【正文】 析和設(shè)計過程控制工程的能力，使學(xué)生在修完有關(guān)過程控制基本理論課程基礎(chǔ)上，通過該課程學(xué)習(xí)進(jìn)一步了解過程控制工程方面的相關(guān)知識，能夠初步掌握過程控制工程設(shè)計的程序和方法、相關(guān)規(guī)程與規(guī)定，進(jìn)行工程設(shè)計的表達(dá)和相關(guān)設(shè)計文件編制。作為過控專業(yè)的學(xué)生，除了要有堅實的理論基礎(chǔ)外，還必須掌握一些工程方面的知識，才能成為合格的自動化工程技術(shù)人員。 自控工程設(shè)計是 為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達(dá)出來全部工作。在經(jīng)過一次自控工程設(shè)計的全面 訓(xùn)練后，能使我們深深體會到各專業(yè)課程所學(xué)知識的有機(jī)結(jié)合和綜合應(yīng)用的重要性。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 2． 2） 、熟悉自控工程設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和規(guī)定的選用原則。 自控工程設(shè)計的基本任務(wù)是負(fù)責(zé)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(jī)等系統(tǒng)的設(shè)計以及有關(guān)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(shè)計。配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（ Pamp。 在設(shè)計工作中，必須嚴(yán)格的貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或?qū)嶒炑b置的生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)資料，使設(shè)計建立在可靠的基礎(chǔ)上。這種設(shè)計方法對合理確定控制方案，充分發(fā)揮自控專業(yè)的主觀能動性是有益的。一個成功的自控設(shè)計，自控設(shè)計人員對工藝熟悉和了解的深度將是重要的因素。 ③ 儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計文件 在儀表選型中，首先要確定的是采用常規(guī)儀表還是 DCS 系統(tǒng)。對采用常規(guī)儀表時，首先考慮儀表盤的正面布置，畫出儀表盤布置圖有關(guān)的圖紙。并將有關(guān)條件提供給管道專業(yè)，供管道設(shè)計之用。此時按照現(xiàn)場的儀表設(shè)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(jìn)行儀表管線的配置工作。 ⑨ 設(shè)計工作基本完成后，編寫設(shè)計文件目錄等文件 在設(shè)計開始時，先初定應(yīng)完成的設(shè)計內(nèi)容，待整個工程設(shè) 計工作基本完成后，要對所有的設(shè)計文件進(jìn)行整理，并編制設(shè)計文件目錄、儀表設(shè)計規(guī)定、儀表施工安裝要求等工程設(shè)計文件。對于圖 11 所示工作程序圖有以下幾點(diǎn)的說明。兩種形式自控專業(yè)都能接受； ④ 儀表采購的配合工作在基礎(chǔ)工程設(shè)計階段就開始了，如向采購部門提供“ 儀表設(shè)計規(guī)定”，推薦和評估儀表詢價廠商等； ⑤ 儀表定位會議一般與模型審核會（設(shè)備、配管模型） 設(shè)計的一起召開。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 7． 第二章 自動工程設(shè)計的認(rèn)識 1 自動工程設(shè)計的方法與目的 在接到一個工程項目后，進(jìn)行自控工程設(shè)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(guān)系。 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(diǎn)、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎(chǔ)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。并編制出自控設(shè)備或儀表數(shù)據(jù)表等有關(guān)的信息的設(shè)計文件。在進(jìn)行控制室設(shè)計中，還應(yīng)向土建、暖通、電氣等專業(yè)提出有關(guān)的設(shè)計條件。為此需按照儀表的供電、供氣負(fù)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(shè)計文件。對這些設(shè)備材料需根據(jù)施工要求，進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計，過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 8． 編制儀表安裝材料表。其目的在于加深對過程控制工程 設(shè)計思想的理解，掌握 過程控制領(lǐng)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(diǎn)；并接受嚴(yán)格和系統(tǒng)的實驗操作訓(xùn)練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔(dān)負(fù)實際工程任務(wù)打下良好和堅實的基礎(chǔ)。 2 自動工程設(shè)計 的內(nèi)容 與任務(wù) 按照當(dāng)前實施的設(shè)計“新體制”的要求，自控工程設(shè)計階段的工作可歸納為以下六個方面的內(nèi)容： ① 根據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（ PCD: Process Control Drawing） 。 在設(shè)計工作中，必須嚴(yán)格的貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或?qū)嶒炑b置的生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)資料，使設(shè)計建立在可靠的基礎(chǔ)上。這種設(shè)計方法對合理確定控制方案，充分發(fā)揮自控專業(yè)的主觀能動性是有益的。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 10． ． 第三章 HPF 法脫硫工藝設(shè)計的介紹 1 HRF 法 脫硫工藝簡介 HPF法脫硫?qū)贊袷酱呋趸摿蚬に?，?PDS脫硫工藝 [4]的改進(jìn)工藝，兩者的區(qū)別在于所使用的催化劑略有差異：前者使用對苯二酚加 PDS及硫酸亞鐵的復(fù)合催化劑 (HPF)，后者使用 PDS催化劑。 脫硫 工藝原理和工 藝流程 HPF 法脫硫工藝置于噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝之后，從鼓風(fēng)冷凝工段來的溫度約 55℃ 的煤氣，首先進(jìn)入直接式預(yù)冷塔與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻水逆向接觸，被冷至 30～ 35℃然后進(jìn)入脫硫塔。脫硫后煤氣含硫化氫降至 50mg／ m3。再生空氣從再生塔頂放散管至洗凈 塔洗滌后放散，再生后的過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 11． ． 溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)再生。自鼓風(fēng)冷凝送來的剩余氨水，經(jīng)氨水過濾 器除去夾帶的煤焦油等雜質(zhì)，進(jìn)入換熱器與蒸氨塔底排出的蒸氨廢水換熱后進(jìn)入蒸氨塔，用直接蒸汽將氨蒸出。而且流程短，不需外加堿，催化劑用量小，脫硫廢液處理簡單，操作費(fèi)用低，一次性投資省。若后續(xù)能再配置硫膏生產(chǎn)硫酸的工藝，硫酸用于硫銨生產(chǎn) ，則 HPF工藝不失為一過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 12． ． 種完善的工藝。 ⑥ 在脫硫過程中，因氨生成 (NH4)2S2O3和 NH4CNS等氨鹽隨廢液回兌至配煤中，以 及再生尾氣帶出而損失一部分。 ① 脫硫液中鹽類的積累 脫硫過程中生成的脫硫溶液中 (NH4)2S2O3和 NH4CNS，在催化再生過程中與氧反應(yīng)生成 NH3 ② 煤氣及脫硫液溫度 當(dāng)脫硫液溫度較高時，會增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。 ④ 液氣比對脫硫效率的影響 增加液氣比可使傳質(zhì)面迅速更新，以提高其吸收推動力，有利于脫硫效率的提高。由于 HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，故可適當(dāng)降低再生空氣量。 ⑦ 硫渣 再生塔頂部硫泡沫進(jìn)入熔硫工序，在熔硫過程中產(chǎn)生的硫渣， 可送回硫釜中過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 13． ． 熔硫，這樣還可減輕硫渣對環(huán)境的污染。ID)的繪制是控制工程設(shè)計的 核心內(nèi)容，雖然在設(shè)計新體制中、各版管道儀表流程圖 (Pamp。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 14． ． 自控方案確定原則 要進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制設(shè)計，必須先要了解生產(chǎn)過程的構(gòu)成及特點(diǎn)?；瘜W(xué)反應(yīng)后的生成物進(jìn)入后處理過程，在此將半成品提純?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品并回收未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品，然后進(jìn)人輸出設(shè)備中貯存。工藝內(nèi)部各變量間關(guān)系復(fù)雜．操作要求高。這些過程經(jīng)常在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有腐蝕、有刺激性臭味等條件下進(jìn)行。 控制方案的確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(diǎn)及其安裝位置； ② 合理設(shè)計各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當(dāng)?shù)牟倏v變量； ③ 生產(chǎn)安全保護(hù)系統(tǒng)的建立。此時，設(shè)計人員只要深 入生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，吸收現(xiàn)場成功的經(jīng)驗與原設(shè)計中不足的教訓(xùn)，其設(shè)計的可靠性是較易保證的。隨著計算機(jī)技術(shù)成功地應(yīng)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(yīng)用外，一些先進(jìn)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。 ② 控制與工藝、設(shè)備的關(guān)系 要使控制方案切實可行，控制設(shè)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(shè)備與控制三者的整體化將是現(xiàn)代工程設(shè)計的標(biāo)志。當(dāng)然，盲目追求而無實效的做法，并不代表技術(shù)的先進(jìn)，而只能造成經(jīng)濟(jì)上的損失。 該聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)主要由 PLC 控制實現(xiàn)，溫度檢測儀表具有報警空能，當(dāng)超出溫度范圍時，都將進(jìn)行報警顯示。然后計時器開始計時， 2分鐘后（該時間范圍可以根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)節(jié) ） ，如果溫度問題仍然沒有解決，則控制閥門，關(guān)閉煤氣進(jìn)入通道，防止事故發(fā)生?？刂葡到y(tǒng)如圖 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 18． ． 3）、 脫硫循環(huán)液泵出口壓力控制 脫硫循環(huán)液泵出口壓力要求達(dá)到≥ ，這就需要對泵出口壓力進(jìn)行檢測與調(diào)控。 儀表位號 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 19． ． 在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個回路的一組工業(yè)自動化儀表，其中每個儀表(或元件 )都用儀表位號來標(biāo)識。圖中 (a)表示安裝在集中儀表盤面上的位號為 TRC131 的溫度記錄與控制儀表， (b)表示就地安裝的位號為 PI1201 的壓力指示儀表。例如： FT201A、 FT201B 表示同一回路內(nèi)的兩臺流量變送器。 ⑤ 儀表位號的第一位字母代號 (或者是被測變量和修飾字母的組合 )只能按過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 20． ． 被測變量來選用，而不是按照儀表的結(jié)構(gòu)或被控變量來選用。 一臺儀表具有指示、記錄功能時．儀表位號的功能字母只標(biāo)注字母“ R”，而不標(biāo)注字母“ I”。例如：一個溫度控制 器帶有濕度開關(guān)，則可用兩個相切的圓圈分別填人 TIC301 和 TAS301 來表示。 (二 )連接線圖形符專 儀表圓圈與過程測量點(diǎn)的連接引線，通用的 儀表信號線和能源線的符號是細(xì)實線。 當(dāng)通用的儀表信號線為如實線可能造成混淆時，通用信號線符號可在細(xì)實線上加斜短劃線 (斜短劃線與紉實線成 450 角 )。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 24． ． 連接線的交叉和連 接線的相接圖形符號有兩種方式，在同一個工程中只能任選一種。儀表位號的字母或阿拉伯?dāng)?shù)字較多，圓圈不能容納時，可以斷開，如圖 210 所示。 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 25． ． (四 )表示儀表安裝位置的圖形符號 表 23 所示為儀表安裝位置的圖形符號。 （ 4）也可一臺 PLC 為主站，多臺同型 PLC 為從站，構(gòu)成 PLC 網(wǎng)絡(luò)。 （ 7） PLC 網(wǎng)絡(luò)如 Siemens 公司的 SINEC— L SINEC— H S S S S7等， GE 公司的 GENET、三菱公司的 MELSEC— NET、 MELSEC— NET/MINI。因此， PLC 控制系統(tǒng)可以方便地通過改變用戶程序，以實現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問題。 （ 3） PID 在中斷站中，中斷站聯(lián)接計算機(jī)與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置。 （ 7） DCS 是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場儀表（現(xiàn)場測控站）過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 29． ． 的 3 級結(jié)構(gòu)。 NORTHRMP（美）、 SIEMENS（德）、 Foxboro（美）、 ABB （瑞士）、 Hartmann amp。 （ 3）用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場儀表、控制裝置、 PID 與控制中心，取代每臺儀器兩根線。 （ 7）用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。 （ 11 ） 制 造 商 ： 美 Honeywell 、 Smar 、 Fisher — Rosemount 、 AB/Rockwell、 Elsag— Bailey 、 Foxboro 、 Yamatake 、日 Yokogawa、歐 Siemens、 GEC— Alsthom 、 Schneider、 proces— Data、 ABB 等。 2）、 安裝方式的選擇 過程裝備與控制工程課程設(shè)計 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 30． ． PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程 I／ O 式以及多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn) PID 運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔 PLC。 5）、 系統(tǒng)可靠性的要求 對于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。 ②機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技 術(shù)水平的