【正文】 ............................................. 17 第二節(jié) 執(zhí)行器的選擇 ............................................................................................................ 17 第三節(jié) 調(diào)節(jié) 器的選擇 ............................................................................................................ 18 第四節(jié) 調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器、檢測(cè)變送器的選型 .................................................................... 19 第四章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 .................................................................................................... 20 第一節(jié) 數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介 ............................................................................................................ 20 一、數(shù)學(xué)模型的定義及特征 ................................................................................................. 20 二、建模應(yīng)用 ......................................................................................................................... 21 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VI 第二節(jié) 建立數(shù)學(xué)模型的目的 ................................................................................................ 22 第三節(jié) 建模的方法 ................................................................................................................ 22 一、機(jī)理建模 ......................................................................................................................... 22 二、經(jīng)驗(yàn)建模 ......................................................................................................................... 23 三、物料和能量守恒關(guān)系 ..................................................................................................... 23 四、一階系統(tǒng)建模 ................................................................................................................. 24 第四節(jié) 建立數(shù)學(xué)模型 ............................................................................................................ 24 第五章 系 統(tǒng)的 MATALAB 仿真 ............................................................................................... 27 第一節(jié) 系統(tǒng)仿真技術(shù)的概述 ................................................................................................ 27 第二節(jié) MATALAB 簡(jiǎn)介 ........................................................................................................ 27 第三節(jié) SIMULINK 的簡(jiǎn)介 .................................................................................................... 28 第四節(jié) 使用 MATLAB 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真 ...................................................................... 29 結(jié) 論 ............................................................................................................................................ 34 致 謝 ............................................................................................................................................ 35 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................ 36 附 錄 ............................................................................................................................................ 38 一、英文原文 ............................................................................................................................ 38 二、英文翻譯 ............................................................................................................................ 41 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 現(xiàn)代工業(yè)高速運(yùn)轉(zhuǎn) ， 塔設(shè)備的也不斷出現(xiàn)和更新?lián)Q代，過去的許多塔設(shè)備在控制方面達(dá)不到要求而被淘汰?？墒?，用尋常的溫度控制的方法，受潛力所限，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的高性能需求。 70 年代以來，在工業(yè)生產(chǎn)過程的推動(dòng)下 ， 隨著電子技術(shù)領(lǐng)域飛速發(fā)展，以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法不斷成熟的背景推動(dòng)下，精餾塔對(duì)的溫度控制正在逐漸趨于成熟化發(fā)展，且在智能化方面也取得了一定的成果。串級(jí)溫度控制系統(tǒng)的誕生，為現(xiàn)代工業(yè)注入了新鮮的血液。與石油 化工、食品生產(chǎn)、日常生活以及對(duì)環(huán)境保護(hù)都有著密切的關(guān)系。經(jīng)過這次設(shè)計(jì)能使本人對(duì)精餾塔溫度控制系統(tǒng)有初步的了解，為將來工作奠定一定的基礎(chǔ)。精餾塔溫度控制已經(jīng)被列為未來對(duì)精餾塔控制領(lǐng)域的幾大研究方向之一 ， 具有廣闊的市場(chǎng)前景。精餾按照操作方法的不同進(jìn)行分類。根據(jù)混合物的組分?jǐn)?shù)，可分為二元精餾和多元精餾 ； 根據(jù)是否在混合物中加入影響汽液平衡的添加劑，可分為普通精餾和特殊精餾 （ 包括萃取精餾、恒沸精餾和加精餾 ） 根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可將塔設(shè)備分為兩大類 ： 板式塔和填料塔板式塔 ， 塔內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板，相鄰兩板有一定的間隔距離。填料塔 ： 塔內(nèi)裝有填料，氣液兩相在被潤(rùn)濕的填料表面進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，屬于連續(xù)接觸式塔設(shè)備。原理雙組分混合液的分離是最簡(jiǎn)單的精餾操作。精餾塔供汽液兩相接觸進(jìn)行相際傳質(zhì)，位于塔頂?shù)睦淠魇拐魵獾玫讲糠掷淠?，部分凝液作為回流液返回塔頂，其余餾出液是塔頂產(chǎn)品。進(jìn)料加在塔的中部進(jìn)料中的液體和上塔段來的 液體一起沿塔下降進(jìn)料中的蒸氣和下塔段來的蒸氣一起沿塔上升，在整個(gè)精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。對(duì)不形成恒沸物的物系，只要設(shè)計(jì)和操作得當(dāng)，餾出液將是高純度的易揮發(fā)組分，塔底產(chǎn)物將是高純度的難揮發(fā)組分。兩段操作的結(jié)合，使液體混合物中的兩個(gè)組分較完全地分離，生產(chǎn)出所需純度的兩種產(chǎn)品。 因?yàn)閷?duì)回流技術(shù)的運(yùn)用使液體混合物精餾更加完全，得到質(zhì)量更高的產(chǎn)品。這樣在塔的兩端就可以分別得到十分純凈的單組分產(chǎn)品，因?yàn)槟媪鹘佑|的氣液兩相形成了汽液回流。精餾操作一個(gè)非常重要的重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 控制參數(shù)就包含的有回流比，因?yàn)榛亓鞅茸兓苯拥挠绊懥司s操作的分離效果和精餾塔的能耗。在板式塔中的塔板數(shù)或者是 填充塔填料層的高度，還有就是料液加入的位子和回流比等，對(duì)產(chǎn)品的純度都有一定的影響。② 組分回收率。 ③ 操作的總費(fèi)用。除此之外，即使是使用相同的加熱量和冷卻量，加熱和冷卻的費(fèi)用都是不一樣的，它們的費(fèi)用隨著沸騰溫度和冷凝溫度的變化二變化，特別值得注意的是當(dāng)不使用 水蒸汽作為加熱劑或者不能使用空氣或者冷卻水為冷卻劑的時(shí)候，這兩項(xiàng)花費(fèi)的錢會(huì)變得非常的多。 加熱回流裝置主要應(yīng)用在冷凝回流，在有機(jī)制備中用得較為廣泛，如有機(jī)物的提純、蒸餾、以及水與可溶雜質(zhì)的分離（制各蒸餾水）等等。歐美對(duì)回流方面的控制技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先與我們國(guó)家 ，“ 點(diǎn)位控制 ” 和尋常的 PID控制是我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)用比較多的產(chǎn)品，但是 “ 點(diǎn)位控制 ” 和 尋 常 的 PID 控制只適合一些尋常性質(zhì)系統(tǒng)過程的控制，但是對(duì)于復(fù)雜 、 滯后以及時(shí)變過程系統(tǒng)的控制達(dá)到要求都很困難。在國(guó)外對(duì)于儀表控制參數(shù)的自整定技術(shù)成熟產(chǎn)品已經(jīng)很多了，但是由于其技術(shù)的保密性，以及我國(guó)開發(fā)的滯后性，因此我國(guó)還沒有開發(fā)出性能比較穩(wěn)定的軟件。 在金屬冶煉、食品等領(lǐng)域回流控制技術(shù)有著非常廣的應(yīng)用。因此，這也導(dǎo)致在選擇控制調(diào)節(jié)器時(shí)要求非常苛刻。 在電力、化工、機(jī)械制造、冶金以及食品加工等領(lǐng)域中溫度是一個(gè)非常常見的一個(gè)控制指標(biāo)之一。但是由于工況復(fù)雜、運(yùn)行慣性大、參數(shù)多變、控制滯后等特點(diǎn)， 導(dǎo)致對(duì)控制調(diào)節(jié)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 器的要求也極為苛刻。溫度控制系的發(fā)展已經(jīng)可以用迅猛來形容了，并且在智能化、參數(shù)自整定等方面面已經(jīng)有了很好的成績(jī)。它能夠根據(jù)歷史記錄和控制對(duì)象的變化，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，達(dá)到了控制效果的最優(yōu)化； ⑤ 控制系統(tǒng)多數(shù)采用自校正控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、人工智能等技術(shù)； ⑥ 控制系統(tǒng)既有控制精度高、魯棒性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 如今，國(guó)際上許多企業(yè)對(duì)溫度控制器進(jìn)行了更加深入、廣泛的研究，尤其是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)得到飛速發(fā)展的前提下，而且對(duì)溫度控制器的研究已經(jīng)取 得了十分滿意的成果，如智能化 PID、自適應(yīng)控制、模糊控制，使其達(dá)到了性能優(yōu)越、控制效果好，已經(jīng)在各種溫度控制系統(tǒng)和石油化工部門等相關(guān)設(shè)備的拉術(shù)改造中推廣了。在化工產(chǎn)業(yè)里面精餾塔有著舉足輕重的作用，而我國(guó)精餾塔等設(shè)備的改造技術(shù)有很多性能和質(zhì)量很好的新型板式塔已經(jīng)成功的運(yùn)用，比如由錦西煉油化工總廠分別與石油大學(xué)和華東理工大學(xué)一起研發(fā)的 SUPERRRV1浮閥塔板裝備與浮閥 塔 板裝備的精餾塔 ， 都是在原來已經(jīng)成熟技術(shù)上進(jìn)行了更加深入的研究成果。 二、 國(guó)外精餾塔及其技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 因?yàn)閲?guó)外的精餾塔及其技術(shù)起步早于我國(guó)，所以在技術(shù)方面領(lǐng)先與我國(guó)，國(guó)外的技術(shù)成熟。板設(shè)備作為重要的傳熱和傳質(zhì)設(shè)備之一，板設(shè)備在各種分離過程中利用的比較多，對(duì)分離過程有著舉足輕重的作用。新型的傳質(zhì)設(shè)備必須具備傳質(zhì)效率高、壓降小以及通量大等特點(diǎn)。早在 1933年， Luster因裂解氣分離提出了 DWC的概念，并且申請(qǐng)了專利。研究員提出當(dāng)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展除了依靠傳統(tǒng)化的工業(yè)技術(shù)外，還需要依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)尋找一個(gè)給予理論的工業(yè)設(shè)計(jì)和開發(fā)創(chuàng)新的方法。比如 PLC控制，它可以把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)需要的人力、物力以及財(cái)力降到最低。 三 、 現(xiàn)階段精餾塔還存在的問題及解決方案 面對(duì)現(xiàn)如今的工業(yè)的快速發(fā)展，精餾塔設(shè)備在工業(yè)的廣泛運(yùn)用。精餾過程能耗非常大，有相關(guān)知料介紹，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，精餾設(shè)備消耗的能量非常大，大概占了總設(shè)備能耗的 8%，而在我國(guó)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，精餾塔在精餾過程中的能量消耗達(dá)到了總能耗的 12%，能耗是直接關(guān)系到了工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的以一個(gè)