摘要：批量加料控制應用廣泛，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因素作了分析，并提出了改進措施和補償方法。我們利用C3000過程控制器實現了批量加料自動控制系統，該系統在山東瑞康精細化工廠進行了實際應用，取得了很好的效果,計量精度始終保持在+5‰以內，具有很高的推廣應用價值。

關鍵字：批量加料控制；過程控制器；補償；精度；精細化工

1 引言

      在化工、石化、食品、制藥等領域，很多生產過程需要進行批量加料，就是把物料精確定量地加入到指定容器。目前為止，仍然有一部分企業是通過手工操作來完成批量加料的：⑴操作人員首先根據經驗來控制加入計量罐的物料量，然后再將計量罐中的物料全部轉入指定容器[1]，實現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，最后將容器內的物料手工倒入指定容器，以此來實現批量加料。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，這些企業迫切希望通過提升自動化水平來提高生產效率和產品質量，同時自動化水平的提升也能消除操作中存在的安全隱患。而采用自動批量加料控制系統正是提升自動化水平的有效手段之一。

     在自動批量加料控制系統中，有若干因素對加料精度有重要影響，如閥門動作滯后、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的補償措施。生產實踐表明，帶補償的自動批量加料控制系統加料精度高、重復性好，同時操作簡便，這種系統的應用在生產中獲得了極好的控制效果，提高了生產安全性和生產效率，增加了企業效益。

2 影響批量加料控制系統加料精度的因素

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

   （1）閥門動作滯后引起的誤差

     在不帶補償的控制過程中，控制器計算實際加料量，當實際加料量達到加料設定值時關閉加料閥，從整個動作過程可知，閥門關閉動作滯后必然引起加料誤差，誤差值約為滯后時間與關閉時瞬時體積流量、流體密度的乘積，其中滯后時間為從控制器輸出關閥信號到切斷閥關死之間全部時間，"即包括繼電器的動作滯后和切斷閥的動作滯后"[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中，滿罐時液位和罐中料液即將發完時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生變化，而壓力變化將引起加料流量變化，而瞬時體積流量不同，則會影響執行器動作滯后引起的誤差值。所以，雖然執行器動作滯后才是引起該誤差的根本原因，但在對該誤差進行補償時還必須要考慮瞬時體積流量變化的影響。

   （3）密度變化對計量精度的影響

    自動批量加料控制系統常以電磁切斷閥或氣動電動切斷閥為終端執行元件，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，有的選用科氏力質量流量計，它具有很高的測量精度而且直接顯示質量流量[5]，這當然有利于提高計量準確度，但是投資較高，所以目前大多數用戶仍使用渦街流量計、電磁流量計等體積流量計來采集流量信號，但在將這類流量計測量的信號轉換為物料質量時需要乘以物料的密度系數。但是，物料密度是隨溫度變化的[6]，往往不是一個常數，所以當物料密度隨溫度變化較大或在加料精度要求嚴格的應用場合，控制系統必須要考慮物料密度變化對精度的影響。

3 自動批量加料控制系統設計