【正文】 [13] 張素香 ， 侯立山 ． 脫丁烷塔 釜 熱油泵機(jī)械密封泄漏分析及改造 [J]化工機(jī)械 ， 2021 年2 期 [14] 陳福勇． 提高輕烴回收裝置液化石油氣回收率的方案選擇及其效 果 [J]， 齊魯石油化工 ， 2021 年 2 期。 通過(guò) JX300X DCS的 FBD組態(tài)方法或 SCX高級(jí)語(yǔ)言編程可以實(shí)現(xiàn)上述的 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制方案，具體技術(shù)方法本文不再贅述！ 圖 53 精餾塔塔 釜 溫度 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制方案 39 第 6 章 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我熟悉了二元精餾的工藝流程，了解了二元精餾塔的特性和結(jié)構(gòu)及其工藝計(jì)算，結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)測(cè)控儀表教材，了解了二元精餾系統(tǒng)流程儀表的位號(hào)和特點(diǎn)。以保證精餾塔的分離質(zhì)量，得到高純度的分離產(chǎn)物。串級(jí)控制對(duì)克服容量滯后大的對(duì)象特別有效。以往調(diào)節(jié)只是采用靈敏板溫度調(diào)節(jié)器單一回路調(diào)節(jié)，凋節(jié)反應(yīng)慢，時(shí)間滯后，對(duì)精餾操作而言，產(chǎn)品的純度很難保證。閥體采用整體式結(jié)構(gòu)。它可以方便地與氣動(dòng)儀表配套使用。 ⑤ 帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的溫度變送器既輸出 4～ 20mA 的電流信號(hào)，又能在測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)讀到實(shí)測(cè)溫度，給操作人員帶來(lái)很大方便。用戶可 根據(jù)使用場(chǎng)合和配套儀表的要求選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)格型號(hào)。它的測(cè)量范圍很廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠，便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和集中控制，因而在化工生產(chǎn)中 應(yīng)用極為普遍。10mm 工作壓力： ~ 工作溫度： 20 ~ 450℃ 介質(zhì)密 度： ≥179。 相對(duì)濕度： 5％～ 95％。 電源電壓： +12VDC（三線制脈沖輸出）； +24VDC(二線制 /三線制電流輸出 /RS485 通訊 )。 測(cè)量范圍：正常工作范圍，雷諾數(shù)為 20,000～ 7,000,000；測(cè)量可能范圍雷諾 29 數(shù)為 8,000～ 7,000,000。 ④ 多點(diǎn)繼電器輸出接口，易于控制。用來(lái)將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為一定的便于傳送的信號(hào)（例如電信號(hào)或氣壓信號(hào)）的儀表通常稱為傳感器。 表 43 SCKey 組態(tài)軟件的主畫(huà)面及菜單 控制站由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、 I/O 卡件、 供電單元等構(gòu)成。 SCKey 組態(tài)軟件是一個(gè)全面支持該系統(tǒng)各類控制方案的組態(tài)軟件平臺(tái)。 通過(guò)應(yīng)用軟件的組態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)的控制系統(tǒng)控制、顯示、操作、通信、維護(hù)、管理等功能。系統(tǒng)組態(tài)軟件包在系統(tǒng)的工程師站上運(yùn)行，在未設(shè)工程師站的系統(tǒng)中亦可在操作站上運(yùn)行。 20 3．通信網(wǎng)絡(luò) JX300X DCS 的通信網(wǎng)絡(luò)分三層：第一層網(wǎng)絡(luò)是信息管理網(wǎng)（用戶可選）； 第二層網(wǎng)絡(luò)是過(guò)程控制網(wǎng)，稱為 SC Ⅱ ； 第三層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部 I/O 控制總線，稱為 SBUS。 卡件機(jī)籠根據(jù)內(nèi)部所插卡件的型號(hào)分為兩類：主控制機(jī)籠（配置主控制卡）和 I/O 機(jī)籠（不配置主控制卡）。 ③ 接口單元：這里的接口單元是指 DCS 系統(tǒng)與本系統(tǒng)之外產(chǎn)品的接口單元。 圖 42 JX300X 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 18 最上層為信息管理網(wǎng)，采用符合 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)，連接了各個(gè)控制裝置的網(wǎng)橋以及企業(yè)內(nèi)各類管理計(jì)算機(jī)，用于工廠級(jí)的信息傳送和管理，是實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間只需 12 根屏蔽電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，布線量大大減少。 (3)完善的人一機(jī)聯(lián)系和集中監(jiān)控功能。 16 常規(guī)模擬儀表組成的過(guò)程控制系統(tǒng)與集中式計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)都有其固有的局限性。 塔頂采出量小于回流量宜采用方案 b，回流量小于塔頂采出量宜采用方案 a。 圖 38 精餾過(guò)程 的控制方案 b 14 (3) 兩種控制方案的比較 塔頂和塔 釜 產(chǎn)品流量差異較大， 控制流量 大 的 產(chǎn)品 ，易引起流量小的產(chǎn)品 波動(dòng)；相反， 控制流量小的產(chǎn)品 ，則 流量 量大 的產(chǎn)品 變化慢、滯后。 12 精餾塔 流量控制 方案 設(shè)計(jì) 進(jìn)料量和回流量都采用單回路的流量控制?；亓鞴抟何豢刂品桨溉鐖D 33 所示。 被控變量為精餾塔塔釜液位，操縱變量為精餾塔塔釜產(chǎn)品采出量。該丁醇 塔采用熱旁路控制壓力，為了擴(kuò)大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，并滿足工藝操作的特殊要求，采用了分程控制，分程控制就是用一個(gè)調(diào)節(jié)器同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)。 7 第 3 章 精餾過(guò)程的 控制方案設(shè)計(jì) 在精餾塔結(jié)構(gòu)一定時(shí)，可通過(guò)增加回流比來(lái)達(dá)到產(chǎn)品要求，但是很少采用這種方法控制 。一般回流罐液位用 釜 溫或塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量進(jìn)行控制。 （ 1）塔 釜 液位控制：塔 釜 液位既不能空也不能滿，塔 釜 液位滿，容易淹住返塔口，照成熱虹吸效果差，影響重沸 器換熱效果。壓力是精餾塔操作的主要控制參數(shù)，壓力除影響氣體積累外，還影響冷凝、蒸發(fā)、溫度、組成、相對(duì)揮發(fā)度等塔內(nèi)發(fā)生的幾乎所有過(guò)程?；亓鞴抟何挥梢何豢刂破髡{(diào)節(jié)塔頂產(chǎn)品 采出量來(lái)維持恒定。 丁醇 塔塔 釜 液（主要為 C5 以上餾分）一部分作為產(chǎn)品采出，一部分經(jīng)再沸器部分汽化為蒸汽從塔 釜 上升。設(shè)計(jì)的 二元精 餾系統(tǒng) 應(yīng) 穩(wěn)定改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量，優(yōu)化操作，降低能耗，使系統(tǒng)更加平穩(wěn)有效的運(yùn)行 。 它在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。 cascade control。精餾的目的是利用混合液中各組分具有不同的揮發(fā)度，將各組分分離并達(dá)到規(guī)定的純度要求。 本文設(shè)計(jì)的精餾過(guò)程 DCS 控制 系統(tǒng)是一種新型有效的系統(tǒng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 可見(jiàn)，丁醇塔控制系統(tǒng)的處理能力和安全穩(wěn)定性對(duì)石油化工的有著重大而深遠(yuǎn)的意義。 1． 2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題的主要內(nèi)容是 熟悉二元精餾的工藝流程，了解二元精餾塔的特性和結(jié)構(gòu)及其工藝計(jì)算，結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)測(cè)控儀表教材，了解二元精餾系統(tǒng)流程儀表的位號(hào)和特點(diǎn)，仔細(xì)研究二元精餾的工藝流程圖，熟悉二元精餾的工藝流程，依此設(shè)計(jì)相應(yīng)的一套相對(duì)完整的控制方案，使系統(tǒng)能對(duì)二元精餾的工藝過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)控。經(jīng)氣化的蒸汽冷凝，可得到丁醇組成高于原料的混合物，經(jīng)過(guò)多次氣化冷凝，即可達(dá)到分離混合物中丁醇 的目的。塔頂壓力采用分程控制：在正常的壓力波動(dòng)下，通過(guò)調(diào)節(jié)塔頂冷凝器的冷卻水量來(lái)調(diào)節(jié)壓力，當(dāng)壓力超高時(shí)，壓力報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出 4 報(bào)警信號(hào)， 流量控制器 調(diào)節(jié)塔頂至回流罐的排氣量來(lái)控制塔頂壓力調(diào)節(jié)氣相出料。 壓力和液位 控制是為 建立塔穩(wěn)定操作 提供 條件。但降低操作壓力是以增加冷卻介質(zhì)的用量或降低冷卻介質(zhì)溫度為前提的，因此降低操作壓力是有限度的?；亓鞴蘅?，造成回流泵抽空停泵，則全塔停工。溫度控制的前提是控制溫度能正確反應(yīng)其組成的變化。那是因?yàn)槿暨M(jìn)料和其中一個(gè)產(chǎn)品固定，則另一產(chǎn)品必然是它們之差，否則將產(chǎn)生積累，這樣就變成了產(chǎn)品組成控制。 ② 改變調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的區(qū)域：即調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的 0 到 45％用于調(diào)節(jié)熱旁路調(diào)節(jié)閥 PV1011， PV1012 在此區(qū)域關(guān)閉；調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的 55％到 100％用于調(diào)節(jié) PV1012， PV1011 在此區(qū)域關(guān)閉；中間的信號(hào)區(qū)域 45％到 55％對(duì) PV101 PV1012均不起作用 （閥 PV11和 PV12的位置如圖 32 所示） 。 (2)回流罐液位控制方案 ： 本文采用單回路控制，由塔頂 采出 量來(lái)控制 回流罐液位。 其示意圖如圖 34 所示： 11 圖 34 溫度控制方案 a 示意圖 b．采用靈敏板溫度作為主參數(shù)，以精餾塔塔頂產(chǎn)品采出量作為副參數(shù)，這樣就組成了一個(gè)由靈敏板溫度和塔頂產(chǎn)品采出量組成的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)精餾塔的塔釜溫度的控制。精餾塔流量控制方案 示意圖 如圖 36 所示： 圖 36 流量控制方案示意圖 控制方案 設(shè)計(jì) 由于 節(jié) 已經(jīng) 全面細(xì)致的分析了 針對(duì) 塔壓力、進(jìn)料流量、回流罐液位、回流罐流量、靈敏板溫度、塔 釜 液位等參數(shù)的控制方案 ， 綜合上文所述并 根據(jù)物料平衡提出以下兩種控制方案。例如，由于降雨引起的回流溫度突然降低，加熱量不變，冷回流使上升氣體在塔上部部分冷凝， 上升氣量減小，回流罐液位下降，液面控制將減小回流，但塔內(nèi)內(nèi)回流保持不變。 DCS 系統(tǒng)以其構(gòu)成靈活、模塊化結(jié)構(gòu)、安全 、 可靠、危險(xiǎn)分散、功能齊全以及對(duì)大規(guī) 模系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)成為當(dāng)代自動(dòng)化控制的主流系統(tǒng)。 (2)系統(tǒng)擴(kuò)展靈活?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集采用分布式，采集的信號(hào)經(jīng)智能前端處理成數(shù)據(jù)信號(hào)，抗干擾的能力增強(qiáng)。 JX300X 的基本組成包括工程師站（ ES）、操作站（ OS）、控制站（ CS）和通訊網(wǎng)絡(luò) SC II。 JX300X DCS 系統(tǒng)硬件 配置 JX300X DCS 系統(tǒng)的硬件配置 包括： ① 通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)是選擇 DCS 系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。主控制卡通常插 在過(guò)程控制站最上部機(jī)籠內(nèi)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充各種功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入輸出，同時(shí)完成過(guò)程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法。主控制卡的高度模件化結(jié)構(gòu)，用簡(jiǎn)單的配置方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過(guò)程控制。 JX300X 系統(tǒng)組態(tài)軟件包包括基本組態(tài)軟件 SCKey、流程圖制作軟件 22 SCDraw、報(bào)表制作軟件 SCForm；用于控制站編程的編程語(yǔ)言 SCLang、圖形化組態(tài)軟件 SCContorl 等。流程圖制作軟件繪圖功能齊全，支持多種編輯功能并提供 標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù)，可滿足大多數(shù)用戶的需求。 本設(shè)計(jì)采用 JX300X DCS 系統(tǒng)的 組態(tài)工作是通過(guò)組態(tài)軟件 SCKey 來(lái)完成。 SCKey 組態(tài)軟件的主畫(huà)面及菜單介紹 ：軟件啟動(dòng)后，首先出現(xiàn)的是組態(tài)環(huán)境的主畫(huà)面。在進(jìn)行操作站組態(tài)前，必須 先進(jìn)行系統(tǒng)的單元登錄及系統(tǒng)控制站組態(tài)，只有當(dāng)這些組態(tài)信息已經(jīng)存在，系統(tǒng)的操作站組態(tài)才有意義。 1．壓力變送器 BPKZK 智能型壓力變送器 27 （ 1）儀表性能 ① 測(cè)量、顯示、控制一體化，安裝使用方便。05%/年 最大壓力 : 倍滿量程壓力 最大功耗 :8W 繼電器負(fù)載能力 :240V/3A(AC) 30V/5A(DC) 28 2. 流量傳感器 （ 1）概述： LUGB 系列旋渦流量傳感器是采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù)而推出的新型流量傳感器，它具有測(cè)量范圍廣、壓損小、性能穩(wěn)定、安全可靠、準(zhǔn)確度高和安裝使用方便 等優(yōu)點(diǎn)，特別是解決了耐高溫、抗振動(dòng)等關(guān)鍵性問(wèn)題。％ ｅ .蒸汽，指示值的 177。 殼體材質(zhì)：ａ .碳鋼；ｂ .不銹鋼（ 1Cr18Ni9Ti）。該液位計(jì)還可配液位報(bào)警開(kāi)關(guān)和液位遠(yuǎn)傳變送器。液位報(bào)警開(kāi)關(guān)安裝在立管組件外部相應(yīng)的報(bào)警位置上，當(dāng)浮子隨液位到達(dá)報(bào)警位置時(shí)，報(bào)警開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)；液位遠(yuǎn)傳變送器也安裝在立管組件外部，通過(guò)磁耦合將液位的變化線性地轉(zhuǎn)換成4—20mA 電流信號(hào)遠(yuǎn)傳給控制室，實(shí)現(xiàn)液位的顯示、測(cè)量、控制和記錄。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、使用、維修方便，是新一代溫度檢測(cè)、控制儀表，深受廣大設(shè)計(jì)人員和用戶的歡迎。抗干擾能力強(qiáng)、遠(yuǎn)傳性能好。它的作用是接受控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或 34 一定的范圍內(nèi)。故障下要求閥全開(kāi)或關(guān)閉時(shí)配有彈簧式（靠彈簧的恢復(fù)張力復(fù) 位），故障下要求保位時(shí)，配無(wú)彈簧式。 串級(jí)控制 功能實(shí)現(xiàn) 影響精餾塔溫度不穩(wěn)定的因素主要是來(lái)自外界來(lái)的干擾 (如進(jìn)料流量，溫度及成分等的變化對(duì)溫度的影響 )。同時(shí)，由于串級(jí)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)副回路，具有主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器，大大提高了調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)，從而也就提高了對(duì)干擾的克服能力，尤其對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾。通過(guò)這套串級(jí)控制 系統(tǒng)，希望在塔 釜 溫度穩(wěn)定不變時(shí)蒸汽流量能保持定值，而當(dāng)溫度在外來(lái)干擾作用下偏離給定值時(shí)，又要求蒸汽流量能作相應(yīng)的變化，以使能量的需要和供給之間得到平衡，從而保持塔 釜 溫度穩(wěn)定在要求恒定的數(shù)值上。由于進(jìn)料是經(jīng)過(guò)預(yù)熱的，其溫度與塔 釜 溫度有著密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且在干擾下十分靈敏，因而作為副控參數(shù)。 [10] 劉成軍 .脫丁烷塔壓力熱旁路控制系統(tǒng)的改造 [J]， 煉油技術(shù)與工程 ， 2021 年 5 期。 最后，感謝所有關(guān)心我、支持我和幫助過(guò)我的同學(xué) ，是你們給予我努力學(xué)習(xí)的信心和力量 。使二元精餾系統(tǒng)平穩(wěn)操作，穩(wěn)定改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量，優(yōu)化操作，降低能耗，使系統(tǒng)更加平穩(wěn)有效的運(yùn)行 本文針 對(duì)精餾塔塔 釜 溫度控制進(jìn)行了重點(diǎn)研究 ，應(yīng)用串級(jí)控制和 Smith 預(yù)估補(bǔ)償控制分別對(duì)其進(jìn)行了控制，得到了滿意的效果。 不過(guò)加入 Smith預(yù)估補(bǔ)償單元后傳遞函數(shù)分子上仍有 se?? 因子存在，也即被調(diào)量 Y(t)仍比設(shè)