流程工业过程控制综合实验装置系统设计方案

1、 . . . 流程工业过程控制综合实验(装置)系统设计方案工业大学电子科技大学流程工业过程控制综合实验系统1、典型化工流程过程控制综合实验系统的组成典型化工流程过程控制综合实验系统由：（1）、典型化工流程过程控制综合实验对象系统；（2）、典型化工流程过程控制综合实验系统检测传感执行装置；（3）、智能仪表与电器控制屏台；（4）、典型化工流程过程控制综合实验DCS控制系统组成。（1）典型化工流程过程控制综合实验对象系统结构图见化工过程控制实验装置系统结构图。典型化工流程过程控制综合实验对象系统采用化工釜式反应系统的工艺控制流程且结构为开放式，学生可进入系统操作。对象系统由：实验控制对象仿工业设备结

2、构。具有较强现场设备感；具有较丰富的设备种类，包括：l 框架系统：3000X2000X2800mm;（100504mm方钢管，505角铁，606槽钢，扶手护栏：1寸与4分钢管）。防锈红丹底漆，喷烤漆处理。l 反应器：采用蒸馏反应釜：不锈钢，高径比分别为1: 2（胆配置冷却盘管、耐压0.6MPa、夹套加热方式为热水加热），带搅拌电机与与浆叶式搅拌浆）l 液位容器：采用377X800，与300X800不锈钢密闭容器作为两个高位槽储罐.l 加热容器：377X800加热炉(外带不锈钢包裹的硅酸铝保温棉)；l 压力容器：采用工业300X1000的工业压力储罐做为压力容器，安全且储气容量大，易做压力控制实

3、验：l 换热器：采用1597X1000工业标准列管换热器，换热效果明显； l 滞后盘管：温度滞后控制实验用（滞后时间15秒）l 管道与阀门：DN25和DN20工业不锈钢管道；永德信铜球阀与闸阀阀门。（2）典型化工流程过程控制综合实验对象系统工艺流程系统结构图见化工过程控制实验装置控制系统流程图储水箱变频调速原料泵P101孔板流量计（带3151电容式差压变送器）文丘里流量计（带3151电容式差压变送器）高位储罐（带扩散硅压力/液位变送器）转子流量计-反应釜胆（带电远传磁翻转液位传感器）列管换热器电动调节阀-储水箱储水箱变频调速原料泵P102涡轮流量计高位储罐（带扩散硅压力/液位变送器）转子流量计

4、-反应釜胆（带电远传磁翻转液位传感器）列管换热器气动调节阀-储水箱储水箱变频调速给水泵P103涡轮流量计加热炉（带扩散硅压力/液位变送器）滞后盘管-储水箱储水箱变频调速给水泵P103涡轮流量计反应釜胆（冷却盘管）-储水箱加热炉变频调速热水水泵P104涡轮流量计反应釜加热夹套-加热炉静音空压机压力储罐（空压机自带）压力储罐（实验用）电动调节阀放空静音空压机压力储罐（空压机自带）压力储罐（实验用）电动调节阀反应釜胆2、典型化工流程过程控制综合实验系统管线敷设系统中的控制信号管线敷设采用易于拆装式，与现场仪表装置、控制台（柜）接点均采用接线端子连接。现场信号线采用桥架引线，控制台（柜）采用地沟引线方

5、式。系统方便学生进行线路连接和敷设实验。17 / 173、检测和控制方案说明（1）检测和控制点列表序号位号名称测量/控制方式说明1FIC101孔板流量计泵1出口流量12FIC102电磁流量计泵2出口流量3FIC103涡轮流量计泵3出口流量4FIC104孔板流量计泵4出口流量5FI105转子流量计储罐V103反应釜流量6FI106转子流量计储罐V104反应釜流量7PI101扩散硅压力变送器反应釜胆压力8PI102扩散硅压力变送器储气缓冲罐压力9PI101孔板流量计压差测量泵1出口管路差压110PI102文丘里流量计压差测量泵1出口管路差压211LIC101扩散硅压力液位变送器储罐V103液位13

6、LIC102扩散硅压力液位变送器储罐V104液位14LIC103电远传磁翻转液位传感器储罐V105液位15LIC104扩散硅压力液位变送器反应釜V107液位16LIC105扩散硅压力液位变送器加热罐V106液位17TI101PT100（三线制）反应釜胆温度18TI102PT100（三线制）反应釜夹层温度测量19TI103PT100（三线制）换热器管程出口温度20TI104PT100（三线制）换热器可程出口温度21TI105PT100（三线制）加热罐温度22TI106PT100（三线制）盘管出口温度23FV101电动调节阀储罐储罐流量调节24FV102电动调节阀储罐反应釜流量调节25AV101双

7、位双通电磁阀储罐储罐通路26AV102双位双通电磁阀储罐反应釜通路27P101变频器泵3出口流量调节28P102变频器泵4出口流量调节29LS101液位开关反应釜下液位开关30LS102液位开关储罐V106上液位开关（2）控制方案说明系统能够实现多种过程控制类型，覆盖液位、流量、压力、温度等单回路控制、串级控制、选择性控制、均匀控制、比值控制以与纯滞后控制等等，并且系统还具有大量的安全联锁保护控制。通过系统阀门的切换，能够满足三个以上的独立控制系统同时运行而互不影响。1、单回路控制方案说明（1）V103罐液位控制采用变频泵P101控制储罐V103的液位。相关设备状态：打开HV101、HV107

8、、HV108（适度），关闭AV101，启动P101（变频）测量值：液位传感器LIC101执行器：变频泵P101控制器：智能仪表，PLC，DCS（2）V104罐液位控制采用变频泵P103控制储罐V104的液位。相关设备状态：打开HV103、HV109、HV110（适度），关闭AV102，启动P103（变频）传感器：液位传感器LIC102执行器：变频泵P103控制器：智能仪表，PLC，DCS（3）反应釜液位控制采用FV101控制反应釜中液位。相关设备状态：打开HV102、HV114、HV106、FV101，关闭HV112、HV113，启动P102（定频率）传感器：液位传感器LIC104执行器：气动

9、调节器FV101控制器：智能仪表，PLC，DCS（4）泵一线流量控制采用调节阀FV101控制泵一管线中的流量。相关设备状态：打开HV101、HV107、HV108，关闭AV101，启动P101传感器：孔板流量计FIC101或文丘里流量计FIC102执行器：调节阀FV101控制器：智能仪表，PLC，DCS（5）泵二线流量控制采用调节阀FV102控制泵二管线中的流量。相关设备状态：打开HV102、HV114、HV106、FV101，关闭HV112、HV113，启动P102传感器：涡轮流量计FIC103执行器：调节阀FV102控制器：智能仪表，PLC，DCS（6）泵三线流量控制采用变频泵P103控制

10、泵三管线中的流量。相关设备状态：打开HV103、HV109、HV110，关闭AV102，启动P103（变频）传感器：涡轮流量计FIC104执行器：变频泵P103控制器：智能仪表，PLC，DCS（7）泵四线流量控制采用变频泵P104控制泵四管线中的流量。相关设备状态：打开HV104、HV111，启动P104（变频）传感器：涡轮流量计FIC105执行器：变频泵P104控制器：智能仪表，PLC，DCS（8）反应釜部温度控制采用变频泵P104控制反应釜部反应温度。相关设备状态：打开HV104、HV111，关闭HV115，启动变频泵P104（变频）传感器：温度传感器TIC101执行器：变频泵P104控制

11、器：智能仪表，PLC，DCS（9）加热罐温度控制采用加热器控制加热罐中的温度。相关设备状态：启动加热器传感器：温度传感器TIC105执行器：加热器控制器：智能仪表，PLC，DCS（10）换热器出口温度控制采用气动调节阀控制换热器出口温度。相关设备状态：打开HV106、HV102、HV113、打开变频泵P104传感器：TIC104执行器：变频泵P104控制器：智能仪表，PLC，DCS2、串级控制方案说明（1）温度TI104-流量FI103串级控制回路以换热器E101可程出口温度TI104为控制目标，利用离心泵P102调节换热器管程进口流量FI103，从而实现控制目标。（2）温度TI102-流量F

12、105串级控制回路以反应釜D104夹层温度TI102为控制目标，利用离心泵P104调节加热罐出口热水流量FI105，从而实现控制目标。3、选择控制方案说明以反应釜胆温度控制器TIC101和夹层温度控制器TIC102输出作为选择器HS的输入，通过离心泵P104调节反应釜进口热水流量以控制胆温度TI101和夹层温度TI102。4、均匀控制方案说明液位LI101-流量FI102双冲量均匀控制回路：以保证液位LI101均匀变化为控制目标，利用液位LI101和流量FI102构成双冲量均匀控制回路。5、比值控制方案说明上储罐D101进水流量FI101与上储罐D102进水流量FI104比值控制回路：通过离心

13、泵P103调节上储罐D102进水流量FI104，其设定值由FI101确定。6、联锁控制说明（1）加热罐低液位LIC104控制联锁要求加热罐液位LIC104低于某限值时，加热罐停止加热。（2）储罐V103高液位LIC101控制联锁要求上储罐液位LIC101高于某限值时，离心泵P101必须停止。（3）储罐V103低液位LIC101控制联锁要求上储罐液位LIC101低于某限值时，出口阀门AV101必须关闭。（4）加热罐高液位LIC104控制联锁要求加热罐液位LIC104高于某限值时，离心泵P102必须停止。（5）储罐V104高液位LIC102控制联锁要求上储罐液位LIC102高于某限值时，离心泵P1

14、03必须停止。（6）储罐V104低液位LIC102控制联锁要求上储罐液位LIC102低于某限值时，出口阀门AV102必须关闭。（7）反应釜高液位LIC103控制联锁要求反应釜液位LIC103高于某限值时，进料阀门AV101、AV102必须关闭。（8）反应釜低液位LIC103控制联锁要求反应釜液位LIC103低于某限值时，加热回路离心泵P104必须停止。1.4、过程控制综合实验装置系统配置清单序号设备与材料名称规格型号数量产地简要说明一、过程控制实验装置对象系统1套1离心泵CHL2-20/功率0.37KW/流量2M3/H4台南方泵业2原料液储水箱不锈钢(5001000550)1台言实3有机玻璃三

15、容水箱不锈钢300800mm3台言实4框架喷漆4040mm；3825mm40米言实5有机玻璃复合加热水箱300300，吊挂单相1.5KW电加热管。可方便安装PT100/CU50热电阻温度传感器，铜康铜热电偶。1台言实6不锈钢反应釜带夹套、加热管、胆冷却盘管、搅拌电机、液位计等1台言实7电器控制箱与强电控制面板铝板喷塑烂字（安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；配置带钥匙的电源启动控制回路和多组保险丝，同时每一组强电输出都有旋钮开，关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相电压表、指示灯，开关电源等。1套言实8变频器/可控控硅移相调压器安装面板安装变频器与可控控硅移相调压

16、器。1套言实9网孔板安装在对象的电器控制箱上部，分有电源区、隔离与多路变送模块区、执行器区、接线区，每区上部安装有端子排与铝合金走线槽；可方便学生将对象的一次检测传感器的供电与信号传输自行连接接线，测试无误后，作为一个转接区同上位控制柜二次控制仪表或控制器相连。1套言实控制对象上安装网孔安装板，安装板上安装有电源与信号接线端子与铝合金走线槽。方便学员自行对一次检测传感装置接线。10不锈钢球阀DN15，1.0MPa若干永德信DN25，1.0MPa永德信11不锈钢闸阀DN15，1.0MPa永德信DN25，1.0MPa永德信12不锈钢法兰不锈钢304；DN25，1.0MPa长城机电13不锈钢法兰不锈

17、钢304；DN25，1.0MPa长城机电14不锈钢工业管不锈钢304；DN15，1.0MPa长城机电15不锈钢工业管不锈钢304；DN25，1.0MPa长城机电16不锈钢焊接三通不锈钢304；DN15，1.0MPa长城机电不锈钢304；DN25，1.0MPa长城机电17不锈钢焊接弯头不锈钢304；DN15，1.0MPa长城机电不锈钢304；DN25，1.0MPa长城机电二、过程控制综合实验装置智能仪表、电器标准工业控制柜1套1标准工业控制柜采用标准工业控制柜，上置大功率通风扇，下有防水进风凹槽，前置高强度透明玻璃，其整体做前门，在不用打开柜门的情况下即可观看整柜仪表运行情况，前后门均加工业控制

18、柜专业用锁，整柜体外全喷塑防触电结构，另有接地装置，控制系统在控制柜中可分层摆挂，前置模块化各类二次控制面板安装板与各种标准件与控制仪表模块等。1套兰贝各类二次仪表的安装、调试、检修、接线。2强电控制面板铝板喷塑烂字（安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；配置多组保险丝，同时每一组强电输出都有旋钮开，关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相电压表、指示灯，开关电源等。1套言实3智能仪表控制模块安装板铝板喷塑烂字（带智能仪表I/0端子接线排）；上安装宇电AI519A与AI719A智能调节仪2块；智能流量积算仪2块； 三路无纸记录仪1块2套言实仪表全部24V供电，学生接线

19、安全。AI519A智能光柱数显调节仪（24V供电）1块宇电AI719A智能调节仪（24V供电）1块宇电AI708H智能流量积算仪（24V供电）1块宇电AI704A智能巡检仪1块宇电5I/0接口转切换板过程控制综合实验装置对象系统一次检测装置总进、出线端子排；智能仪表I/0端子接线排1套言实6其它线缆/接插头/继电器/安装走线排等若干言实三、现场一次检测传感装置（安装在对象上）1套(一)、流量仪表1孔板流量计不锈钢，角接取压（DN 32-19）;法兰焊接式安装（带电容式差压变送器）1套中自一台设备孔板流量计（带数字液晶就地显示表头与就地数字键盘量程和零点一键调整功能；安装方式：水平台式安装，与带

20、三阀组体统一一体化安装；精度：达0.075%供电电源: 24VDV；输出信号: 4-20mA(可输出开放信号) 与HART 协议兼容的数字信号传感器：单晶硅谐振传感器过程介质：压缩空气或水单向过压能力，优异完善的自诊断功能量程：1-100 (KPa)，最大工作压力：16 (MPa);接口规格为M201.5标准螺纹；可通过BRAIN 协议由BT200 手持编程终端设定。置液晶数字显示表带测量围设置钮；防爆结构型：ExiaIICT6IP67。附件：配三阀组、直通终端接头、安装套件。1-100KPa1套仪川一台设备孔板流量计2文丘里流量计不锈钢（DN 32-喉径19）;法兰焊接式安装（带电容式差压变

21、送器）1套中自一台设备文丘里流量计带数字液晶就地显示表头与就地数字键盘量程和零点一键调整功能；安装方式：水平台式安装，与带三阀组体统一一体化安装；精度：达0.075%供电电源: 24VDV；输出信号: 4-20mA(可输出开放信号) 与HART 协议兼容的数字信号传感器：单晶硅谐振传感器过程介质：压缩空气或水单向过压能力，优异完善的自诊断功能量程：1-100 (KPa)，最大工作压力：16 (MPa);接口规格为M201.5标准螺纹；可通过BRAIN 协议由BT200 手持编程终端设定。置液晶数字显示表带测量围设置钮；防爆结构型：ExiaIICT6IP67。附件：配三阀组、直通终端接头、安装套

22、件。1-100KPa1套仪川一台设备文丘里流量计3涡轮流量计公称口径：DN10；精度等级：0.5；连接方式：法兰连接等；介质温度：-20120；公称压力：1.6Mpa；显示方式：420mA 标准信号；供电电源：524VDC、24VDC3套虹益4电磁流量计精度等级：0.5；衬里材质：聚氨脂；电极材质：不锈钢；连接方式：法兰夹装；介质温度：070；公称压力：1.6Mpa；防护等级：IP65、；防爆标志：ExibCT6 ；工作电压：220VAC口径：DN20；一体化4-20mA信号输出。1套仪川防爆标志：ExibCT6(二)、温度仪表1PT1OO热电阻WZP-231装配式1套中环2铜-康铜热电偶铜-康铜热电偶（WRET-33）1套中环3镍铬-镍硅热电偶镍铬-镍硅热电偶（WREK-33）1套中环(三)、压力仪表1压力储罐压力变送器扩散硅压力变送器1套西勒2普通压力表0-0.25Mpa；精度：1.5%2套鹳山普通压力表0-0.6Mpa；精度：1.5%1套鹳山普通压力表-0.1-0 Mpa；精度：1.5%2套鹳山（四）、液位/物位仪表1电远传磁翻板液位传感器JYUHZ-517C10 0-600mm(带4-20mA变送输出与高底限报警功能)1套仪川2扩散硅压力/液位变送器扩散硅压力变送器3套西勒（五）、执行装置