化工过程自动控制ppt课件

1、第8章 化工流程的自动控制 仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发扬着重要作用。强化化工流程的自动控制，是化工消费过程的开展趋势和方向。化工流程自动化控制的优点：、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产质量量或收率；、保证化工流程平安、稳定的运转；、对间歇过程，还可减少批间差别，保证产质量量的稳定性和反复性；、降低工人的劳动强度，减少人为要素对化工消费过程的影响；“CACComputer Aided Control“CAOComputer Aided Operation化工流程中经常需求控制的部分工艺变量参数：化工流程中经常需求控制的部分工艺变量参数：温度 压力 流量液位搅拌转速PH值浊度、粘

2、度、各种组份浓度对一个化工流程进展控制对一个化工流程进展控制人工控制人工控制仪表和计算机控制自动控制仪表和计算机控制自动控制 自动控制是在人工控制的根底上开展而来的，由检测仪表、计算机自动控制是在人工控制的根底上开展而来的，由检测仪表、计算机安装、自控阀门组成的自动控制系统分别替代人的眼睛察看、大脑判别安装、自控阀门组成的自动控制系统分别替代人的眼睛察看、大脑判别决策、手动操作。决策、手动操作。计算机自动控制系统表示图计算机自动控制系统表示图化工过程或化工设备一次仪表二次仪表物理量变送器计算机控制安装420mA05V执行机构自控阀门计算机自动控制系统仪表一次和二次仪表计算机控制安装动作机构自控

3、阀门计算机主机硬件、软件A/D、D/A模入、模出控制软件平台软件及二次开发的控制运用软件序号名称符号序号名称符号1变送器4控制室仪表2就地安装仪表5孔板流量计3机组盘装仪表6转子流量计化工流程自控仪表的一些图形符号：化工流程自控仪表的一些图形符号：自控参量代号：T温度 F流量 P压力或真空度 L物位 C浓度 pH氢离子浓度A分析 V黏度 M搅拌转速自控功能代号：I指示 C控制 Q累积J记录 X信号 T调理L联锁 A报警 R人工遥控 表示将位号为表示将位号为101的流量信号引入计算机自控系统，显示并控制该值。的流量信号引入计算机自控系统，显示并控制该值。 表示在设备附近就地加装仪表显示温度表示在

4、设备附近就地加装仪表显示温度101，而不引入计算机自控系统。，而不引入计算机自控系统。FIC101TI101例如：例如：8.1 化工流程自控控制的一些根本概念化工流程自控控制的一些根本概念一、自动控制术语一、自动控制术语TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水要求：热流股温度控制在8011、被控对象被控过程、被控设备TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水定义：需求实现自动控制的消费流程过程或设备。定义：需求实现自动控制的消费流程过程或设备。上述例子中，被控对象就是换热器。2、被控变量被控参数定义：被控对象中需求坚持规定数值的物理量。定义：被控对象中需求坚持规定数值的物理量。上述例子中

5、，热流股的温度。TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水3、控制变量支配变量定义：受执行安装自控阀门支配，用来使被控变量坚持在设定值定义：受执行安装自控阀门支配，用来使被控变量坚持在设定值的某个物理量。的某个物理量。上述例子中，加热蒸汽的流量。4、干扰变量扰动变量定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并能够引起被控变量发生定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并能够引起被控变量发生变化的一些物理量。变化的一些物理量。上述例子中，加热蒸汽的压力温度、冷流股的流量及温度。TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水5、设定值与控制精度设定值被控变量的工艺规定值。设定值被控变量的工艺规定值。留意

6、：对开环控制系统，控制变量也可以有设定值。留意：对开环控制系统，控制变量也可以有设定值。控制精度设定值允许的动摇范围。控制精度设定值允许的动摇范围。上述例子中，热流股的温度要求控制在801。 80就是被控变量的设定值， 1就是对热流股温度的控制精度要求。对延续过程，设定值是一个定值对延续过程，设定值是一个定值温度时间80温度时间对间歇过程，设定值也可以是一个随时间而变的曲线时变曲线对间歇过程，设定值也可以是一个随时间而变的曲线时变曲线TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水6、控制偏向控制偏向被控变量的设定值与其实践丈量值之差。控制偏向被控变量的设定值与其实践丈量值之差。上述例子中，热流股

7、的温度要求控制在801。 假照实践检测为80.6，那么0.6 就是控制偏向。偏向在控制精度以内控制有效胜利控制，如偏向在控制精度以内控制有效胜利控制，如80.9 偏向在控制精度以外控制失控，如偏向在控制精度以外控制失控，如81.2 控制失效的缘由有多种。控制失效的缘由有多种。二、控制系统类型二、控制系统类型计算机自动控制系统计算机自动控制系统开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统 TI换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水1、开环控制系统、开环控制系统人工预先给定蒸汽流量值计算机控制安装 TI换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水 FI2、闭环控制系统、闭环控制系统TIC换热器换热器

8、冷流股热流股加热蒸汽冷凝水闭环控制系统作用原理：闭环控制系统作用原理： 经过被控变量的检测值与其设定值的偏向包括偏向正负方向，经过被控变量的检测值与其设定值的偏向包括偏向正负方向，反过来经过计算机控制安装对控制变量进展支配调理。反过来经过计算机控制安装对控制变量进展支配调理。开环控制系统与闭环控制系统的几点显著区别：、闭环控制系统是按被控变量的检测值与其设定值的偏向去支配影响控制变量； 而开环控制系统是按照控制变量本身的设定值或干扰变量的大小去支配影响控制变量。、闭环控制系统在被控变量 控制安装 控制变量之间构成了相互影响的回路。 即：控制变量可以改动到被控变量，反过来，被控变量的信息有可以指

9、点控制变量的调理。 而开环控制系统不存在此相互影响的回路。、闭环控制系统必需有被控变量的检测，而开环控制系统可以没有被控变量的检测。化工流程的控制系统类型，绝大多数为闭合控制系统。化工流程的控制系统类型，绝大多数为闭合控制系统。关于化工流程控制回路的控制算法控制器算法关于化工流程控制回路的控制算法控制器算法普通固定PID算法；自校正PID算法；自顺应控制算法；自校正控制算法；模糊FUZZY控制算法；专家控制系统算法； 在化工流程的实践控制中，经常遇到一些干扰变量多、大滞后等问题，在化工流程的实践控制中，经常遇到一些干扰变量多、大滞后等问题，对控制回路的控制算法提出了挑战。对控制回路的控制算法提

10、出了挑战。 8.2 化工单元操作常见的控制方案化工单元操作常见的控制方案一、离心泵出口流量控制一、离心泵出口流量控制1、离心泵出口单路流量控制、离心泵出口单路流量控制FICFIC情形1情形22、离心泵出口多支路流量控制、离心泵出口多支路流量控制FICFIC留意：留意：一切调理阀均应该程度安装，并保证其前后直管段长度；一切调理阀均应该程度安装，并保证其前后直管段长度；二、容器釜内液相温度控制二、容器釜内液相温度控制TIC蒸汽冷凝水疏水器三、容器釜内压力控制三、容器釜内压力控制PIC蒸汽冷凝水K情形1，釜内真空度控制去真空泵PIC蒸汽冷凝水情形2，釜内正压控制放空压力气体蒸汽冷凝水PHIC碱酸四、

11、容器釜内液相四、容器釜内液相PH值控制值控制LIC蒸汽冷凝水进料五、容器釜内液体的液位控制五、容器釜内液体的液位控制经过进料流股流率来控制容器内液体的液位六、复杂的串级控制六、复杂的串级控制TIC换热器换热器冷流股热流股加热蒸汽冷凝水换热器复杂串级控制表示图换热器复杂串级控制表示图TITIFI七、化工流程中的间接丈量与控制七、化工流程中的间接丈量与控制问题描画： 一个真空蒸发结晶的间歇过程，蒸发结晶釜内釜总体积为6m3为正丁醇水帕罗西丁物系，釜外夹套采用1.3kgf/cm2的饱和蒸汽加热，系统真空度要求控制在72010mmHg，开场真空蒸发结晶前，首先一次性向釜内压入3m3的正丁醇水帕罗西盯均相物料溶剂基水份含量质量百分数为23，起始温度为室温。，开启真空泵，待真空度稳定后，开场控制加热蒸汽流量进展升温蒸发，随着正丁醇水的馏出，釜内液位将下降，要求采用补加正丁醇的方式维持结晶釜内液位根本不变。当釜内水份含量降低到一定数值时，帕罗西盯开场结晶出来。整个过程为了保证晶体的成核与生长，还要求控制蒸发过程的蒸发速度，而且在出晶点时蒸发出的冷凝液要部分回流到结晶釜。为了防止帕罗西盯的热降解，整个蒸发过程温度不能超越50。蒸发结晶终