Введение. В реакторных системах очень часто возникает необходимость смешивания двух потоков с разным составом в той или иной пропорции для оптимальных условий

В реакторных системах очень часто возникает необходимость смешивания двух потоков с разным составом в той или иной пропорции для оптимальных условий реакции.

В такой ситуации расход главного потока либо регулируется, либо не регулируется. Расход вторичного потока регулируется пропорционально расходу главного потока.

Управляющий контур для поддержания расхода вторичного потока пропорционально определенному расходу главного потока называется регулированием соотношения.

В качестве другого примера рассмотрим печной агрегат, в котором расход воздушного потока регулируется пропорционально расходу топлива с применением регулирования соотношения.

В такой схеме регулирования соотношения главный поток — это расход топлива, PV1, который регулирует PID-контроллер. Вторичный поток это расход воздуха, PV2, который регулирует PID-контроллер соотношений. PID-контроллер соотношений аналогичен PID-контроллеру, за тем исключением, что он выполняет дополнительные расчеты, чтобы вычислить свою уставку исходя из второго ввода. В нашем примере второй ввод — это расход топлива, при этом расчет уставки выполняется как R-кратное PV1, где R – желательное соотношение.

Это напоминает каскадное управление, за исключением того, что уставка не поступает от главного контроллера, а вычисляется, исходя из PV главного контроллера.

PID-контроллер соотношения имеет три режима работы: ручной, автоматический и режим соотношений.

- В ручном режиме выход настраивает оператор.

- В автоматическом режиме выход вычисляется по PID алгоритму на основе уставки, указанной оператором.

- В режиме соотношений выход вычисляется по PID алгоритму на основе уставки, которая вычисляется следующим образом:

Уставка = отношение * главный расход + смещение

где:

Ratio — постоянная, представляющая желаемое отношение вспомогательного к главному PV

Bias — постоянная

В некоторых системах управления интегрированный PID алгоритм регулирования соотношения отсутствует. В такой ситуации можно реализовать схему регулирования соотношения при помощи отдельного PID-контроллера и алгоритма соотношений или алгоритма множителей.

Алгоритм соотношений или множителей вычисляет желательную уставку для вспомогательного регулятора расхода явным порядком:

Уставка = отношение * главный расход + смещение

Выход алгоритма множителей или соотношений представляет собой уставку для вспомогательного контроллера расхода.

Важно отметить, что все соединительные сигналы между разными приборами выражаются в приведенных процентных единицах. Если единицы или диапазоны приборов для главного и вспомогательного контроллеров расхода различаются, то потребуется скорректировать желательное значение соотношения.

Пример расчетов соотношения

Рассмотрим печной агрегат, в котором расход воздуха регулируется пропорционально расходу топлива PID-контроллером соотношений.

Допустим, что диапазон измерения у контроллера расхода топлива составляет 0 - 200 км/ч, а у контроллера расхода воздуха — от 0 до 100 000 Нм3/ч. Допустим, что в нормальном состоянии расход топлива регулируется на уровне 100 кл/ч, а требуемый расход воздуха — 10 000 Нм3/час.

Таким образом, в нормальном состоянии нам нужно, чтобы расход топлива составлял 50% диапазона измерения соответствующего прибора, а расход воздуха — 10% диапазона измерения соответствующего прибора. Это значит, что желательное соотношение для PID-контроллера соотношений следует настроить на уровне 10/50 = 0,2.