主要解决从动物料压力波动造成 的比例失调。 开环比值缺点：不能保证F2=KF1（F2压力变化） (2) 特点： 1、在静态上始终能保证F2′=KF1′ 2、实施方便，容易，比值器，乘法器，除法器，分流器 3、信号连接象串级，副环为随动。 4、主物料不能控制 (3) 应用： 1、主物料比较稳定，浓度稳定总量不限 2、应用广泛。
管道A
QA
yA
单/双闭环比值调节系统的比较
二者的区别说明： （1）、在方块图上，单闭环是一个闭环，双 闭环是两个并列的单闭环。
（2）、单闭环比值调节系统是B管流量 QB 自由变化，要求A管流量 QA 能积极跟踪；
而双闭环比值调节系统则是各自单闭环调节系统稳定，A、B流量保持不变，且成
一定比值。 （3）、另外，单闭环的QA ＋ QB 会发生较大变化，引起生产能力变化 。而双闭环 也基本不变，生产能力不变。 QA ＋ QB 则基本不变。即 QB不变， QA （4）、单闭环比值调节系统只有一个调节阀；而双闭环比值调节系统则有两个调 节阀。 （5）、可以和其他复杂调节系统组合。
单闭环比值控制系统
F1
K K
控制器 控制阀 测量变送 对象
F1
FC
测量变送
F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
单闭环比值调节系统的组成原理
原理图：
yB
'
比值器
yB
yA
FIC1
FT1
PA
FT2
A B
QA
对象
PB
V1
QB
方块图：
QB孔Βιβλιοθήκη BPBFT2yB
比值器
yB
'
FIC1
V1
管道A
QA
yA
F1
FC
K K
副控制器
控制阀 测量变送
副对象
FC
F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
双闭环比值调节系统的组成原理
原理图： FT2
y BO
yB
比值器 FIC2 V2
A
yB
'
yA
FT1
FIC1
V1
对象
B
y BO
＋
FIC2
－
V2 FT2
管道B
QB
方块图：
yB
比值器
＋
－
yB yAO
'
FIC1
V1 FT1
第四章 4.4比值控制系统
溶液配制问题
30% NaoH QB H2O QA
问题：当NaoH用量QB变化时， 调整稀释水量QA 以使稀释液 NaoH的浓度为6~8%左右。
混 合 器
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 ？）。
6~8% NaoH
一般的比值控制问题
物料 B QB 后 续 QA 装 置
蒸汽
煤气
转化气
合成氨变换炉变比值 控制系统（除法器方案）
双闭环比值控制系统
（3）特点 1、具单闭环特点 2、主从物料各自稳定在给定值上，总量一定 3、提、降负荷容易 4、投资多 （4）应用场合 1、主从物料波动频繁，比较大 2、总量一定情况 3、工艺上经常需要改变给定值 4、主从物料浓度稳定 5、仪表多，使用受限制。
双闭环比值控制系统
F1
主控制器 控制阀 测量变送 主对象
比值系数的计算
1. 流量与测量信号成线性关系的计算
F2 16 4 4 I 2 4 F2 max F2 F1max K' F I1 4 F1 F2 max 1 16 4 4 F1max
2. 流量与测量信号成非线性关系的计算
F k p
F22 16 4 4 2 2 F2 max I2 4 F22 F1max K' 2 2 2 I1 4 F1 F1 F2 max 16 4 4 2 F1max

方法一：采用具有相反特性曲线的对数流量特
性的控制阀，能实现部分补偿。因为对数流量
特性控制阀的放大系数是随着负荷的增加而增
加。
除法器非线性的解决方案

方法二：当主、副流量均为差压法测量时，主流 量加开方器，而副流量不加开方器，利用副流量 测量变送的非线性去补偿除法器的非线性。但此 时，主、副流量测量信号一个是线性、一个是非 线性，造成比值系数随主流量变化，因此必须采
yA
则
K
yB
KA KB
。
比值调节系统的注意事项
1．关于开方器的选用 在差压法测量流量时，测量信号与流量之间关系
（1）未加开方器
在工作点F = F0 时，放大倍数为：K = 1/F1max2F0, 差压法测量流量时，其静态放大系数，是随负荷变化而变化， F1↑→K↑造成系统不稳定，影响动态品质 （2）开方后： 在工作点F = F0 时，放大倍数为：K = 1/F1max,与工作点无关 *结论：在负荷变化较大时，或控制精度较高时必须加开方器
比值调节系统的注意事项
逻辑实现： １正常蒸汽为主物料，天然气为从动物料 ２提量时与正常相同（定值器→HS→FC1SP→P1→K′→LS →FC2SP ３减量时：降低定值器，通过LS→减天然气→HS→蒸汽 定值→LS→FC2SP→P2→HS→FC1SP
合成氨变换炉变比值 控制系统
工艺特性：
（1）用蒸汽控制一段 触媒层温度 （2）蒸汽与半水煤气 的比值应随一段触媒 层温度而变。
比值控制系统的投运及整定
单闭环比值调节系统：
比值器为工业要求的比值即
QA ＝K QB
；（要求 y A K AQA ， yB K BQB ）
调节器1按单回路调节算法参数整定法进行。 双闭环比值调节系统： 调节器2、调节器1均按单回路调节算法参数整定法进行； 比值器 K＝ QA
QB
（要求 y A K AQA
比值控制系统的实施---乘法器
QB IB
稳态条件: K2 IA = IB
K2 QA QB Q , K AB A QA max QB max QB
IA
K2
FC
QA
1 QA max 1 K2 K AB QB max K1
K1 1
比值控制系统的实施---除法器
QB
稳态条件: K3 = IA / IB
FT1
PA
孔板A
双闭环比值控制系统
（1）引入 单闭环虽然应用广泛，但存在最大弊病：主物料不能恒 定，对物料只检测不控制，生产上有较大波动，而工艺上又 不允许，特别是要求总量一定时，就不能满足工艺生产要求。
（2）动作过程 1、主物料波动自身调整 2、同时作为从动物料调节器给定值同单闭环 3、从动物料波动自身调整。
5、用除法器实施存在非线性，小负荷放大系数大，大负荷下小
除法器存在的非线性问题
1.如果过程为线性，比值 控制器由于 除法器非线性的引入， 在小负荷时， 系统不易稳定。 2.如果过程本身为非线性 （放大系数 随负荷增大而增大）， 采用除法器组 成比值控制系统，能对 非线性进行补 偿，提高控制质量。
除法器非线性的解决方案
对象
F1 F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
开环比值控制系统
特点： 1、开环系统，F1有检测无控制，F2有控制无检测 2、由于F2无检测无法了解F2/F1的工艺比值 3、阀采用线性 4、结构简单，仪表少 应用： 1、F1浓度稳定 2、F2压力稳定 3、总量不限 主动物料：生产中的主要物料，其信号称之主信号 从动物料：与主物料相匹配的物料，或随主物料变化的物料。
取措施。
补偿是利用二者随流量负荷的增 加一个放大倍数增加，另一个放 大倍数下降的原理进行补偿的。
除法器非线性的解决方案
K 比值控制器 I2 I0 除法器 I1

F2 流量对象
控制阀
测量变送2
F1 开方器
测量变送1
由于主、副流量测量信号一个是线性、一个是非线性， 造成各工作点比值系数变化，因此，必须保证给定值也 随F1的变化而变化，确保给定与反馈的差值一定。
变比值控制系统
(1)引入： 1、定比值系统，其比值系数是固定的，即仪表投运后， K′总是保证不变的，但实际生产中，根据工艺要求需改变 工业比值，即改变比值系数K′，这样定比值系统是不能作 到。 2、当主从物料浓度变化时，须自动调整，工艺比值，也 就是自动修正比值系数，定比值系统也难适应。
变比值控制系统
串级和比值控制混合系统框图
R( s )

GC ( s )

K
GC1 ( s)
GV 1 ( s)
G01 ( s )
F1
G0 ( s )