化工過(guò)程控制

1、化工(hugng)流程的自動(dòng)控制 儀表和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。強(qiáng)化(qinghu)化工流程的自動(dòng)控制，是化工生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)展趨勢(shì)和方向。化工流程自動(dòng)化控制的優(yōu)點(diǎn)：、提高關(guān)鍵工藝參數(shù)的操作精度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量或收率；、保證化工流程安全、穩(wěn)定的運(yùn)行；、對(duì)間歇過(guò)程，還可減少批間差異，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和重復(fù)性；、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為因素對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程的影響；“CAC”Computer Aided Control“CAO”Computer Aided Operation精品資料化工流程化工流程(lichng)中經(jīng)常需要控制的部分工藝變量（參數(shù)）：中經(jīng)常需要控制的部分工

2、藝變量（參數(shù)）：溫度 壓力(yl) 流量液位攪拌轉(zhuǎn)速PH值濁度、粘度、各種組份濃度對(duì)一個(gè)化工流程進(jìn)行控制對(duì)一個(gè)化工流程進(jìn)行控制人工控制人工控制儀表和計(jì)算機(jī)控制（自動(dòng)控制）儀表和計(jì)算機(jī)控制（自動(dòng)控制） 自動(dòng)控制是在人工控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，由檢測(cè)儀表、計(jì)算機(jī)裝置、自動(dòng)控制是在人工控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，由檢測(cè)儀表、計(jì)算機(jī)裝置、自控閥門(mén)組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)分別代替人的眼睛觀察、大腦判斷決策、手動(dòng)自控閥門(mén)組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)分別代替人的眼睛觀察、大腦判斷決策、手動(dòng)操作。操作。精品資料計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)控制系統(tǒng)示意圖控制系統(tǒng)示意圖化工(hugng)過(guò)程（或化工(hugng)設(shè)備）一次儀表二

3、次儀表（物理量）（變送器）計(jì)算機(jī)控制裝置420mA05V執(zhí)行機(jī)構(gòu)（自控閥門(mén)）計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)儀表（一次和二次儀表）計(jì)算機(jī)控制裝置動(dòng)作機(jī)構(gòu)（自控閥門(mén)）計(jì)算機(jī)主機(jī)（硬件、軟件）A/D、D/A（模入、模出）控制軟件（平臺(tái)軟件及二次開(kāi)發(fā)的控制應(yīng)用軟件）精品資料化工化工(hugng)流程自控儀表的一些圖形符號(hào)：流程自控儀表的一些圖形符號(hào)：自控參量代號(hào)：T溫度(wnd) F流量 P壓力或真空度 L物位 C濃度 pH氫離子濃度A分析 V黏度 M攪拌轉(zhuǎn)速精品資料自控功能代號(hào)：I指示 C控制 Q累積J記錄 X信號(hào)(xnho) T調(diào)節(jié)L聯(lián)鎖 A報(bào)警 R人工遙控 表示將位號(hào)為表示將位號(hào)為101的流量信號(hào)引入計(jì)算機(jī)

4、自控系統(tǒng)，顯示的流量信號(hào)引入計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)，顯示(xinsh)并控制并控制該值。該值。 表示在設(shè)備附近就地加裝儀表顯示表示在設(shè)備附近就地加裝儀表顯示(xinsh)溫度溫度101，而不引入計(jì)算機(jī)自，而不引入計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)。控系統(tǒng)。FIC101TI101例如：例如：精品資料8.1 化工流程自控化工流程自控(z kn)控制的一些基本概念控制的一些基本概念一、自動(dòng)控制一、自動(dòng)控制(z dn kn zh)術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水要求：熱流股溫度控制在801精品資料1、被控對(duì)象(duxing)（被控過(guò)程、被控設(shè)備）TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水定義：需要定義：需要

5、(xyo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的生產(chǎn)流程（過(guò)程）或設(shè)備。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的生產(chǎn)流程（過(guò)程）或設(shè)備。上述例子中，被控對(duì)象就是換熱器。2、被控變量（被控參數(shù)）定義：被控對(duì)象中需要保持規(guī)定數(shù)值的物理量。定義：被控對(duì)象中需要保持規(guī)定數(shù)值的物理量。上述例子中，熱流股的溫度。精品資料TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水3、控制變量（操縱(cozng)變量）定義：受執(zhí)行裝置（自控閥門(mén)）操縱定義：受執(zhí)行裝置（自控閥門(mén)）操縱(cozng)，用來(lái)使被控變量保持在設(shè)定值，用來(lái)使被控變量保持在設(shè)定值的某個(gè)物理量。的某個(gè)物理量。上述例子中，加熱蒸汽的流量。4、干擾變量（擾動(dòng)變量）定義：除控制變量以外，作用于被控對(duì)象，并可能

6、引起被控變量發(fā)生變定義：除控制變量以外，作用于被控對(duì)象，并可能引起被控變量發(fā)生變化的一些物理量?；囊恍┪锢砹?。上述例子中，加熱蒸汽的壓力（溫度）、冷流股的流量及溫度。精品資料TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水5、設(shè)定值與控制精度設(shè)定值被控設(shè)定值被控(bi kn)變量的工藝規(guī)定值。變量的工藝規(guī)定值。（注意：對(duì)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，控制變量也可以有設(shè)定值。）（注意：對(duì)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，控制變量也可以有設(shè)定值。）控制精度設(shè)定值允許控制精度設(shè)定值允許(ynx)的波動(dòng)范圍。的波動(dòng)范圍。上述例子中，熱流股的溫度要求控制在801。 80就是被控變量的設(shè)定值， 1就是對(duì)熱流股溫度的控制精度要求。精品資料對(duì)連續(xù)

7、過(guò)程對(duì)連續(xù)過(guò)程(guchng)，設(shè)定值是一個(gè)定值，設(shè)定值是一個(gè)定值溫度(wnd)（）時(shí)間80溫度（）時(shí)間對(duì)間歇過(guò)程，設(shè)定值也可以是一個(gè)隨時(shí)間而變的曲線（時(shí)變曲線）對(duì)間歇過(guò)程，設(shè)定值也可以是一個(gè)隨時(shí)間而變的曲線（時(shí)變曲線）精品資料TIC換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水6、控制(kngzh)偏差控制偏差被控變量的設(shè)定值與其控制偏差被控變量的設(shè)定值與其(yq)實(shí)際測(cè)量值之差。實(shí)際測(cè)量值之差。上述例子中，熱流股的溫度要求控制在801。 如果實(shí)際檢測(cè)為80.6，那么0.6 就是控制偏差。偏差在控制精度以?xún)?nèi)控制有效（成功控制），如偏差在控制精度以?xún)?nèi)控制有效（成功控制），如80.9 偏差在控制精度以外

8、控制失控，如偏差在控制精度以外控制失控，如81.2 控制失效的原因有多種?？刂剖У脑蛴卸喾N。精品資料二、控制系統(tǒng)二、控制系統(tǒng)(kn zh x tn)類(lèi)型類(lèi)型計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)(zdng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng) TI換熱器換熱器冷流股熱流股加熱蒸汽冷凝水1、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)人工預(yù)先給定蒸汽流量值計(jì)算機(jī)控制裝置精品資料 TI換熱器換熱器冷流(ln li)股熱流(rli)股加熱蒸汽冷凝水 FI精品資料2、閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)TIC換熱器換熱器冷流(ln li)股熱流股加熱蒸汽冷凝水閉環(huán)控制系統(tǒng)作用原理：閉環(huán)控制系統(tǒng)作用原理：

9、 通過(guò)被控變量的檢測(cè)值與其設(shè)定值的偏差（包括偏差正負(fù)方向），反過(guò)來(lái)通過(guò)計(jì)通過(guò)被控變量的檢測(cè)值與其設(shè)定值的偏差（包括偏差正負(fù)方向），反過(guò)來(lái)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制裝置對(duì)控制變量進(jìn)行操縱調(diào)節(jié)。算機(jī)控制裝置對(duì)控制變量進(jìn)行操縱調(diào)節(jié)。精品資料開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)的幾點(diǎn)顯著區(qū)別：、閉環(huán)控制系統(tǒng)是按被控變量的檢測(cè)值與其設(shè)定值的偏差去操縱（影響）控制變量； 而開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是按照控制變量本身的設(shè)定值或干擾(gnro)變量的大小去操縱（影響）控制變量。、閉環(huán)控制系統(tǒng)在被控變量 控制裝置 控制變量之間形成了相互影響的回路。 即：控制變量可以改變到被控變量，反過(guò)來(lái)，被控變量的信息有可以指導(dǎo)控制變量

10、的調(diào)節(jié)。 而開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不存在此相互影響的回路。、閉環(huán)控制系統(tǒng)必須有被控變量的檢測(cè)，而開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)可以沒(méi)有被控變量的檢測(cè)?；ち鞒痰目刂葡到y(tǒng)類(lèi)型，絕大多數(shù)為閉合控制系統(tǒng)?；ち鞒痰目刂葡到y(tǒng)類(lèi)型，絕大多數(shù)為閉合控制系統(tǒng)。精品資料關(guān)于化工關(guān)于化工(hugng)流程控制回路的控制算法（控制器算法）流程控制回路的控制算法（控制器算法）普通固定(gdng)PID算法；自校正PID算法；自適應(yīng)控制算法；自校正控制算法；模糊（FUZZY）控制算法；專(zhuān)家控制系統(tǒng)算法； 在化工流程的實(shí)際控制中，經(jīng)常遇到一些在化工流程的實(shí)際控制中，經(jīng)常遇到一些干擾變量多、大滯后干擾變量多、大滯后等問(wèn)題，對(duì)等問(wèn)題，對(duì)控制回路的控制

11、算法提出了挑戰(zhàn)?？刂苹芈返目刂扑惴ㄌ岢隽颂魬?zhàn)。 精品資料控制控制(kngzh)(kngzh)要求要求為了達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行為了達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行(jnxng)(jnxng)連續(xù)連續(xù)的監(jiān)視和控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：的監(jiān)視和控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：v 抑止外部擾動(dòng)的影響抑止外部擾動(dòng)的影響v 使過(guò)程在優(yōu)化的工況下操作使過(guò)程在優(yōu)化的工況下操作精品資料控制控制(kngzh)(kngzh)要求要求為了達(dá)到設(shè)計(jì)為了達(dá)到設(shè)計(jì)(shj)(shj)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行連續(xù)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視和控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求

12、：的監(jiān)視和控制。控制系統(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：v 抑止外部擾動(dòng)的影響抑止外部擾動(dòng)的影響擾動(dòng)擾動(dòng)外界因素變化如原料和公用工程流量、溫度和壓力外界因素變化如原料和公用工程流量、溫度和壓力的波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。的波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。干擾不可避免干擾不可避免精品資料過(guò)程變量過(guò)程變量 x x，如溫度、壓力、流量、濃度等，在受到外部因素，如溫度、壓力、流量、濃度等，在受到外部因素影響影響(yngxing)(yngxing)時(shí)，可能有兩種變化：時(shí)，可能有兩種變化：變量時(shí)間穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)穩(wěn)定系統(tǒng)的響應(yīng)(xingyng)(xingyng)特性特性（1 1）穩(wěn)定系統(tǒng)）穩(wěn)定系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)受到外界的影響而波動(dòng)，但隨在開(kāi)始時(shí)受

13、到外界的影響而波動(dòng)，但隨時(shí)間的變化，時(shí)間的變化，x x 無(wú)需外界干預(yù)就能穩(wěn)定，即不需要利用控制無(wú)需外界干預(yù)就能穩(wěn)定，即不需要利用控制機(jī)構(gòu)就能回復(fù)到初值。機(jī)構(gòu)就能回復(fù)到初值。精品資料過(guò)程變量過(guò)程變量 x x，如溫度、壓力，如溫度、壓力(yl)(yl)、流量、濃度等，在受到、流量、濃度等，在受到外部因素影響時(shí)，可能有兩種變化：外部因素影響時(shí)，可能有兩種變化：（1 1）穩(wěn)定系統(tǒng)）穩(wěn)定系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)受到外界的影響而波動(dòng)，但隨時(shí)在開(kāi)始時(shí)受到外界的影響而波動(dòng)，但隨時(shí)間的變化，間的變化，x x 無(wú)需外界干預(yù)無(wú)需外界干預(yù)(gny)(gny)就能穩(wěn)定，即不需要利用就能穩(wěn)定，即不需要利用控制機(jī)構(gòu)就能回復(fù)到初值?？刂?/p>

14、機(jī)構(gòu)就能回復(fù)到初值。（2 2）不穩(wěn)定系統(tǒng)）不穩(wěn)定系統(tǒng)受到外界的影響不能隨著時(shí)間的變化恢復(fù)受到外界的影響不能隨著時(shí)間的變化恢復(fù)原狀。原狀。變量時(shí)間不穩(wěn)定系統(tǒng)的一種響應(yīng)特性不穩(wěn)定系統(tǒng)的一種響應(yīng)特性精品資料設(shè)在冷卻夾套的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中，進(jìn)行串聯(lián)設(shè)在冷卻夾套的連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中，進(jìn)行串聯(lián)(chunlin)(chunlin)反應(yīng)反應(yīng): :CBA副反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放熱量通過(guò)器壁傳給夾套中的冷劑。通過(guò)分析，可副反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放熱量通過(guò)器壁傳給夾套中的冷劑。通過(guò)分析，可知反應(yīng)放熱量可用釜溫知反應(yīng)放熱量可用釜溫T T的的S S 形函數(shù)形函數(shù)A A 來(lái)表示來(lái)表示(biosh)(biosh)，而冷劑吸收的熱，

15、而冷劑吸收的熱量是釜溫量是釜溫T T 的線性函數(shù)的線性函數(shù)B B。TQT1P1P2P3T2T3T2Q2Q2AB精品資料控制控制(kngzh)(kngzh)要求要求為了達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置為了達(dá)到設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求，必須對(duì)生產(chǎn)裝置(zhungzh)(zhungzh)進(jìn)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)視和控制。控制系統(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：行連續(xù)的監(jiān)視和控制。控制系統(tǒng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：v 抑止外部擾動(dòng)的影響抑止外部擾動(dòng)的影響v 使過(guò)程在優(yōu)化的工況下操作使過(guò)程在優(yōu)化的工況下操作精品資料設(shè)在某氣固催化反應(yīng)，其催化劑失活迅速，需定期設(shè)在某氣固催化反應(yīng)，其催化劑失活迅速，需定期(dngq)切換，副反應(yīng)的活化能高于主

16、反應(yīng)。反應(yīng)器全年利潤(rùn)：切換，副反應(yīng)的活化能高于主反應(yīng)。反應(yīng)器全年利潤(rùn)：折舊費(fèi)用人工費(fèi)用再生費(fèi)用用公用工程費(fèi)用）產(chǎn)品銷(xiāo)售收入原料費(fèi)利潤(rùn)TdtN0(N每年反應(yīng)器再生每年反應(yīng)器再生(zishng)次數(shù)次數(shù)T操作周期操作周期若反應(yīng)器高溫操作：若反應(yīng)器高溫操作：反應(yīng)選擇性低，原料消耗費(fèi)用增加；反應(yīng)選擇性低，原料消耗費(fèi)用增加；應(yīng)采用變溫操作，在操作周期內(nèi)逐步升溫。應(yīng)采用變溫操作，在操作周期內(nèi)逐步升溫。反應(yīng)速度低，產(chǎn)率低；同樣產(chǎn)量，催反應(yīng)速度低，產(chǎn)率低；同樣產(chǎn)量，催化劑再生費(fèi)用增加化劑再生費(fèi)用增加若反應(yīng)器低溫操作：若反應(yīng)器低溫操作：最優(yōu)化控制最優(yōu)化控制精品資料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(yodin

17、)(yodin)及步驟及步驟例如例如(lr)(lr)，苯（，苯（B) B) 和乙烯（和乙烯（E E）氣相烴化的反應(yīng)方程式如下：）氣相烴化的反應(yīng)方程式如下： 確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)EBBEDEBEBEMBDMBEB2乙苯乙苯二乙苯二乙苯二甲苯二甲苯甲苯甲苯反應(yīng)采用的催化劑較易失活，若苯過(guò)量能減緩催化劑的失活反應(yīng)采用的催化劑較易失活，若苯過(guò)量能減緩催化劑的失活并能提高反應(yīng)的選擇性。試決定需測(cè)量的參數(shù)。并能提高反應(yīng)的選擇性。試決定需測(cè)量的參數(shù)。精品資料V101乙烯苯P101E101R101E102T101V102E103E104T102E106E105V103苯

18、和乙烯苯和乙烯(y x)(y x)氣相烷基化流程圖氣相烷基化流程圖精品資料(1)(1)產(chǎn)品數(shù)量：產(chǎn)品數(shù)量：生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品是乙苯，決定乙苯數(shù)量的控制因素是原料生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品是乙苯，決定乙苯數(shù)量的控制因素是原料乙烯的流量。為了乙烯的流量。為了(wi le)(wi le)計(jì)量目的，應(yīng)測(cè)量乙苯的流量；計(jì)量目的，應(yīng)測(cè)量乙苯的流量；為了為了(wi le)(wi le)控制的目的應(yīng)測(cè)量乙烯的進(jìn)料量?？刂频哪康膽?yīng)測(cè)量乙烯的進(jìn)料量。精品資料V101C6H6P101E101R101E102T101V102E103E104T102E106E105V10328C2H4苯苯 和乙烯和乙烯(y x)(y x)氣相烷基化流

19、程圖氣相烷基化流程圖精品資料(1)(1)產(chǎn)品數(shù)量：產(chǎn)品數(shù)量：生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品是乙苯，決定乙苯數(shù)量的控制因素是原料生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)品是乙苯，決定乙苯數(shù)量的控制因素是原料苯的流量。為了計(jì)量目的，應(yīng)測(cè)量苯的流量。為了計(jì)量目的，應(yīng)測(cè)量(cling)(cling)乙苯的流量；乙苯的流量；為了控制的目的應(yīng)測(cè)量為了控制的目的應(yīng)測(cè)量(cling)(cling)乙烯的進(jìn)料量。乙烯的進(jìn)料量。(2)(2)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量(chn pn zh lin)(chn pn zh lin)：乙苯的質(zhì)量由乙苯精餾塔塔頂產(chǎn)品的組成決定。為確保該組成乙苯的質(zhì)量由乙苯精餾塔塔頂產(chǎn)品的組成決定。為確保該組成為預(yù)期值，測(cè)量參數(shù)有以下三種方案：

20、為預(yù)期值，測(cè)量參數(shù)有以下三種方案： 反饋控制反饋控制 前饋控制前饋控制 推斷控制推斷控制精品資料 反饋反饋(fnku)(fnku)控制控制乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量(chn pn zh lin)(chn pn zh lin)反饋控制反饋控制T10287AIC910E106E105-利用被控變量的直接測(cè)量值調(diào)節(jié)控制變量利用被控變量的直接測(cè)量值調(diào)節(jié)控制變量精品資料 前饋控制前饋控制(kngzh)(kngzh)T10287FIC910E106E105乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量前饋控制乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量前饋控制-利用直接利用直接(zhji)(zhji)測(cè)量的擾動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)被控制變量的測(cè)量的擾動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)被控

21、制變量的方法方法精品資料 推斷推斷(tudun)(tudun)控制控制T10287910E106E105T1T2T3乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量推斷控制乙苯精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量推斷控制-利用塔板溫度與餾出液組成的嚴(yán)格利用塔板溫度與餾出液組成的嚴(yán)格(yng)(yng)關(guān)系，控制精餾關(guān)系，控制精餾塔塔頂出口組成塔塔頂出口組成精品資料(3)(3)安全安全(nqun)(nqun)：為了防止燃燒與爆炸事故為了防止燃燒與爆炸事故(shg)(shg)，應(yīng)防止設(shè)備的超溫和超，應(yīng)防止設(shè)備的超溫和超壓。壓。對(duì)于反應(yīng)器對(duì)于反應(yīng)器R101R101應(yīng)測(cè)量其進(jìn)出口溫度和床層溫度，并設(shè)置超溫應(yīng)測(cè)量其進(jìn)出口溫度和床層溫度，并設(shè)置超溫報(bào)警及緊

22、急情況下切斷乙烯進(jìn)料的裝置。報(bào)警及緊急情況下切斷乙烯進(jìn)料的裝置。對(duì)于精餾塔應(yīng)測(cè)量其塔頂或塔釜的壓力。對(duì)于精餾塔應(yīng)測(cè)量其塔頂或塔釜的壓力。(4)(4)可操作可操作可操作的基本要求是滿足各個(gè)設(shè)備內(nèi)在的約束條件。可操作的基本要求是滿足各個(gè)設(shè)備內(nèi)在的約束條件。例如儲(chǔ)罐不應(yīng)溢流或抽空，精餾塔不應(yīng)液泛或漏液。因此，例如儲(chǔ)罐不應(yīng)溢流或抽空，精餾塔不應(yīng)液泛或漏液。因此，應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置儲(chǔ)罐V101V101，V102V102，V103V103的液面測(cè)量，精餾塔的液面測(cè)量，精餾塔T102T102，T103T103的壓降測(cè)量等措施。的壓降測(cè)量等措施。精品資料(5)(5)經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)(jngj)(jngj)： 優(yōu)化控制設(shè)

23、備：例如反應(yīng)器優(yōu)化控制設(shè)備：例如反應(yīng)器R101R101的優(yōu)化控制問(wèn)題，是否采用優(yōu)的優(yōu)化控制問(wèn)題，是否采用優(yōu)化控制要根據(jù)可能性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)論化控制要根據(jù)可能性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)論(jiln)(jiln)確定；確定； 在乙烯、苯、乙基苯、冷卻水總管、蒸汽總管等管道上在乙烯、苯、乙基苯、冷卻水總管、蒸汽總管等管道上設(shè)置流量計(jì)，為計(jì)算車(chē)間成本提供所必須的產(chǎn)量和原料、設(shè)置流量計(jì)，為計(jì)算車(chē)間成本提供所必須的產(chǎn)量和原料、輔助材料以及公用工程的消耗量。重要的流量計(jì)不僅能輔助材料以及公用工程的消耗量。重要的流量計(jì)不僅能提供和顯示瞬間值，而且有累計(jì)功能。提供和顯示瞬間值，而且有累計(jì)功能。精品資料V101乙烯苯P101E

24、101R101E102T101V102E103E104T102E106E105V103127654381312111091514苯和乙烯苯和乙烯(y x)(y x)氣相烷基化流程圖氣相烷基化流程圖精品資料2)2)選擇選擇(xunz)(xunz)控制變量控制變量對(duì)于某個(gè)測(cè)量對(duì)于某個(gè)測(cè)量(cling)(cling)參數(shù)，可能有多個(gè)可任意調(diào)節(jié)的輸入變參數(shù)，可能有多個(gè)可任意調(diào)節(jié)的輸入變量，需選擇一個(gè)或多個(gè)變量作為控制變量，即確定控制方案。量，需選擇一個(gè)或多個(gè)變量作為控制變量，即確定控制方案。-該項(xiàng)工作是過(guò)程控制的核心內(nèi)容。該項(xiàng)工作是過(guò)程控制的核心內(nèi)容。若有多個(gè)方案可供選擇而定性分析不能作出判斷時(shí)，則有

25、必若有多個(gè)方案可供選擇而定性分析不能作出判斷時(shí)，則有必要進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以得出定量的結(jié)論。要進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬以得出定量的結(jié)論。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟 確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)精品資料2)2)選擇選擇(xunz)(xunz)控制變量控制變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(yodin)(yodin)及步驟及步驟 確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求所需測(cè)量的參數(shù)3)3)確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律確定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)規(guī)律有三種：目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)規(guī)律有三種： 比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié) 比例積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié) 比例積分微分調(diào)節(jié)

26、比例積分微分調(diào)節(jié)精品資料3)3)確定調(diào)節(jié)確定調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)器的調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)規(guī)律規(guī)律 比例比例(bl)(bl)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)按照被調(diào)參數(shù)值與給定值的偏差大小和方向，發(fā)出與偏差成按照被調(diào)參數(shù)值與給定值的偏差大小和方向，發(fā)出與偏差成比例的控制信號(hào)。比例的控制信號(hào)。例如：盤(pán)管加熱器處于穩(wěn)態(tài)工況下的熱量平衡式為：例如：盤(pán)管加熱器處于穩(wěn)態(tài)工況下的熱量平衡式為：0)(02010TTCpFQ式中式中F F、 、Cp Cp 、T T1 1和和T T2 2分別是物料的流量、密度、熱容、分別是物料的流量、密度、熱容、進(jìn)口和槽內(nèi)溫度。進(jìn)口和槽內(nèi)溫度。Q Q為蒸汽傳遞給物料的熱量

27、，上標(biāo)為蒸汽傳遞給物料的熱量，上標(biāo)0 0表示表示穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)。精品資料若有外界干擾若有外界干擾T1T1升高，如果不改變升高，如果不改變(gibin)Q(gibin)Q，T2T2將隨著將隨著時(shí)間時(shí)間 t t逐漸升高。逐漸升高。設(shè)儲(chǔ)槽內(nèi)液體設(shè)儲(chǔ)槽內(nèi)液體(yt)(yt)體積穩(wěn)定為體積穩(wěn)定為V V，則，則)(212TTCpFQdtdTCpV)()()()(00220110222QQTTTTCpFdtTTdCpVdtdTCpV0 00022)(QTTQ要使偏差等于要使偏差等于0 0，需要按照，需要按照T T2 2與與T T2 20 0的偏差調(diào)節(jié)的偏差調(diào)節(jié)Q Q。設(shè)控制規(guī)。設(shè)控制規(guī)律使律使Q Q的變

28、化與偏差的變化與偏差T T2 2- T- T2 20 0成比例，即成比例，即 比例增益比例增益精品資料)()()()(022022011022TTTTTTCpFdtTTdCpVtT2-T20a = 1a = 2a = 0比例反饋控制的溫度(wnd)響應(yīng)曲線比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)(tioji)不適不適用于負(fù)荷變化用于負(fù)荷變化較大而又不允較大而又不允許有殘余偏差許有殘余偏差的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。精品資料確定調(diào)節(jié)確定調(diào)節(jié)(tioji)器的調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)(tioji)規(guī)律規(guī)律目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)(tioji)規(guī)律有三種：規(guī)律有三種： 比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié) 比例積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié) 比例積分微分調(diào)節(jié)比例積

29、分微分調(diào)節(jié)精品資料 比例比例(bl)積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)是指它的輸出不是與偏差比例積分調(diào)節(jié)是指它的輸出不是與偏差(pinch)保持比例保持比例關(guān)系，而與偏差關(guān)系，而與偏差(pinch)對(duì)時(shí)間的積分保持比例關(guān)系。即：對(duì)時(shí)間的積分保持比例關(guān)系。即：00022)(QdtTTQttdtTTTTTTCpFdtTTdCpV0022022011022)()()()(精品資料tT2-T20a = 1a = 2a = 0a = 3比例積分反饋控制的溫度響應(yīng)比例積分反饋控制的溫度響應(yīng)(xingyng)曲線曲線比例積分比例積分(jfn)調(diào)節(jié)不調(diào)節(jié)不適用于純滯適用于純滯后和慣性滯后和慣性滯后較大的系后較大的系

30、統(tǒng)。統(tǒng)。比例積分調(diào)比例積分調(diào)節(jié)適用于負(fù)節(jié)適用于負(fù)荷變化較大荷變化較大而又不允許而又不允許有殘余偏差有殘余偏差的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。精品資料確定確定(qudng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)目前廣泛應(yīng)用的調(diào)節(jié)(tioji)規(guī)律有三種：規(guī)律有三種： 比例調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié) 比例積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié) 比例積分微分調(diào)節(jié)比例積分微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)規(guī)律是：微分調(diào)節(jié)規(guī)律是：0022)(QdtTTdQ與比例積分調(diào)節(jié)相結(jié)合，如果微分時(shí)間選擇恰當(dāng)，能提高慣性與比例積分調(diào)節(jié)相結(jié)合，如果微分時(shí)間選擇恰當(dāng)，能提高慣性滯后較大的對(duì)象的調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。滯后較大的對(duì)象的調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。精品資料

31、第七章第七章 過(guò)程過(guò)程(guchng)(guchng)控制控制 控制控制(kngzh)(kngzh)要求：要求： 簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及步驟 復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)抑制外部擾動(dòng)，使過(guò)程在優(yōu)化的狀態(tài)下操作抑制外部擾動(dòng)，使過(guò)程在優(yōu)化的狀態(tài)下操作壓力控制壓力控制 液位控制液位控制 溫度控制溫度控制 流量控制流量控制串級(jí)控制串級(jí)控制 分程控制分程控制 超馳控制超馳控制 前饋控制前饋控制精品資料簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)(tioji)系統(tǒng)系統(tǒng) 壓力壓力(yl)控制控制 液位控制液位控制 溫度控制溫度控制 流量控制流量控制精品資料 壓力壓力(yl)控制控制PCPCG

32、有大量有大量(dling)不凝氣體的精餾塔壓力控制不凝氣體的精餾塔壓力控制控制排放量控制排放量調(diào)節(jié)下游壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)下游壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速壓力控制的方式取決于過(guò)程特征壓力控制的方式取決于過(guò)程特征精品資料 壓力壓力(yl)控制控制有少量不凝氣體的精餾塔壓力控制，可采用改變塔頂蒸汽有少量不凝氣體的精餾塔壓力控制，可采用改變塔頂蒸汽(zhn q)冷凝量的方法：冷凝量的方法：調(diào)節(jié)冷劑的流量；調(diào)節(jié)冷劑的流量；PC冷媒不凝氣精品資料 壓力壓力(yl)控制控制有少量不凝氣體的精餾塔壓力控制，可采用改變塔頂蒸汽有少量不凝氣體的精餾塔壓力控制，可采用改變塔頂蒸汽(zhn q)冷凝量的方法：冷凝量的方法：調(diào)節(jié)冷劑的流量；

33、調(diào)節(jié)冷劑的流量；當(dāng)不允許調(diào)節(jié)冷劑流量時(shí)，可接三通使一部分冷劑不進(jìn)入冷凝當(dāng)不允許調(diào)節(jié)冷劑流量時(shí)，可接三通使一部分冷劑不進(jìn)入冷凝器；器；PC冷媒不凝氣精品資料簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)(tioji)系統(tǒng)系統(tǒng) 壓力壓力(yl)控制控制 液位控制液位控制 溫度控制溫度控制 流量控制流量控制精品資料 液位控制液位控制(kngzh)氣液兩相的界面控制氣液兩相的界面控制(kngzh)，通常有三種控制，通常有三種控制(kngzh)方方案：案：用溢流保持液面恒定；用溢流保持液面恒定；精品資料 液位控制液位控制(kngzh)氣液兩相的界面氣液兩相的界面(jimin)控制，通常有三種控制方案：控制，通常有三種控制方案：用溢流

34、保持液面恒定；用溢流保持液面恒定；用出料控制液面穩(wěn)定；用出料控制液面穩(wěn)定；LC精品資料 液位控制液位控制(kngzh)氣液兩相的界面氣液兩相的界面(jimin)控制，通常有三種控制方案：控制，通常有三種控制方案：用溢流保持液面恒定；用溢流保持液面恒定；用出料控制液面穩(wěn)定；用出料控制液面穩(wěn)定；用進(jìn)料控制液面穩(wěn)定；用進(jìn)料控制液面穩(wěn)定；LCFC精品資料 液位控制液位控制(kngzh)兩個(gè)液相的界面兩個(gè)液相的界面(jimin)控制：控制：對(duì)臥式容器對(duì)臥式容器LdGLC水油精品資料 液位控制液位控制(kngzh)兩個(gè)液相的界面兩個(gè)液相的界面(jimin)控制：控制：對(duì)立式容器對(duì)立式容器LCLdC水油精品

35、資料 液位控制液位控制(kngzh)液相與其他參數(shù)液相與其他參數(shù)(cnsh)的交叉控制：的交叉控制：TCLCV1V2例如精餾塔塔釜液位受再沸器內(nèi)供熱影響較大，液位對(duì)塔釜排出例如精餾塔塔釜液位受再沸器內(nèi)供熱影響較大，液位對(duì)塔釜排出量調(diào)節(jié)不靈敏時(shí)，應(yīng)采用交叉控制。量調(diào)節(jié)不靈敏時(shí)，應(yīng)采用交叉控制。精品資料簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單(jindn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 壓力壓力(yl)控制控制 液位控制液位控制 溫度控制溫度控制 流量控制流量控制精品資料 溫度控制溫度控制熱交換器溫度控制熱交換器溫度控制也即傳熱量也即傳熱量(rling)Q(rling)Q的控制的控制),(KTAFQA傳熱傳熱(chun (chun r)r)面

36、積；面積；T傳熱溫差；傳熱溫差；K傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)；在正常的物流流量和溫度范圍內(nèi)變化很少在正常的物流流量和溫度范圍內(nèi)變化很少傳熱量傳熱量Q Q的控制可通過(guò)調(diào)節(jié)換熱面積的控制可通過(guò)調(diào)節(jié)換熱面積 A A 和傳熱溫差和傳熱溫差 T T來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。精品資料 溫度控制溫度控制熱交換器溫度控制熱交換器溫度控制也即傳熱量也即傳熱量(rling)Q(rling)Q的控制的控制無(wú)相變換熱器通過(guò)改變冷（熱）介質(zhì)或物料的流量調(diào)節(jié)物料出口無(wú)相變換熱器通過(guò)改變冷（熱）介質(zhì)或物料的流量調(diào)節(jié)物料出口(ch ku)(ch ku)溫度。溫度。TCa) a) 控制冷熱媒流量控制冷熱媒流量TCb) b) 冷熱媒流量旁通冷熱媒流

37、量旁通TCc) c) 改變物料流量改變物料流量精品資料 溫度控制溫度控制熱交換器溫度控制熱交換器溫度控制也即傳熱量也即傳熱量(rling)Q(rling)Q的控制的控制有相變換熱器，若壓力不可調(diào)，則溫差一定，溫度調(diào)節(jié)可通過(guò)改變換熱面積有相變換熱器，若壓力不可調(diào)，則溫差一定，溫度調(diào)節(jié)可通過(guò)改變換熱面積(min j)(min j)實(shí)現(xiàn)；若壓力可調(diào)，如使用蒸汽加熱，可通過(guò)改變蒸汽壓力，即冷實(shí)現(xiàn)；若壓力可調(diào)，如使用蒸汽加熱，可通過(guò)改變蒸汽壓力，即冷凝溫度的辦法來(lái)調(diào)節(jié)物料溫度。凝溫度的辦法來(lái)調(diào)節(jié)物料溫度。蒸汽物料TCa) a) 調(diào)節(jié)蒸汽壓力調(diào)節(jié)蒸汽壓力精品資料 溫度控制溫度控制熱交換器溫度控制熱交換器溫

38、度控制也即傳熱量也即傳熱量(rling)Q(rling)Q的控制的控制有相變換熱器，如使用有相變換熱器，如使用(shyng)(shyng)蒸汽加熱，若物料溫度低，且熱蒸汽加熱，若物料溫度低，且熱負(fù)荷低時(shí)，蒸汽冷凝溫度低于負(fù)荷低時(shí)，蒸汽冷凝溫度低于1000C, 1000C, 壓力低于飽和蒸汽壓力，可壓力低于飽和蒸汽壓力，可將調(diào)節(jié)閥裝在凝液排出管道上，通過(guò)凝液排出量的變化，調(diào)節(jié)有效將調(diào)節(jié)閥裝在凝液排出管道上，通過(guò)凝液排出量的變化，調(diào)節(jié)有效傳熱面積。傳熱面積。TC蒸汽物料b) b) 調(diào)節(jié)有效傳熱面調(diào)節(jié)有效傳熱面精品資料 溫度控制溫度控制2 2）精餾塔的溫度控制）精餾塔的溫度控制若在線組分分析技術(shù)復(fù)雜

39、，靠人工若在線組分分析技術(shù)復(fù)雜，靠人工分析又不能及時(shí)得到分析又不能及時(shí)得到(d do)(d do)控制信息，可用溫度控制代替控制信息，可用溫度控制代替質(zhì)量控制。質(zhì)量控制。TCLCa)a)精餾段回流精餾段回流(hu li)(hu li)調(diào)節(jié)控制溫度調(diào)節(jié)控制溫度蒸汽物料TCb)b)提餾段調(diào)節(jié)蒸汽量控制溫度提餾段調(diào)節(jié)蒸汽量控制溫度精品資料 溫度控制溫度控制2 2）精餾塔的溫度控制）精餾塔的溫度控制若在線組分分析技術(shù)復(fù)雜，靠人若在線組分分析技術(shù)復(fù)雜，靠人工分析又不能及時(shí)得到工分析又不能及時(shí)得到(d do)(d do)控制信息，可用溫度控制控制信息，可用溫度控制代替質(zhì)量控制。代替質(zhì)量控制。對(duì)于一個(gè)精餾塔，精餾段和提餾段兩者中只能采用對(duì)于一個(gè)精餾塔，精餾段和提餾段兩者中只能采用(ciyng)(ciyng)一個(gè)溫度控一個(gè)溫度控制，下列情況可采用制，下列情況可采用(ciyng)(ciyng)提餾段溫度控制：提餾段溫度控制： 塔底產(chǎn)品純度要