過(guò)程控制及自動(dòng)化儀表課件第10章 典型過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 第第1010章章 典型生產(chǎn)過(guò)程控制典型生產(chǎn)過(guò)程控制 與工程設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)1）了解電廠鍋爐的各種控制要求，熟悉它們的了解電廠鍋爐的各種控制要求，熟悉它們的控制方案；控制方案；2）掌握鍋爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；掌握鍋爐燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；3）了解精餾塔的控制任務(wù)了解精餾塔的控制任務(wù), 熟悉各變量之間的熟悉各變量之間的關(guān)系；關(guān)系；4）掌握精餾過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；掌握精餾過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；5）了解工程設(shè)計(jì)的基本要求與基本內(nèi)容；了解工程設(shè)計(jì)的基本要求與基本內(nèi)容；6）了解項(xiàng)目報(bào)告、施工圖的設(shè)計(jì)方法以及抗干了解項(xiàng)目報(bào)告、施工圖的設(shè)計(jì)方法以及抗干擾問(wèn)題的解決方案。擾問(wèn)題的解決方案。火

2、力發(fā)電廠外觀火力發(fā)電廠外觀 在火力發(fā)電廠，最基本的工藝在火力發(fā)電廠，最基本的工藝過(guò)程是用鍋爐生產(chǎn)蒸汽，使汽輪機(jī)過(guò)程是用鍋爐生產(chǎn)蒸汽，使汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組 鍋爐控制是火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程自鍋爐控制是火力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要組成部分。它的主要任務(wù)動(dòng)化的重要組成部分。它的主要任務(wù)是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備（汽輪機(jī)）的需要，是根據(jù)負(fù)荷設(shè)備（汽輪機(jī)）的需要，供應(yīng)一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和供應(yīng)一定規(guī)格（壓力、溫度、流量和純度）的蒸汽。純度）的蒸汽。 重點(diǎn)以重點(diǎn)以鍋爐汽包水位控鍋爐汽包水位控制制、過(guò)熱蒸汽溫度控制過(guò)熱蒸汽溫度控制、鍋鍋爐燃燒控制爐燃燒控

3、制為例討論它們的為例討論它們的控制方案?？刂品桨?。1汽輪機(jī)高壓缸；汽輪機(jī)高壓缸；2汽輪機(jī)中、低壓汽輪機(jī)中、低壓缸；缸；3汽包；汽包；4爐膛；爐膛；5煙道；煙道；6發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)；7冷凝冷凝器；器；8補(bǔ)充水；補(bǔ)充水；9凝結(jié)水泵；凝結(jié)水泵；10循環(huán)水泵；循環(huán)水泵；11低低壓加熱器；壓加熱器；12除除氧器；氧器；13給水泵；給水泵；14高壓加熱器；高壓加熱器；15給水調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；給水調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；16省媒器；省媒器；17過(guò)熱器；過(guò)熱器；18減溫減溫器；器；19汽機(jī)高壓調(diào)汽門；汽機(jī)高壓調(diào)汽門；20再熱器；再熱器；21再熱器減再熱器減溫器；溫器；22汽機(jī)中壓調(diào)汽門；汽機(jī)中壓調(diào)汽門；23媒粉倉(cāng)；媒粉倉(cāng)；24燃燃

4、料量控制機(jī)構(gòu)；料量控制機(jī)構(gòu)；25噴燃器；噴燃器；26送風(fēng)機(jī)；送風(fēng)機(jī)；27空空氣預(yù)熱器；氣預(yù)熱器；28調(diào)風(fēng)門；調(diào)風(fēng)門；29水冷壁管；水冷壁管；30引風(fēng)引風(fēng)機(jī)；機(jī)；31煙道擋板煙道擋板。1.汽包水位控制的重要性汽包水位控制的重要性 將鍋爐的汽包水位控制在一個(gè)允許范圍內(nèi)，是鍋爐運(yùn)行的將鍋爐的汽包水位控制在一個(gè)允許范圍內(nèi)，是鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)主要指標(biāo)，也是鍋爐能提供符合質(zhì)量要求的蒸汽負(fù)荷的也是鍋爐能提供符合質(zhì)量要求的蒸汽負(fù)荷的必要條件必要條件。 2.汽包水位的控制方案汽包水位的控制方案 一種可行的控制方案是一種可行的控制方案是以汽包水位為主被控參數(shù)、給水流量為副被以汽包水位為主被控參數(shù)、給水流量為副被

5、控參數(shù)、蒸汽流量為前饋信號(hào)控參數(shù)、蒸汽流量為前饋信號(hào)的三沖量前饋反饋串級(jí)控制系統(tǒng)。的三沖量前饋反饋串級(jí)控制系統(tǒng)。 （1）單沖量水位控制方案）單沖量水位控制方案 以以汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù)汽包水位為被控參數(shù)、給水流量為控制參數(shù)構(gòu)成的單回路控制構(gòu)成的單回路控制系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便，缺點(diǎn)是克服系統(tǒng)稱為單沖量控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便，缺點(diǎn)是克服給水自發(fā)性干擾和負(fù)荷干擾的能力差（給水自發(fā)性干擾和負(fù)荷干擾的能力差（虛假水位問(wèn)題。虛假水位問(wèn)題。）。）。（2）雙沖量水位控制方案）雙沖量水位控制方案 如果根據(jù)蒸汽流量的變化來(lái)校正如果根據(jù)蒸汽流量的變化來(lái)校

6、正虛假水位虛假水位的誤動(dòng)作，就能使調(diào)節(jié)閥的誤動(dòng)作，就能使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)，減少水位的波動(dòng)，改善控制質(zhì)量。也就是說(shuō)，若動(dòng)作準(zhǔn)確及時(shí)，減少水位的波動(dòng)，改善控制質(zhì)量。也就是說(shuō)，若將蒸汽將蒸汽流量作為前饋信號(hào)流量作為前饋信號(hào)，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。，就構(gòu)成了雙沖量控制系統(tǒng)。 圖圖101 雙沖量控制系統(tǒng)流程圖及方框圖雙沖量控制系統(tǒng)流程圖及方框圖顯而易見(jiàn)顯而易見(jiàn)，該控制方案與單沖量水位控制相比，控制質(zhì)量已有明顯改，該控制方案與單沖量水位控制相比，控制質(zhì)量已有明顯改善，但它對(duì)于給水系統(tǒng)的干擾仍不能有效克服，需要再引入給水流量善，但它對(duì)于給水系統(tǒng)的干擾仍不能有效克服，需要再引入給水流量信號(hào)構(gòu)成三沖量串級(jí)控

7、制系統(tǒng)。信號(hào)構(gòu)成三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)。 （3） 三沖量串級(jí)控制方案三沖量串級(jí)控制方案 該控制系統(tǒng)由主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器和該控制系統(tǒng)由主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器和三個(gè)沖量（三個(gè)沖量（汽包水位、蒸汽流量、汽包水位、蒸汽流量、給水流量給水流量）構(gòu)成。其中，主調(diào)節(jié)器）構(gòu)成。其中，主調(diào)節(jié)器為水位調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器為給水流為水位調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器為給水流量調(diào)節(jié)器，蒸汽流量為前饋信號(hào)。量調(diào)節(jié)器，蒸汽流量為前饋信號(hào)。圖圖102 汽包水位三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)流程圖汽包水位三沖量串級(jí)控制系統(tǒng)流程圖三沖量前饋反饋串級(jí)控制系統(tǒng)在克服虛假水位的影響、維持水位穩(wěn)定、提高給水控制質(zhì)量等多方面都優(yōu)于前述兩種控制系統(tǒng)，是現(xiàn)場(chǎng)廣泛采用的汽包水位控制方

8、案。1控制要求與過(guò)程特性控制要求與過(guò)程特性 過(guò)熱蒸汽溫度是影響安全和經(jīng)濟(jì)的重要參數(shù)，要求保持在過(guò)熱蒸汽溫度是影響安全和經(jīng)濟(jì)的重要參數(shù)，要求保持在5的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的控制任務(wù)控制任務(wù)是使過(guò)熱器出口溫度維持在允許范圍內(nèi)是使過(guò)熱器出口溫度維持在允許范圍內(nèi)。 影響過(guò)熱蒸汽溫度的影響過(guò)熱蒸汽溫度的外界因外界因素素很多，例如蒸汽流量、減溫很多，例如蒸汽流量、減溫水量、流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣溫度水量、流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣溫度和流速等的變化都會(huì)影響過(guò)熱和流速等的變化都會(huì)影響過(guò)熱蒸汽的溫度。各種階躍干擾對(duì)蒸汽的溫度。各種階躍干擾對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度的階躍響應(yīng)曲線過(guò)熱蒸汽溫度的階躍

9、響應(yīng)曲線如左圖所示。如左圖所示。 圖圖103 不同干擾對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線不同干擾對(duì)過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線 由左圖可知，在各種階躍干由左圖可知，在各種階躍干擾作用下，其動(dòng)態(tài)特性都有擾作用下，其動(dòng)態(tài)特性都有時(shí)時(shí)延延和和慣性慣性，只是時(shí)延和慣性的，只是時(shí)延和慣性的大小不同而已。大小不同而已。 2控制變量的選擇與控制方案的確定控制變量的選擇與控制方案的確定 由于由于蒸汽流量蒸汽流量的變化是負(fù)荷干擾，因而不能作為控制變量；的變化是負(fù)荷干擾，因而不能作為控制變量； 若采用若采用煙氣煙氣側(cè)干擾作為控制變量，則會(huì)使鍋爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給設(shè)計(jì)側(cè)干擾作為控制變量，則會(huì)使鍋爐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給設(shè)計(jì)制造

10、帶來(lái)困難，也不宜作為控制變量；制造帶來(lái)困難，也不宜作為控制變量； 若采用若采用減溫水流量減溫水流量作為控制變量則既簡(jiǎn)單又易行。但存在的問(wèn)題是：作為控制變量則既簡(jiǎn)單又易行。但存在的問(wèn)題是：減溫水流量與過(guò)熱蒸汽溫度之間存在較大的時(shí)延和慣性；減溫水流量與過(guò)熱蒸汽溫度之間存在較大的時(shí)延和慣性；在工藝上，鍋在工藝上，鍋爐給水與減溫水常常合用一根總管，這樣會(huì)導(dǎo)致減溫水自身波動(dòng)頻繁。爐給水與減溫水常常合用一根總管，這樣會(huì)導(dǎo)致減溫水自身波動(dòng)頻繁。 針對(duì)上述存在的問(wèn)題，如果設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)則無(wú)法滿足生產(chǎn)工藝的要針對(duì)上述存在的問(wèn)題，如果設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)則無(wú)法滿足生產(chǎn)工藝的要求。為此，需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以

11、提高控制質(zhì)量。求。為此，需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。 一種可行的控制方案是設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)，如下圖所示。一種可行的控制方案是設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)，如下圖所示。 圖圖104 過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)控制過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)控制該控制系統(tǒng)是將減溫器后的汽溫信號(hào)該控制系統(tǒng)是將減溫器后的汽溫信號(hào)煙道氣）而偏離給定值時(shí)，主汽溫信煙道氣）而偏離給定值時(shí)，主汽溫信 經(jīng)測(cè)量、變送反饋至主調(diào)節(jié)器，經(jīng)測(cè)量、變送反饋至主調(diào)節(jié)器， 器隨之動(dòng)作，控制調(diào)節(jié)閥器隨之動(dòng)作，控制調(diào)節(jié)閥, ,從而使主汽從而使主汽2T1T1T2T作為副被控參數(shù)構(gòu)成副回路，當(dāng)減作為副被控參數(shù)構(gòu)成副回路，當(dāng)減溫水自身出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)溫水自身出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)， 比

12、主汽溫比主汽溫 能提前感受到它的影響，并使副調(diào)節(jié)能提前感受到它的影響，并使副調(diào)節(jié)器及時(shí)動(dòng)作，使減溫水的干擾能夠及器及時(shí)動(dòng)作，使減溫水的干擾能夠及時(shí)動(dòng)作，使減溫水的干擾能夠及時(shí)得時(shí)動(dòng)作，使減溫水的干擾能夠及時(shí)得到克服。當(dāng)主汽溫因受其它干擾到克服。當(dāng)主汽溫因受其它干擾( (如如號(hào)號(hào) 使主調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令改變副調(diào)節(jié)使主調(diào)節(jié)器發(fā)出控制指令改變副調(diào)節(jié)溫控制在允許的范圍之內(nèi)，使控制質(zhì)溫控制在允許的范圍之內(nèi)，使控制質(zhì)量得到保證。量得到保證。為進(jìn)一步提高控制質(zhì)量，還可以考慮將負(fù)荷干擾作為前饋信號(hào)，構(gòu)成前饋為進(jìn)一步提高控制質(zhì)量，還可以考慮將負(fù)荷干擾作為前饋信號(hào)，構(gòu)成前饋反饋串級(jí)控制系統(tǒng)。反饋串級(jí)控制系統(tǒng)。 蒸

13、汽過(guò)熱系統(tǒng)的控制 蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)包括一級(jí)過(guò)熱器、減溫器、二級(jí)過(guò)熱器。蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)的控制任務(wù)是使過(guò)熱器出口溫度維持在允許范圍內(nèi)，并保持過(guò)熱管管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。 過(guò)熱汽溫位于鍋爐汽水通道中最高溫度處。通常，過(guò)熱管正常運(yùn)行溫度接近過(guò)熱管材料所允許的最高溫度。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，過(guò)熱器易損壞，造成汽輪機(jī)內(nèi)部器件過(guò)度熱膨脹，嚴(yán)重影響運(yùn)行安全。如果過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，設(shè)備效率下降，汽輪機(jī)最后幾級(jí)蒸汽濕度增加，造成汽輪機(jī)葉片磨損。因此，需將過(guò)熱器出口溫度控制在允許范圍內(nèi)。 影響過(guò)熱器出口溫度的主要因素有：蒸汽流量、燃燒工況、減溫水量、流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣溫度和流速等。T2CT1C蒸汽一級(jí)過(guò)熱器二級(jí)過(guò)熱

14、器減溫器減溫水T2CT1C蒸汽一級(jí)過(guò)熱器二級(jí)過(guò)熱器減溫器減溫水過(guò)熱器出口溫度作為被控溫度，減溫水流量為控制參數(shù)，減溫水溫度作為副參數(shù)，組成串級(jí)控制系統(tǒng)。過(guò)熱器出口溫度作為被控溫度，減溫水流量為控制參數(shù)，減溫水溫度作為前饋信號(hào)，組成復(fù)合控制系統(tǒng)。1鍋爐燃燒過(guò)程的控制任務(wù)鍋爐燃燒過(guò)程的控制任務(wù) 鍋爐燃燒過(guò)程的鍋爐燃燒過(guò)程的控制任務(wù)控制任務(wù)是使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠適應(yīng)鍋爐產(chǎn)汽的需要，是使燃料所產(chǎn)生的熱量能夠適應(yīng)鍋爐產(chǎn)汽的需要，同時(shí)還要保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其具體任務(wù)又可分為：同時(shí)還要保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其具體任務(wù)又可分為：使鍋爐出口蒸使鍋爐出口蒸汽壓力保持穩(wěn)定；汽壓力保持穩(wěn)定；保證燃燒過(guò)程的經(jīng)

15、濟(jì)性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求；保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求；使?fàn)t膛使?fàn)t膛負(fù)壓保持恒定；負(fù)壓保持恒定；確保燃燒過(guò)程的安全性等。確保燃燒過(guò)程的安全性等。 有三個(gè)可供選擇的調(diào)節(jié)量，即有三個(gè)可供選擇的調(diào)節(jié)量，即燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量。 該控制系統(tǒng)的該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則是：當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷產(chǎn)生變化時(shí)，燃料量、送風(fēng)量和是：當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷產(chǎn)生變化時(shí)，燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量應(yīng)同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，達(dá)到既要適應(yīng)負(fù)荷變化、又要使燃料量和送風(fēng)量引風(fēng)量應(yīng)同時(shí)協(xié)調(diào)動(dòng)作，達(dá)到既要適應(yīng)負(fù)荷變化、又要使燃料量和送風(fēng)量成一定比例、還要使?fàn)t膛負(fù)壓保持一定的效果；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，成一定比例、還要使?fàn)t膛負(fù)壓保持

16、一定的效果；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)保持燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量也相對(duì)穩(wěn)定，并能迅速消除外界干擾對(duì)它應(yīng)保持燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量也相對(duì)穩(wěn)定，并能迅速消除外界干擾對(duì)它們各自的影響們各自的影響 。 此外，為確保設(shè)備與人身安全，對(duì)因燃料的流速過(guò)快而導(dǎo)致燒嘴背壓此外，為確保設(shè)備與人身安全，對(duì)因燃料的流速過(guò)快而導(dǎo)致燒嘴背壓過(guò)高產(chǎn)生的過(guò)高產(chǎn)生的 “ “脫火脫火”現(xiàn)象、或因燒嘴背壓過(guò)低產(chǎn)生的現(xiàn)象、或因燒嘴背壓過(guò)低產(chǎn)生的“回火回火”現(xiàn)象，都應(yīng)現(xiàn)象，都應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全保護(hù)系統(tǒng)，防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全保護(hù)系統(tǒng)，防止上述現(xiàn)象的產(chǎn)生 。2蒸汽壓力控制方案蒸汽壓力控制方案 影響蒸汽壓力的外界因素主要是影響蒸汽壓

17、力的外界因素主要是蒸汽負(fù)荷的變化蒸汽負(fù)荷的變化與與燃料量的波動(dòng)燃料量的波動(dòng)。 當(dāng)蒸汽負(fù)荷及燃料量波動(dòng)較小、對(duì)燃燒的經(jīng)濟(jì)性要求不高時(shí)，可以采當(dāng)蒸汽負(fù)荷及燃料量波動(dòng)較小、對(duì)燃燒的經(jīng)濟(jì)性要求不高時(shí)，可以采用用調(diào)節(jié)燃料量調(diào)節(jié)燃料量以控制蒸汽壓力的簡(jiǎn)單控制方案；以控制蒸汽壓力的簡(jiǎn)單控制方案； 而當(dāng)燃料量波動(dòng)較大、對(duì)燃燒的經(jīng)濟(jì)性又有較高要求時(shí)，則需采用而當(dāng)燃料量波動(dòng)較大、對(duì)燃燒的經(jīng)濟(jì)性又有較高要求時(shí)，則需采用燃燃料量料量/ /空氣量空氣量對(duì)蒸汽壓力的串級(jí)對(duì)蒸汽壓力的串級(jí)/ /比值控制方案。比值控制方案。 圖圖105所示為燃燒過(guò)程的兩種基本控制方案。所示為燃燒過(guò)程的兩種基本控制方案。 在串級(jí)在串級(jí)/ /比值

18、控制方案中，由于燃料量是隨蒸汽負(fù)荷而變化的，所以比值控制方案中，由于燃料量是隨蒸汽負(fù)荷而變化的，所以為主動(dòng)量，它與空氣量（從動(dòng)量）組成單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，使燃料量與為主動(dòng)量，它與空氣量（從動(dòng)量）組成單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，使燃料量與空氣量保持一定比例，以確保燃燒的充分性。空氣量保持一定比例，以確保燃燒的充分性。 圖圖105 燃燒過(guò)程基本控制方案燃燒過(guò)程基本控制方案 圖圖105 a）所示的基本控制方案所示的基本控制方案是將蒸汽壓力調(diào)節(jié)器是將蒸汽壓力調(diào)節(jié)器PC作為串級(jí)作為串級(jí)控制的主調(diào)節(jié)器，其輸出同時(shí)作控制的主調(diào)節(jié)器，其輸出同時(shí)作為燃料流量調(diào)節(jié)器和空氣流量調(diào)為燃料流量調(diào)節(jié)器和空氣流量調(diào)節(jié)器節(jié)器FC的設(shè)

19、定值，燃料流量調(diào)節(jié)的設(shè)定值，燃料流量調(diào)節(jié)器和空氣流量調(diào)節(jié)器則構(gòu)成各自器和空氣流量調(diào)節(jié)器則構(gòu)成各自的副回路用以迅速克服它們自身的副回路用以迅速克服它們自身的干擾。的干擾。 圖圖105 b）所示的基本控制方案是將所示的基本控制方案是將蒸汽壓力與燃料流量構(gòu)成串級(jí)控制，蒸汽壓力與燃料流量構(gòu)成串級(jí)控制，而送風(fēng)量則隨燃料量變化而變化，從而送風(fēng)量則隨燃料量變化而變化，從而構(gòu)成比值控制，這樣可以確保燃料而構(gòu)成比值控制，這樣可以確保燃料量與送風(fēng)量的比例，但該控制方案的量與送風(fēng)量的比例，但該控制方案的缺點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)量缺點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，送風(fēng)量的變化必然落后于燃料量的變化，導(dǎo)的變化必然落后于燃

20、料量的變化，導(dǎo)致燃燒不充分。致燃燒不充分。 圖圖106所示的燃燒過(guò)程的改進(jìn)型控制方案。所示的燃燒過(guò)程的改進(jìn)型控制方案。 該控制方案在蒸汽負(fù)荷減小、壓力增大時(shí)，可通過(guò)低值選擇器該控制方案在蒸汽負(fù)荷減小、壓力增大時(shí)，可通過(guò)低值選擇器 LS先減少燃料先減少燃料量，后減少空氣量；而當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加、壓力減小時(shí)，可通過(guò)高值選擇器量，后減少空氣量；而當(dāng)蒸汽負(fù)荷增加、壓力減小時(shí)，可通過(guò)高值選擇器 HS先先加大空氣量，再加大燃料量，從而可使兩種情況下的燃燒均較為充分。加大空氣量，再加大燃料量，從而可使兩種情況下的燃燒均較為充分。 圖圖106 燃燒過(guò)程的改進(jìn)型控制方案燃燒過(guò)程的改進(jìn)型控制方案 3燃燒過(guò)程的最優(yōu)化控

21、制方案燃燒過(guò)程的最優(yōu)化控制方案 假如理論上所需的空氣量用假如理論上所需的空氣量用 TqTq表示，但實(shí)際上在完全燃燒時(shí)所需的實(shí)際空氣表示，但實(shí)際上在完全燃燒時(shí)所需的實(shí)際空氣 Pq往往要大于往往要大于 ,存在一定的過(guò)?？諝饬俊６^(guò)?？諝饬繉?duì)不同的燃料都有存在一定的過(guò)剩空氣量。而過(guò)剩空氣量對(duì)不同的燃料都有一個(gè)最優(yōu)值，對(duì)于液體燃料，最優(yōu)過(guò)剩空氣量約為一個(gè)最優(yōu)值，對(duì)于液體燃料，最優(yōu)過(guò)剩空氣量約為10左右。液體燃料的過(guò)剩左右。液體燃料的過(guò)?？諝饬颗c能量損失的關(guān)系圖如圖空氣量與能量損失的關(guān)系圖如圖107所示。所示。 量量圖圖107 液體燃料的過(guò)剩空氣量與能量損失的關(guān)系圖液體燃料的過(guò)?？諝饬颗c能量損失的關(guān)系圖

22、 過(guò)?？諝饬砍Ｓ眠^(guò)?？諝饴蔬^(guò)?？諝饬砍Ｓ眠^(guò)剩空氣率 TPqq1來(lái)表示來(lái)表示， 為實(shí)際空氣量和理論空氣量之比為實(shí)際空氣量和理論空氣量之比， 一般情況下一般情況下， 。由此可知由此可知， 是衡量經(jīng)濟(jì)燃燒的一種是衡量經(jīng)濟(jì)燃燒的一種直接指標(biāo)直接指標(biāo)。但由于。但由于 很難直接測(cè)量，因而可用很難直接測(cè)量，因而可用 與煙氣中含氧量 a存在的近似關(guān)系，計(jì)算出 a的最優(yōu)值，即 aaa22. 0122. 022. 0例如，當(dāng)例如，當(dāng) 的最優(yōu)值為的最優(yōu)值為1.081.15時(shí)，可得時(shí)，可得 a的最優(yōu)值為的最優(yōu)值為1.6%2.9%。因此，煙氣中的含氧量因此，煙氣中的含氧量 a可作為一種衡量經(jīng)濟(jì)燃燒的可作為一種衡量經(jīng)濟(jì)燃

23、燒的間接指標(biāo)間接指標(biāo)。 在該控制系統(tǒng)中，只在該控制系統(tǒng)中，只要把含氧量成分控制要把含氧量成分控制器的給定值按正常負(fù)器的給定值按正常負(fù)荷下煙氣含氧量的最荷下煙氣含氧量的最優(yōu)值設(shè)定，即可使過(guò)優(yōu)值設(shè)定，即可使過(guò)剩空氣量穩(wěn)定在最優(yōu)剩空氣量穩(wěn)定在最優(yōu)值，從而保證鍋爐燃值，從而保證鍋爐燃燒最經(jīng)濟(jì)，熱效率最燒最經(jīng)濟(jì)，熱效率最高。高。 根據(jù)以上分析可知，只要在圖根據(jù)以上分析可知，只要在圖10106 6的控制方案上對(duì)進(jìn)風(fēng)量用煙氣含氧量加的控制方案上對(duì)進(jìn)風(fēng)量用煙氣含氧量加以校正，就可構(gòu)成如圖以校正，就可構(gòu)成如圖10108 8所示的煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。所示的煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 圖圖108 煙氣含氧量的

24、閉環(huán)控制系統(tǒng)煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng) 要使不同負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的鍋爐總是處于最佳燃燒狀態(tài)，則煙氣含氧量的最優(yōu)值要使不同負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的鍋爐總是處于最佳燃燒狀態(tài)，則煙氣含氧量的最優(yōu)值還需隨之變化，這就需要對(duì)圖還需隨之變化，這就需要對(duì)圖108的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)一步加以改進(jìn)。的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)一步加以改進(jìn)。 蒸汽流量與煙氣中最優(yōu)含氧量之間呈一非線性曲線關(guān)系，在實(shí)際使用時(shí)蒸汽流量與煙氣中最優(yōu)含氧量之間呈一非線性曲線關(guān)系，在實(shí)際使用時(shí)可用圖可用圖109所示的折線來(lái)近似。所示的折線來(lái)近似。 由圖由圖109可知，可知，當(dāng)負(fù)荷下當(dāng)負(fù)荷下降時(shí)，煙降時(shí)，煙氣中最優(yōu)氣中最優(yōu)含氧量增含氧量增大，也即大，也即意味著過(guò)意味著過(guò)剩空氣量

25、?？諝饬吭龃?，反增大，反之亦然之亦然。 圖圖109 蒸汽流量與最優(yōu)含氧量近似關(guān)系蒸汽流量與最優(yōu)含氧量近似關(guān)系 在圖在圖108所示的閉環(huán)控制系統(tǒng)中增加一折線函數(shù)發(fā)生器，對(duì)空氣過(guò)剩量所示的閉環(huán)控制系統(tǒng)中增加一折線函數(shù)發(fā)生器，對(duì)空氣過(guò)剩量進(jìn)行修正，構(gòu)成如圖進(jìn)行修正，構(gòu)成如圖1010所示的最佳煙氣含氧量鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。所示的最佳煙氣含氧量鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。 圖圖1010 最佳煙氣含氧量的鍋爐燃燒控制系統(tǒng)最佳煙氣含氧量的鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 在該系統(tǒng)中，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，其變化的信號(hào)經(jīng)函數(shù)發(fā)生器改變含氧量成分調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，然后再由含氧量成分調(diào)節(jié)器校正過(guò)?？諝饬?，使鍋爐燃燒過(guò)程在不同負(fù)荷下，始終處于最佳過(guò)

26、?？諝饬康臓顟B(tài)。 4爐膛負(fù)壓控制與安全保護(hù)控制方案爐膛負(fù)壓控制與安全保護(hù)控制方案 圖圖1011所示為鍋爐燃燒過(guò)程爐膛負(fù)壓及安全保護(hù)控制系統(tǒng)。由圖可知，所示為鍋爐燃燒過(guò)程爐膛負(fù)壓及安全保護(hù)控制系統(tǒng)。由圖可知，該控制系統(tǒng)又由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。該控制系統(tǒng)又由三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。 （1）爐膛負(fù)壓）爐膛負(fù)壓控制：一般可通控制：一般可通過(guò)控制引風(fēng)量來(lái)過(guò)控制引風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 （2）防）防“脫火脫火”控制：通?？梢钥刂疲和ǔ？梢圆捎米詣?dòng)選擇性采用自動(dòng)選擇性控制方案?？刂品桨?。 （3）防）防“回火回火”控制：是一個(gè)連控制：是一個(gè)連鎖保護(hù)控制系統(tǒng)。鎖保護(hù)控制系統(tǒng)。 圖圖1011 爐膛負(fù)壓控制與安全保護(hù)控制系統(tǒng)爐膛負(fù)

27、壓控制與安全保護(hù)控制系統(tǒng) 精餾過(guò)程的精餾過(guò)程的目的目的是利用混合液中各組分揮發(fā)度的不同，將各組分進(jìn)行是利用混合液中各組分揮發(fā)度的不同，將各組分進(jìn)行分離以達(dá)到規(guī)定的純度。分離以達(dá)到規(guī)定的純度。 1控制目標(biāo)控制目標(biāo) 精餾塔的控制目標(biāo)通常表現(xiàn)在精餾塔的控制目標(biāo)通常表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量產(chǎn)品產(chǎn)量及及能量消耗能量消耗三個(gè)方面。三個(gè)方面。 （1）產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量 精餾操作的目的是將混合液中各組分分離為產(chǎn)品，產(chǎn)品精餾操作的目的是將混合液中各組分分離為產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量必須符合規(guī)定的要求。質(zhì)量必須符合規(guī)定的要求。 （2）產(chǎn)品產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)品產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益 任何產(chǎn)品都要求在確保質(zhì)量的前提下，盡任何產(chǎn)品都

28、要求在確保質(zhì)量的前提下，盡可能提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和降低成本、最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益可能提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和降低成本、最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益 。 2變量分析變量分析 圖圖1012 精餾塔的進(jìn)、出料流程圖精餾塔的進(jìn)、出料流程圖 （1）不可控干擾：進(jìn)料流）不可控干擾：進(jìn)料流量及進(jìn)料成分的變化是精餾量及進(jìn)料成分的變化是精餾過(guò)程中的主要干擾量。其它過(guò)程中的主要干擾量。其它干擾如進(jìn)料溫度、進(jìn)料熱焓干擾如進(jìn)料溫度、進(jìn)料熱焓等，可以通過(guò)各自的控制系等，可以通過(guò)各自的控制系統(tǒng)使它們保持相對(duì)穩(wěn)定。統(tǒng)使它們保持相對(duì)穩(wěn)定。 （2）被控量與控制量：在）被控量與控制量：在精餾塔控制中，控制變量與精餾塔控制中，控制變量與被控變量之

29、間的配對(duì)關(guān)系共被控變量之間的配對(duì)關(guān)系共有有24種選擇。種選擇。 （3）變量配對(duì)原則：在變）變量配對(duì)原則：在變量配對(duì)時(shí)首先要解決產(chǎn)品成量配對(duì)時(shí)首先要解決產(chǎn)品成分的變量配對(duì)問(wèn)題。分的變量配對(duì)問(wèn)題。 1一端產(chǎn)品質(zhì)量控制一端產(chǎn)品質(zhì)量控制 所謂一端產(chǎn)品質(zhì)量控制，是指塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品要達(dá)到規(guī)定的純度，所謂一端產(chǎn)品質(zhì)量控制，是指塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品要達(dá)到規(guī)定的純度，而對(duì)另一端的產(chǎn)品純度只要保持在一定范圍內(nèi)即可。它分為塔頂產(chǎn)品成分而對(duì)另一端的產(chǎn)品純度只要保持在一定范圍內(nèi)即可。它分為塔頂產(chǎn)品成分控制和塔底產(chǎn)品成分控制兩種控制和塔底產(chǎn)品成分控制兩種 （1）塔頂產(chǎn)品成分控制）塔頂產(chǎn)品成分控制 例如，在對(duì)甲醇進(jìn)行分離

30、的精餾塔中，其進(jìn)料為甲醇、甲醛和水例如，在對(duì)甲醇進(jìn)行分離的精餾塔中，其進(jìn)料為甲醇、甲醛和水的混合液，工藝要求把甲醇分離出來(lái)。因甲醇為輕組分，所以這是一的混合液，工藝要求把甲醇分離出來(lái)。因甲醇為輕組分，所以這是一個(gè)塔頂產(chǎn)品成分的控制問(wèn)題。某甲醇分餾的參數(shù)表如表個(gè)塔頂產(chǎn)品成分的控制問(wèn)題。某甲醇分餾的參數(shù)表如表101所示。所示。 y1y2y水的成分甲醛成分=0.0032=0.986 =0.046甲醇成分387.517.5400流量/kg/s塔底餾出物塔頂餾出物進(jìn) 料y1785.0196.021792.0205.0y11008.0006.0y參數(shù)工況成分 根據(jù)變量配對(duì)的要求，通常采用的根據(jù)變量配對(duì)的要

31、求，通常采用的控制方案控制方案是：用塔頂產(chǎn)品流量控制塔頂是：用塔頂產(chǎn)品流量控制塔頂產(chǎn)品成分；用回流量控制回流罐液位；用塔底產(chǎn)品流量控制塔底液位；蒸汽產(chǎn)品成分；用回流量控制回流罐液位；用塔底產(chǎn)品流量控制塔底液位；蒸汽的熱釜（再沸器）進(jìn)行自身流量的控制，如圖的熱釜（再沸器）進(jìn)行自身流量的控制，如圖1013所示所示 選用塔頂產(chǎn)選用塔頂產(chǎn)品流量作為品流量作為控制量。在控制量。在圖圖1013中，中，調(diào)節(jié)器的輸調(diào)節(jié)器的輸出均通過(guò)電出均通過(guò)電氣轉(zhuǎn)換后氣轉(zhuǎn)換后變成氣壓信變成氣壓信號(hào)，經(jīng)氣動(dòng)號(hào)，經(jīng)氣動(dòng)閥門定位器閥門定位器進(jìn)行功率放進(jìn)行功率放大，進(jìn)而推大，進(jìn)而推動(dòng)氣動(dòng)薄膜動(dòng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥。 圖圖1013 塔

32、頂產(chǎn)品成分控制方案塔頂產(chǎn)品成分控制方案 （2）塔底產(chǎn)品成分控制）塔底產(chǎn)品成分控制由圖可知，由圖可知，用塔底產(chǎn)品用塔底產(chǎn)品流量控制塔流量控制塔底產(chǎn)品成分，底產(chǎn)品成分，以保證控制以保證控制質(zhì)量；對(duì)塔質(zhì)量；對(duì)塔頂產(chǎn)品只進(jìn)頂產(chǎn)品只進(jìn)行流量控制；行流量控制；用回流量控用回流量控制回流罐液制回流罐液位，用蒸汽位，用蒸汽量控制塔底量控制塔底液液位，使精位，使精餾操作能正餾操作能正常進(jìn)行。常進(jìn)行。 圖圖1014 塔底產(chǎn)品成分控制方案塔底產(chǎn)品成分控制方案 2兩端產(chǎn)品質(zhì)量均需控制兩端產(chǎn)品質(zhì)量均需控制 當(dāng)塔頂及塔底產(chǎn)品分別需要滿足一定質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，則需要對(duì)塔的兩端當(dāng)塔頂及塔底產(chǎn)品分別需要滿足一定質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，則需要對(duì)塔

33、的兩端產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行控制。產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)進(jìn)行控制。在該控制方案在該控制方案中，用回流量中，用回流量控制塔頂產(chǎn)品控制塔頂產(chǎn)品成分，用塔底成分，用塔底流量控制塔底流量控制塔底產(chǎn)品成分，其產(chǎn)品成分，其目的是保證兩目的是保證兩端產(chǎn)品的控制端產(chǎn)品的控制質(zhì)量；用塔頂質(zhì)量；用塔頂流量控制回流流量控制回流罐液位，用蒸罐液位，用蒸汽流量控制再汽流量控制再沸器液位，使沸器液位，使精餾操作能正精餾操作能正常進(jìn)行。常進(jìn)行。 圖圖1015 兩端產(chǎn)品質(zhì)量控制方案兩端產(chǎn)品質(zhì)量控制方案 當(dāng)改變回流量時(shí)，當(dāng)改變回流量時(shí)，不僅影響塔頂產(chǎn)品不僅影響塔頂產(chǎn)品組分的變化，同時(shí)組分的變化，同時(shí)也引起塔底產(chǎn)品組也引起塔底產(chǎn)品組分的變化；同

34、理，分的變化；同理，當(dāng)控制塔底的加熱當(dāng)控制塔底的加熱用蒸汽流量時(shí)，也用蒸汽流量時(shí)，也將引起塔內(nèi)溫度的將引起塔內(nèi)溫度的變化，從而不但使變化，從而不但使塔底產(chǎn)品組分產(chǎn)生塔底產(chǎn)品組分產(chǎn)生變化，同時(shí)也將影變化，同時(shí)也將影響到塔頂產(chǎn)品組分響到塔頂產(chǎn)品組分的變化?？梢?jiàn)，這的變化?？梢?jiàn)，這是一個(gè)是一個(gè)22的多變的多變量耦合系統(tǒng)量耦合系統(tǒng) 圖圖1016 精餾塔兩端產(chǎn)品成分控制框圖精餾塔兩端產(chǎn)品成分控制框圖 顯然，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)，兩端產(chǎn)品成分解耦控制方案如圖顯然，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)，兩端產(chǎn)品成分解耦控制方案如圖1017所示。所示。 該控制方案的該控制方案的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想是：為使回流量的變化只影響塔頂組分而

35、不影響是：為使回流量的變化只影響塔頂組分而不影響塔底組分，設(shè)計(jì)了解耦裝置塔底組分，設(shè)計(jì)了解耦裝置 ，使蒸汽閥門預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償；同使蒸汽閥門預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償；同樣，為使蒸汽量的變化只影響塔底組分而不影響塔頂組分，設(shè)計(jì)了另一個(gè)解樣，為使蒸汽量的變化只影響塔底組分而不影響塔頂組分，設(shè)計(jì)了另一個(gè)解耦裝置耦裝置 ，使回流閥預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了兩端產(chǎn)品質(zhì)量，使回流閥預(yù)先動(dòng)作，予以補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)了兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制的解耦控制。 21( )Ds12( )Ds圖圖1017 兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制方案兩端產(chǎn)品質(zhì)量的解耦控制方案 關(guān)于解耦裝置數(shù)學(xué)模型關(guān)于解耦裝置數(shù)學(xué)模型 、 的取得，可根據(jù)的取得

36、，可根據(jù)不變性原理的前饋補(bǔ)償法進(jìn)行設(shè)計(jì)不變性原理的前饋補(bǔ)償法進(jìn)行設(shè)計(jì) 21( )Ds12( )Ds圖圖1018 前饋補(bǔ)償法解耦控制系統(tǒng)框圖前饋補(bǔ)償法解耦控制系統(tǒng)框圖 1目的目的 過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)既是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)中的一項(xiàng)過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)既是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化項(xiàng)目建設(shè)中的一項(xiàng)極其重要的環(huán)節(jié)，也是自動(dòng)化類專業(yè)的學(xué)生強(qiáng)化工程實(shí)際觀念、運(yùn)用極其重要的環(huán)節(jié)，也是自動(dòng)化類專業(yè)的學(xué)生強(qiáng)化工程實(shí)際觀念、運(yùn)用過(guò)過(guò)程控制工程程控制工程的知識(shí)進(jìn)行全面綜合訓(xùn)練的重要實(shí)踐過(guò)程。的知識(shí)進(jìn)行全面綜合訓(xùn)練的重要實(shí)踐過(guò)程。 過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者既要掌握大量的專業(yè)知識(shí)，過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)要

37、求設(shè)計(jì)者既要掌握大量的專業(yè)知識(shí)，還要懂得設(shè)計(jì)工作的程序。還要懂得設(shè)計(jì)工作的程序。 過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)，不管具體過(guò)程和控制方案如何，其基本過(guò)程控制系統(tǒng)的工程化設(shè)計(jì)，不管具體過(guò)程和控制方案如何，其基本的設(shè)計(jì)程序和方法則是相似的。的設(shè)計(jì)程序和方法則是相似的。 2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 在熟悉工藝流程、確定控制方案的基礎(chǔ)上，完成工藝流程圖和控制流在熟悉工藝流程、確定控制方案的基礎(chǔ)上，完成工藝流程圖和控制流程圖的繪制；程圖的繪制； 在儀表選型的基礎(chǔ)上完成有關(guān)儀表信息的文件編制；在儀表選型的基礎(chǔ)上完成有關(guān)儀表信息的文件編制； 完成控制室的設(shè)計(jì)及其相關(guān)條件的設(shè)計(jì)；完成控制室的設(shè)計(jì)及其相關(guān)條件的設(shè)計(jì)； 完成信

38、號(hào)連鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；完成信號(hào)連鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 完成儀表供電、供氣系統(tǒng)圖及管線平面圖的繪制以及控制室與完成儀表供電、供氣系統(tǒng)圖及管線平面圖的繪制以及控制室與現(xiàn)場(chǎng)之間水、電、氣（汽）的管線布置圖的繪制；現(xiàn)場(chǎng)之間水、電、氣（汽）的管線布置圖的繪制； 完成與過(guò)程控制有關(guān)的其它設(shè)備、材料的選用情況統(tǒng)計(jì)及安裝材完成與過(guò)程控制有關(guān)的其它設(shè)備、材料的選用情況統(tǒng)計(jì)及安裝材料表的編制；料表的編制； 完成抗干擾和安全設(shè)施的設(shè)計(jì)；完成抗干擾和安全設(shè)施的設(shè)計(jì)； 完成設(shè)計(jì)文件的目錄編寫等。完成設(shè)計(jì)文件的目錄編寫等。 在確定了過(guò)程控制系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容以后，可分兩步進(jìn)行工在確定了過(guò)程控制系統(tǒng)工程化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容以后，可

39、分兩步進(jìn)行工程化設(shè)計(jì)，即程化設(shè)計(jì)，即立項(xiàng)報(bào)告設(shè)計(jì)立項(xiàng)報(bào)告設(shè)計(jì)和和施工圖的設(shè)計(jì)施工圖的設(shè)計(jì)。 1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 （1）調(diào)查研究調(diào)查研究 （2）規(guī)劃目標(biāo)規(guī)劃目標(biāo) （3）收集資料收集資料 為了使設(shè)計(jì)的立項(xiàng)報(bào)告科學(xué)合理、切實(shí)可行，能夠比較順利地被審為了使設(shè)計(jì)的立項(xiàng)報(bào)告科學(xué)合理、切實(shí)可行，能夠比較順利地被審批通過(guò)，必須認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。批通過(guò)，必須認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。 2立項(xiàng)報(bào)告的設(shè)計(jì)立項(xiàng)報(bào)告的設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)控制方案的論證與確定；系統(tǒng)控制方案的論證與確定； 2） 說(shuō)明采用了哪種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范作為設(shè)計(jì)的依據(jù)；說(shuō)明采用了哪種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范作為設(shè)計(jì)的依據(jù)；3）說(shuō)明設(shè)計(jì)的分

40、工范圍說(shuō)明設(shè)計(jì)的分工范圍 ；4）說(shuō)明所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在同行業(yè)中的自動(dòng)化水平以及新工藝、新技術(shù)說(shuō)明所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在同行業(yè)中的自動(dòng)化水平以及新工藝、新技術(shù)的采用情況等的采用情況等 ;5）提供儀表設(shè)備匯總表、材料清單以及主要的供貨廠家、供貨時(shí)間與提供儀表設(shè)備匯總表、材料清單以及主要的供貨廠家、供貨時(shí)間與相應(yīng)的價(jià)格，并和概算專業(yè)人員共同做出經(jīng)費(fèi)預(yù)算及使用情況的說(shuō)明相應(yīng)的價(jià)格，并和概算專業(yè)人員共同做出經(jīng)費(fèi)預(yù)算及使用情況的說(shuō)明; 6）提出參加該項(xiàng)工作的有關(guān)人員和完成該項(xiàng)工作所需時(shí)間以及存在的提出參加該項(xiàng)工作的有關(guān)人員和完成該項(xiàng)工作所需時(shí)間以及存在的問(wèn)題及解決的辦法等；問(wèn)題及解決的辦法等； 7）預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)

41、的控制系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益. 當(dāng)立項(xiàng)報(bào)告設(shè)計(jì)的審批文件下達(dá)后，即可進(jìn)行施工圖的設(shè)計(jì)。施工圖當(dāng)立項(xiàng)報(bào)告設(shè)計(jì)的審批文件下達(dá)后，即可進(jìn)行施工圖的設(shè)計(jì)。施工圖是進(jìn)行施工用的技術(shù)文件與圖紙資料，必須從施工的角度解決設(shè)計(jì)中的細(xì)是進(jìn)行施工用的技術(shù)文件與圖紙資料，必須從施工的角度解決設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)部分。節(jié)部分。 現(xiàn)以常規(guī)儀表控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)（現(xiàn)以常規(guī)儀表控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)（DCS）為例，簡(jiǎn)要介紹施工圖）為例，簡(jiǎn)要介紹施工圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容。的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 1常規(guī)儀表控制系統(tǒng)施工圖的設(shè)計(jì)常規(guī)儀表控制系統(tǒng)施工圖的設(shè)計(jì) （14）工藝管道和儀表流程圖工藝

42、管道和儀表流程圖; （1） 圖紙目錄圖紙目錄; （2） 說(shuō)明書說(shuō)明書; （3） 設(shè)備匯總表設(shè)備匯總表; （4） 設(shè)備裝置數(shù)據(jù)表設(shè)備裝置數(shù)據(jù)表; （5） 材料表材料表 ;（6） 連接關(guān)系表連接關(guān)系表; （7） 測(cè)量管路和絕熱、伴熱方式表測(cè)量管路和絕熱、伴熱方式表; （8） 銘牌注字表銘牌注字表; （9） 信號(hào)原理圖信號(hào)原理圖; （10）平面布置圖平面布置圖; （11） 接線（管）圖接線（管）圖; （12）空視圖空視圖 ;（13） 安裝圖安裝圖; （15） 接地系統(tǒng)圖接地系統(tǒng)圖; （16）任選圖的設(shè)計(jì)。任選圖的設(shè)計(jì)。2集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCS）施工圖的設(shè)計(jì)）施工圖的設(shè)計(jì)集散控制系統(tǒng)（集散

43、控制系統(tǒng)（DCS）施工圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：）施工圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有： （1） 文件目錄文件目錄; （2）集散控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書集散控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書; （3） 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)I/O表表; （4）連鎖系統(tǒng)邏輯圖連鎖系統(tǒng)邏輯圖; （5） 儀表回路圖儀表回路圖; （6）控制室布置圖控制室布置圖; （7） 端子配線圖端子配線圖; （8）電纜布置圖電纜布置圖; （9） 儀表接地系統(tǒng)圖儀表接地系統(tǒng)圖; （10）集散控制系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表集散控制系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表; （11）集散控制系統(tǒng)配置圖集散控制系統(tǒng)配置圖; （12）端子（安全柵）柜布置圖端子（安全柵）柜布置圖; （13）機(jī)房設(shè)計(jì)機(jī)房設(shè)計(jì);

44、（14）集散控制系統(tǒng)組態(tài)文件的設(shè)計(jì)集散控制系統(tǒng)組態(tài)文件的設(shè)計(jì); 儀表及控制系統(tǒng)的干擾是普遍存在的，若不對(duì)儀表或系統(tǒng)存在的干擾儀表及控制系統(tǒng)的干擾是普遍存在的，若不對(duì)儀表或系統(tǒng)存在的干擾采取措施加以消除，輕者會(huì)影響儀表或系統(tǒng)的精度，重者使其無(wú)法工作，采取措施加以消除，輕者會(huì)影響儀表或系統(tǒng)的精度，重者使其無(wú)法工作，甚至?xí)斐砂踩鹿?。所以，分析干擾的來(lái)源，采取相應(yīng)的消除措施，也甚至?xí)斐砂踩鹿?。所以，分析干擾的來(lái)源，采取相應(yīng)的消除措施，也是工程化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容是工程化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 儀表及控制系統(tǒng)的干擾主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：儀表及控制系統(tǒng)的干擾主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：1電磁輻射干擾電磁輻

45、射干擾;（1）電源引入線傳輸干擾電源引入線傳輸干擾; （2）信號(hào)引入線傳輸干擾信號(hào)引入線傳輸干擾; 3接地系統(tǒng)的干擾接地系統(tǒng)的干擾; 4系統(tǒng)內(nèi)部干擾系統(tǒng)內(nèi)部干擾.2引入線傳輸干擾引入線傳輸干擾; 針對(duì)上述種種干擾，通常采用如下抗干擾措施：針對(duì)上述種種干擾，通常采用如下抗干擾措施： 1隔離隔離;4避雷保護(hù)避雷保護(hù); 在上述種種抗干擾措施中，有相當(dāng)部分是和接地系統(tǒng)有關(guān)的。在上述種種抗干擾措施中，有相當(dāng)部分是和接地系統(tǒng)有關(guān)的。 1接地系統(tǒng)的作用及類型接地系統(tǒng)的作用及類型 接地系統(tǒng)的主要作用是保護(hù)人身與設(shè)備的安全和抑制干擾。不良的接地系統(tǒng)的主要作用是保護(hù)人身與設(shè)備的安全和抑制干擾。不良的接地系統(tǒng)，輕者

46、使儀表或系統(tǒng)不能正常工作，重者則會(huì)造成嚴(yán)重后果。接地系統(tǒng)，輕者使儀表或系統(tǒng)不能正常工作，重者則會(huì)造成嚴(yán)重后果。 2屏蔽屏蔽 ;3濾波濾波 ; 接地系統(tǒng)的類型主要分為兩類，即接地系統(tǒng)的類型主要分為兩類，即保護(hù)性接地保護(hù)性接地和和工作接地工作接地。工作接地中。工作接地中又可分為又可分為屏蔽接地屏蔽接地、本質(zhì)安全接地本質(zhì)安全接地和和信號(hào)回路接地信號(hào)回路接地。 （1）保護(hù)性接地保護(hù)性接地 （2）工作接地工作接地 保護(hù)性接地是指將電氣設(shè)備、用電儀表中不應(yīng)帶電的金屬部分與接地體保護(hù)性接地是指將電氣設(shè)備、用電儀表中不應(yīng)帶電的金屬部分與接地體之間進(jìn)行良好的金屬連接，以保證這些金屬部分在任何時(shí)候都處于零電位之間進(jìn)行良好的金屬連接，以保證這些金屬部分在任何時(shí)候都處于零電位。 正確的工作接地可抑制干擾，提高儀表的測(cè)量精度，保證儀表系統(tǒng)能正確的工作接地可抑制干擾，提高儀表的測(cè)量精度，保證儀表系統(tǒng)能正?？煽康毓ぷ鳌９ぷ鹘拥刂杏挚煞譃樾盘?hào)回路接地、屏蔽性接地和本質(zhì)正常可靠地工作。工作接地中又可分為信號(hào)回路接地、屏蔽性接地和本質(zhì)安全接地。安全接地。 1） 信號(hào)回路接地是指由儀表本身結(jié)構(gòu)所形成的接地和為抑制干擾而設(shè)信號(hào)回路接地是指由儀表本身結(jié)構(gòu)所形成的接地和為抑制干擾而設(shè)置的接地。置的接地。 2） 屏蔽性接地是指對(duì)電纜的屏蔽層、排