【正文】 表 27。 蒸 發(fā) 器 溫 度CR物 料 流 量RFI1201AI1201 圖 進(jìn)料中斷 SDGHAZOP 模型 其中 C代表因進(jìn)料中斷導(dǎo)致的安全隱患； R分別代表使蒸發(fā)器溫度驟升的因素（如過熱蒸汽通入量過大、二次蒸汽排出量過少等。若進(jìn)料量較少，會使物料出口溫度急劇升高且影響物料出口濃度組分，產(chǎn)品達(dá)不到工藝指標(biāo)。 表 26 二次蒸汽管道爆裂 HAZOP結(jié)論 偏差 原因 后果 已有防護(hù)措施 描述 概率 描述 嚴(yán)重 度 管道溫度 過高 蒸發(fā)器壓力過高 5 管道爆裂 3 稀液流 量自動控制 進(jìn)料中斷 4 過熱蒸汽流量自動控 制 34 風(fēng)險傳播鏈如下： 1）蒸發(fā)器壓力過高→熱交換頻率加快→蒸發(fā)器溫度超高→二次蒸汽管道溫度超高→二次蒸汽管道爆裂 2）稀液進(jìn)料中斷→蒸發(fā)器溫度超高→二次蒸汽管道爆裂 由風(fēng)險傳播鏈 1）可以發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)器溫度是表征二次蒸汽管道溫度的重要參數(shù)。 RCRPI1201FI1203 TI1201TI1203二 次 蒸 汽 管道 溫 度蒸 發(fā) 器 溫 度二 次 蒸 汽 流 量蒸 發(fā) 器 壓 力 圖 二次蒸汽管道爆裂 SDGHAZOP模型 其中 C表示發(fā)生二次蒸汽管道爆裂的現(xiàn)象； R分別表示使蒸發(fā)器壓力驟升的因素（如過熱蒸汽進(jìn)料量過大等。由此反相搜索，可以得到：燃料壓力過高、進(jìn)料中斷以及其它因素如受熱不均等，都會導(dǎo)致爐管溫度升高，使?fàn)t管結(jié)焦最終破裂。模型節(jié)點(diǎn)紅色代表參數(shù)值超過報警上限；藍(lán)色代表參數(shù)值低于報警下限。為蒸發(fā)器 SDG 模型中每個可能發(fā)生偏離的節(jié)點(diǎn)增加引起其偏離的原因 R（ Reason），對每個可能由于偏離而造成不利后果的節(jié)點(diǎn)增加后果 C（ Conclusion），將得到如圖 SDGHAZOP 模型。 HAZOP 是一種基于偏差進(jìn)行安全分析的技術(shù)，該方法全面、系統(tǒng)地研究系統(tǒng)中的每一個參數(shù)，檢查重要的參數(shù)偏離設(shè)計(jì)條件所導(dǎo)致的危險和可操作性問題，識別出相應(yīng)的故障原因，得出當(dāng)前的防護(hù)裝置和安全措施。只有當(dāng)所有事故風(fēng)險的計(jì)算結(jié)果都落在上圖左上角綠色的“可接受”區(qū)域內(nèi)，才能認(rèn)為該裝置目前屬于可接受的安全水平。 針對蒸發(fā)器，對風(fēng)險發(fā)生頻率等級、風(fēng)險導(dǎo)致后果等級以及風(fēng)險等級進(jìn)行定義，如表 2 24和25所示。 蒸發(fā)器安全分析與保護(hù)層設(shè)計(jì) 蒸發(fā)器風(fēng)險矩陣 目前國際上安全領(lǐng)域?qū)︼L(fēng)險的通用定義為：風(fēng)險 =某一事故鏈發(fā)生的可能性該事故發(fā)生后產(chǎn)生的嚴(yán)重程度風(fēng)險矩陣就是一種定性的風(fēng)險定義方法，其形式隨著對事故發(fā)生的可能性和嚴(yán)重度的劃分等級的不同而有所不同，本方案采用國際通用的 5 5 矩 陣，如圖 所示。 第四步：結(jié)論審查 檢查所有不可接受的風(fēng)險是否都已受到防護(hù)，即所有風(fēng)險的等級都達(dá)到“可接受”范圍內(nèi)。 第三步：校核防護(hù)層設(shè)計(jì) 針對第二步中所識別出來的每一個可能的風(fēng)險，考慮當(dāng)前已有的保護(hù)措施對風(fēng)險的降低程度，校核其是否滿足在風(fēng)險矩陣中定義的可接受范圍。 29 第二步：識別所有潛在風(fēng)險 定義了風(fēng)險等級后，使用合理的安全評價方法對裝置中可能存在的風(fēng)險進(jìn)行充分、徹底地識別，獲得裝置中每個風(fēng)險發(fā)生原因和所導(dǎo)致后果之間的對偶關(guān)系。因此，需要在設(shè)計(jì)安全相關(guān)系統(tǒng)之前，就明確地定義多大程度的風(fēng)險可以接受，而什么樣的風(fēng)險必須采取措施 。任何防護(hù)手段都不可能完全消除風(fēng)險。具體的設(shè)計(jì)步驟如圖 。 遵照上述原則，本方案通過對蒸發(fā)器進(jìn)行安全分析，確定系統(tǒng)所應(yīng)實(shí)施的安全相關(guān)系統(tǒng)。另外，工業(yè)生產(chǎn)裝置中的儀表與設(shè)備經(jīng)常會有防腐、防塵、防震、防電磁干擾、防爆等要求。 安全相關(guān)系統(tǒng)（ SRS） 安全相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 安全相關(guān) 系統(tǒng)主要包括信號報警及安全儀表系統(tǒng)，它們是保證安全生產(chǎn)的重要措施之一。 例如，當(dāng)給蒸發(fā)器通一定量的稀液達(dá)到要求液位時再打開過熱蒸汽的閥門使過熱蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器與稀液進(jìn)行熱交換，在這個過程中為了使他倆更充分的完成熱交換這個過程，我們設(shè)計(jì)稀液流量為一定值后再通入過熱蒸汽，這樣就能提高蒸發(fā)器的工作效率，并且使原料充分利用，這樣就達(dá)到了節(jié)能的目的。 蒸發(fā)器開車過程中的節(jié)能 在開車過程中，根據(jù)蒸發(fā)器控制溫度上升曲線確定投燃料的最優(yōu)曲線，使燃料量跟蹤蒸發(fā)器開車過程中的燃料量最優(yōu)曲線，這就保證在開車過程中，蒸發(fā)器內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度并且無超調(diào)，在較短的時間內(nèi)使用最少的燃料達(dá)到穩(wěn)定工況。 正常工作下的蒸發(fā)器，沒有氣體的污染產(chǎn)生，但是理論上存在液體的污染和氣體的污染。因此為了保證熱量的充分利用并且不出現(xiàn)安全的情況，我們必須合理控制二次蒸汽控制閥。蒸發(fā)器的熱損失主要是在完成初步的熱交換后以二次蒸汽的形式排出。結(jié)合當(dāng)前的綜合控制方案本蒸發(fā)器的開車順序如圖 ： 開 始打 開 稀 液 進(jìn) 料 閥 F V 1 2 0 1所 有 閥 關(guān) 閉蒸 發(fā) 器 的 液 位 穩(wěn) 定濃 縮 液 流 量 穩(wěn) 定1 . 打 開 濃 縮 液 出 料 管 線 閥 F V 1 2 0 22 . 打 開 二 次 蒸 汽 管 線 閥 F V 1 2 0 3打 開 過 熱 蒸 汽 管 線 閥 F V 1 1 0 5蒸 發(fā) 器 溫 度 穩(wěn) 定開 車 結(jié) 束 26 圖 開車順序 正常停車順序控制 系 統(tǒng) 停 車關(guān) 閉 濃 縮 液 調(diào) 節(jié) 閥F V 1 2 0 2關(guān) 閉 過 熱 蒸 汽 調(diào) 節(jié) 閥F V 1 1 0 5關(guān) 閉 二 次 蒸 汽 調(diào) 節(jié) 閥F V 1 2 0 3關(guān) 閉 稀 液 流 量 進(jìn) 料 閥F V 1 2 0 1停 車 結(jié) 束 圖 停車順序 蒸發(fā)器控制節(jié)能減排 隨著國家對節(jié)能減排要求的提高以及企業(yè)對利潤追求的最大化，在設(shè)計(jì)的過程中要考慮蒸發(fā)器節(jié)能減排的問題。 （ 2）主回路的投運(yùn)與參數(shù)整定 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的前提下，閉合主副回路，將主回路投入自動，按照單回路系統(tǒng)整定方法直接整定主控制器 P、 I參數(shù)。整定稀液流量控制器 FTC1201 的參數(shù)。 （ 1） 副 回路的投運(yùn)與參數(shù)整定 確保 LTC1201 置手動，斷開主控制器，閉合副回路。 24 控制器正反作用確定列表 主控制器 副回路 主對象 主變送器 反饋類型 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － ＋ － ＋ ＋ － ＋ ＋ － － ＋ ＋ － ＋ － ＋ ＋ － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － ＋ － － － ＋ － － － － － － ＋ － － － － － ＋ 三、投運(yùn)與參數(shù)整定 串級控制系統(tǒng)的投運(yùn)原則：其一是投運(yùn)順序，一般都采用先投副環(huán)后投主環(huán)的投運(yùn)順序 。） =(﹣ ) 因?yàn)楦杯h(huán)是一個隨動系統(tǒng)，要求副變量快速的跟蹤主控制器的輸出變化，所以副回路可以視為“正環(huán)節(jié)”。）（主對象177。 主控制器正反作用判別式： （主控制器177。 (2)主、副控制器的正反作用選擇 根據(jù)主副控制器正反作用選擇順序和原則，先副環(huán)再主環(huán)，使系統(tǒng)構(gòu)成一個負(fù)反饋系統(tǒng)。 二、主副控制器選擇 (1)主、副控制器的控制作用選擇 為了讓副環(huán)快速的跟隨主控制器的輸出 給定值的同時還能讓副環(huán)變量維持在一個穩(wěn)定的值，所以稀液流量選擇 PI 控制。 23 蒸 發(fā) 器 液 位 控制 器稀 液 流 量 控 制器稀 液 流 量 調(diào) 節(jié)閥稀 液 流 量蒸 發(fā) 器 液 位洗 液 流 量 變 送蒸 發(fā) 器 液 位 測量 變 送+)R 1 ( s )R 2 ( s ) +E 1 ( s )E 2 ( s 0Z 1 ( s )Z 2 ( s )Y 1 ( s )D 2 ( s )D 1 ( s ) 圖 蒸發(fā)器液位 流量串級控制方框圖 其中被控量是蒸發(fā)器的液位，操縱變量是稀液流量，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是稀液調(diào)節(jié)閥 FV1201。稀液的進(jìn)料量直接影響液位的高低，同時為了避免稀液流量的波動對液位的影響可采用蒸發(fā)器液位 稀液流量 串及 控制系統(tǒng)。因此可對蒸發(fā)器的液位進(jìn)行控制使其維持在一定的范圍內(nèi)。然后將比例帶減低到比原值?。?10～ 20） %的位置，而 Ti 也適當(dāng)減小，再把 Td 由小到大逐步加入觀 察曲線，直到達(dá)到滿意過程為止。 PI 控制器 先置 Ti=∞ ，按純比例先整定比例帶，使之達(dá)到 4： 1衰減過程，然后將比例帶放大（ 10～ 20） %，而時間積分 Ti 由大到小逐漸加入，直到達(dá)到 4： 1的衰減過程。 （ 4）如果 結(jié)果仍不滿意，重復(fù)第二步和第三步。 （ 2）閉合主、副回路，保持第一步的副回路參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)試的情況，調(diào)節(jié)主控制器的參數(shù)。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性選擇的相關(guān)知識，過熱蒸汽流量調(diào)節(jié)閥 選用等百分比閥。 22 五、控制閥的選擇 閥門選擇所考慮的原則是當(dāng) 信號壓力中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和工作人員的安全。由于被控變量為溫度，控制通道容量滯后比較大，為了克服對象的容量滯后，應(yīng)引入微分作用，同時為了使主變量無余差，主控制器必須具有積分作用。而且從串級控制系統(tǒng)的控制要求角度看，副回路通常不要求消除余差，可不用積分，但為了讓副環(huán)快速跟隨主控制器輸出的給定值，過熱蒸汽流量采用 p 控制。 四、控制規(guī)律的選擇 在串級控制系統(tǒng)中，副控制器不需要有微分作用，因?yàn)橛形⒎肿饔脮r，一旦主控制器和輸出稍有變化，調(diào)節(jié)閥就大幅度變化，不利于控制。 該串級控制系統(tǒng)的副回路為過熱蒸汽流量控制系統(tǒng)。 對于副回路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮一些基本原則，如：使系統(tǒng)的主要干擾包含在副環(huán)內(nèi)，在可能的情況下應(yīng)使 副回路包含更多的干擾等，經(jīng)過對干擾的分析得，過熱蒸汽的流量對蒸發(fā)器的溫度有直接的影響，因此將過熱蒸汽流量控制系統(tǒng)作為副回路，過熱蒸汽流量作為操縱變量，該串級控制系統(tǒng)如圖 所示：負(fù)號 21 蒸 發(fā) 器 溫 度控 制 器過 熱 蒸 汽 流量 控 制 器過 熱 蒸 汽 流量 控 制 閥過 熱 蒸 汽 流量蒸 發(fā) 器 溫 度過 熱 蒸 汽 流量 變 送 器蒸 發(fā) 器 溫 度 變 送器T 1 ( s )E 1 ( s )T 2 ( s )E 2 ( s )D 2 ( s ) D 1 ( s )Z 1 ( s )Z 2 ( s ) 圖 蒸發(fā)器溫度 過熱蒸汽流量控制方框圖 其中 T1（ s）和 T2（ s）分別是蒸發(fā)器溫度控制器的設(shè)定值和過熱蒸汽流量控制器的設(shè)定值； E1(s)和 E2(s)分別是主副控制器的偏差值； D1(s)和 D2(s)分別是主副回路的擾動； Z1(s）和 Z2(s）分別是主副回路的反饋量。同時，為了減少過熱蒸汽流量波動對蒸發(fā)器溫度的干擾，可以構(gòu)成蒸發(fā)器溫度 過熱蒸汽流量串級控制系統(tǒng)。但是蒸發(fā)器溫度的高低對于濃縮液組分有直接的影響，并且具有單值對應(yīng)關(guān)系，因此可以選取蒸發(fā)器溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行控制。 蒸發(fā)器溫度 蒸汽流量串級控制 一、影響蒸發(fā)器溫度的因素 過熱蒸汽的流量波動對溫度的影響。所以流量控制回路中，流量控制器的控制規(guī)律一般選用比例積分（ PI）控制器。為了消除余差，提 高系統(tǒng)動態(tài)性能，對流量精確控制，有必要引入積分作用，積分時間通常在 分鐘到數(shù)分鐘之間。因此，廣義對象特性中測量變送環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)閥的滯后就不能忽略，使得對象、測量變送環(huán)節(jié)及調(diào)節(jié)閥的時間常數(shù)在數(shù)量級上相同，且數(shù)值不大。 四、 控制規(guī)律選擇 流量被控對象的被控變量和操縱變量是同一物料的流量，只是處于管路的不同位置。 根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性的相關(guān)知識，選用等百分比閥?？刂葡到y(tǒng)的方框圖如圖 ： 濃 縮 液 流 量 控 制器濃 縮 液 流 量 調(diào) 節(jié)閥濃 縮 液 流 量濃 縮 液 流 量 測 量 變 送F ( s )+Y ( s )E ( s ) 圖 濃縮液流量控制方框圖 其中 F（ s)為濃縮液控制器的設(shè)定值，為 %的已知濃度； E（ s）為系統(tǒng)的偏差量； Y（ s）為系統(tǒng)的輸出，是濃縮液的濃度，用于與設(shè)定值作差進(jìn)行系統(tǒng)