【正文】 塔自成循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水從塔下部用預冷循環(huán)泵抽出送至循環(huán)水冷卻器，用低溫水冷卻至20～25℃后進入塔頂循環(huán)噴灑。HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，是利用焦爐煤氣中的氨做吸收劑，以HPF為催化劑的濕式氧化脫硫。其目的在于加深對過程控制工程設計思想的理解，掌握過程控制領域常用和有效的控制方案和控制系統(tǒng)，掌握過程工業(yè)典型操作單元的控制方案和系統(tǒng)特點；并接受嚴格和系統(tǒng)的實驗操作訓練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔負實際工程任務打下良好和堅實的基礎。對這些設備材料需根據(jù)施工要求，進行數(shù)量統(tǒng)計，編制儀表安裝材料表。為此需按照儀表的供電、供氣負荷大小及配置方式，畫出儀表供電系統(tǒng)圖、儀表空氣管道平面圖（或系統(tǒng)圖）等設計文件。在進行控制室設計中，還應向土建、暖通、電氣等專業(yè)提出有關的設計條件。并編制出自控設備或儀表數(shù)據(jù)表等有關的信息的設計文件。②確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD）了解工藝流程，并在和工藝人員充分協(xié)商后，定出各監(jiān)測點、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎上可畫出工藝控制流程圖（PCD）,并配合工藝系統(tǒng)專業(yè)完成各版管道儀表流程圖（Pamp。在接到一個工程項目后，進行自控工程設計時，按照什么樣的方法來完成這些內(nèi)容呢？本節(jié)介紹完成這些內(nèi)容的先后順序和它們之間相互關系。設計中還應加強經(jīng)濟觀念，注意提高經(jīng)濟效益。ID: Piping and Instrumentation Drawing）；③ 征集研究用戶對Pamp。第一章 自控工程設計概述自控工程設計的基本任務是負責工藝生產(chǎn)裝置于公用工程、輔助工程系統(tǒng)的控制，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計算機等系統(tǒng)的設計以及有關的順序控制、信號報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)（SIS）和緊急停車系統(tǒng)（ESI）的設計。20世紀80年代中期，分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System , DCS也稱集散控制系統(tǒng))開始在工業(yè)過程中得到了應用。隨著電動單元組合儀表的出現(xiàn)，一直到DDZ—Ⅲ型儀表問世，本質(zhì)安全防爆的性能，根本上滿足了工業(yè)過程的防爆要求：于是，在控制工程設計中，電動儀表逐步取代氣動儀表。這些更促使控制工程設計工作進行全曲的調(diào)整。同時，在廣泛了解儀表、設備、材料等的有關信息中，學會收集設計資料的方法和途徑。這一過程涉及到查閱各種設計資料的能力培養(yǎng)。與此同時，尚需了解和掌握工程設計的程序和方法、合關的規(guī)程和規(guī)定?？刂乒こ淘O計是運用《過程控制工程》的知識、針對某生產(chǎn)工藝流程，實施控制方案的具體體現(xiàn)。因此，在校學習階段能掌握工程設計的基本程序和方法，并進行一次基本訓練的實踐是十分必要的。. . . .目 錄緒論 3第一章 自控工程設計概述 4 自控設計的任務 4 自控設計的內(nèi)容 4 自控設計的方法 5 自控設計的意義 6第二章 工藝介紹及控制方案選擇 6 脫硫工藝簡介 6 工藝原理和工藝流程 7 HPF法脫硫操作條件 8 主要工藝操作控制指標 9 管道儀表流程圖 10 主要控制回路和方案 10 管道儀表流程圖的繪制 16第三章 自控設備的選型 16 控制裝置的選擇 16 PLC控制系統(tǒng)的組成 16 DCS控制系統(tǒng)的組成 17 PLC與DCS的比較 17 結(jié)論 18 PLC的硬件選型 18 PLC選型注意事項 18 PLC 的組成 19 圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定 20 檢測儀表的選型 24 溫度測量儀表的選型 24 壓力測量儀表的選型 25 流量測量儀表的選型 25第四章 控制室設計 26 設計要求 26 位置選擇 26 尺寸設計 26 控制室的采光 26 控制室的供電及安全 27 根據(jù)要求結(jié)合工程特點設計 27 其他補充說明 27第五章 儀表連接 27 系統(tǒng)的整體連接 27 儀表回路接線/接管圖 28 儀表盤端子圖/儀表盤穿板接頭圖 28 設計儀表端子圖 29第六章 供電 29 儀表供電系統(tǒng)設計 29 供電系統(tǒng)設計內(nèi)容 29 儀表供電要求 29 對供電交變類型和電壓的等級要求 30 對供電質(zhì)量的要求 30 儀表供電配電設計 30 供電回路分組 30 配電方式 31第七章 信號報警及連鎖 31第八章 安全保護及信息接地 32 儀表防爆設計 32 防爆設計的重要性 32 危險環(huán)境的分類 32 儀表接地設計 33 接地作用和要求 33 接地系統(tǒng)的設計原則與方法 34第九章 施工試驗及驗收 34 自控工程的施工 35 施工工作內(nèi)容 35 自控工程的試運行和驗收 35 儀表的調(diào)校 35 儀表的試運行 35 儀表的交工驗收 36第十章 設計心得 36參考文獻 38緒論本課程設計主要是通過對典型工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的典型工藝參數(shù)的測量方法、信號處理技術和控制系統(tǒng)的設計，掌握測控對象參數(shù)檢測方法、變送器的功能、測控通道技術、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進一步加強對課堂理論知識的理解與綜合應用能力，進而提高學生解決實際工程問題的能力。在老師的指導下，通過控制工程設計的訓練，學生畢業(yè)后走上工作崗位，一旦要做控制工程設計方面的一些工作，可大大縮短熟悉的過程。完成控制工程設計，既要掌握控制理論及控制工程的基本理論，又要熟悉自動化技術工具(控制及檢測儀表)的使用方法及型號、規(guī)格、價格等信息，而且要學習本專業(yè)的有關工程實際知識，如工程設計的程序和方法、儀表安裝方式及常用設備材料的規(guī)格、型號等。這些必須通過親自實踐，才能逐步掌握。由于涉及面廣，也難以通過幾節(jié)課講述清楚的。另外，在編制眾多的控制設計圖紙資料過程中，訓練、提高工程設計圖紙資料的編制能力。在20世紀50、60年代，當時在工業(yè)過程中，尤其在石油、化工生產(chǎn)過程中，大量使用氣動儀表，以滿足防爆的要求。然而，無論是氣動儀表或是電動儀表，都屬于常規(guī)儀表。分散控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)常規(guī)儀表的控制有著決然不同的方式與內(nèi)涵，控制工程設計工作也發(fā)生了很大的變化。完成這些基本任務時，還要考慮自控所用的輔助設備及附件、電氣設備材料、安裝材料的選型設計；自控的安全技術措施和防干擾、安全設施的設計；以及控制室、儀表車間與分析器室的設計。ID及儀表設計規(guī)定的意見；④ 編制儀表請購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作；⑤ 確定儀表制造上的有關圖紙，按儀表制造商返回的技術文件，提交儀表接口條件，并開展有關設計工作；⑥ 編（繪）制最終自控工程設計文件。自控工程設計常用的方法是有工藝專業(yè)提條件，而自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲槽及其容量，確定合適的設備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。①熟悉工藝流程這是自控設計的第一步。ID）。④控制室的設計自控方案的確定，儀表選型后，根據(jù)工藝特點，可進行控制室的設計。⑤節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計算控制方案已定，所需的節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥的位置和數(shù)量也都已確定，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)和有關計算翻番進行計算，分別列出儀表數(shù)據(jù)表中調(diào)節(jié)閥及節(jié)流裝置計算數(shù)據(jù)表與結(jié)果。⑦依據(jù)施工現(xiàn)場的田間，完成控制室與現(xiàn)場聯(lián)系的相關設計文件按照現(xiàn)場的儀表設備的方位、控制室與現(xiàn)場的相對位置及系統(tǒng)的聯(lián)系要求，進行儀表管線的配置工作。⑨設計工作基本完成后，編寫設計文件目錄等文件在設計開始時，先初定應完成的設計內(nèi)容，待整個工程設計工作基本完成后，要對所有的設計文件進行整理，并編制設計文件目錄、儀表設計規(guī)定、儀表施工安裝要求等工程設計文件?！哆^程控制工程》課程設計是一項重要的實踐性教育環(huán)節(jié)，是學生在校期間必須接受的一項工程訓練。煤氣中的H2S等酸性組分由氣相進入液相與氨反應，轉(zhuǎn)化為硫氫化銨等酸性銨鹽，再在空氣中氧的氧化下轉(zhuǎn)化為硫。采取部分剩余氨水更新循環(huán)冷卻水，多余的循環(huán)水返回鼓風冷凝工段，或送往酚氰污水處理站。其主要反應為：NH3 + H2O → NH4OH (1)H2S + NH4OH → NH4HS + H2O (2)2NH4OH + H2S →(NH4)2 S + 2H2O (3)NH4OH + HCN → NH4CN + H2O (4)NH4OH + CO2 → NH4CO3 (5)NH4OH + NH4HCO3 →(NH4)2CO3 + H2O (6)NH4OH + NH4HS + (x一1)S →(NH4)2Sx + 2H20 (7)吸收了H2S、HCN的脫硫液從脫硫塔底排出，經(jīng)液封槽滿流人反應槽。系統(tǒng)中不凝性氣體經(jīng)尾氣洗凈塔洗滌后放散。蒸氨塔頂部的氨氣經(jīng)分凝器和冷凝冷卻器冷凝成含氨大于10 的氨水送人反應槽，以增加脫硫液中的堿源。H2O后又重新參與脫硫反應，因此能降低脫硫過程中氨的消耗量。但脫硫液的溫度太低也不利于再生反應的進行，因此，在生產(chǎn)過程中宜將煤氣溫度控制在25～35℃，脫硫液溫度應控制在35～40℃。但液氣比達到一定程度后，脫硫效率的增加量不明顯，反而會增加循環(huán)泵的動力消耗，故液氣比也不宜太大。但是，減少再生空氣量后會影響硫泡沫的漂浮效果，因此在實際生產(chǎn)中不降低再生空氣量，而是適當減少再生停留時間，再生生產(chǎn)操作控制在20min左右。但是目前一些熔硫釜的運行操作情況不理想，硫渣和硫膏分離不好，而操作費用又高，現(xiàn)在一些廠使用了板框壓濾機替代熔硫釜．分離硫泡沫成清液和硫膏，硫膏含硫在70～75％。ID)并不歸在控制專業(yè)工程設計的設計文件內(nèi)。然后將原料送入前處理過程，對原料進行分離或精制，使它符合化學反應對原料提出的要求和規(guī)格?？刂品桨傅拇_定主要包括以下幾方面的內(nèi)容：①正確選定所需的檢測點及其安裝位置；②合理設計各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當?shù)牟倏v變量；③生產(chǎn)安全保護系統(tǒng)的建立。此時，設計人員只要深入生產(chǎn)現(xiàn)場進行調(diào)查研究，吸收現(xiàn)場成功的經(jīng)驗與原設計中不足的教訓，其設計的可靠性是較易保證的。隨著計算機技術成功地應用于生產(chǎn)過程的控制后，除了常規(guī)的單回路、串級、比值、均勻、前饋、選擇性等控制系統(tǒng)已廣泛應用外，一些先進的控制算法。一般來說，可以采用以下兩種方法：一種是留有余地，為下步的提高水平創(chuàng)造好條件。、設備的關系要使控制方案切實可行，控制設計人員熟悉工藝，并與工藝人員密切配合是必不可少的。工藝、設備與控制三者的整體化將是現(xiàn)代工程設計的標志。當然，盲目追求而無實效的做法，并不代表技術的先進，而只能造成經(jīng)濟上的損失。將偏差送入控制器按一定算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，來減小偏差。要使得脫硫液溫度控制在一定范圍內(nèi)，可以增加補充冷卻水的流量或者減小脫硫液的流量來實現(xiàn)。圖24 脫硫液溫度控制系統(tǒng)簡化方塊圖換熱器出口脫硫液流量控制回路如下圖25所示：圖25換熱器出口脫硫液流量控制回路(三) 入脫硫塔煤氣的溫度必須控制在25～35℃之間，這就需要對入脫硫塔前的煤氣管道的煤氣溫度進行檢測，看是否符合要求?？刂葡到y(tǒng)如下圖。溫度、壓力和氣液比是直接受到進塔氣液流量的影響；而填料層的持液量、填料層壓降也受著進塔氣液流量的約束；通過調(diào)節(jié)進塔氣液流量完全可以避免攔液與液泛的發(fā)生；上述（6）及（7）主要受填料塔本身性質(zhì)的影響，不再贅述。在工藝流程圖上按其流程順序標注控制點和控制系統(tǒng)，繪制工藝控制流程圖（PCD）。Pamp。第三章 自控設備的選型 PLC控制系統(tǒng)的組成由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖31所示。 DCS控制系統(tǒng)的組成DCS控制系統(tǒng)（DIstributed Control System，分散控制系統(tǒng)）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動化的不斷興起和過程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統(tǒng)。 PLC與DCS的比較一個PLC的控制器，往往能夠處理幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O）。PLC一般為大底版式機架，封閉式I/O模件，封閉式結(jié)構(gòu)有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領域主要在大型控制對象，19英寸標準機箱便于密集布置，較少的I/O點數(shù)則是由于對分散度的要求。 整體式PLC的每一個I／O點的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系持校歡模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I／O點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。 對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術運算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強型低檔PLC。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮PLC的響應速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。主要考慮到以下三方面問題： ①機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。PLC典型的組成形式如圖32所示：圖32 PLC組成簡圖現(xiàn)簡單介紹三個本次課程設計的控制圖：（一）脫硫塔循環(huán)脫硫液的溫度控制：由于脫硫工段中主要是發(fā)生的脫硫液與煤氣的吸收反應過程，所以脫硫液的溫度需要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證脫硫的質(zhì)量和效率，而脫硫塔反應液變換成脫硫液的流程如下經(jīng)液封槽（防止倒吸，起保護作用）、事故槽（防止溶液過多溢出，起暫時存儲作)和溶液循環(huán)槽(相當于反應器）、溶液循環(huán)泵加壓，進入換熱器與蒸汽換熱，換熱后再進入再生塔與氧氣反應，脫硫并產(chǎn)生循環(huán)脫硫液。儀表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成，儀表位號中的第一位字母表示被測量，后繼字母表示儀表的功能；回路的編號由工序號和順序號組成，一