【正文】 ............................................... 26 DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) ...................................................................................... 26 DCS系統(tǒng) 的基本組成 ................................................................................... 26 DCS系統(tǒng)的特點(diǎn) .......................................................................................... 28 DCS系統(tǒng)的傳輸媒介 ................................................................................... 29 DCS通訊網(wǎng)絡(luò) ............................................................................................. 29 JX300XP 系統(tǒng)簡介 ..................................................................................... 31 測控儀表選型 .............................................................................................. 39 第五章 控制系統(tǒng)在 DCS 中的實(shí)現(xiàn) ..................................................................................... 42 控制站及操作站組態(tài) ............................................................................................. 44 控制站組態(tài) ................................................................................................. 44 操作站組態(tài) ................................................................................................. 45 第六章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 48 VI 塔釜液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 63 塔釜溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 65 冷卻水流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................................... 69 渦流流量計(jì)的工作原理 ................................................................................ 69 回流比自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................................................... 70 比值系統(tǒng)組成原理 .............................................................................................. 70 工作原理 ..................................................................................................... 71 精餾塔的監(jiān)控測試點(diǎn)的確定 .................................................................................. 73 其他控制量的控制趨勢圖 ...................................................................................... 75 系統(tǒng)總貌圖 ................................................................................................. 75 塔釜壓力趨勢圖 .......................................................................................... 76 塔節(jié)溫度趨勢圖 .......................................................................................... 77 進(jìn)料溫度趨勢圖 .......................................................................................... 79 第七章 結(jié)論 ............................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 由于 DCS 組態(tài)控制靈活、接口功能豐富、參數(shù)設(shè)置方便，操作界面直觀，將在乙烯精餾裝置中得到廣泛應(yīng)用。實(shí)踐表明，本系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定，操作方便，正確調(diào)整有關(guān)參數(shù)，就能達(dá)到較好的控制效果，具有推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 81 謝 辭 .............................................................................................................................. 83 附錄 1 精餾塔控制的硬件部件及其名稱清單 ...................................................... 84 附錄 2 精餾塔控制的相對應(yīng)的 I/O接口 ............................................................. 85 附錄 3 精餾塔的配置和硬件清單 ......................................................................... 87 附錄 4 精餾塔控制的所需儀表 ............................................................................ 88 1 第一章 緒 論 精餾塔控制的研究 背景及意義 精餾操作是煉油、化工生產(chǎn)過程中的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。精餾過程消耗的能量絕大部分并非用于組分分離，而是被冷卻水或分離組分帶走。 80 至 90 年代，大型生產(chǎn)裝置則采用集散型控制系統(tǒng) (DCS)。近幾年來， 對塔兩端組份控制及控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析綜合成為首要研究熱點(diǎn)。此外， DCS 提供了強(qiáng)大的運(yùn)算和控制功能，如 TDC3000 系統(tǒng)提供了流量累積、溫壓補(bǔ)償?shù)仁畮追N算法功能，以及 PID 控制、比率控制等十幾種控制功能。 質(zhì)量控制需要能直接測出測出產(chǎn)品成分的分析儀表。精餾塔本身還有最高壓力限制，當(dāng)塔內(nèi)壓力超過其耐壓極限時(shí)，容器的安全就沒有保障。進(jìn)料板將精餾塔分為上下兩段，進(jìn)料板以上部分稱精餾段，進(jìn)料板以下部分稱提餾段。為了保持精餾塔的進(jìn)料熱焓值恒定，必要時(shí)可通過熱焓控制來維持進(jìn)料熱能恒定。 通過以上幾點(diǎn)分析可以看出，進(jìn)料流量和進(jìn)料成分?jǐn)_動(dòng)是精餾塔運(yùn)行中的主要干擾，一般是不可控的。以石油裂解氣分離中的脫乙烷塔為例，他的目的是把來自脫甲烷塔底部分產(chǎn)品作為進(jìn)料加以分離，將乙烷和更輕的組分從底部分離出來，比乙烷重的組分從塔底分離出來，這時(shí)，顯然乙烷是輕關(guān)鍵組分，丙烯則是重關(guān)鍵組 分。從定性的分 析可知，要使分離所得的產(chǎn)品純度越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越大，則所消耗的能量越多 產(chǎn)品的產(chǎn)量通常用該產(chǎn)品的回收率來表示。然而，當(dāng) V/F 增加到一定程度以后，再進(jìn)一步增加 V/F 所得到的效果就不顯著了。 精餾塔裝置的工藝流程 使分餾產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求是精餾塔控制系統(tǒng)的最終目的。為了抑制其他干擾對被控參數(shù)的影響，還沒有五個(gè)輔助控制系統(tǒng)：對塔頂餾出液 QD 和塔底采出量 QW，案物料平衡關(guān)系分別設(shè)有 回流量和塔底液位控制系統(tǒng)；為保持進(jìn)料量 F 穩(wěn)定， F 進(jìn)行定植控制，如不可控，可在上道工序采用均勻控制以維持 F 平衡變化；為維持塔內(nèi)壓力恒定，在塔頂設(shè)置壓力控制系統(tǒng)，控制變量一般為冷凝器的冷卻劑流量；塔頂回流量 QL 采用定植控制，而且回流量應(yīng)足夠大，以便當(dāng)精餾塔的負(fù)荷最大時(shí)，仍能保持塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)在規(guī)定的范圍內(nèi) [7]。 圖 所示串級溫度控制系統(tǒng)是常見的精餾段溫度控制方案，其中回路是以 精餾段塔板溫度為被控 參數(shù)，以回流量 QL作為控制變量， QL 同時(shí)也是串級控制系統(tǒng)的副參數(shù)。 以精餾段溫度作為衡量質(zhì)量指標(biāo)的間接被控參數(shù)，當(dāng)分離的產(chǎn)品純度較高時(shí)，塔底溫度變化很小。 只有當(dāng)壓力完全恒定時(shí)，溫度與成分之間才具有單值（嚴(yán)格來說，只是對二元組分）對應(yīng)關(guān)系。在這種情況下，可以采用如圖 所示的雙溫差控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對高純度精餾產(chǎn) 品的質(zhì)量控制。隨著計(jì)算機(jī)控制在化學(xué)工業(yè)中的普及和控制理論的發(fā)展，人們已不滿足單純從生產(chǎn)過程的工藝改進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備規(guī)模擴(kuò)大 上獲取經(jīng)濟(jì)效益，而是對乙烯生產(chǎn)裝置實(shí)行優(yōu)化操作，發(fā)揮現(xiàn)有裝置的內(nèi)在潛力，以低能耗、低成本獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。1 個(gè)用于回收不凝氣中乙烯的冷凝器和 2 個(gè)塔頂冷凝器 ,從乙烯精餾塔塔頂出來的氣體經(jīng)冷凝器冷凝后 ,液相作為回流 ,少量不凝氣返回裂解氣壓 22 縮機(jī)。通常要求在保證塔頂乙烯產(chǎn)品控制在規(guī)定純度的前提下 ,提高乙烯產(chǎn)量、降低塔底乙烯損耗和能耗。但由于本乙烯精餾塔半徑大 ,塔釜高度小 ,如果象一般精餾塔那樣把液位控制在 70%~80%,當(dāng)液位降低時(shí) ,會(huì)出現(xiàn)液位失控的情況 ,所以本塔液位一般控制在滿液位。 然而，從塔板下流的液相 卻有相當(dāng)大的滯后。 精餾塔的故障情況，其主要故障有塔板效率低、塔底溫度低、回流溫度高和液泛等。 27 （ 1） 分散過程控制裝置部分 它的主要功能是分散的過程控制，是系統(tǒng)與過程的接口。 ④獨(dú)立性 相對于集散控制系統(tǒng)，分 散過程裝置具有較強(qiáng)的獨(dú)立性。集散控制系統(tǒng)的控制單元具有連續(xù)、離散、批量控制等高級功能，可以完成從簡單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模型優(yōu)化控制及邏輯控制；可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等日常全部操作。 （ 5）安裝調(diào)試簡單。雙紋線近年來在桌面接入系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在星型網(wǎng)絡(luò)中。因此，近年來，無線 DCS 越來越受到人們的重視。 （ 4）應(yīng)該力求使通信協(xié) 議簡單。 目前， IEEE802 已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦為局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)，并定名為ISODP8802/X，但在實(shí)際的應(yīng)用中，各 DCS 廠家仍然采用不同的 802 通訊標(biāo)準(zhǔn)和不同的操作系統(tǒng)，實(shí)際上并沒有真正的開放。 JX300XP DＣＳ由 操作站、控制站、過程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。在同一系統(tǒng)中，任何信號(hào)均可按冗余或不冗余連接，詳見卡件描述。 SC Ⅱ可以接多個(gè) SC Ⅱ子網(wǎng)，形成一種組合結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)的每一塊卡件均帶有專用的微處理器，負(fù)責(zé)該卡件的控制、檢測、運(yùn)算、 處理及故障診斷等，提高了每塊卡件的自洽性，使系統(tǒng)的可靠性和安全性成倍上升。同時(shí)在布線和接地方面 邏輯電路、模擬電路的布線盡量分開，直流供電備有良好的退耦電路。主要有 DCS 系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)的接口，與氣相工業(yè)色譜的接口及與可編程控制器的接口。每類機(jī)籠 36 最多可以配置 20塊卡件，即除了最多配置互為冗余的主控制卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡各一對外，還可以配置 16 塊各類 I/O 卡件。JX— 300XP DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖 32所示。 （ 2）報(bào)表制作軟