白土精制装置控制系统设计(1)

白土精制装置控制系统设计摘 要润滑油料经过溶剂精制、溶剂脱蜡或化学药剂精制后质量已基本达到要求，但其组成中仍残留有少量的溶剂及一些有害物质。这些物质的存在就会影响油品的颜色、安定性、抗乳化性等性能，为此必须再经过一次精制除去有害物质，以改善上述性能才能得到合格的润滑油。所以润滑油最后一次精制也很重要。在本文中对润滑油的精制采用的是传统的白土精制方法，运用DCS控制技术对整个系统进行控制，以最低的成本达到更佳的精制效果。 润滑油白土精制过程中需要控制的部分很多，而在本文设计中主要对四个设备进行了控制方案设计。润滑油和白土进料量的比值控制系统设计。这里采用了变比值控制方案，通过变比值控制器来控制润滑油量和白土量的比例；白土加热炉的温度控制系统设计。在这个方案设计中采用串级PID控制方案，把燃油压力和加热炉出口温度进行串级控制，达到更好的控制效果；蒸发塔内液位控制系统设计。在这个方案设计中采用串级PID控制方案，把塔顶压力和塔内液位进行串级控制，达到更好的控制效果；过滤机的流入流量控制设计。设计中采用单闭环控制方案控制过滤机的流入流量。 根据装置各种实际情况选定了合适的仪表， 最后根据性价比选择了浙大中控集散控制系统SUPCN JX-300X。满足工艺要求并使装置安全平稳运行的情况下，提高润滑油的精制率，带来较好的经济效益。关键词:润滑油；白土精制；集散控制系统IThe design of control system of clay refining unitAbstractLubricating oil was refined by solvent, solvent dewaxing or chemical refining, the quality has been basically meet the requirements, but its composition is still a small amount of residual solvent and a number of harmful substances. The existence of these substances will affect the oils color, stability, resistance properties such as emulsification. This must also go through a purification to remove harmful substances to improve the performance of lubricating oil. Therefore, the last time oil refining are also important. In this article, the way of the refined oil is used in traditional clay refining methods, using DCS control technology to control the whole system in order to achieve better results at the lowest cost.At the process of oil which is refined by clay, there are many parts to control, and in this design, there are the design of three main devices. 1. Lubricating oil and the ratio of clay Feed rate control system. Here control scheme is used by a variable ratio controller to control through the oil volume and the ratio of clay content.2. Clay furnace temperature control system. In this design, I use cascade PID control scheme, the amount of pressure and temperature were cascaded to achieve better control results.3. Evaporation tower level control system. In this design, I use cascade PID control scheme, the tower top pressure and liquid level cascade control. Into the flow control filter design 4. Single closed-loop control flow control scheme is adopted in the design of filter.According to the actual situation of all kinds of choosing a suitable instrument, according to the actual situation of all kinds of choosing a suitable instrument, according to the performance and use of Control of distributed control system in SUPCN JX-300X. To meet the process requirements and the safe and stable operation of the system under the condition of increasing rate of lubricating oil, refined, bring good economic benefits.Key Wards: Lubricating oil; white clay refining; distributed control systemII目 录1 前言11.1 白土的组成11.2 白土精制的发展现状21.3 白土精制的安全性能21.3.1 安全性能21.3.2 存在的其它主要缺陷31.3.3 生产工艺的欠缺31.4 白土精制的环境污染31.5 白土精制中注意事项42 白土精制工艺介绍52.1 白土精制的反应原理52.2 白土精制装置的介绍52.2.1白土高温精制装置62.2.2蒸馏-糠醛精制-白土精制装置62.2.3减压全蒸馏-溶剂-白土精制装置62.2.4沉降-絮凝-白土精制装置72.2.5蒸馏-溶剂精制-白土精制装置72.3 白土精制装置的工艺流程简介83 白土精制装置控制系统设计103.1 原料油和白土进料量控制及混合液出口流量控制103.1.1原料油和白土进料量单闭环比值控制系统设计103.1.2 混合液出口流量前馈控制系统设计113.2 加热炉温度串级控制系统设计133.3 油水分离罐的液位控制系统设计143.4 蒸发塔内液位串级控制系统设计153.5白土精制装置控制系统总体设计164 系统仪表选型174.1 温度测量仪表选型174.1.1 热电偶测温原理174.1.2 温度测量仪表选型174.2 液位测量仪表选型194.2.1 仪表简介194.2.2 系统液位仪表选型194.3流量测量仪表选型214.3.1涡轮流量计214.3.2电磁流量计214.3.3超声流量计224.3.4冲量式流量计234.4压力测量仪表选型234.5执行器244.6 DCS选型254.6.1 DCS概述254.6.2浙大中控JX-300XP 控制系统简介254.6.3 JX-300XP卡件264.6.4卡件选择265 软件系统设计295.1组态软件功能295.2 JX-300组态设计305.2.1控制站硬件及组态305.2.2 操作站组态345.3 DCS组态355.3.1工艺流程图355.3.2系统总貌365.3.3参数调整365.3.4分组控制375.3.5趋势分析385.3.6数据一览405.3.7报警406 结束语41参考文献42谢 辞43V1 前言白土精制是润滑油基础生产的最后一道工序，作用主要是在一定的温度和时间下，润滑油料同定量的白土混合，处理各种溶剂精致和溶剂脱蜡润滑油，以物理吸附方式脱出原料中少量的胶质、沥青质、环烷酸、硫酸、氧氮硫化合物等极性物质、机械杂质等非理想组分，然后白土与油过滤分离，得到高质量的润滑油基础油。润滑油料经过溶剂精制、溶剂脱蜡或化学药剂精制后，质量已基本达到要求，但其组成中仍残留有少量的溶剂及一些有害物质。这些物质的存在，就会影响油品的颜色、安定性、抗乳化性等性能，为此还必须再经过一次精制，除去有害物质，以改善上述性能，才能得到合格的润滑油。1.1 白土的组成白土有天然白土和活性白土两种，天然白土是风化的岩石，经采掘、破碎、干燥磨细而制得。活性白土是天然白土经预热、粉碎、酸活化，再经水洗、干燥、粉碎等过程而制得。由于活性白土的脱色能力比天然的白土大410倍，因而被工业上广泛采用。活性白土是有粘土矿中的膨润土生产的，其主要成分是硅酸铝。膨润土的主要矿物成分是蒙脱土，它由火山灰蚀而成。用于制造活性白土的膨润土是指含蒙脱土大于85%的优质膨润土。蒙脱土按可交换的阳离子及其交换容量的比例为钠膨润土和钙膨润土。前者可交换的钠离子大于可交换阳离子总和的50%，后者可交换的钙离子大于可交换的阳离子总和的60%。蒙脱土是有两个硅氧思念体层，中间一个铝-氧（部分为OH）八面体层组成，其结构单元为四面体-八面体-四面体的三层膨胀型粘土矿物。没有结构置换的蒙脱土理论是为.（OH）4 Si3 AL4O20 H2O。由于同晶体置换作用，四面体层中的部分Si4+被AL3+ 等取代，八面体中部分AL3+被Mg2+等取代，剩余一定数量的负电荷。这样层间就被吸附了一定数量的可交换阳离子。蒙脱土经酸处理后，H +替换了层间可交换的阳离子，同时溶解部分八面体部分AL3+，使八面体中剩余的AL3+的配位数由6变为4。膨润土变成了具有多孔结构、较大比表面积和良好吸附性能的活性白土。此外，用于酸化处理时，膨润土中的MgO、Fe2O3也溶解在算中，使活性白土的活性增加。1.2 白土精制的发展现状随着石油价格的不断上涨，石油及它的相关产品的利用率已经成为了全世界普遍关注的问题。润滑油作为其产品的一种，也受到了广泛的关注，在润滑油中加入适量白土，它的性能活性得到大大的改善。白土精制是润滑油基础油和组分生产的最后一道工序。 我国在 60 年代以前全部采用白土补充精制工艺。自 1970 年建成了第一套加氢补充精制装置后，各润滑油生产厂陆续用加氢补充精制替代或部分替代白土补充精制。产品质量及精制效果方面，二者各有千秋，特别是某些特种油品的生产仍必须用白土精制方能满足要求。目前我国各润滑油生产厂中，两种工艺仍处于共存状态。在国外，白土补充精制几乎全部被加氢补充精制所取代。如美国，1990 年白土补充精制的能力仅占基础油生产能力的 2%。1.3 白土精制的安全性能1.3.1 安全性能（1）动厢式板框压滤机存在的安全隐患滤机饱和后的切换为人工手动切换，操作人员稍不经心，很容易造成蒸发塔与蒸发塔底泵的憋压、损坏、无防喷油挡板，当因误操作造成热油自滤室内喷出时易造成人身伤害事故，在2台滤机均不能进料工作时，只能停掉蒸发塔底泵，含有白土介质的管线、设备会出现堵塞现象。（2）混合罐存在的安全隐患 混合罐属于敞口容器，含水的白土与油接触极易引起冒罐。由于无防冒罐设施，一旦罐内油品因温度高而突沸时，罐顶没有导油通道，油品四溅而出伤人。缺底部的热电偶测温仪安装不当，指示严重偏低，是油罐突沸的潜在隐患。（3）水环式真空泵与抽真空循环水泵振动大 水环式真空泵与抽真空循环水泵分别处于四层、二层钢制框架平台上，基础不牢，泵体与钢制框架形成共振现象，泵体振动严重超标，威胁泵的安全运行。1.3.2 存在的其它主要缺陷白土计量系统的防水性能差，阴雨天故障频繁，精度不高，绝对误差达2 kg，使白土加入量不够均匀准确；套管压降大，达到6kg/cm2，限制了流通能力，加快了泵体的磨蚀；加热炉风门为百叶窗式，在正常生产时用风量较小，供风量控制困难，烟气氧含量在10%以上，使炉子效率变低等。1.3.3 生产工艺的欠缺（1）对膨润土原土有一定的选择性，并非对所有不同类型的膨润土都能生产出脱色率90%的高效活性白土，即另有一些类型的膨润土只能生产出脱色率 8085%的普通活性白土或半高效活性白土。活性度指标暂时还达不到H型（高活性度活性白土）对活性度的要求。因而它的使用范围受到了一些限制。（2）酸性废水的处理，目前石灰用量太大。（3）吸油率大。活性白土脱色使用量为油重的2%5%。使用白土对油脂进行脱色，不可避免的要夹带油，夹带量一般为活性白土量的20%50%，从而增加了炼耗和成本。目前，少数企业采用浸出法从活性废白土中将油分离出来，但分离后的油品由于白土的作用，色泽为乌黑，无法脱色出好的颜色。因此，国内油脂脱色部门希望吸油率小的活性白土。1.4 白土精制的环境污染（1）烟气污染 自动压滤机吹扫时所产生的烟气从板渣线返回到过滤机房，造成严重的空气污染。 （2）粉尘污染 在水环泵运行时，从排气门口携带出大量的白土粉尘与含白土液滴，它们在装置上四处飘散，严重污染空气与设备、地面卫生，尽管采用了负压吸入法加白土，由于加土平台高1.3m，加土困难，在倾倒白土时粉尘污染仍相当严重；白土下料系统的螺旋输送密封效果差，白土泄漏严重，造成粉尘污染。1.5 白土精制中注意事项(1)加热炉生产中搞好加热炉的平稳操作，根据不同油品，严格按工艺要求控制各点的温度。按时对瓦斯储存罐及管线检查，预防泄漏。(2)蒸发塔严格控制原料不带水，发现问题及时处理，并寻找原因。同时搞好气提溜操作，确保原料油中残留的糖醛、酮苯等溶剂及水分脱出干净。(3) 过滤机过滤机房套通风、清洁，生产工人严格执行劳动护品穿戴制度，做好个人防护，定期进行体检。白土下料机至少每小时加查一次，自动扳框机进料温度不能大于1400C。2 白土精制工艺介绍2.1 白土精制的反应原理吸附是一种物质的原子或分子依附于另一种物质表面上的现象。在吸附过程中能将另一种物质吸附于其表面上的物质为吸附剂被吸附的物质称为吸附质，吸附过程分物理吸附和化学吸附两类。物理吸附是吸附剂和吸附质之间借分子间引力的作用形成吸附，化学吸附是吸附剂和吸附质之间形成吸附化学键。吸附有选择，性极性吸附能优先吸附那些有极性基团的物质。白土是一种多孔性物质它的表面具有很强的吸附性能，能吸附极性物质如油中的杂质、胶质、环烷酸、硫化物、残余溶剂等以提高油品的抗氧化安定性、抗乳化性。从而达到改变油品色泽、降低残炭的目的。2.2 白土精制装置的介绍国外有许多成熟的润滑油无酸再生工艺，其设计比较先进，采用大型化装置。其设备投资高，不适合我国国情。近年来，我国研究了多种无酸精制装置，包括白土高温精制装置、蒸馏糠醛精制白土精制装置、减压全蒸馏溶剂白土精制装置、沉降絮凝白土精制装置及蒸馏溶剂精制白土精制装置等。2.2.1白土高温精制装置在硫酸-白土精制装置中，一般用明火加热，尽管油温为280320C，但火焰温度已在1000C以上,这种明火的高温会引起润滑油的热裂化，导致黏度和闪点的明显降低，故采用300C作为更生装置中白土精制的温度上限。但此温度又影响了白土吸附的效果，因此硫酸就成为润滑油更生中不可缺少的精制手段。而无酸污染的白土高温精制工艺,采用了管式炉高温全循环精制,废油、白土、蒸汽三相混输，降低了350400C时润滑油的过热裂解现象，同时在高温下以适量白土代替硫酸，真正做到了无酸处理。2.2.2蒸馏-糠醛精制-白土精制装置蒸馏-糠醛精制-白土精制装置的流程主要包括润滑油的预处理、常压蒸馏、减压蒸馏、降膜蒸馏、润滑油馏分油的糠醛精制和白土补充精制。其中，白土补充精制是糠醛精制的辅助手段。它利用活性白土在较高温度下对油品有脱硫、脱色、去味和脱除杂质的作用，来达到精制油品的目的。对370450C馏分经糠醛提取后,抽余油再进行白土精制，其色度和酸值降低。 装置中有糠醛精制步骤，所用精制装置设计复杂，投资大，操作要求较高，装置原则上要求连续化生产，与我国润滑油再生现状不大适应。除个别厂家外，难于在国内推广。2.2.3减压全蒸馏-溶剂-白土精制装置(1) 减压蒸馏采用管式炉加热 采用的立式圆筒管式炉，热效率较高，加热时间短，油品受热均匀。(2) 采用减压闪蒸方法制取馏分根据石油蒸馏性质当获取同样蒸馏出率所需油品加热温度平衡蒸发闪蒸方法低于具有一些塔板数的真沸点蒸馏又因废油蒸馏制取馏分对分馏精确度没有严格要求故新装置采用干式减压闪蒸方法制取馏分润滑油。减压闪蒸塔设备结构简单、制造容易、操作方便。（3）连续和间歇式装置的组合减压全蒸馏过程为连续进行各段蒸馏操作为阶段式有机组合。溶剂萃取和白土精制为间歇和阶段式操作并与蒸馏操作相配合。整个装置各步操作可根据需要随时开/停比较灵活、方便。该装置将乙醇作为主精制装置的溶剂其效果受乙醇性质的制约乙醇太强的选择性使得该装置难于在其溶解能力和选择性上找到一个最佳平衡点而最终的结果是乙醇并未完全起到溶剂精制的作用只有在后续步骤中加大白土用量来补偿由此白土用量增大，润滑油收率下降成本增加。 2.2.4沉降-絮凝-白土精制装置该装置是用絮凝剂将废油中的碳粒、胶质、沥青质和油泥等凝结，再离心分离除去。 装置中所用絮凝剂常为几种表面活性剂混合而成。如非离子表面活性剂常温下游很好的分散作用，而在高温下则起絮凝作用，一些阳离子表面活性剂具有电化学效应可破坏废油中的乳化水导致油水分离。因此絮凝剂用于预处理是很有效的，但不能代替精制。一种絮凝剂往往只对一种废油有效，目前尚无通用絮凝剂。当废油变化时，又需作大量的筛选，重新确定絮凝剂的组成和工艺条件等，同时絮凝剂本身的回收处理也比较困难故此装置难于推广。我国曾有用絮凝分离法再生ND5型内燃机车柴油机油的报道，采用了平均分子量为1.01052.5105的有机胺类聚合物COA-3为絮凝剂：并加入化学助剂以增强絮凝剂在废油中的扩散性，有利于杂质微粒的凝聚和沉降，同时加入微量的有机金属络合剂，成为供使用的有机高分子絮凝剂。用絮凝分离法再生后的油指标明显优于硫酸白土法再生油。2.2.5蒸馏-溶剂精制-白土精制装置蒸馏-溶剂精制-白土精制装置是中国石油化工总公司润滑油科技情报站经过多年的调研和试验，提出的适合我国国情的润滑油精制装置。蒸馏所用设备为斧式蒸馏装置，主精制中仍用糠醛精制，自行设计了特殊的D-型系列静态混合器萃取罐系统代替萃取塔。溶剂回收也有特点，用两个斧或蒸馏器代替溶剂回收系统。整个装置设计中，采用新技术将大型生产装置小型化，具有投资回收快的特点。2.3 白土精制装置的工艺流程简介原料油可由装置原料油泵（P-501/1.2）自装置外抽入装置，经E-502加热至75C左右至白土混合罐（D-503/1.2）。白土用工业风将汽车罐车内的白土送入装置内白土贮罐，然后再用工业风将贮罐内白土送至白土料斗（D-502/1.2），经叶轮给料器（IT-501/1.2）连续定量加入白土混合罐内，与原料油在罐内搅拌混合，混合均匀的原料与白土经泵（P-502/1.2）送至白土加热炉（F-501）加热至一定温度送入白土蒸发塔。白土与油进行充分接触。（根据原料性质，必要时在塔下部吹入过热蒸汽）。塔顶油汽和水蒸汽，经冷凝冷却器（EW-501）冷至约40C至真空罐（D-504）然后自流至馏出油水分离罐（D-507/1）进行油、水沉降分离，水自分水罐（P-507/1）底部排出，排至污水管网。馏出油自馏出油罐（D-507/2）用泵（P-506）间断送出装置。蒸发塔底油由泵（P-503/1.2）抽出，经蒸发塔底油加热炉进料换热器（E-501/1.2）和原料油换热器（E-502）换热后，经冷却器（EW-502）冷至100C左右，进入全自动过滤机（FL-501/1.2）粗滤，滤去大部分白土后，滤液进入板机进料罐（D-506），再用泵（P-504/1.2）抽出，送手动板框过滤机细滤，过滤后的油为合格成品油（即润滑油基础油），送至成品油罐，用泵抽出，经水冷却器冷却后，送出装置。过滤后的废白土，进入废白土料斗，定时统一处理。白土精制工艺流程图如图2-1所示:图2-1白土精制典型工艺流程图I原料油； II白土； III压缩风； IV精馏由； V馏出油1白土地下贮罐；2原料缓冲罐；3白土料斗；4叶轮给料器；5白土混合罐；6旋风分离器；7加热炉；8蒸发塔；9扫线管；10真空罐；11精制油罐；12板框进料罐；13馏出油分水罐；14自动板框过滤机；15板框过滤机；3 白土精制装置控制系统设计3.1 原料油和白土进料量控制及混合液出口流量控制在现代工业生产过程中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应，一旦比例失调，轻则会造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生危险。比值控制的目的，就是为了实现使几种物料混合后符合一定比例关系，使生产能安全有效地正常运行。实现使两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统称为比值控制系统。通常以保持两种或两种以上物料的流量为一定比例关系的系统，称为流量比值控制系统。3.1.1原料油和白土进料量单闭环比值控制系统设计白土和润滑油精制混合的重要因素之一就是它们的比值，白土和润滑油要按照一定的比例均匀混合地加入混合罐。在一定条件下白土用量越大，产品质量就越好，但白土用量的改变与产品质量的变化不成正比关系。一般情况下，随着白土用量的增加，油品颜色变浅，酸值降低，抗氧化安全性提高，但是白土量过大，容易造成混合不均匀或因过深精制会把油品中天然抗氧化剂少量胶质，沥青质去掉，从而引起油品抗氧化安全性降低。所以原料油和白土进料量控制环节采用单闭环比值控制方案。选取原料油为主流量，白土加入量为副流量。当主流量变化时，其流量信号经测量变送器送到比值计算器，比值计算器按事先设置好的的比值系数使输出成比例变化，并作为副流量控制器的设定值，此时副流量调节为一个随动系统，白土加入量经调节作用自动跟随原料油流量变化，使其在新的工况下保持两流量比值不变。当白土加入量由于自身的干扰而变化时，因为它是一个定值系统，经控制后克服自身的干扰。且一般流量控制器都采用PI作用，能消除余差，使工艺要求的流量比保持不变。单闭环比值控制的优点是两种物料流量比值较为准确，实施也比较方便，所以得到了广泛的应用。然而，两物料的流量比值虽然可以保持一定，但由于原料油的流量是可变的，所以进入的总流量是不固定的。因为波动会给反应过程带来一定影响，可能使整个反应器的热平衡遭到破坏，甚至造成严重事故，但由于控制装置不是直接的化学反应器，又由于双闭环比值控制所用的仪表较多，投资高。一般情况下，采用单闭环比值控制系统也可以达到目的。原料油和白土进料量单闭环比值控制系统的方框图如图3-1所示：白土原料油图3-1原料油和白土进料量单闭环比值控制系统3.1.2 混合液出口流量前馈控制系统设计白土和润滑油的混合精制过程中，润滑油作为主要参数在控制过程中受到了最主要的关注。由于反馈控制系统的闭环系统其特点是当被控过程受到扰动后，必须等到被控变量出现偏差时，控制器才开始作为补偿扰动对被控变量的影响。而前馈控制方法则无须等到扰动量出现偏差时才去控制以补偿扰动对被控变量的影响。而是直接利用测量的扰动量去补偿扰动对被控变量的影响。所以原料油的流量控制方案采用前馈控制方案。前馈控制的优点：（1）前馈控制时，是按照扰动作用的大小进行控制，如果控制作用恰到好处，一般比反馈控制要及时。由于前馈是按照扰动作用的大小进行的，而被控制器就直接根据监测到的扰动，按照一定规律去进行控制，当这种扰动发生后被控制变量还未发生变化，前馈控制器就产生了作用，从理论上可以把偏差彻底消除。显然，前馈控制对于扰动的克服要比反馈控制及时的多。（2）前馈控制属于开环控制系统，反馈控制是一个闭环控制系统。从某种意义上讲是前馈控制的不足之处，反馈控制系统由于是闭环控制系统，控制结果能够通过反馈获得检验。而前馈控制的效果并不通过反馈加以检验。因此前馈控制对被控对象的特性了解必须比反馈控制清楚得多，才能得到比较合适的前馈控制作用。（3）前馈控制使用的是视被控对象特性而定的“专用”控制器。一般的反馈控制系统采用PID控制器，而前馈控制器是专用控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器烦人形式是不同的。混合液出口流量控制如图3-2所示白土混合液白土混合罐图3-2混合液出口流量控制3.2 加热炉温度串级控制系统设计混合均匀的原料油与白土经泵送至白土加热炉，加热至一定温度送入白土蒸发塔。白土加热炉的温度高低对原料油的性质影响很大，所以要严格控制加热炉的温度。加热炉是一个非线性的、时变的、分布参数复杂的被控对象。白土加热炉是通过压力调节器和温度调节器控制调节阀来控制燃油的流量，从而达到对炉温的控制。在控制系统中，每一个干扰到被控变量之间都是一条干扰通道。对于该加热炉，主要的干扰有：燃料压力的波动、燃料热值的波动、原料流量的调整或波动、原料入温度的波动等等。如果对每一个主要干扰都用一个控制系统来克服波动，则整个系统的主要目标；原料的出口温度，肯定能被控制得很好。但实际上，有些量的控制很不方便，而且，这样做使整个控制工程的投资将很大的。实践中，人们探索出一种复杂控制系统，不需要增加太多的仪表即可使被控制量达到较高的控制精度。这就是串级控制系统。从前面的分析可知，该系统的主要问题在于传热过程时间常数很大。串级控制的思想是把时间常数较大的被控对象分解为二个时间常数较小的被控对象。在这个控制系统中，选用炉内的温度作为主控变量，燃料油的压力为副控变量。它能提前反映干扰的作用，增加对这个中间变量的有效控制，即根据炉膛温度的变化，先控制燃料量，再根据炉内温度与给定值之差，进一步控制燃料量，可使整个系统的被控制变量得到较精确的控制。 图3-3加热炉内温度控制系统流程图白土混合液燃料油3.3 油水分离罐的液位控制系统设计h(t)液位控制器控制阀分离罐液位测量变送器c(t)hsp图3-4分离罐液位控制系统方框图塔顶油汽和水蒸汽经冷凝冷却器冷至一定温度后送至油水分离罐进行油水分离。下面对分离罐内的液位进行控制，这里采用单回路PID控制方式即可。 液位控制系统的方框图如图3-4所示，油水分离罐的液位控制系统流程图如图3-5所示。图3-5油水分离罐的液位控制系统流程图油水分离罐3.4 蒸发塔内液位串级控制系统设计蒸发塔的液位是通过蒸发塔底油泵来控制的，由于蒸发塔进料是白土和润滑油的混合液体，而出去的是油汽和水蒸汽。所以如果控制不当极容易造成蒸发塔内液位过高。这里选用油汽和水蒸汽的压力作为主变量，而蒸发塔液位作为副变量。在蒸发塔内保证油品与白土吸附和扩散的需要，一般在蒸发塔内的停留时间为2040min。为了保证蒸发塔的液位不过高和消除装置的安全因素以油汽和水蒸汽的压力作为主变量，蒸发塔液位作为副变量的串级控制方案。此前已经介绍过了串级控制的优越性这里就不再介绍串级控制了。蒸发塔液位控制系统如图3-6所示。油气、水蒸气图3-6蒸发塔液位控制系统流程图3.5白土精制装置控制系统总体设计白土精制装置控制系统流程图如图3-7所示：图3-7白土精制装置控制系统流程图I原料油； II白土； III压缩风； IV精馏由； V馏出油1白土地下贮罐；2原料缓冲罐；3白土料斗；4叶轮给料器；5白土混合罐；6旋风分离器；7加热炉；8蒸发塔；9扫线管；10真空罐；11精制油罐；12板框进料罐；13馏出油分水罐；14自动板框过滤机；15板框过滤机；4 系统仪表选型4.1 温度测量仪表选型表示物体或系统冷热程度的物理量称为温度。为了对物体或系统的冷热程度进行定量描述，必须确定温标，所谓温标，就是温度数值化的标尺，它规定温度的读数起点和测量温度的的基本单位。目前常用的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际使用温标。温度测量仪表的应用范围很广泛，几乎贯穿于企业生产的各个工段。目前常用的有双金属温度计、热电偶、热电阻、一体化温度变送器、现场显示温度变送器、红外测温、激光测温等，合理的运用它们是热工仪表的基础。4.1.1 热电偶测温原理热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在Seebeck电动势热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系, 制成热电偶分度表; 分度表是自由端温度在0时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种金属材料时, 只要该材料两个接点的温度相同, 热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此, 在热电偶测温时, 可接入测量仪表, 测得热电动势后, 即可知道被测介质的温度。4.1.2 温度测量仪表选型目前常用的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际使用温标。温度测量仪表的应用范围很广泛，几乎贯穿于企业生产的各个工段。目前常用的有双金属温度计、热电偶、热电阻、一体化温度变送器、现场显示温度变送器、红外测温、激光测温等，合理的运用它们是热工仪表的基础。GDT182智能温度变送器（上海涌纬自控成套设备有限公司）当前价：950.00 元/只GDT182通用型二线制温度变送器。用于Pt100热电阻、热电偶电阻、毫伏电压信号输入，经隔离变送出标准的直流电流信号420mA。同时支持HART通讯协议。特点：通用型各种输入信号（热电阻、热电偶、电阻、电压），支持HART通讯协议；通过PC机或手操器可在线设置输入类型和量程；二线制技术，420mA模拟输出；高精度转换，线性化曲线匹配；输入输出之间电磁隔离；紧凑的结构设计，体积小、重量轻；适合安装于标准温度传感器接线盒内部。技术参数：产品出厂是预设为K型热电偶，01000，内置冷端补偿。输入：热电偶：K、E、S、B、T、W、J；热电阻：Pt100热电阻；电阻()：电阻值；电压(mV)：毫伏电压信号；输出：输出电流(Io)：420mA；输出回路供电(Uo)：1230VDC；最小工作电压(Ui)：12VDC；综合参数：标准精度：0.2%；温度漂移：0.015%/；热电偶输入(冷端补偿误差)：每20误差1；热电阻引线补偿：0.1%（010）；负载变化影响：0.1%（允许负载范围内）；电源变化影响：0.1%（1230V）；外形尺寸：4420（mm）；整机重量：约30克；4.2 液位测量仪表选型4.2.1 仪表简介直读式液位计是将指示液位用的玻璃管或特质的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理，从玻璃管或玻璃板上的刻度读出液位的高度。直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。浮力式液位计是根据液位变化时，漂浮在液位表面的浮子随之同步移动的远离工作的。这一移动距离通过机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位；也将浮筒的一部分侵入液位中，并使浮漂能自由漂浮，测其所受的浮力将随液位或相对界面位置的变化，测出此浮力即可测出液位。如果将浮筒所受浮力变化，经连杆和钮管传到变送器霍尔元件，并变换成相应的电信号输出，那么经过仪表就可以显示或调解相界面。电容式液位仪表的工作原理是把液位的变化，变换成相对应电容量的变化，然后测量此电容量的变化从而得到液位的变化。电容式液位仪表用于测量导电，非导电的液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。核辐射液位计是通过放射源发射出射线，穿过被测物料后由探测器接收。当液位改变时，由于被测无聊的吸收剂量改变，而使探测器接收到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经过放大后送给显示仪表连续显示物位。4.2.2 系统液位仪表选型系统中的液位计主要是测量油水分离罐的液位值，要求在现场指示即可，并无其他要求，所以选用浮筒式液位计作为测量仪表。ZY-FT浮筒液位计是根据阿基米德定律好和磁藕合原理设计而成的液位测量仪表。并具有指示针式现场只是功能。壳提供上下限位报警信号输出。仪表可用于敞口或压力容器的液位和界面测量，特别适用于高温，高压的场合。ZY-FT浮筒液位计由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和指示器。ZY-FT浮筒液位计浸在液位中的浮筒受到向下的重力，向上的浮力和弹簧力的复合作用。当这三个力平衡状态被打破，从而引起弹力变化，已达到新的平衡。弹簧的伸缩使其与相连接的磁钢产生位移。这样，通过指示器内的磁感应元件和传动装置使其指示出液位。限位开关的仪表即可实现液位信号的报警功能。仪表可用来测量液位、界位和密度，即可输出4-20mA的标准信号，又可以提供与之对应的HART通讯协议输出。便携式手持通讯器可以在仪表输出的任意一点对仪表进行组态调试。由于仪表盘的测量精度高，稳定性好，调试方便，标定简单，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、食品等行业；主要参数：1、度等级：0.5%、1.0%；2、入信号：液位、界位或密度的变化；3、出信号： 模拟量:4-20Madc；数字量：HART1200波特移频键控（FSK）；4、负载能力：350（48VDC供电时可为15）；5、测量范围：300、500、800、1200、2500、3000mm（也可以根据要求定制）；6、介质比重：0.4-1.4（介质比重差0.2）；7、工作压力：1.6、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0Mpa；工作温度：DLC3000系列数字式液位控制-40-+70；浮筒液位传感器及外筒-110-+400；8、供电电源：24VDC；9、功率：0.5W；10、防护等级：IP66；隔爆型：ExdllCT6；本质安全型：ExiallCT6；11、拦截法兰标准：可参照外形图及安装尺寸图用户如需配其他法兰如：GB、SH、HGJ、ANSI等标准可定做；4.3流量测量仪表选型流量测量是工业生产中一个重要环节参数，流量的测量与控制是生产过过程自动化的重要环节，不同生产过程中各种物料平衡都与流量控制有关。本文在测量白土输送，润滑油输送，以及各个罐的出口流量时，都用到了流量测量的仪表。流量的测量队稳定工艺条件，生产的高产优质好人保障安全运行及实施最优控制方案等具有重要意义。4.3.1涡轮流量计涡轮流量计选用大连西格玛仪表有限公司所生产的LWGY系列涡轮流量计，该系列流量计是该公司采用国外技术生产制造的，是最理想的计量液体的流量计之一。它具有结构简单，计量精度高，使用寿命长，操作简单，容易检修等特点。该产品 广泛适用于：冶金、化工、石油等液体流量的检测。主要技术参数：1 传感精度为：0.5%；1%；2 环境温度：-20 +500；3 相对湿度：5% 9%；4 介质温度：0 120；5 外电源供电 +12VDC或+24VDC，远传距离250m；4.3.2电磁流量计郑州银环仪表成套销售有限公司LD电磁流量计由传感器和转换器两部分构成，是基于达拉低点次定律工作的，用来测量电导率大于5ms/cm导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外，还可用于测量强酸、弱酸等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。管饭用与石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政环保、水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。技术参数：1. 介质导电率：5ms/cm2. 流速：0.312m/s3. 精度：0.5%；1%4. 介质温度：1805. 环境温度：-101004.3.3超声流量计唐山博宇电子有限公司的MLF-100H超声流量计以速度差为原理，测量圆管内液体流量。本系列仪表采用了数字 发射、数字接收、数字分析、数字输出等先进的微功耗数字化设计技术，仪表计量准确、运行可靠，更适用于工业现场的需求。MLT-100H技术参数：1. 陶瓷传感器、金属合金粘结剂。强度高、耐磨损、耐腐蚀、不易结垢。特别适合高温、高腐性液体的测量。使用金属粘结剂，粘结剂更加牢固，使用温度可达160，特别适合于声传感器。使传感器的工程实用性大大提高。2. 微功耗、数字化设计。整机采用微功耗硬件及软件设计，对超神波信号进行数字发射、数字接收和数字分析，达到了全面的数字化设计，整机功耗小于0.3W电池供电整机功耗只有0.2mW。3. 卓越的剂量和管理功能。在软件设计上采用先进的分析和计算技术，保证准确的计量功能。另外设计了先进的管理功能，该系列仪表能在任何时间查阅前十年任何时候的仪表运行数据。4.3.4冲量式流量计金湖云仪自动化设备有限公司公司的质量流量计是基于多普勒效应的物理原理，传感器在管道内产生微波场，微波被管道内流动的微粒反射。计算频率和幅度的变化可精确地测量出固体流量。质量流量计的技术参数：测量范围：kg/ht/h；输出信号：4-20mA；介质温度：180；环境温度：-40-90； 精度：2-1%；允许物料粒重和大小：检测板重量的5%或150mm以下；4.4压力测量仪表选型北京瑞利威尔科技发展有限公司生产的RL系列压力测量变送器是引进美国技术，采用不锈钢全封焊结构，具有良好的防潮性能和优良的介质兼容性，可用于许多工业过程场合较弱的腐蚀性介质中；电路部分的关键元器件、压力敏感芯片均选用国际著名品牌，高精度、低漂移可以测量有腐蚀性气体、液体的绝压、表压、负压；广泛运用于冶金、航空、航天、石化、电力、医药、食品等自动化控制领域。具有防爆、防潮、防腐蚀，可用来测量水、油类、粘稠液体等多种介质。主要技术参数：1.测量范围：-0.1250Mpa2.输出：mv信号：4-20MA，0-55V，1-5V，0-10V3.测量介质：液体，奖状介质使用平膜无腔型接嘴4.工作方式：绝压、表压、负压5.工作温度：-20856.精度：0.1%FS，0.25%FS，0.5%FS7.过载能力：15.%FS8.温度补偿：0-70，补偿值0.02% FS/9.防爆标志：ExdII CT64.5执行器控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪表，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。控制阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，控制阀可以分为气动、电动、液动、手动与自力式五种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动控制阀，以液体介质(如油等)压力为动力的电液动控制阀，手动操作的手动控制阀、依靠流经阀内介质自身的压力或温度作为能源驱动的自力式调节阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型控制阀等。执行器是自动化技术工具中接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。执行器也是控制系统正向通路中直接改变操纵变量的仪表，由执行机构和调节机构组成。在过程控制系统中，执行器由执行机构和调节机构两部分组成。调节机构通过执行元件直接改变生产过程的参数，使生产过程满足预定的要求。执行机构则接受来自控制器的控制信息把它转换为驱动调节机构的输出（如角位移或直线位移输出）。它也采用适当的执行元件，但要求与调节机构不同。执行器直接安装在生产现场，有时工作条件严苛。能否保持正常工作直接影响自动调节系统的安全性和可靠性。气动执行器（上海华通集团明精防腐阀门制造有限公司） 当前价：460元/台 产品型号：阿斯塔GT 产品特点：ARSOTA阿斯塔GT系列阀门气动装置是新研制的输出轴回转角为90的部分回转型气动执行装置。它可以与球阀、蝶阀等阀门组合成气动阀门，也适用于需90回转运动的其它机械装置。该产品通过配用电磁阀等附件可以完成开、关两位置的动作控制，以及连续动作控制（自动调节控制）的不同要求。 技术参数：工作环境温度：-20-90输出扭矩：3-10000Nm空气压力：2-8bar，最大10bar制造特点：超宽面齿条小齿轮传动技术。活塞及齿轮和壳体接触面有低摩擦 材料制成的滑动轴承成套、导向。4.6 DCS选型4.6.1 DCS概述集散控制系统（Di