【正文】 雖然這次的設(shè)計只屬于課程設(shè)計，但它的基本思路將會適用于以后的各種設(shè)計。這一過程涉及到查閱各種設(shè)計資料的能力培養(yǎng)?？刂乒こ淘O(shè)計需要大量的專業(yè)知識，這些基本上在相關(guān)課程的教學(xué)中已學(xué)習(xí)過了。作為過程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生，從事控制工程設(shè)計將是我們畢業(yè)后工作任務(wù)中的一項主要內(nèi)容。 儀表的試運行技術(shù)竣工合格的儀表系統(tǒng)，可進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)．系統(tǒng)聯(lián)調(diào)也叫做系統(tǒng)調(diào)校。各個部分安裝的技術(shù)要求，在國標和行業(yè)規(guī)范標準中都有規(guī)定，內(nèi)容比較多，也比較繁雜，此處不再一一列舉，施工過程中參照相應(yīng)標準執(zhí)行。為了說明自控工程的施工、試運行及驗收過程的問題，需要介紹一些工程組織方面的內(nèi)容。通過接地分干線連接到公用連接板，所有公用連接板通過接地總干線接到接地電極上。自控設(shè)計中需要考慮屏蔽接地的有①導(dǎo)線的屏蔽層、排擾線：②儀表上的屏蔽接地端子：③未做保護接地而用作屏蔽層的金屬穿管、金屬匯線槽和屏蔽儀表用的儀表外殼和儀表箱。工作接地包括信號回路接地、屏蔽接地和本安儀表接地。接地系統(tǒng)中包括兩類接地．即保護性接地和工作接地。即密封可燃物、隔離空氣、消除火源和避免形成點燃溫度。由于要進行測量，還要與工藝介質(zhì)接觸，所以還要受到工藝介質(zhì)的溫度、形態(tài)、物性的影響。當前控制工程當中常常采用閃光報警器做聲光報警用。如果生產(chǎn)過程中出現(xiàn)劇烈變化，操作人員來不及采取措施，工藝參數(shù)繼續(xù)上升或下降，連鎖系統(tǒng)必須按照預(yù)先設(shè)計的邏輯操作，造成一些設(shè)備的頻繁啟動或停車，給生產(chǎn)設(shè)備造成損害，嚴重時甚至造成生產(chǎn)的局部停產(chǎn)，對于大型的化工生產(chǎn)線來說，設(shè)備和工藝參數(shù)之間關(guān)聯(lián)之間關(guān)聯(lián)非常強，開車停車并非易事，所以每次開車停車都會花費大量人力物力，以此如果信號報警及連鎖系統(tǒng)設(shè)計不合理，這些不必要的停車將會造成很大的生產(chǎn)損失。分組供電具有下列好處：①可保證安全可靠的供電；③ 各供電回路簡單明了．回路電壓單～專用，可以避免誤操作：③重要(保安負荷)回路與一般回路．本安回路、聯(lián)鎖回路與一般回路的各用戶主次分明，重點突出。10％直流電源：24V(一5％～+10％)48V177。選擇什么樣的交變類型電源由所使用的儀表所決定。㈡、一級二類負荷(重要負荷)。比較小的項目中也有可能只使用一種儀表(采用電動儀表和電動執(zhí)行器或全部采用氣動儀表)．因此也可能使用一種能量?，F(xiàn)場儀表的連接關(guān)系，則由電纜表／管纜表(或電纜、管纜敷設(shè)圖)和接線箱接線圖／接管箱接管圖來表達。由于控制室內(nèi)的盤裝儀表和架裝儀表與現(xiàn)場儀表或其他儀表盤上的儀表連接時都要通過端子排相互連接，因此，需要在該圖的架裝儀表區(qū)繪翩出該儀表上的接線端子排。儀表回路接線圖所要表達的是連接關(guān)系，因此該圖中并未表示出哪些是電線連接，哪些是電纜連接?？刂剖覂?nèi)儀表盤上安裝的儀表可分為儀表盤盤面安裝儀表和儀表盤盤后安裝的儀表。第五章 儀表連接自控工程設(shè)計中．除了確定恰當?shù)目刂品桨?、選擇合適的控制工具(測量儀表、常規(guī)二次儀表、DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)與各種執(zhí)行機構(gòu))、正確安裝儀表之外，還要正確連接各個控制單元來構(gòu)成控制系統(tǒng)。控制室有可能出現(xiàn)可燃、有毒氣體時，應(yīng)設(shè)置可燃或有毒氣體泄漏報警器。采用框架式儀表盤可取l .5～2m；～2. 5m；通道式儀表盤宜取0 .8m。 位置選擇控制室的位置應(yīng)位于安全區(qū)域內(nèi)，選擇在接近現(xiàn)場和方便操作的地方。最小流量：為滿刻度的10％左右。正常流量：為滿刻度的70％ ～80％左右。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型范圍。當使用熱電偶時因溫差熱電勢屬于較微弱的電信號，易受干擾從而引入測量誤差，而熱電阻因為是電流信號不易受干擾，而且又因為有三線制、四線制等可以進一步減少測量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測量范圍的前提下還具有抗干擾性能強的優(yōu)勢，還沒有熱電偶的冷端補償問題的麻煩。圖38 連接線的交叉與相接的表示方式之一 圖39 連接線的交叉與相接的表示方式之二(三)儀表圖形符號1．常規(guī)儀表圖形符號儀表圖形符號是直徑為12M(或10MM)的細實線圓圈。圖35 連接線通用符號是實線當有必要標注能源類別時，可采用相應(yīng)的縮寫字標注在能源線符號之上。(4)當一臺儀表由兩個或多個回路共用時，各回路的儀表位號都應(yīng)標注，例如：一臺雙筆記錄儀記錄流量和壓力時，儀表位號為FR121／PR131，若用于記錄兩個回路的壓力時，儀表位號應(yīng)為PR123／PR124或PR123／124。儀表位號在管道儀表流程圖和系統(tǒng)圖中的標注方法是：字母代號填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號填寫在下半圓中，如圖3—3所示。 ③ 機型統(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)水平的提高。對于控制較復(fù)雜，要求實現(xiàn)PID運算、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。PLC的大底版式機架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活，單個設(shè)備的可靠性更高。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個I/O點（不超過500個I/O）。圖31 PLC控制系統(tǒng)的組成簡單PLC從圖中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實際的繼電器線路。然后，把工藝控制流程圖（PCD）提交給系統(tǒng)專業(yè)，由系統(tǒng)專業(yè)隨著工程設(shè)計的深入進行，繪制出各版管道儀表流程圖?？刂葡到y(tǒng)PLC采用西門子S7200CN，CPU選用221具有6/4個輸入/輸出通道，I/O通道分配如圖PLC控制程序如下： （四）脫硫塔由工藝要求可以知道，在脫硫塔中，需滿足以下的操作條件：（1）合適的溫度（2）合適的壓力（3）液氣比要維持在一個穩(wěn)定合適的范圍內(nèi)（4）合適的填料層持液量（5）填料層的壓降要求（6）填料塔內(nèi)的氣液分布（7）合適液體噴淋密度與填料表面的潤濕（8）除此之外，還要考慮避免攔液、液泛的發(fā)生具體到實際生產(chǎn)中，我們就要全面考慮，綜合出一個可行的方案。從工藝合理性考慮，減小脫硫液流量勢必影響生產(chǎn)工藝過程的負荷，可能影響正常的生產(chǎn)。此外，自動化水平的高低也應(yīng)從工程實際出發(fā)，對于不同規(guī)模和類型的工程，做出相應(yīng)的選擇，使技術(shù)和經(jīng)濟得到辨證的統(tǒng)一。然而，目前大多數(shù)是先定工藝，再確定設(shè)備，最后再配控制系統(tǒng)。如純滯后補償、解耦、推斷、預(yù)測、自適應(yīng)、最優(yōu)等也能借助于計算機的靈活、豐富的功能，較為容易地在過程控制中實現(xiàn)。包括聲、光信導(dǎo)報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護性系統(tǒng)的設(shè)計。要進行生產(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。⑥ 煤氣中雜質(zhì)對脫硫效率的影響生產(chǎn)實踐表明，煤氣中煤焦油和萘等雜質(zhì)不僅對煤氣的脫硫效率有較大影響，還會使硫磺顏色發(fā)黑。③ 脫硫液和煤氣中的含氨量脫硫液中所含的氨由煤氣供給，煤氣中的含氨量對操作的影響很大，當氨硫物質(zhì)的量之比不小于1，煤氣中煤焦油含量不大于50mg／m含萘小于0．5g／m3時，即使一塔操作，其脫硫效率也可達99％左右，脫氰效率大于80％，當氨硫物質(zhì)的量之比小于1時，即使采用雙塔脫硫工藝，也必須對操作參數(shù)適當調(diào)整后才能保證脫硫效率。其工藝流程圖如下： 氨法HPF脫硫工藝流程 HPF法脫硫操作條件山西南村化工設(shè)計焦炭年產(chǎn)量為150萬噸，與參考文獻[12]中年產(chǎn)145萬噸的漣鋼焦化廠非常相似。然后用脫硫循環(huán)液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。HPF法脫硫選擇使用HPF(鈷鐵類)復(fù)合型催化劑，可使焦爐煤氣的脫硫效率達到99%左右。上述設(shè)計方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實際的工程設(shè)計中各種設(shè)計文件的編制，還應(yīng)按自控工程的程序進行。并將有關(guān)條件提供給管道專業(yè)，供管道設(shè)計之用。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)。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。按照當前實施的設(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）。因此，在控制工程設(shè)計，基本的程序和方法內(nèi)容是相似的。近幾十年來，隨著自動化技術(shù)工具的發(fā)展以及新型過程控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，設(shè)計工作的內(nèi)容、程序和方法有了較大的變化。要獨立完成項工程的控制設(shè)計，需懂得設(shè)計工作的程序。可以說控制工程設(shè)計是自動化專業(yè)學(xué)生的一項基本功，今后無論從事本學(xué)科領(lǐng)域的哪方面工作，都是極為有用的。作為過程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生，從事控制工程設(shè)計將是畢業(yè)后工作任務(wù)中的一項主要內(nèi)容?？刂乒こ淘O(shè)計需要大量的專業(yè)知識，這些基本上在相關(guān)課程的教學(xué)中已學(xué)習(xí)過了。在進行控制工程設(shè)計的模擬設(shè)計時，要大量查閱設(shè)計規(guī)程和規(guī)定，體會并掌握正確的設(shè)計表達方法。因此控制工程設(shè)計工作相對來說較為簡單。因此，在進入21世紀前，總結(jié)了國內(nèi)外控制工程設(shè)計的經(jīng)驗，開始推行國際通用設(shè)計體制和方法，使得控制工程設(shè)計工作更為規(guī)范有序。在設(shè)計過程中，應(yīng)對工程的情況、國內(nèi)外自動化水平、自動化技術(shù)工具的制造質(zhì)量和供應(yīng)情況，以及當前生產(chǎn)中的一些新技術(shù)發(fā)展的情況進行深入調(diào)查研究，才能有一個正確的判斷，做出合理的設(shè)計。在這階段還需要收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。然后均需畫出控制室布置圖及控制室與現(xiàn)場信號連接的有關(guān)設(shè)計文件，如儀表回路圖、端子配線圖等。⑧根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用等情況，完成有關(guān)的設(shè)計文件自控專業(yè)除了進行儀表設(shè)備的選用外，這些儀表設(shè)備在安裝過程中，還需要選用一些有關(guān)的其他設(shè)備材料。通過課程設(shè)計，應(yīng)能加強學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：①獨立工作能力和創(chuàng)造力；②綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力；③查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；⑤ 工程繪圖的能力；第二章 工藝介紹及控制方案選擇HPF法脫硫?qū)贊袷酱呋趸摿蚬に嚕荘DS脫硫工藝[4]的改進工藝，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。脫硫后煤氣含硫化氫降至50mg／m3。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)，進入換熱器與蒸氨塔底排出的蒸氨廢水換熱后進入蒸氨塔，用直接蒸汽將氨蒸出。但脫硫液中的鹽類積累到超過250g／L時，對脫硫效率的影響很明顯。h)。 主要工藝操作控制指標主要控制指標如下：預(yù)冷塔補充氨水溫度 ≤40℃入脫硫塔煤氣溫度 25～35℃入脫硫塔脫硫循環(huán)液溫度 35～45℃脫硫循環(huán)液泵出口壓力 ≥進再生塔空氣壓力 ≥0．5MPa脫硫塔阻力 1500Pa預(yù)冷塔阻力 500kPa泡沫槽液位 滿流管以下預(yù)冷塔及脫硫塔液位 必須低于煤氣入口管低熔硫釜內(nèi)壓力 ≤0．4MPa進再生塔溶液流量(單塔) ～1 000m3／h釜內(nèi)外壓差 ≤0．2MPa外排清液溫度 60～90℃脫硫溶液組成：pH ～9游離氨 5g／LH(對苯二酚) 0．1～0．3g／LPDS含量 8～12mg／kgF(硫酸亞鐵) 0．1～0．3g／L懸浮硫 1．5g／LNH4CNS和(NH4)2S2O3含量 250g／L管道儀表流程圖(Pamp。同時為了化學(xué)反應(yīng)及前、后處理過程的需要，還有從外部提供必要的水、電、汽以及冷量等能源的公用工程?？煽啃允且粋€設(shè)計成敗的關(guān)鏈因素。另一種是做出幾種設(shè)計方案，可以先投運簡單方案，再投運下一步的方案。過程中應(yīng)在深入實際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進行方案的技術(shù)、經(jīng)濟性的比較。進脫硫塔脫硫液流量控制回路如下圖23所示：流量調(diào)節(jié)器1流量調(diào)節(jié)器2調(diào)節(jié)閥脫硫液流煤氣流檢測變送器2檢測變送器1二次干擾一次干擾————給定圖23進脫硫塔脫硫液流量控制回路（2）、換熱器出口脫硫液溫度的控制此控制回路系統(tǒng)為簡單控制系統(tǒng)，其被控變量為出口脫硫液溫度。該聯(lián)鎖機構(gòu)主要由PLC控制實現(xiàn)，溫度檢測儀表具有報警空能，當超出溫度范圍時，都將進行報警顯示。確定主控變量后，我們設(shè)計了如下一個簡單控制系統(tǒng)進行控制。Pamp。DCS控制系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)基本包括模擬量控制系統(tǒng)（MCS），是將汽輪發(fā)電機組的鍋爐、汽機當作一個整體進行控制的系統(tǒng)，爐側(cè)MCS指鍋爐主控制系統(tǒng)、鍋爐燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng)、啟動分離器儲水箱水位控制系統(tǒng)及蒸汽溫度控制系統(tǒng)；機側(cè)MCS指除氧器壓力、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、凝汽器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；閉式水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；高、低加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)及輔汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件，I/O模件為裸露式結(jié)構(gòu)。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠程I／O電源；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。兩個控制最終都是為了實現(xiàn)獲得良好的脫硫效果。例如：FT201A、FT201B表示同一回路內(nèi)的兩臺流量變送器。(一)測量點測量點(包括檢出元件)是由過程設(shè)備或管道符號引到儀表圓圓的連接引線