在生產(chǎn)過程中，凡是將兩種或兩種以上的物料量自動(dòng)地保持一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，就稱為比值控制系統(tǒng)。在化工行業(yè)中，流量控制是非常重要的。本文主要介紹了一種流量比值控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐運(yùn)行，證明該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)態(tài)誤差小、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。
1 工作原理
比值控制有開環(huán)比值控制、單閉環(huán)比值控制和雙閉環(huán)比值控制三種類型。開環(huán)比值控制是最簡單的控制方案。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開環(huán)比值控制方案的缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，這種方案的不足之處是主流量沒有構(gòu)成閉環(huán)控制。本系統(tǒng)采樣雙閉環(huán)比值控制方案。
圖1 kcl-h2so4雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)原理圖
由圖1所示，第一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)是主流量氯化鉀本身構(gòu)成的流量閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)置確定后，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，消除擾動(dòng)的影響，使氯化鉀的流量穩(wěn)定在設(shè)定值上，主流量閉環(huán)控制系統(tǒng)屬于恒值控制系統(tǒng)。第二個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)是副流量硫酸閉環(huán)控制系統(tǒng)，其輸入量是經(jīng)過檢測與變送后的氯化鉀流量信號(hào)q1與比值系數(shù)k1的乘積。硫酸副流量閉環(huán)控制系統(tǒng)由副控制器1、硫酸泵變頻器、硫酸泵以及檢測點(diǎn)2/變送器2等組成。副流量閉環(huán)控制系統(tǒng)屬于跟隨系統(tǒng)。
2 流量比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 流量比值控制系統(tǒng)構(gòu)成
氯化鉀與硫酸流量比值控制系統(tǒng)是由三菱fx2nc系列plc、耐腐蝕泵、西門子mm440變頻器、計(jì)量螺旋、電磁流量計(jì)等組成。流量比值控制系統(tǒng)方框圖如圖2所示。
圖2 流量比值控制系統(tǒng)方框圖
（1）三菱fx2nc系列plc。fx2nc系列plc具有很高的性能體積比和通信功能，可以安裝到比標(biāo)準(zhǔn)的plc小很多的空間內(nèi)。i/o型連接器可以降低接線成本，節(jié)約接線時(shí)間。i/o點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)展到256點(diǎn)，最多可以連接4個(gè)特殊功能模塊。
（2）耐腐蝕泵。硫酸屬于腐蝕性介質(zhì)，輸送泵必須采用耐腐蝕泵。本系統(tǒng)采用ihf 6550-160型氟塑料離心泵，泵進(jìn)口直徑65mm；出口直徑50mm；葉輪名義直徑160mm；轉(zhuǎn)速2900r/nin，流量25m3/h；揚(yáng)程32m；電機(jī)功率5.5kw。硫酸泵采用變頻調(diào)速。對于泵類設(shè)備，應(yīng)選用水泵類專用變頻器。ihf6550-160型氟塑料離心泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為5.5kw,選用西門子公司mm430型水泵專用變頻器，該變頻器帶內(nèi)置a級濾波器。
（3）西門子mm440變頻器。粉體在螺旋內(nèi)的流動(dòng)速度是由電機(jī)編碼器輸出脈沖來間接計(jì)算的,如果電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不好,將影響計(jì)量螺旋的正常工作。為此,采用德國西門子公司mm440型矢量控制變頻器，電源電壓380vac，額定輸出功率5.5kw，額定輸出電流13.2a。為了穩(wěn)定螺旋軸的轉(zhuǎn)速并計(jì)算粉體流速，采用帶速度編碼器的矢量控制方式。變頻器需要增加脈沖編碼器脈沖處理模板(簡稱編碼器模板)和編碼器。
（4）計(jì)量螺旋。氯化鉀是粉粒狀物料(簡稱粉體)。計(jì)量螺旋是對粉體進(jìn)行輸送、動(dòng)態(tài)計(jì)量和流量控制的設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用萬息得公司的lsc型計(jì)量螺旋(螺旋電子稱)。
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