什么是过程线性?

亲爱的控制工程:最近你谈到了仪器设备的线性。什么是过程线性?

流程线性与此类似，它关注流程元素与输出之间的关系。输出的变化与输入的变化成正比吗?

假设你想烧开一加仑的水来做意大利面，所以你在炉子上放了一个大锅。为了便于讨论，你在锅里有一个温度计，这样你就可以读取水温，炉子上有一个校准的旋钮，可以让你看到你向燃烧器输送了多少气体。

在最初的10分钟后，你会看到每分钟燃烧5个单位的气体使水的温度上升了40华氏度。如果你把气体量增加一倍，温度是否会以两倍的速度上升?可能不会。原因如下:

火会烧得更高，但不一定所有的热量都会进入锅中。一些人会简单地清洗锅边，给房间加热。仅仅因为有更多的热量并不意味着锅能够吸收它。此外，随着水变得更热，整体传热特性将开始改变，更多的热量将从锅的顶部逸出，因为水和环境空气的温度差异变得更大。

如果你真的忘乎所以了，你可以试着画出气体消耗和温度变化之间的关系。你必须在各种条件下考虑它，冷水vs热水，高vs低燃烧器，不同的环境温度，等等。这不是一个简单的关系，当你弄清楚时，它不太可能是线性的。

在典型的化学工艺应用中，有许多这样的关系，线性关系不一定在一起工作。这就是为什么有些流程很难监管。你可能想通过将更多的原料放入反应器来增加产量，但这不会使反应器变得更大，所需的反应可能无法完成。

实际上，大多数流程都被设计为在一个相对狭窄的范围内运行，其中行为是可预测的。炼油厂通常不会因为需求暂时下降而将产量降至40%。它可能无法在这个水平上运行，也无法在200%的水平上运行。

一个设计良好的工艺单元试图将所有不同的元素结合在一起，使它们都在理想的生产水平的最佳位置运行。这种植物应该比较容易控制。一个设计糟糕的工厂通常有各种不匹配的元素，一个在它的上限，另一个在它的下限。这些最终会适得其反，造成一个不稳定的环境。艺术在于能够识别这些问题并纠正它们。

彼得•Welanderpwelander@cfemedia.com

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