3.7-1 管道仪表流程图的设计ppt课件.ppt

1 过程控制 2 一 监测 控制图形代号 3 例 PC压力控制TC温度控制TCR温度控制记录LC液位控制LI液位指示LIA液位指示报警FCR流量控制记录FDC流量差控制 4 仪表线图形代号 5 变量和仪表功能以外的缩写字 6 仪表安装位置图形符号 7 二 确定为达到设计要求所需测量的参数 例 苯和乙烯气相烷基化流程图 须测量那些参数 8 1 产品数量 为计量 测量为了控制 测量 8 2 9 1 2 产品质量 由产品成分决定 2 前馈控制 利用直接测量的扰动量来调节控制变量 1 反馈控制 利用被控变量的直接测量值调节控制变量 9 3 推断控制 利用辅助测量参数调节控制变量的方法 塔顶产品流股8的组成是塔板温度的函数 可用塔板温度与馏出液8组成的关系 利用热电偶测出的温度来调节回流量 10 3 安全 防止设备的超温和超压 反应器D101应测量其进出口温度和床层温度以及发出警报并切断乙烯进料 精馏塔顶或塔釜的压力 4 操作条件 满足各个设备内在的约束条件 贮罐不应溢流或抽空 液面测量 精馏塔不应液泛或漏液 压降测量 5 经济性优化控制 成本控制 消耗量 乙烯 苯 乙基苯 冷却水总管 蒸汽总管等管道上设置流量计 显示瞬时值及累计值 11 其他工艺参数的变化引起压力变化者 均需设置压力调节系统 用怎样的方式调节压力取决于过程持性 例如 精馏塔的压力变化是由于塔内气相物料不平衡所引起的 进口气体量 出口气体量 压力就上升 反之则下降 三 压力控制 1 塔顶有大量不凝气体的情况 在气体出口管上加调节阀 直接控制排气量 12 当塔顶气体进入压缩机时可用调节压缩机转速的方法调节塔顶压力 当压力升高时 压缩机转速加快 吸入量增加 反之 压缩机转速降低 13 2 有少量不凝气体的情况 用调节排出气体量的方法调节压力 易滞后或失灵 应采用调节蒸汽冷凝量的办法来控制压力 a 调节冷剂的流量 14 b 当冷剂流量不允许调节时需采用三通调节阀 15 c 改变冷凝器的面积调节蒸汽冷凝面积 从而使压力保持在要求的范围内 这种方法称为热旁通法 当塔顶压力上升时 关小调节阀 使塔顶和回流罐的压差增大 冷凝器的液面下降 气体冷凝面积增加 塔顶压力下降 当阀门开大时 冷凝器液面上升 蒸汽冷凝量减少 使塔压升高 注意 环境温度影响很大 设备需保温 16 四 液位的控制 1 气液两相的界面控制 A 用溢流保持液面恒定 B 用调节出料量控制液面 17 C 用调节进料量控制液面稳定适用于出料量要求稳定 而进料可以改变的情况 18 2 两个液相的界面控制 对卧式容器油相经溢流挡板流入容器的另一侧 用泵输出 水相用界面控制器LdC控制界面 用泵输出 L液位d差C控制 19 对立式容器水相经溢流管流入容器的下部 用泵抽出 油相由界面控制器调节输出 20 3 液面与其他工艺参数的交叉控制 前述为液面波动仅与进出口流量变化有关 可直接采用控制进出口流量的方法 有些情况液面的波动不是由于进出料流量的变化所引起 则需先找出影响液面波动的主要原因 然后才能决定正确的控制方案 例 精馏塔的绝大部分产品在顶部排出 塔釜仅排出少量重组分 如何控制塔釜液面 21 控制方法 用塔釜出料量调节液面 用提馏段温度控制蒸汽量 因为精馏塔塔顶馏出量大 需要供给较大的热量 热量波动将使塔釜液面发生较大的波动 而排出量的变化对液面的影响较小 此法调节液面不灵敏 图a 常规控制方案 22 图 b 是交叉控制方案用控制塔釜提馏段温度调节出料量 用液面控制调节加热蒸汽量 效果较好 过程 当进料量增加时 将使塔釜液面上升 轻组分含量增加 提馏段温度下降 这时 液面控制器调节蒸汽阀开大 使出料调节阀关小 含轻组分的产品排出量减少 液面上升 将使V1进一步开大 效果 控制作用互补 减少调节滞后 调节系统之间不会引起调节过程的振荡 提高了调节质量 23 五 温度的控制 1 热交换器的温度控制实质上是传热量Q的控制 Q F t K哪个参数能调节 传热系数k在正常的物流流量和温度范围内变化很小 因此能调节的只有传热温差和传热面积 1 无相变换热器 物料出口温度一般用改变冷 热 介质流量的方法来调节见图 a 24 25 当冷 热 介质的流量不能调节时 改变物料本身的流量 见图 c 用三通改变进入热交换器的流量 见图 b 26 2 有相变换热器 对纯组分 相态变化时若压力不变其温度也是恒定的 即传热温差不变 只能用改变传热面积办法来调节物料温度 若加热介质的压力能调 如用水蒸气加热物料 则可改变蒸汽压力 即冷凝温度 调节物料温度这种方案比较灵敏 再沸器 27 若被加热物料温度较低 且有时可能低负荷操作时 低负荷说明用蒸汽量很少 这样不控制蒸汽 控制冷凝液 将调节阀装在凝液管道上 使蒸汽压力不变 通过凝液排出量的变化调节有效传热面 物料温度低且负荷低时 若用图b方案 蒸汽冷凝温度可能低于100 相应的饱和蒸汽压力低于大气压 造成凝液的排除呈脉冲状态 设计换热器时对传热面积必须留有余地 28 2 精馏塔的温度控制 精馏塔操作是否达到分离要求应根据塔顶 塔底产品的组分分析决定 当在线组分分析条件不具备时 可以用温度控制代替质量控制 因为精馏塔内的气液相处于相平衡状态 组成和温度有对应关系 精馏段的温度控制用回流调节 注意 精馏塔能用温度控制代替质量控制的前提是压力一定 29 提馏段的温度用塔釜上升蒸汽量调节 30 对同一个精馏塔 精馏段和提馏段两者只能采用一个温度控制 在下列情况下宜采用提馏段温度控制 1 塔底产品的纯度要求比塔顶产品的高 2 精馏段板上的温度变化不能很好地反映组成的变化或不灵敏 3 进料为液相 进料的温度或组成的波动对提馏段的影响较精馏段更显著 迅速 因而提馏段温控滞后较小 4 当精馏塔回流量取决于塔釜脱除轻组分质量要求 如原油除轻烃 时 此时调节回流量来稳定塔的操作不如采用提馏段温控敏感 31 3 精馏塔的温差控制 精馏塔能用温度控制代替质量控制的前提是压力一定 压力变化对泡点影响比组成变化对泡点影响大 因此 温度控制不能代替质量控制 在分析控制有困难的情况下可采用温差控制 温差控制原理 塔压变化时每块板的泡点也会变化 但两板间温差基本上不变 而产品纯度变化将引起塔板间温差变化 32 六流量控制 1 简单流量控制 1 离心泵调节阀安装在泵出口管道上 图 a 33 2 齿轮泵和旋涡泵若把出口调节阀安装在与离心泵相同的位置 当把阀门关小时 会使马达过载而损坏 应将调节阀安装在泵出口的旁路管道上 图 b 34 3 蒸汽往复泵 用改变进泵的蒸汽流量或压力的方法来调节活塞往复次数 从而实现调节物料流量 35 有些工艺过程要求流量的差值恒定 例如有侧线出料的蒸馏塔 常规的精馏段回流控制改成流量差值控制侧线出料量 2 流量差值控制 36 七 串级控制 用一个控制器的输出作为另一个控制器的设定 使主调节器调节关键参数时 调节品质更稳定 例1热交换器出口物料的温度控制 出口 图 a 用加热蒸汽的流量来调节 简单 如果蒸汽压力不稳定将不能取得好的效果 37 为了改进调节质量 采用下图方案 对蒸汽增加了压力调节 但仍有缺点 它有两个调节阀不仅增加了蒸汽的压力损失 还增加了投资 38 图c是串级控制方案 主回路温度控制器TC的输出作为副回路流量控制器FC的设定值 通过FC的调节作用 及时消除了对出口温度的主要干扰 39 用于精馏塔的塔顶或塔底温度控制 用来补偿流量变化的影响 在化工生产过程中 串级控制的副回路几乎都是流量和液位控制 40 八 分程控制 当一个控制点的参数变化范围比较大时 根据控制器输出值的范围分别控制两个或两个以上的调节阀 温度控制调节器的输出信号经转换送至A B阀 当测温点的温度低于设定值时 调节器控制A阀逐渐由开到闭 旁通流量减少 使温度上升 若A阀全闭后温度还低于设定值 则调节器控制B阀打开 开始蒸汽加热