2-11_常用控制方案的选择.doc

2.11 过程控制方案的确定2.11.1 过程控制方案确定的原则（1）保证装置运行的平稳、生产安全、控制简单适用。（2）用单回路简单控制系统可以解决的，决不要用复杂的控制系统。（3）要明确被控制的对象，例如:温度、压力、流量、液位、转化率、组成等。 （4）寻找对控制对象起主导作用的调节手段。（5）控制方法：就地、集中、自调等。（6）要考虑安全要求,例如：报警、联锁、紧急停车等。2.11.2 过程控制的分类2.11.2.1 简单控制系统简单控制系统是生产过程中最常见、应用最广泛、数量最多的控制系统。它是由被控对象、测量变送单元、调节器和执行器组成的单回路控制要求。简单控制系统结构简单，投资少，易于调整和投运，能满足一般生产过程的控制要求,因而应用广泛。按被控制的工艺变量来划分,最常见的是温度、压力、流量、液位、化学成分。（1）温度控制系统温度控制实质上是一个传热的控制问题。例如在控制换热器加热(或冷却)介质的流入量或改变该介质的入口温度,控制被加热(或冷却)介质的出口温度；或者采用控制换热管浸没在液体中的换热面积,改变传热面积的手段,调节被加热介质的温度。（2）压力控制系统A.气体压力气体压力与液位相似,它是系统内进出物料不平衡的度量,因而气体的压力控制不是改变流入量就是改变流出量。B.液体压力由于液体不可压缩性,因而液体的压力控制与流量控制非常相似。C.蒸汽压力常见的锅炉汽包压力控制,精馏塔、蒸发器压力控制,其实质上是传热的控制,系统蒸汽的压力就表征了热平衡的状况。所以在这类控制系统中它的特性在某些方面与温度控制有相仿之处。（3）流量控制系统在流量控制系统中,被控变量和操纵变量均是流量,大部分的流量检测都采用孔板或差压流量计。（4）液位控制系统一个设备或储罐的液位,表征了它的流入量和流出量之差的累积,在化工生产中,由于生产的连续性,所以液位控制是为物料平衡服务的,液位控制应完成：A.保持设备或储罐内的滞留量是在规定的高限和低限之内,使它们具有一定的缓冲能力；B.在每一种滞留量下,在绝大部分时间内保持入口流量和出口流量之间的平衡；C.通过容积的缓冲来保持前后工序负荷的平衡,在需要改变流量时,希望能逐步地、平滑地调整流量。（5）成分控制系统在生产现场中，出问题最多的往往是成分控制系统。成分控制系统的对象也是多容的,且时间常数大,纯滞后时间大。造成成分控制系统工作不良的原因,还有分析器本身结构比较复杂,取样系统和样品预处理部分工作不良,纯滞后过大等多方面的原因。一般在选不到合适的成分分析器时,也可以采用间接的被控变量,如温度、温差等来代替。2.11.2.2 复杂控制系统单回路简单控制系统能解决化工厂大部分的控制问题，但是它们有一定的局限性。这些局限性主要表现在它们只能完成定值控制，功能单一；对纯滞后较大，出现干扰多而剧烈的对象,控制质量较差；对各个过程变量内部存在相关的过程,控制系统相互之间会出现干扰等。因此在简单控制系统的基础上,又发展了众多的复杂控制系统。（1）串级控制系统它的特点是两个调节器相串联，主调节器的输出作为副调节器的给定，适用于时间常数及纯滞后较大的对象。串级控制系统的目的主要在于控制主被控变量稳定。（2）比值控制系统它可以控制两个或两个以上的物料流量保持一定的值关系。 （3）均匀控制它用于解决前后工序的供求矛盾,控制两个相关变量之间相互兼顾和协调操作,使它们都在允许的范围内呈缓慢的变化，使后续设备的操作较为平稳。参见图“7.7.3-7(C) P569串级均匀控制”（4）分程控制由一个调节器去控制两个或两个以上调节阀,可应用于一个被控变量需要两个以上的操纵变量来分阶段进行控制的场合。一般分程控制可应用在以下几种场合：A.能适应工艺要求,采用两种或多种手段、介质来进行控制。B.满足工艺生产不同负荷和开、停车过程对自控的要求。C.扩大调节阀的可调比。（5）前馈控制系统调节器根据干扰的大小，不等被控变量发生变化，直接进行校正控制。它常与反馈控制结合在一起使用,以消除某几个影响最大的干扰。2.11.3 典型化工单元的控制方案2.11.3.1 反应（1）反应控制的要求 达到规定的转化率、产品浓度；处理量平稳；当出现不正常工况时，能报警、联锁或自动 选择性调节系统。（2）反应控制方案以反应转化率为控制变量，以反应工艺状态变量为控制对象。2.11.3.2 精馏精馏是常见的液液分离方法，精馏控制主要目的是达到规定的分离要求。主要变量有进料量、组成、温度、操作压力、冷却和加热介质的压力及温度的变化。精馏控制可分为：（1）按精馏段指标的控制方案（2）按提馏段指标的控制方案（3）塔顶压力控制