典型工業(yè)生產(chǎn)過程的先進(jìn)控制教材(編輯修改稿)
2025-03-17 15:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 精餾塔的進(jìn)、出料流程圖 （ 1）不可控干擾：進(jìn)料流量及進(jìn)料成分的變化是精餾過程中的主要干擾量。其它干擾如進(jìn)料溫度、進(jìn)料熱焓等，可以通過各自的控制系統(tǒng)使它們保持相對(duì)穩(wěn)定。 （ 2）被控量與控制量：在精餾塔控制中，控制變量與被控變量之間的配對(duì)關(guān)系共有 24種選擇。 （ 3）變量配對(duì)原則：在變量配對(duì)時(shí)首先要解決產(chǎn)品成分的變量配對(duì)問題。 精餾塔的控制方案 1．一端產(chǎn)品質(zhì)量控制 所謂一端產(chǎn)品質(zhì)量控制，是指塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品要達(dá)到規(guī)定的純度，而對(duì)另一端的產(chǎn)品純度只要保持在一定范圍內(nèi)即可。它分為塔頂產(chǎn)品成分控制和塔底產(chǎn)品成分控制兩種 （ 1）塔頂產(chǎn)品成分控制 例如，在對(duì)甲醇進(jìn)行分離的精餾塔中，其進(jìn)料為甲醇、甲醛和水的混合液，工藝要求把甲醇分離出來。因甲醇為輕組分，所以這是一個(gè)塔頂產(chǎn)品成分的控制問題。某甲醇分餾的參數(shù)表如下表所示。 y1y 2y水的成分 甲醛成分 = = = 甲醇成分 400 流量 /kg/s 塔底餾出物 塔頂餾出物 進(jìn) 料 y???? y???? y????參 數(shù) 工 況 成 分 根據(jù)變量配對(duì)的要求，通常采用的 控制方案 是：用塔頂產(chǎn)品流量控制塔頂產(chǎn)品成分；用回流量控制回流罐液位；用塔底產(chǎn)品流量控制塔底液位；蒸汽的熱釜（再沸器）進(jìn)行自身流量的控制，如下圖所示 選用塔頂產(chǎn)品流量作為控制量。在圖中，調(diào)節(jié)器的輸出均通過電 /氣轉(zhuǎn)換后變成氣壓信號(hào)，經(jīng)氣動(dòng)閥門定位器進(jìn)行功率放大，進(jìn)而推動(dòng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。 塔頂產(chǎn)品成分控制方案 （ 2）塔底產(chǎn)品成分控制 由圖可知，用塔底產(chǎn)品流量控制塔底產(chǎn)品成分，以保證控制質(zhì)量；對(duì)塔頂產(chǎn)品只進(jìn)行流量控制；用回流量控制回流罐液位，用蒸汽量控制塔底液位，使精餾操作能正常進(jìn)行。 塔底產(chǎn)品成分控制方案 2．兩端產(chǎn)品質(zhì)量均需控制 當(dāng)塔頂及塔底產(chǎn)品分別需要滿足一定質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，則需要對(duì)塔的兩端產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行控制。 在該控制方案中，用回流量控制塔頂產(chǎn)品成分，用塔底流量控制塔底產(chǎn)品成分，其目的是保證兩端產(chǎn)品的控制質(zhì)量；用塔頂流量控制回流罐液位，用蒸汽流量控制再沸器液位，使精餾操作能正常進(jìn)行。 兩端產(chǎn)品質(zhì)量控制方案 當(dāng)改變回流量時(shí)，不僅影響塔頂產(chǎn)品組分的變化，同時(shí)也引起塔底產(chǎn)品組分的變化；同理，當(dāng)控制塔底的加熱用蒸汽流量時(shí)，也將引起塔內(nèi)溫度的變化，從而不但使塔底產(chǎn)品組分產(chǎn)生變化，同時(shí)也將影響到塔頂產(chǎn)品組分的變化?？梢?，這是一個(gè)2 2的多變量耦合系統(tǒng) . 精餾塔兩端產(chǎn)品成分控制框圖 顯然，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)，兩端產(chǎn)品成分解耦控制方案如圖所示。 該控制方案的 設(shè)計(jì)思想 是：為使回流量的變化只影響塔頂組分而不影響塔底組分，設(shè)計(jì)了解耦裝置 ，使蒸汽閥門預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償；同樣，為使蒸汽量的變化只影響塔底組分而不影響塔頂組分，設(shè)計(jì)了另一個(gè)解耦裝置 ，使回流閥預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制。 21()Ds12()Ds兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制方案 關(guān)于解耦裝置數(shù)學(xué)模型 、 的取得，可根據(jù)不變性原理的前饋補(bǔ)償法進(jìn)行設(shè)計(jì) 前饋補(bǔ)償法解耦控制系統(tǒng)框圖 加熱爐的過程控制 加熱電爐 加熱爐的控制問題： ? 被控變量 ：工藝介質(zhì)的出口溫度。 ? 控制變量 ：燃料油或燃料氣的流量。 ? 主要干擾 ： ? 工藝介質(zhì) 的進(jìn)料溫度、流量、組分； 燃料油 /燃料氣 的壓力、流量、成分（或熱值）；燃料油的霧化情況；空氣充分情況；火嘴的阻力，爐膛壓力等。 ? 對(duì)象特性建模方法 ：定性分析 +實(shí)驗(yàn)測試，通?？捎靡浑A加純滯后環(huán)節(jié)來近似。 管式加熱爐的單回路控制系統(tǒng) FCTCPCPC回油燃料油霧化蒸汽工藝介質(zhì)管式加熱爐的串級(jí)控制系統(tǒng) TCTC燃料油進(jìn)料出料FCTC進(jìn)料出料燃料油TC進(jìn)料出料燃料油PCTC進(jìn)料出料燃料油 換熱器的過程控制 ? 被控變量 (1) 被加熱 /冷卻介質(zhì)的出口溫度（無相變）； (2) 加熱 /冷卻所需的熱量（有相變），如精餾塔底再 沸器的蒸發(fā)量。 ? 控制變量 (1) 調(diào)載熱體的流量； (2) 調(diào)節(jié)傳熱平均溫差； (3) 調(diào)傳熱面積； (4) 將工藝介質(zhì)分路，一路經(jīng)換 熱，另一路走旁路。 換熱器的控制方案 凝液蒸汽TCTCLC氨氣液氨問題 ： 若上述單回路控制方案仍未能滿足工藝要求，如何改進(jìn) 控制方案，以進(jìn)一步提高控制質(zhì)量？ 反應(yīng)器種類 再生器提升管反應(yīng)器沉降器待生催化劑再生催化劑空氣煙氣進(jìn)料油反應(yīng)
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