專利名稱：液體比值控制的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域的實現(xiàn)方法，具體地說，是一種液體比值控制的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
在化工、煉油等過程工業(yè)中，時常需要保持兩種物料按一定比例混合或進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，一旦比例失調(diào)，輕則造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格，重則會造成生產(chǎn)事故或發(fā)生危險。例如，在肼制備系統(tǒng)中，必須精確控制次氯酸鈉液和尿素液的流量比值，否則將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格；在聚乙烯醇生產(chǎn)中，樹脂和氫氧化鈉也必須按一定比例進(jìn)行混合，否則樹脂將發(fā)生自聚而影響生產(chǎn)。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，金以慧在其主編《過程控制》p118-123(清華大學(xué)大學(xué)出版社1999年7月出版)上介紹目前，絕大部分比值控制是采用如下方式來實現(xiàn)的用一個流量計檢測主流量Q1，并將此流量值乘以比值K作為副流量控制器的設(shè)定值，用另外一個流量計檢測出副流量Q2，該副流量Q2與上述設(shè)定值在控制器內(nèi)進(jìn)行比較和運算，輸出結(jié)果將使調(diào)節(jié)閥按要求開大或關(guān)小以使副流量Q2按規(guī)定要求隨主流量Q1的變化而變化。
從上面的描述可以看到，通常比值控制需要使用兩個流量檢測儀表分別對主流量Q1和副流量Q2進(jìn)行在線連續(xù)檢測；另外，控制器的設(shè)定值隨主流量Q1的變化而改變，屬隨動跟蹤控制。需要指出的是，一般流量檢測儀表的精度通常不高，而精度較高一點的流量檢測儀表的價格比較高，而且維護(hù)使用比較麻煩，使用壽命也不長。過程控制系統(tǒng)絕大部分是定值控制系統(tǒng)，隨動跟蹤控制比較少見，在實現(xiàn)難度方面也較前者大。
在進(jìn)一步的檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題“液體比值控制的實現(xiàn)方法”相同或者類似的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種液體比值控制的實現(xiàn)方法，使其采用常規(guī)的定值控制，并且不需要使用流量檢測儀表，即可實現(xiàn)對液體物料進(jìn)料的比值的精確控制。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明將比值控制轉(zhuǎn)化為濃度控制，即將兩種物料的比值表示為其中一種物料在該兩種物料混合物中的濃度，通過檢測其中一個物料的濃度(另一物料的濃度也隨之而定)并對該濃度進(jìn)行控制來達(dá)到比值控制的目的。
以下對本發(fā)明進(jìn)一步說明，具體步驟如下1)在兩個物料的混合器出口，利用濃度檢測儀表對其中一種物料的濃度進(jìn)行在線連續(xù)檢測。
2)濃度控制器(也就是比值控制器)的濃度設(shè)定值(con)由所需物料的比值R按下面公式計算確定con＝d1/(d1+R*d2) (1)其中，式(1)中的d1和d2分別為主物料和副物料的密度(或比重)；R為副物料的體積流量與主物料體積流量的比值。
3)將1)中獲得的濃度檢測信號作為反饋送到濃度控制器，經(jīng)過比例積分運算后將控制信號傳給調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥根據(jù)具體情況，既可以安裝在主物料管道上，也可以安裝在副物料管道上。
本發(fā)明的原理是隨著主物料和副物料比值的變化，其混合物的濃度也發(fā)生變化，因此步驟1)所述的濃度檢測所得的信號也發(fā)生變化，在步驟2)中根據(jù)所需的比值以及兩種物料的密度或比重，用公式(1)計算得到相應(yīng)的濃度設(shè)定值，在步驟3)中用上述步驟1)中得到的濃度信號作為反饋信號，用上述步驟2)中計算得到的濃度信號作為控制器的設(shè)定信號，通過常規(guī)的比例積分運算后，將控制器輸出信號送到調(diào)節(jié)閥以使上述步驟1)中測得的濃度信號等于上述步驟2)中計算得到的濃度設(shè)定值，從而實現(xiàn)所要求的比值控制。
本發(fā)明的有益效果是1、巧妙利用主物料和副物料的比值關(guān)系可以表示為確定的濃度，將比值控制問題轉(zhuǎn)化為一個常規(guī)的濃度控制問題，易于實現(xiàn)。2、濃度檢測目前已有成熟的儀表，具有性能穩(wěn)定可靠，響應(yīng)時間快、價格低，維護(hù)方便，使用壽命長的特點。3、將原來的隨動控制轉(zhuǎn)化為定值控制。4、不需要使用流量檢測儀表。5、本發(fā)明具有較高的控制精度，典型的比值絕對誤差值在±1.0％以內(nèi)。
具體實施例方式
實施例以某生產(chǎn)聚乙烯醇企業(yè)的生產(chǎn)過程為例，它要求控制聚醋酸乙烯和甲醇的流量(工業(yè)上常用體積流量表示)比值為1∶4.2，聚醋酸乙烯和甲醇的密度在攝氏20度時分別為1190g/l和790g/l。
1.在聚醋酸乙烯和甲醇混合器的出口，對混合液中聚醋酸乙烯的濃度進(jìn)行檢測。
2.濃度控制器(也就是比值控制器)的濃度設(shè)定值(con)由所需物料的比值R按上述公式(1)計算確定為con＝1190/(1190+4.2*790)＝0.2643.將上述第一步中獲得的濃度檢測信號作為反饋送到濃度控制器，經(jīng)過比例積分運算后將控制信號傳給安裝在甲醇管道上的調(diào)節(jié)閥，使聚醋酸乙烯和甲醇的流量比值滿足1∶4.2的要求。
本發(fā)明實施例的系統(tǒng)已投運2年，結(jié)果表明，由本發(fā)明實施的比值控制滿足工藝的要求，易于實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種液體比值控制的實現(xiàn)方法，其特征在于，將比值控制轉(zhuǎn)化為濃度控制，即將兩種物料的比值表示為其中一種物料在該兩種物料混合物中的濃度，通過檢測其中一個物料的濃度并對該濃度進(jìn)行控制來達(dá)到比值控制的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體比值控制的實現(xiàn)方法，其特征是，具體步驟如下1)在兩個物料的混合器出口，利用濃度檢測儀表對其中一種物料的濃度進(jìn)行檢測；2)濃度控制器的濃度設(shè)定值由所需物料的比值R按下面公式計算確定con＝d1/(d1+R*d2)其中，d1和d2分別為主物料和副物料的密度或比重，R為副物料的體積流量與主物料體積流量的比值；3)將1)中獲得的濃度檢測信號作為反饋送到濃度控制器，經(jīng)過比例積分運算后將控制信號傳給調(diào)節(jié)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體比值控制的實現(xiàn)方法，其特征是，所述的濃度控制器，其控制方式為比例積分控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體比值控制的實現(xiàn)方法，其特征是，所述的調(diào)節(jié)閥，安裝在主物料管道上，或安裝在副物料管道上。
全文摘要
一種工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域的液體比值控制的實現(xiàn)方法。本發(fā)明將比值控制轉(zhuǎn)化為濃度控制，即將兩種物料的比值表示為其中一種物料在該兩種物料混合物中的濃度，通過檢測其中一個物料的濃度并對該濃度進(jìn)行控制來達(dá)到比值控制的目的。本發(fā)明巧妙將液體比值控制問題轉(zhuǎn)化為濃度的定值控制問題，不需要使用流量檢測儀表，采用常規(guī)的定值控制，并且不需要使用流量檢測儀表，即可實現(xiàn)對液體物料進(jìn)料的比值的精確控制，控制方法簡單，容易實現(xiàn)，有較廣的適用范圍。
文檔編號G05D21/00GK1776558SQ200510111508
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者王豪 申請人:上海交通大學(xué)