摘要：批量加料控制應(yīng)用廣泛，并有其特殊的功能要求和精度要求，本文對影響批量加料控制精度的各個(gè)因素作了分析，并提出了改進(jìn)措施和補(bǔ)償方法。我們利用C3000過程控制器實(shí)現(xiàn)了批量加料自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在山東瑞康精細(xì)化工廠進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了很好的效果,計(jì)量精度始終保持在+5‰以內(nèi)，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵字：批量加料控制；過程控制器；補(bǔ)償；精度；精細(xì)化工

1 引言

      在化工、石化、食品、制藥等領(lǐng)域，很多生產(chǎn)過程需要進(jìn)行批量加料，就是把物料精確定量地加入到指定容器。目前為止，仍然有一部分企業(yè)是通過手工操作來完成批量加料的：⑴操作人員首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來控制加入計(jì)量罐的物料量，然后再將計(jì)量罐中的物料全部轉(zhuǎn)入指定容器[1]，實(shí)現(xiàn)比較精確的批量加料；⑵操作人員首先采用稱重的方式使用容器來盛裝一定量的物料，最后將容器內(nèi)的物料手工倒入指定容器，以此來實(shí)現(xiàn)批量加料。采用手工操作方式不僅工作效率低，而且在第二種方式下操作人員還有可能接觸到有毒物料，存在安全隱患。隨著市場競爭的日益激烈，這些企業(yè)迫切希望通過提升自動(dòng)化水平來提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)自動(dòng)化水平的提升也能消除操作中存在的安全隱患。而采用自動(dòng)批量加料控制系統(tǒng)正是提升自動(dòng)化水平的有效手段之一。

     在自動(dòng)批量加料控制系統(tǒng)中，有若干因素對加料精度有重要影響，如閥門動(dòng)作滯后、流體密度變化和閥前壓力變化等，本文對這些因素作了分析并提出了相應(yīng)的補(bǔ)償措施。生產(chǎn)實(shí)踐表明，帶補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)批量加料控制系統(tǒng)加料精度高、重復(fù)性好，同時(shí)操作簡便，這種系統(tǒng)的應(yīng)用在生產(chǎn)中獲得了極好的控制效果，提高了生產(chǎn)安全性和生產(chǎn)效率，增加了企業(yè)效益。

2 影響批量加料控制系統(tǒng)加料精度的因素

    在批量加料控制系統(tǒng)中，加料精度是重要的控制指標(biāo)，這里所說的加料精度是指每批實(shí)際加料總量同預(yù)期加料總量的一致程度。影響加料精度的因素除了閥門動(dòng)作滯后外，主要的還有流體密度變化，閥前壓力變化等。

   （1）閥門動(dòng)作滯后引起的誤差

     在不帶補(bǔ)償?shù)目刂七^程中，控制器計(jì)算實(shí)際加料量，當(dāng)實(shí)際加料量達(dá)到加料設(shè)定值時(shí)關(guān)閉加料閥，從整個(gè)動(dòng)作過程可知，閥門關(guān)閉動(dòng)作滯后必然引起加料誤差，誤差值約為滯后時(shí)間與關(guān)閉時(shí)瞬時(shí)體積流量、流體密度的乘積，其中滯后時(shí)間為從控制器輸出關(guān)閥信號到切斷閥關(guān)死之間全部時(shí)間，"即包括繼電器的動(dòng)作滯后和切斷閥的動(dòng)作滯后"[2]。

   （2）閥前壓力變化對加料精度的影響

    在批量加料控制系統(tǒng)中，滿罐時(shí)液位和罐中料液即將發(fā)完時(shí)液位的高度差可能很大，儲罐中液位高度變化引起閥前的流體壓力發(fā)生變化，而壓力變化將引起加料流量變化，而瞬時(shí)體積流量不同，則會(huì)影響執(zhí)行器動(dòng)作滯后引起的誤差值。所以，雖然執(zhí)行器動(dòng)作滯后才是引起該誤差的根本原因，但在對該誤差進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)還必須要考慮瞬時(shí)體積流量變化的影響。

   （3）密度變化對計(jì)量精度的影響

    自動(dòng)批量加料控制系統(tǒng)常以電磁切斷閥或氣動(dòng)電動(dòng)切斷閥為終端執(zhí)行元件，以流量傳感器來完成流量采集。流量傳感器或變送器的型號有很大的選擇空間，有的選用科氏力質(zhì)量流量計(jì)，它具有很高的測量精度而且直接顯示質(zhì)量流量[5]，這當(dāng)然有利于提高計(jì)量準(zhǔn)確度，但是投資較高，所以目前大多數(shù)用戶仍使用渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)等體積流量計(jì)來采集流量信號，但在將這類流量計(jì)測量的信號轉(zhuǎn)換為物料質(zhì)量時(shí)需要乘以物料的密度系數(shù)。但是，物料密度是隨溫度變化的[6]，往往不是一個(gè)常數(shù)，所以當(dāng)物料密度隨溫度變化較大或在加料精度要求嚴(yán)格的應(yīng)用場合，控制系統(tǒng)必須要考慮物料密度變化對精度的影響。

3 自動(dòng)批量加料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)