专利名称：液体比值控制的实现方法
技术领域：
本发明涉及的是一种工业控制技术领域的实现方法，具体地说，是一种液体比值控制的实现方法。
背景技术：
在化工、炼油等过程工业中，时常需要保持两种物料按一定比例混合或进行化学反应，一旦比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生危险。例如，在肼制备系统中，必须精确控制次氯酸钠液和尿素液的流量比值，否则将导致产品质量不合格；在聚乙烯醇生产中，树脂和氢氧化钠也必须按一定比例进行混合，否则树脂将发生自聚而影响生产。
经对现有技术的文献检索发现，金以慧在其主编《过程控制》p118-123(清华大学大学出版社1999年7月出版)上介绍目前，绝大部分比值控制是采用如下方式来实现的用一个流量计检测主流量Q1，并将此流量值乘以比值K作为副流量控制器的设定值，用另外一个流量计检测出副流量Q2，该副流量Q2与上述设定值在控制器内进行比较和运算，输出结果将使调节阀按要求开大或关小以使副流量Q2按规定要求随主流量Q1的变化而变化。
从上面的描述可以看到，通常比值控制需要使用两个流量检测仪表分别对主流量Q1和副流量Q2进行在线连续检测；另外，控制器的设定值随主流量Q1的变化而改变，属随动跟踪控制。需要指出的是，一般流量检测仪表的精度通常不高，而精度较高一点的流量检测仪表的价格比较高，而且维护使用比较麻烦，使用寿命也不长。过程控制系统绝大部分是定值控制系统，随动跟踪控制比较少见，在实现难度方面也较前者大。
在进一步的检索中，尚未发现与本发明主题“液体比值控制的实现方法”相同或者类似的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种液体比值控制的实现方法，使其采用常规的定值控制，并且不需要使用流量检测仪表，即可实现对液体物料进料的比值的精确控制。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明将比值控制转化为浓度控制，即将两种物料的比值表示为其中一种物料在该两种物料混合物中的浓度，通过检测其中一个物料的浓度(另一物料的浓度也随之而定)并对该浓度进行控制来达到比值控制的目的。
以下对本发明进一步说明，具体步骤如下1)在两个物料的混合器出口，利用浓度检测仪表对其中一种物料的浓度进行在线连续检测。
2)浓度控制器(也就是比值控制器)的浓度设定值(con)由所需物料的比值R按下面公式计算确定con＝d1/(d1+R*d2) (1)其中，式(1)中的d1和d2分别为主物料和副物料的密度(或比重)；R为副物料的体积流量与主物料体积流量的比值。
3)将1)中获得的浓度检测信号作为反馈送到浓度控制器，经过比例积分运算后将控制信号传给调节阀，该调节阀根据具体情况，既可以安装在主物料管道上，也可以安装在副物料管道上。
本发明的原理是随着主物料和副物料比值的变化，其混合物的浓度也发生变化，因此步骤1)所述的浓度检测所得的信号也发生变化，在步骤2)中根据所需的比值以及两种物料的密度或比重，用公式(1)计算得到相应的浓度设定值，在步骤3)中用上述步骤1)中得到的浓度信号作为反馈信号，用上述步骤2)中计算得到的浓度信号作为控制器的设定信号，通过常规的比例积分运算后，将控制器输出信号送到调节阀以使上述步骤1)中测得的浓度信号等于上述步骤2)中计算得到的浓度设定值，从而实现所要求的比值控制。
本发明的有益效果是1、巧妙利用主物料和副物料的比值关系可以表示为确定的浓度，将比值控制问题转化为一个常规的浓度控制问题，易于实现。2、浓度检测目前已有成熟的仪表，具有性能稳定可靠，响应时间快、价格低，维护方便，使用寿命长的特点。3、将原来的随动控制转化为定值控制。4、不需要使用流量检测仪表。5、本发明具有较高的控制精度，典型的比值绝对误差值在±1.0％以内。
具体实施例方式
实施例以某生产聚乙烯醇企业的生产过程为例，它要求控制聚醋酸乙烯和甲醇的流量(工业上常用体积流量表示)比值为1∶4.2，聚醋酸乙烯和甲醇的密度在摄氏20度时分别为1190g/l和790g/l。
1.在聚醋酸乙烯和甲醇混合器的出口，对混合液中聚醋酸乙烯的浓度进行检测。
2.浓度控制器(也就是比值控制器)的浓度设定值(con)由所需物料的比值R按上述公式(1)计算确定为con＝1190/(1190+4.2*790)＝0.2643.将上述第一步中获得的浓度检测信号作为反馈送到浓度控制器，经过比例积分运算后将控制信号传给安装在甲醇管道上的调节阀，使聚醋酸乙烯和甲醇的流量比值满足1∶4.2的要求。
本发明实施例的系统已投运2年，结果表明，由本发明实施的比值控制满足工艺的要求，易于实现。
权利要求
1.一种液体比值控制的实现方法，其特征在于，将比值控制转化为浓度控制，即将两种物料的比值表示为其中一种物料在该两种物料混合物中的浓度，通过检测其中一个物料的浓度并对该浓度进行控制来达到比值控制的目的。
2.根据权利要求1所述的液体比值控制的实现方法，其特征是，具体步骤如下1)在两个物料的混合器出口，利用浓度检测仪表对其中一种物料的浓度进行检测；2)浓度控制器的浓度设定值由所需物料的比值R按下面公式计算确定con＝d1/(d1+R*d2)其中，d1和d2分别为主物料和副物料的密度或比重，R为副物料的体积流量与主物料体积流量的比值；3)将1)中获得的浓度检测信号作为反馈送到浓度控制器，经过比例积分运算后将控制信号传给调节阀。
3.根据权利要求2所述的液体比值控制的实现方法，其特征是，所述的浓度控制器，其控制方式为比例积分控制。
4.根据权利要求2所述的液体比值控制的实现方法，其特征是，所述的调节阀，安装在主物料管道上，或安装在副物料管道上。
全文摘要
一种工业控制技术领域的液体比值控制的实现方法。本发明将比值控制转化为浓度控制，即将两种物料的比值表示为其中一种物料在该两种物料混合物中的浓度，通过检测其中一个物料的浓度并对该浓度进行控制来达到比值控制的目的。本发明巧妙将液体比值控制问题转化为浓度的定值控制问题，不需要使用流量检测仪表，采用常规的定值控制，并且不需要使用流量检测仪表，即可实现对液体物料进料的比值的精确控制，控制方法简单，容易实现，有较广的适用范围。
文档编号G05D21/00GK1776558SQ200510111508
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者王豪 申请人:上海交通大学