【正文】 的控制。 一、控制方案 本系統(tǒng)的濃縮量具有一定的濃度，且其濃度的大小是由過熱蒸汽和稀液在蒸發(fā)器中完成熱量交換后形成的一個相對固定的值，維持在 %%。上游生產(chǎn)單元出料平衡，往往是下游生產(chǎn)單元穩(wěn)定生產(chǎn)的保證。但是對于系統(tǒng)噪聲較大的參數(shù)，例如流量，則不能選用比例 微分控制； 對于比較重要的、控制精度要求比較高的參數(shù)，可采用比例 積分控制； 對于比較重要的、控制精度要求比較高、希望動態(tài)偏差小、被控對象的時間滯后較大的參數(shù)，應(yīng)該采用比例 積分 微分控制或者是先進控制算法。過程工業(yè)中常見的參數(shù)有流量、液位、壓力和溫度，這些參數(shù)有些是重要的生產(chǎn)參數(shù)，有些是不太重要的參數(shù)，所以控制要求也是各有不同，控制規(guī)律的選擇要根據(jù)具體情況而定。需要注意的是，對于 DCS 而言，偏差為設(shè)定值減去測量值，因為該環(huán)節(jié)的輸入為測量值，當(dāng)測量值減少的時候，偏 差增加；當(dāng)測量值增加的時候，偏差減少，因此，該環(huán)節(jié)的符號一直為負(fù)。系統(tǒng)不穩(wěn)定當(dāng)然是不希望發(fā)生的，因此，對于反饋控制系統(tǒng)來說，要使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作，必須要構(gòu)成負(fù)反饋，即控制回路各個環(huán)節(jié)的符號之積為負(fù)值。 18 表 21 S 三、控制器正反作用選擇原則 從控制原理可知，對于一 個反饋控制系統(tǒng)，只有在負(fù)反饋的情況下，系統(tǒng)才是穩(wěn)定的，當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時，其過渡將會是衰減的。 由于調(diào)節(jié)閥出廠所提供的流量特性為理想流量特性，因此工作流量特性選定后，根據(jù)壓降比 S 來確定理想流量特性。若使用流量變送器時，變送器輸出與流量成正比， KM=常數(shù)，為使系統(tǒng)穩(wěn)定，選 Kv2 恒定的調(diào)節(jié)閥，即線性調(diào)節(jié)閥。當(dāng) K p 隨負(fù)荷或設(shè)定值變化時，通過選擇合適的調(diào)節(jié)閥流量特性，使 Kv2Kp 保持基本不變。總開環(huán)增益 K 開 =KcKv1Kv2KpKm， 一般已整定好的調(diào)節(jié)器增益 Kc、 執(zhí)行機構(gòu)增益 Kv1和檢測變送環(huán)節(jié)增益 Km 不 隨負(fù)荷或設(shè)定值而變化。 17 0 1 0 05 01 0 08 06 02 04 0123行 程 %流 量 系 數(shù) % 圖 調(diào)節(jié)閥流量特性曲線 根據(jù)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的原則，擾動或設(shè)定值變化時，控制系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定運行的條件是控制系統(tǒng)各 開環(huán)增益之積基本恒定；控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定運行的條件是控制系統(tǒng)總開環(huán)傳遞函數(shù)的?；竞愣?。實際應(yīng)用時，由于調(diào)節(jié)閥兩端的壓降下降不是恒定的，因此，調(diào)節(jié)閥理想流量特性會發(fā)生畸變。 國內(nèi)常用的理想流量特性有線性、等百分比（對數(shù)）和快開等幾種。工作流量特性是在工作狀態(tài)（壓降變化）下調(diào)節(jié)閥的流量特性。根據(jù)調(diào)節(jié)閥兩端的壓降，調(diào)節(jié)閥流量特性分固有流量特性和工作流量特性。第二種情況是某些生產(chǎn)工藝對調(diào)節(jié)閥開、閉形式的選擇沒有嚴(yán)格要求，調(diào)節(jié)閥的開、閉形式可以任選。第一種情況是由于工藝要求不一，對于同一調(diào)節(jié)閥可以有兩種不同的選擇結(jié)果。 一般來說，根據(jù)上面介紹的幾條原則，調(diào)節(jié)閥開、閉形式不難選擇。 ③ 從降低原料、成品、動力損耗來考慮。一般來說，要根據(jù)以下幾條原則進行選擇： ① 首先要從生產(chǎn)安全出發(fā)，即當(dāng)氣源供氣中斷、控制器故障無輸出或調(diào)節(jié)閥膜片破裂、漏氣等而使調(diào)節(jié)閥無法正常工作，使得閥芯回復(fù)到無能 源的初始狀態(tài)時，應(yīng)能確保生產(chǎn)工藝設(shè)備的安全，不致于發(fā)生事故。按照這一原則，本方案以工業(yè)上常見的控制方案為參照，以單回路控制、串級控制、前饋控制、 PID 控制前饋 反饋控制等為基本方案，這樣可以保證方案具有較高的可實施性和工業(yè)應(yīng)用價值。控制方案主要包括兩大部分：基礎(chǔ)過程控制系統(tǒng)（ Basic Process Control System， BPCS）的方案設(shè)計和安全相關(guān)系統(tǒng)（ Safety Related System， SRS）的方案設(shè)計。 （ 4）適應(yīng)發(fā)展 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，設(shè)計的控制系統(tǒng)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臄U展功能。為了達到這一目的，在系統(tǒng)方案設(shè)計、可靠性設(shè)計、設(shè)備選擇、軟件編程方面應(yīng)進行總體規(guī)劃和全面考慮。進行設(shè)計前，需要深入了解被控對象，收集資料。任何一種控制系統(tǒng)設(shè)計的目的都是為了滿足生產(chǎn)過程中的工藝要求，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 第二章 蒸發(fā)器控制方案設(shè)計 在充分考慮了蒸發(fā)器裝置對象特性的基礎(chǔ)上，下面對其進行控制方案的設(shè)計。它們的共同作用使正常工作下的系統(tǒng)液位保持基本不變?；谝何惶匦缘倪@ 14 些特點，在工業(yè)生產(chǎn)中常選擇比例控制器實現(xiàn)對它的控制。因此，在工業(yè)中對流量的控制常采用 PI控制器。噪聲是一種頻率很高、變化無常的流體流動，因此流量控制系統(tǒng)不能加微分控制環(huán)節(jié) 。這是由于管道中的流動正常時都呈現(xiàn)湍流狀態(tài)，流量雖然平穩(wěn)，流體內(nèi)部卻在騷動。 對于流量而言，廣義對象的時間常數(shù)主要取決于控制器、定位器、變送器和信號傳輸?shù)炔糠?，流量自身的時間常數(shù)相對較小。 （ 2） 流量 流量過程時間常數(shù)很小，當(dāng)手動調(diào)整閥門時，流量在幾秒鐘內(nèi)就能變化完畢，響應(yīng)比較靈敏。溫度控制的方法與被控對象的特點、控制精度要求等有關(guān)，其種類很多。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度控制就是對傳熱過程的控制，包括對流傳熱、傳導(dǎo)傳熱和輻射傳熱。 由于容量滯后大，有些過程的時間常數(shù)達到十幾分鐘。 （ 1） 溫度 溫度對象通常是多容的。 被控參數(shù)特性分析 蒸發(fā)器控制系統(tǒng)中被控對象的主要有溫度、液位和流量等三個參數(shù)。箭頭為實線表明上游變量增大（減小）時，下游變量也會增大（減少）；箭頭為虛線則表明上 游變量增大（減?。r，下游變量減?。ㄔ龃螅?。如果在加入過熱蒸汽后稀液流量的供給量發(fā)生變化，則輸出量（二次蒸汽、冷凝水和濃縮液）都將發(fā)生變化；當(dāng)輸入系統(tǒng)一定量的稀液后，供給系統(tǒng)不同量的過熱蒸汽，則輸出量的值也按照一定的規(guī)律發(fā)生變化，因此該系統(tǒng)是一個多輸入、多輸出的 復(fù)雜控制系統(tǒng)，且各參數(shù)之間的相互影響關(guān)系可以用符號有向圖 (Signed Directed Graph SDG)進行描述，如圖 。其主要輸入變量主要有過熱蒸汽流量 FI1105和稀液流量 FI1201等，輸出變量主要有二次蒸汽流量 FI120冷凝水、濃縮液流量 FI1202。并且表 13和表 14分別為系統(tǒng)工作狀態(tài)列表和條件列表。 （ 3） 滿足控制指標(biāo)的要求 ：從生產(chǎn)單元冷態(tài)起，按照開車步驟實施全自動順序控制，保證開車穩(wěn)步進行，保證系統(tǒng)無擾投運。 9 所有操作要保證有序進行，工況要保持全程穩(wěn)定，并要充分考慮生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的異常工況。蒸發(fā)器壓力為 PI1201，溫度為 TI1201，液位為 LI1201。濃縮液流量為 FI1202，濃縮液流量管線設(shè)調(diào)節(jié)閥 FV1202。 待濃縮的稀液由蒸發(fā)器上部進入蒸發(fā)器，在與過熱 蒸汽換熱后，稀液中的水分變成二次蒸汽由蒸發(fā)器頂部排出，濃縮液則由蒸發(fā)器底部排出。滿足工藝要求的過熱蒸汽由蒸發(fā)器 E1201 中部通入蒸發(fā)器夾套，過熱蒸汽流量為 FI1105，過熱蒸汽管道上設(shè)調(diào)節(jié)閥FV1105。通常除沫器設(shè)在蒸發(fā)室的頂部。蒸發(fā)器主要由兩個部分組成：加熱室和蒸發(fā)室：其中加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發(fā)室使氣液兩相完全分離。它被廣泛用于化工、輕工等行業(yè)。 蒸發(fā)器 E1201對象描述 蒸發(fā)器工藝流程的描述 蒸發(fā)器是通過加熱，使溶液濃縮或者從溶液中析出物質(zhì)的設(shè)備。 4 目錄 第一章 蒸發(fā)器 E1201 對象分析 ...................................................................................................................... 7 蒸發(fā)器 E1201 對象描述 ..................................................................................................................... 7 蒸發(fā)器工藝流程的描述 ............................................................................................................ 7 蒸發(fā)器 E1201對象工藝過程簡介 ............................................................................................. 8 蒸發(fā)器控制任務(wù)描述 ........................................................................................................................ 8 蒸發(fā)器特性分析 ............................................................................................................................... 9 狀態(tài)圖描述 ............................................................................................................................ 9 蒸發(fā)器特性分析 .................................................................................................................... 12 被控參數(shù)特性分析 ............................................................................................................... 13 第二章 蒸發(fā)器控制方案設(shè)計 ........................................................................................................................ 14 總體方案設(shè)計原則 .......................................................................................................................... 15 基礎(chǔ)過程控制系統(tǒng) (BPCS) ............................................................................................................... 15 基礎(chǔ)過程控制系統(tǒng)設(shè)計原則 ................................................................................................. 15 蒸發(fā)器溫度 蒸汽流量串級控制 ............................................................................................ 20 稀液流量串級控制 ............................................................................................. 22 蒸發(fā)器蒸發(fā)系統(tǒng)綜合控制方案表 ........................................................................................ 25 開車順序控制 .................................................................................................................... 25 正常停車順序控制 ............................................................................................................... 26 蒸發(fā)器控制節(jié)能減排 ...................................................................................................................... 26 蒸發(fā)器