過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)_CHAPT8_典型化工單元的控制方案

1、第八章典型化工單元的控制方案第一節(jié)、流體輸送設(shè)備的控制方案 1離心泵的控制方案 (1)直接節(jié)流法改變直接節(jié)流閥的開(kāi)度，即改變了管路特性，從而改變了平衡工作點(diǎn)C的位置，達(dá)到控制的目的。 FC(b)控制方案HL1HL2C1HL3C2HC3Q(a)流量特性圖91-3 直接節(jié)流以控制流量第八章典型化工單元的控制方案(2)改變泵的轉(zhuǎn)速n HLFC調(diào)轉(zhuǎn)速原動(dòng)機(jī)(b)控制方案Hn3n2n1Q(a)流量特性圖91-4 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速式控制第八章典型化工單元的控制方案(3)改變旁路回流量 FC圖91-5 旁路控制流量FCPC圖91-6 往復(fù)泵出口壓力和流量控制第八章典型化工單元的控制方案2容積式泵的控制方案 由于容積

2、式泵的排出平均流量與管路阻力無(wú)關(guān)，所以不能采用出口節(jié)流的方法來(lái)控制流量，一旦出口閥關(guān)死，將造成泵體損壞。容積式泵常用的控制方式有：改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)回流量。 第八章典型化工單元的控制方案二、壓縮機(jī)的常規(guī)控制方案 氣量控制系統(tǒng)。即出口排量或壓力控制，也就是負(fù)荷控制系統(tǒng)?？刂品绞脚c離心泵的控制類(lèi)似，如直接節(jié)流法，改變轉(zhuǎn)速和改變旁路回流量等。 防喘振控制系統(tǒng)。喘振現(xiàn)象是由離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)特性所引起的，而且對(duì)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行危害極大。為此，必須專(zhuān)門(mén)設(shè)置防喘振控制系統(tǒng)，確保壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。 第八章典型化工單元的控制方案三、離心式壓縮機(jī)的防喘振控制 1喘振現(xiàn)象及原因 p2/plTp2/plQM1MQ

3、QM圖91-7 離心式壓縮機(jī)工作點(diǎn) 圖示為在某一轉(zhuǎn)速下離心式壓縮機(jī)的特性曲線，是壓縮機(jī)的出口絕壓p2與入口絕壓pl之比和入口體積流量Q的關(guān)系曲線。由圖中可看出，這種駝峰型的特性曲線具有極值點(diǎn)T。工作點(diǎn)建立在極值點(diǎn)右側(cè)是穩(wěn)定的，極值點(diǎn)左側(cè)則為不穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)受一個(gè)干擾而偏離該工作點(diǎn)后，系統(tǒng)能否自動(dòng)返回到原來(lái)的工作點(diǎn)？ 極值點(diǎn)右側(cè)的工作點(diǎn)M1。由于某種原因使系統(tǒng)壓力p2 下降時(shí)，工作點(diǎn)沿特性曲線下滑，隨之壓縮機(jī)的排量Q增大。因整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)是定容積的，Q的增大必將使系統(tǒng)壓力p2回升，也就自動(dòng)地把工作點(diǎn)拉回到原來(lái)的Ml點(diǎn)上。 第八章典型化工單元的控制方案 T點(diǎn)左側(cè)的工作點(diǎn)。由于某種原因使系統(tǒng)壓力p2下

4、降，工作點(diǎn)同樣沿特性曲線下滑，隨后壓縮機(jī)的排量Q也下降，對(duì)于定容系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將進(jìn)一步導(dǎo)致壓力下降，工作點(diǎn)繼續(xù)沿特性曲線下滑而不能返回M點(diǎn)，所以是不穩(wěn)定的工作點(diǎn)。 喘振區(qū)p2/p1n3n2n1Qp1 Qp2 Qp3Q圖91-8離心式壓縮機(jī)喘振極限線第八章典型化工單元的控制方案2防喘振控制系統(tǒng) (1)固定極限流量防喘振控制 n3n2n1p2/p1QpQ圖91-10 喘振極限值壓縮機(jī)排出吸入循環(huán)FC圖91-9 固定極限流量防喘振控制方案第八章典型化工單元的控制方案(2)可變極限流量防喘振控制 變極限流量防喘振控制，需解決以下兩個(gè)問(wèn)題：安全操作線的數(shù)學(xué)方程的建立。用儀表等技術(shù)工具實(shí)現(xiàn)上述數(shù)學(xué)方程的運(yùn)算。

5、安全操作線可用一個(gè)拋物線方程來(lái)近似。操作線方程一般由廠家給出，如： 12112TQbapp第八章典型化工單元的控制方案喘振極限線安全操作線p2/p1n3n2n1Q2圖91-11 喘振極限線及安全線通常氣量的測(cè)量用差壓法，因此還需對(duì)公式作進(jìn)一步的推導(dǎo)。把式中流量Ql以差壓法測(cè)得的pl來(lái)代替：整理后可得: 根據(jù)公式可演化出多種表達(dá)形式，從而組成不同形式的可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)。 111pKQ11212pprKbapp第八章典型化工單元的控制方案)(1221appbKrpp2-ap1p2+r/bk2p1-r（p2-ap1）/bk2plFC可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)之一第八章典型化工單元的控制方案

6、2121bKrapppp2 +p1 -FCp2-ap1plr/bK2可變極限防喘振控制系統(tǒng)之二第八章典型化工單元的控制方案在某些引進(jìn)裝置中，有時(shí)也采用簡(jiǎn)化形式，令a=0，此時(shí)安全操作線方程簡(jiǎn)化為： 221pbKrp r/bK2p1FCp2r/bK2p2可變極限防喘振控制系統(tǒng)之三第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制一概 述 按結(jié)構(gòu)型式來(lái)分，則有列管式、蛇管式、夾套式和套管式等。傳熱的目的主要有下列三種：(1)使工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的溫度。對(duì)工藝介質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻。有時(shí)在工藝過(guò)程進(jìn)行中加入或除去熱量，使工藝過(guò)程在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。(2)使工藝介質(zhì)改變相態(tài)。根據(jù)工藝過(guò)程的需要，有時(shí)加熱使工藝介質(zhì)汽化，也有冷凝

7、除熱，使氣相物料液化。(3)回收熱量。第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制v二傳熱設(shè)備的特性 逆流單程換熱器G1c1 T10G2c2 T20G2c2 T2iG1c1 T1iG1G2換熱器特性T2iT1iT1o1 110122220()()iiqGc TTG c TTq=KF T2)()(212010221iiTTTTttT第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制整理后可得：221111121101211cGcGKFcGTTTTiii第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制a工藝介質(zhì)入口溫度T1i對(duì)出口溫度T10的影響，即T1iT10通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。對(duì)公式進(jìn)行增量化，令T2i=0，則可得：表明，T10與T1i之間為線形關(guān)系，其靜

8、態(tài)放大倍數(shù)為小于1的常數(shù)。 22111111012111cGcGKFcGTTi第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制b載熱體入口溫度T2i對(duì)工藝介質(zhì)出口溫度T10的影響，即T2iT10通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。增量化，令T1i=0，可得： 表明，T10與T2i之間也為線形關(guān)系。 2211112101211cGcGKFcGTTi第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制c載熱體流量G2對(duì)工藝介質(zhì)出口溫度T10的影響，即G2T10通道的靜態(tài)放大倍數(shù)?？赏ㄟ^(guò)求導(dǎo)，求取靜態(tài)放大倍數(shù)為：可見(jiàn)，G2T10通道的靜態(tài)特性是一個(gè)非線性關(guān)系。 222111122212112101212)(cGcGKFcGcGTTcGdGdTii2 4T10與G

9、2的靜態(tài)關(guān)系iiiTTTT12110111KFcGKFcG22第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制d工藝介質(zhì)流量Gl對(duì)其出口溫度T10。的影響，即GT10通道的靜態(tài)放大倍數(shù)。同樣可通過(guò)求導(dǎo)求得，其結(jié)果相似： 31T10與G1的靜態(tài)關(guān)系KFcG11KFcG22iiiTTTT12110第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制三、一般傳熱設(shè)備的控制一般傳熱設(shè)備通常指換熱器、蒸汽加熱器、再沸器、冷凝冷卻器等。1換熱器的控制 （1）控制載熱體流量 載熱體G2TC控制載熱體流量的方案工藝介質(zhì)G1載熱體 G2G1工藝介質(zhì)TC合流形式載熱體流量控制第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制（2）工藝介質(zhì)的旁路控制 T1iTCTCFCG1G2G1G2

10、將工藝介質(zhì)分路的方案換熱器前饋串級(jí)控制前饋控制模型第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制2蒸汽加熱器的控制 (1)控制載熱劑蒸汽的流量 蒸汽 G2 TC凝液G1控制蒸汽流量的方案所示為調(diào)節(jié)蒸汽流量的溫度控制方案。其傳熱機(jī)理是同時(shí)改變傳熱速率方程中的T和傳熱面積F。當(dāng)加熱器的傳熱面沒(méi)有富裕時(shí)，以改變T為主；而在傳熱面有富裕時(shí)，以改變傳熱面F為主。這種控制方案控制靈敏，但是當(dāng)采用低壓蒸汽作為熱源時(shí)，進(jìn)入加熱器內(nèi)的蒸汽一側(cè)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。此時(shí)，冷凝液將不能連續(xù)排出，采用此方案就需謹(jǐn)慎。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(2)控制冷凝液排量 蒸汽 凝液TCG1 控制冷凝管排放的方案所示為調(diào)節(jié)冷凝液流量的控制方案。是通過(guò)冷凝

11、液排放量，改變了加熱器內(nèi)凝液的液位，導(dǎo)致傳熱面F的變化，從而改變傳熱量，以達(dá)到對(duì)出口溫度的控制。這種方案利于凝液的排放，傳熱變化較平緩，可防止局部過(guò)熱，有利于熱敏介質(zhì)的控制。此外，排放閥的口徑也小于蒸汽閥。但這種改變傳熱面的方案控制比較遲鈍。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制蒸汽 G2G1TC凝液LC圖92-13 蒸汽加熱器TL串級(jí)控制蒸汽 G2G1TC凝液FC蒸汽加熱器前饋控制第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制3冷凝冷卻器的控制 (1)控制載熱劑流量 氣氨液氨TC 控制載熱劑流量方案所示為冷凝冷卻器調(diào)節(jié)載熱劑流量的控制方案。這種方案的機(jī)理也是通過(guò)改變傳熱速率方程中的傳熱面F來(lái)實(shí)現(xiàn)。該方案調(diào)節(jié)平穩(wěn)，冷量利用

12、充分，且對(duì)壓縮機(jī)入口壓力無(wú)影響。但這種方案控制不夠靈活，另外蒸發(fā)空間不能得到保證，易引起氣氨帶液，損壞壓縮機(jī)。第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制氣氨液氨TCLC冷凝冷卻器TL串級(jí)控制方案冷凝冷卻器選擇性控制TCLS液氨LC氣氨第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(2)控制氣氨排量 控制氣氨排量方案液氨LCTC氣氨冷凝冷卻器(氨冷器)控制氣氨排量的方案如圖所示。該方案的機(jī)理是調(diào)節(jié)傳熱速率方程中的平均溫差T。采用這種方案，控制靈敏迅速。但制冷系統(tǒng)必須許可壓縮機(jī)入口壓力的波動(dòng)，另外冷量的利用不充分。為確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，還需設(shè)置一個(gè)液位控制系統(tǒng)。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制v四、鍋爐及加熱爐控制 熱空氣送往爐膛265D

13、SD過(guò)熱蒸汽送負(fù)荷設(shè)備Pm378給水（由水泵來(lái)）1燃料熱空氣圖92-19 鍋爐設(shè)備主要工藝流程圖 1一燃燒嘴；2一爐膛；3一汽包；4一減溫器；5一爐墻； 6一過(guò)熱器；7一省煤器；8一空氣預(yù)熱器冷空氣（由送風(fēng)機(jī)來(lái)）4第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制鍋爐設(shè)備要有如下主要的控制系統(tǒng): 鍋爐汽包水位控制。被控變量是汽包水位，操縱變量是給水流量。它主要是保持汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包中水位在工藝允許的范圍內(nèi)。這是保證了鍋爐、汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件，是鍋爐正常運(yùn)行的重要指標(biāo)。 鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制。有三個(gè)被控變量：蒸汽壓力(或負(fù)荷)、煙氣成分(經(jīng)濟(jì)燃燒指標(biāo))和爐膛負(fù)壓?？蛇x用的操縱變

14、量也有三個(gè)：燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量。組成的燃燒系統(tǒng)的控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要；使燃料與空氣量之間保持一定的比值，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐的安全運(yùn)行；使引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，保持爐膛負(fù)壓在一定范圍內(nèi)。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的控制。被控變量為過(guò)熱蒸汽溫度，操縱變量為減溫器的噴水量。使過(guò)熱器出口溫度保持在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超出工藝允許的溫度。鍋爐水處理過(guò)程的控制。主要使鍋爐給水的水性能指標(biāo)達(dá)到工藝要求。一般采用離子交換樹(shù)脂對(duì)水進(jìn)行軟化處理。通常應(yīng)用程序控制，確保水處理和樹(shù)脂再生正常交替運(yùn)行。 1鍋爐汽包水位的控制 (1)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性 汽包水位

15、在給水流量作用下動(dòng)態(tài)特性，即控制通道特性。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制WHH1tHt給水流量作用下水位階躍響應(yīng)曲線7432816鍋爐汽水系統(tǒng) l給水母管；2給水控制閥；3省煤器；4汽包； 5下降管；6上升管；7過(guò)熱器；8蒸汽母管5sesKsWsH0)()(第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，即干擾通道的動(dòng)態(tài)特性。 DHH2tHH1t蒸汽流量擾動(dòng)作用下的水位相應(yīng)曲線7432816鍋爐汽水系統(tǒng) l給水母管；2給水控制閥；3省煤器；4汽包； 5下降管；6上升管；7過(guò)熱器；8蒸汽母管51)()()()()()(2221sTKsKsDsHsDsHsDsHf第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)

16、控制(2)單沖量控制系統(tǒng) 給水省煤器蒸汽汽包LC單沖量控制系統(tǒng)這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)于汽包內(nèi)水的停留時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷變化小的小型鍋爐，單沖量水位控制系統(tǒng)可以保證鍋爐的安全運(yùn)行。 單沖量控制系統(tǒng)存在三個(gè)問(wèn)題：當(dāng)負(fù)荷變化產(chǎn)生虛假液位時(shí)，將使控制器反向錯(cuò)誤動(dòng)作；對(duì)負(fù)荷不靈敏；對(duì)給水干擾不能及時(shí)克服。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(3)雙沖量控制系統(tǒng) 蒸汽給水I0IFICILCI=C1ICC2IFI0GC（a）IFGPDGmFDLL0ICIC2C1GVGPC（b）I0Gm雙沖量控制系統(tǒng)原理圖及方塊圖第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制雙沖量控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)前饋(蒸汽流量)加單回路反饋控制的前饋反饋控制系統(tǒng)。 為

17、確保雙沖量控制系統(tǒng)能按照設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須正確選定控制閥的開(kāi)閉形式、控制器的正反作用以及運(yùn)算器的符號(hào)。 a.閥的開(kāi)閉形式選定。從工藝安全角度來(lái)考慮，若以保護(hù)鍋爐安全為主，選氣閉式；如以保護(hù)汽輪機(jī)用戶安全為主，則選氣開(kāi)式。bLC控制器的正反作用。把控制系統(tǒng)視為負(fù)反饋系統(tǒng)，因此當(dāng)氣閉閥時(shí)為正作用，氣開(kāi)閥時(shí)則為反作用。c運(yùn)算器符號(hào)：氣閉閥時(shí) IC1IcC2IFI0； 氣開(kāi)閥時(shí) IC1IcC2IFI0。第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(4)三沖量控制系統(tǒng) 蒸汽ICIFI0三沖量控制系統(tǒng)LCI=ICCIF-I0給水IFFCILGmIFGmFGPDUGP2GPCICI L0GC2GmF，I0IFGC1三沖量

18、控系統(tǒng)方塊圖第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制2蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)的控制 過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高或過(guò)低，對(duì)鍋爐運(yùn)行及蒸汽用戶設(shè)備都是不利的。過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，過(guò)熱器容易損壞，汽輪機(jī)也因內(nèi)部過(guò)度的熱膨脹，而嚴(yán)重影響安全運(yùn)行；過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，一方面使設(shè)備的效率降低，同時(shí)使汽輪機(jī)后幾級(jí)的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。 過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)常采用減溫水流量作為操縱變量，但由于控制通道的時(shí)間常數(shù)及純滯后均較大，所以組成單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)的要求。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制第二過(guò)熱器 第一過(guò)熱器減溫器d/dtTC減溫水 過(guò)熱蒸汽溫度雙沖量控制系統(tǒng)蒸汽過(guò)熱蒸汽第二過(guò)熱器 過(guò)熱蒸汽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)減溫器第一過(guò)熱器減溫

19、水T2CT1C蒸汽過(guò)熱蒸汽第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制3鍋爐燃燒過(guò)程的控制燃燒過(guò)程的控制基本要求有三個(gè)：保證出口蒸汽壓力穩(wěn)定，能按負(fù)荷要求自動(dòng)增減燃料量。燃燒良好，供氣適宜。既要防止由空氣不足使煙囪冒黑煙，也不要因空氣過(guò)量而增加熱量損失。保證鍋爐安全運(yùn)行。保持爐膛一定的負(fù)壓，以免負(fù)壓太小，甚至為正，造成爐膛內(nèi)熱煙氣往外冒出，影響設(shè)備和工作人員的安全；如果負(fù)壓過(guò)大，會(huì)使大量冷空氣漏進(jìn)爐內(nèi)，從而使熱量損失增加。此外，還需防止燃燒嘴背壓(對(duì)于氣相燃料)太高時(shí)脫火，燃燒嘴背壓（氣相燃料）太低時(shí)回火的危險(xiǎn)。 第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(1)蒸汽壓力控制和燃料與空氣比值控制系統(tǒng)燃燒過(guò)程的基本控制方案空氣量燃

20、料量P汽KPC FCFC空氣閥燃料閥AOAC燃料量空氣量P汽KFCPCFC空氣閥LSHS燃料閥燃燒過(guò)程的改進(jìn)控制方案AOAC第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制（2）燃燒過(guò)程的煙氣氧含量閉環(huán)控制最優(yōu)值空氣量PCFC燃料量燃料閥煙氣中氧含量的閉環(huán)控制方案p汽ACO2 LSHS FC空氣閥第二節(jié) 傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制(3)爐膛負(fù)壓控制與有關(guān)安全保護(hù)系統(tǒng) 蒸汽汽包P1CLS PSAP3C K圖92-33 爐膛負(fù)壓與安全保護(hù)控制系統(tǒng)燃料AOAO空氣P2C312爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng) 防脫火系統(tǒng) 防回火系統(tǒng) 第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制 1精餾塔的靜態(tài)特性 冷劑LDL進(jìn)料 D,xDF,zf V熱劑圖93-1 簡(jiǎn)單精餾控制示意

21、圖釜液,B,xBLBBDBfxxxzFDBDfDxxzxFB(1)物料平衡關(guān)系 (2)能量平衡關(guān)系 )1 ()1 (lnDBBDxxxxFV第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制2精餾塔的動(dòng)態(tài)特性 dtdMVVLLjjjjj11dtxMdyVyVxLxLjjjjjjjjjj1111Lj+1j+1Mj LjVjVj-1j-1 Lj-1精餾塔第j塊板物料流動(dòng)情況j第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制3精餾塔的整體控制方案 （1）傳統(tǒng)的物料平衡控制 FLDVBQLCFC FCFC傳統(tǒng)物料平衡控制方案之二LCFLDBVQLCFC FCFC傳統(tǒng)物料平衡控制方案之一LC保持DF(或BF)和VF(或回流比)一定，完全按物料及能量平衡

22、關(guān)系進(jìn)行控制。它適用于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不高以及擾動(dòng)不多的情況。 第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制（2）質(zhì)量指標(biāo)反饋控制 L DTCLCV FCFLC Q塔頂按能量平衡防護(hù)司控制BTCLC Q V FCFL DLC塔頂按物料平衡方式控制B第三節(jié) 精餾塔的自動(dòng)控制V LCFFCL DLC塔底按物料平衡方式控制BTC Q塔底按能量平衡方式控制FFCL DLCBLC Q V TC 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制v化學(xué)反應(yīng)器的控制目標(biāo):v轉(zhuǎn)化率 v產(chǎn)率v收率1AOAAAAOAOCCCAXACC 反應(yīng)了的 的量進(jìn)入反應(yīng)器的 的量A轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品L的A量反應(yīng)了的 量PXA轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品L的A量進(jìn)入反應(yīng)器的 量第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器

23、的自動(dòng)控制一、化學(xué)反應(yīng)器的控制要求(1)物料平衡控制 對(duì)化學(xué)反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，從穩(wěn)態(tài)角度出發(fā)，流入量應(yīng)等于流出量，如屬可能常常對(duì)主要物料進(jìn)行流量控制。另外，在有一部分物料循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)定時(shí)排放或放空系統(tǒng)中的惰性物料。(2)能量平衡控制 要保持化學(xué)反應(yīng)器的熱量平衡，應(yīng)使進(jìn)入反應(yīng)器的熱量與流出的熱量及反應(yīng)生成熱之間相互平衡。能量平衡控制對(duì)化學(xué)反應(yīng)器來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，它決定反應(yīng)器的安全生產(chǎn)，也間接保證化學(xué)反應(yīng)器的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工藝的要求。 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制(3)約束條件控制 要防止工藝參數(shù)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域或不正常工況，為此，應(yīng)當(dāng)配置一些報(bào)警、聯(lián)鎖和選擇性控制系統(tǒng)，進(jìn)行安全界限的保護(hù)性控制。(4)質(zhì)量控制

24、 通過(guò)上述三項(xiàng)控制，保證反應(yīng)過(guò)程平穩(wěn)安全進(jìn)行的同時(shí)，還應(yīng)使反應(yīng)達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)化率，或使產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的成分，因此必須對(duì)反應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量指標(biāo)的選取，即被控變量的選擇可分為兩類(lèi)：取出料的成分或反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率等指標(biāo)作為被控變量；取反應(yīng)過(guò)程的工藝狀態(tài)參數(shù)(間接質(zhì)量指標(biāo))作為被控變量。 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制現(xiàn)以丙烯聚合反應(yīng)釜為例，說(shuō)明這些控制系統(tǒng)的設(shè)置情況。 氣相出料液位報(bào)警ACFCTC圖94-3 丙烯聚合反應(yīng)工藝流程示意圖丙烯 H2LCFCFC催化劑冷卻水乙烯 乙烷 FC漿液第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制物料平衡控制。恒定輸入物料量：聚合反應(yīng)的主要原料丙烯及H2、乙烯、乙烷分別設(shè)置流量定值控制。另外聚合反應(yīng)物漿液采出有液位控制。能量平衡控制。反應(yīng)釜的釜溫控制冷卻水量，使進(jìn)、出釜及反應(yīng)生成熱達(dá)到平衡。 質(zhì)量控制。在圖中畫(huà)出以氣相出料中H2含量為質(zhì)量指標(biāo)，組成H2含量與加入H2流量的串級(jí)控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)整H2的加入量，保持反映聚合反應(yīng)進(jìn)行好壞的氣相中H2含量為某給定值。約束條件控制。本工藝流程無(wú)爆炸危險(xiǎn)，故控制較為簡(jiǎn)單，設(shè)有漿液液位報(bào)警系統(tǒng)，在釜內(nèi)漿液液位過(guò)高、過(guò)低時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)器的自動(dòng)控制)()(0fpcpGcKFyHGxdtdcV式中