第10章 过程控制系统应用举例

.,1,过程控制仪表及系统第10章过程控制系统应用举例,.,2,10.1精馏塔过程控制系统,精馏是利用混合液中不同组分挥发温度的差异将各组分分离的过程。精馏塔是精馏过程的关键设备，是一个多参数的被控过程。不同工艺要求的精馏塔结构不相同，工艺参数、变量之间存在多种组合，控制方案繁多；另外，精馏工艺控制要求较高，控制相对困难。只有对生产工艺进行深入分析，才能设计出合理的控制系统。,.,3,10.1精馏塔过程控制系统,图10-2精馏塔物料流程示意图,进料F从精馏塔中段某一塔板上进入塔内，这块塔板就称为进料板。进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称精馏段；进料板以下部分称提馏段。,.,4,10.2工业锅炉自动控制系统,锅炉是发电、炼油、化工等工业部门的重要能源、热源动力设备。按所用燃料分类，有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉，还有利用残渣、残油、释放气等为燃料的锅炉。按所提供蒸汽压力不同，又可分为常压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉、超临界压力锅炉等类型。虽然不同类型的锅炉的燃料种类和工艺条件各不相同，但蒸汽发生系统和蒸汽处理系统的工作原理是基本相同的。,.,5,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-8锅炉工业流程图,.,6,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-9汽包水位系统示意图,水位控制的任务使给水量与锅炉蒸发量相适应，维持汽包中水位在工艺规定的范围内。汽包水位控制也称锅炉给水控制。,10.2.1锅炉汽包水位控制系统,.,7,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-9汽包水位系统示意图,汽包水位反映了锅炉蒸气流量与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数。,.,8,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-9汽包水位系统示意图,汽包水位过高影响汽水分离效果使蒸气带液，过热器结垢，影响过热器效率；如果带液蒸气进入汽轮机，会损坏气轮机叶片。汽包水位过低会破坏水循环而损坏锅炉。,.,9,10.2工业锅炉自动控制系统,10.2.1.3锅炉汽包水位控制系统几种基本结构1单冲量汽包水位控制系统以汽包水位为被控参数，给水量作为控制变量可构成图10-12单回路水位控制系统，工程上也称为单冲量控制系统，图10-13为单冲量控制系统框图。,图10-12单冲量水位控制系统示意图,单回路水位控制系统框图,.,10,10.2工业锅炉自动控制系统,10.2.1.3锅炉汽包水位控制系统几种基本结构1单冲量汽包水位控制系统,在单冲量控制系统中，当锅炉蒸汽负荷（流量）突然大幅度增加时，由于假水位现象，调节器不但不及时开大给水阀来增加给水量，反而去关小调节阀的开度，减小给水量。这样，由于蒸汽量增加，给水量减小使汽包存水量减少。等到假水位消失后，汽包水位会严重下降，甚至会使汽包水位降到危险程度，以致发生事故。,.,11,2双冲量汽包水位控制系统汽包水位的主要干扰是蒸汽流量变化。利用蒸汽流量变化信号对给水量进行补偿控制。这种思路设计的双冲量液位控制系统如图10-14所示，系统框图如图10-15所示。,图10-14双冲量水位控制系统示意图,前馈反馈复合控制系统框图,.,12,10.2工业锅炉自动控制系统,双冲量水位控制系统中增加了针对主要干扰-蒸汽流量扰动的补偿通道，使调节阀及时按照蒸汽流量扰动进行给水量补偿，而其他干扰对水位的影响由反馈控制回路克服，这是一个前馈-反馈复合控制系统。,前馈反馈复合控制系统框图,.,13,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-19锅炉水气系统流程示意图,锅炉出口的过热蒸气温度是蒸气的重要指标。过热蒸气温度控制系统的目的就是维持过热出口温度在允许范围内，保护设备安全。并使生产过程经济、高效地持续进行。,.,14,10.2工业锅炉自动控制系统,图10-19锅炉水气系统流程示意图,蒸气温度控制系统可直接选择过热蒸气温度作为