緒論..........................................12工藝流程與控制參數(shù)簡述......................22.1工藝流程..................................22.2工藝控制參數(shù)要求......................................................23生產(chǎn)控制過程分析與設(shè)計......................33.1疏水原料與環(huán)氧乙烷的比值控制..............33.2原料預(yù)加熱溫度控制.........................43.3反應(yīng)器溫度控制............................63.4反應(yīng)器的壓強控制...........................94儀器儀表的選擇及儀表盤的設(shè)計................114.1儀表選擇原則............................................................114.2本系統(tǒng)的儀表選用.........................總結(jié)....................................................................................14參考文獻...................................................................................................15本系統(tǒng)主要講述的是聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程，通過控制進料比例以及化學(xué)反應(yīng)器中溫度、壓力等化學(xué)反應(yīng)條件來保證化學(xué)反應(yīng)的順利實現(xiàn)。此生產(chǎn)過程主要是通過比值控流量串級控制來控制反應(yīng)器中的溫度，并且用壓力變送器、壓力控制器構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)控制壓力恒定，最終實現(xiàn)精確控制聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的目的。12聚氧乙烷類非離子表面活性劑生產(chǎn)過程是將疏水原料經(jīng)加熱后噴入反應(yīng)器中，此時根據(jù)原料量加入0.5％的環(huán)氧乙烷（環(huán)力和催化劑存在下進行，反應(yīng)過程大量放熱，通過熱交換器維持反應(yīng)器內(nèi)溫度150℃，壓力0.05Mpa。當(dāng)?shù)扔嬃康沫h(huán)氧乙烷加完后溫度持續(xù)下降到100℃時將反應(yīng)器內(nèi)原料輸出。1150℃～1755℃時應(yīng)會自動提示報警2）反應(yīng)器內(nèi)壓力維持在0.05～0.5MPa。3）環(huán)氧已烷占原料量的0.5％。231）被控參數(shù)：疏水原料、環(huán)氧乙烷的輸出物料流量Q2）控制參數(shù)：閥門開度3）根據(jù)工藝控制參數(shù)要求，環(huán)氧乙烷占疏水原料量的0.5％，為滿足原料間規(guī)定的比例，選擇單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，疏水原料是主動量Q，環(huán)氧乙烷為從動量Q，其比值KQQ（由1212于它們之間的比值K200非常大，當(dāng)環(huán)氧乙烷的輸出量發(fā)生變化時疏水原料的輸出量將劇烈變化不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以在此圖1Q2是一個閉環(huán)隨動控制系，主動量Q卻是開環(huán)的，Q經(jīng)比值器11Ws作為QQ能按一定的比值K跟隨Q變化。221當(dāng)Q保持不變而Q受到擾動時，則可以通過Q的閉環(huán)進行定值122Q調(diào)回到Q21變。當(dāng)Q受到擾動時，即改變了Q的給定值，使Q跟隨Q而變1221QQQ122QQ12在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上保持其原設(shè)定值的比例關(guān)系。3可見該控制方案的優(yōu)點是能夠確保QQK21構(gòu)簡單，因而在工業(yè)生產(chǎn)自動化中得到廣泛應(yīng)用。Q2VsWm2Q1圖1G1G2圖21）被控參數(shù)：疏水原料溫度2）控制參數(shù)：加熱蒸汽閥門開度3）該反應(yīng)過程的溫度控制為150°，預(yù)加熱的對溫度的要求精度80°-90°3所示的單4回路溫度控制系統(tǒng)。疏水原料計量槽圖3但這種簡單的溫度控制系統(tǒng)，其滯后時間較大，對溫度控制質(zhì)量有較大的影響，有時滿足不了工藝的要求，為此可采以用串級控制系統(tǒng)方案，原料預(yù)加熱階段采用如圖4所示串級系統(tǒng)。給定疏水原料計量槽圖4預(yù)加熱溫度壓力串級控制系統(tǒng)流程圖5該串級控制系統(tǒng)中，主被控參數(shù)為疏水原料的溫度，副被控參數(shù)為疏水原料計量槽內(nèi)的壓力，控制參數(shù)為上圖中加熱閥門開度。就其主回路（外環(huán)）來看，是一個定值控制系統(tǒng)，而副回路（內(nèi)環(huán)）則為一個隨動控制系統(tǒng)，與單回路控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)多了一個測量變送器與一個控制器，增加的投資并不多（對計算機控制系統(tǒng)來說，僅增加了一個測量變送器）但控制效果卻有顯著地提高。其原因在于往往壓力的變化及測量比溫度來的迅速，實際上壓力變化是溫度變化的前奏，因此建立一個溫度——壓力的串級控制系統(tǒng)，能夠提前產(chǎn)生控制作用，有利于克服被控對象的滯后，提高溫度的控制精度，該設(shè)計方案適用于壓力變化遠超前于溫度變化的情形。其系統(tǒng)框圖如圖5所示。溫度調(diào)節(jié)器流量控制器閥門流量變送器溫度變送器溫度壓力串級控制系統(tǒng)框圖圖51）被控參數(shù)：主被控參數(shù)：反應(yīng)器內(nèi)溫副被控參數(shù)：加熱蒸汽流量2）控制參數(shù)：加熱閥門開度63）化學(xué)反應(yīng)器的溫度控制是及其重要的，溫度影響著化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率等，是化學(xué)反應(yīng)的重要條件，但由于目前大型石化企業(yè)所用的聚合反應(yīng)釜，其容量相當(dāng)龐大，反應(yīng)的放熱量大而傳熱效果往往又很差，控制其反應(yīng)已經(jīng)成為過程控制中的一個難題。因此在制定化學(xué)反應(yīng)器的控制方案時我們要關(guān)注其以下兩個特點：在反應(yīng)開始之前，反應(yīng)物必須要升到指定的最低溫度b)反應(yīng)是放熱反應(yīng)150℃～175℃以滿足反應(yīng)條件，待反應(yīng)開始之后，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，為了將反應(yīng)器中度維持在150℃～175℃，則需要通過熱交換器迅速的放熱。為此，可采用反應(yīng)器內(nèi)溫為主被控參數(shù)、夾套溫度為副被控參數(shù)的溫度——流量串級控制系統(tǒng)，控制方案以及系統(tǒng)的方框圖分別示于圖6、圖7所示。流量控制器蒸汽閥流量變送器溫度變送器圖6反應(yīng)器內(nèi)溫控制系統(tǒng)框圖7003003FT003003蒸汽反應(yīng)器內(nèi)溫控制系統(tǒng)流程圖圖7在該溫度-流量串級控制系統(tǒng)中，假設(shè)蒸汽溫度為某一恒定值，反應(yīng)開始初，主溫度調(diào)節(jié)器給定值為150℃，并將其輸出作為副溫度調(diào)節(jié)器的的給定，此時反應(yīng)器溫度需要升溫，副溫度調(diào)節(jié)器控制加熱閥（蒸汽閥）動作，反應(yīng)進行過程中，主調(diào)節(jié)器給減小蒸汽流量，使得反應(yīng)器內(nèi)溫度下降。由于反應(yīng)過程中放出大量的熱，對反應(yīng)器內(nèi)溫度控制產(chǎn)生很流量串級控制系統(tǒng)不能及時的將熱量冷卻散去，控制效果并不是最佳的，根據(jù)分程控制的特點進行改進，加8所示能夠達到更好的控制效果。8TTTT003E-11V-10V-9E-10圖8反應(yīng)器內(nèi)溫控制系統(tǒng)流程圖1）被控參數(shù)：反應(yīng)器內(nèi)壓強2）控制參數(shù)：圖8中閥門開度3）該反應(yīng)要求反應(yīng)過程中壓力0.05～0.5MPa，反應(yīng)器壓力對象是一個具有較大自平衡能力的對象，慣性很小，可近似認為是一個比例環(huán)節(jié)這樣控制通道遲延和慣性比較小。如下圖9為反應(yīng)器的壓強控制框圖，圖10為反應(yīng)器的壓強控制流程圖。-反應(yīng)器的壓強控制框圖圖99P-2圖10反應(yīng)器的壓強控制流程圖104檢測儀表（元件）控制閥的一般選用原則如下：1)工藝過程的條件：工藝過程中的溫度、壓力、脈動等因素是決定儀表選型的主要條件，它關(guān)系到儀表選用的合理性、儀表的使用壽命及車間的防火防爆保安等問題。2)操作上的重要性：各點檢測的參數(shù)在操作上的重要性是儀表的指示、記錄、積算、報警、控制、遙控等功能選定的依據(jù)。3)經(jīng)濟型和統(tǒng)一性：根據(jù)投資的規(guī)模、便于維修和管理、選型時也要注意其統(tǒng)一性，盡可能用同一系列、統(tǒng)一規(guī)格型號以及同一生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品。4)儀表的使用和供應(yīng)狀況：所選儀表應(yīng)是較為成熟、經(jīng)現(xiàn)場使用證明可靠地，同時也應(yīng)當(dāng)貨源充足。溫度變送器選擇：在本系統(tǒng)中，溫度的控制是十分重要的，故對溫度的檢測要求也較高。系統(tǒng)對溫度的控制要求是反應(yīng)溫度維持在℃，溫度誤差大于℃時應(yīng)會自動提示報警，可采用熱電偶溫度計，熱電偶溫度計在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用極為廣泛。它具有測溫精度高，在小范圍內(nèi)熱電動勢與溫度基本呈單值、線性關(guān)系，測量范圍寬、適用于中、高溫度測量，且響應(yīng)時間較快等?？梢娺x用熱電偶溫度計不僅可以準確的測量溫度，而且其響應(yīng)時間較快，還11可以適當(dāng)?shù)母纳茰囟瓤刂频臏?。具體型號可以選用WRN2-740化工專用隔爆型熱電偶。溫度報警可直接在控制其中設(shè)置。其余儀表選型詳見表一?？刂崎y的選擇：控制閥的選擇應(yīng)從合理的選擇閥型和閥體、閥內(nèi)件的材質(zhì)，正確確定控制閥的口徑，選擇合適的流量特性，控制閥的開閉形式等幾個方面考慮。其中開閉形式的確定主要是從生產(chǎn)安全角度出發(fā)來考慮。當(dāng)閥上控制信號或者氣源中斷時，應(yīng)避免損壞設(shè)備和傷害人員。如事故情況下控制閥處于關(guān)閉位置時危害較小，則選用氣開式，反之，應(yīng)選用氣閉式。儀表盤的布置圖見附錄。12表14～440～33選1213方案評價及改進方向：本系統(tǒng)能將表面活性劑反應(yīng)器溫度進行嚴格控制，并且有較快的抗干擾能力減小純滯后時間。改進主要針對對反應(yīng)器壓強和溫度的控制的靈敏度的提高。收獲及體會：通過這次的課程設(shè)計，我又回顧了學(xué)過的過程控制系統(tǒng)，加深了一些印象，也使我在學(xué)習(xí)書本知識的同時學(xué)會了將書本上的知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，在實際生產(chǎn)中拓展自己的能力和自己的學(xué)習(xí)熱情。通過這幾天的忙碌，我學(xué)會了許多我們在課堂上面學(xué)不到的知識和能力。在我們做課程設(shè)計的時候我們將面對許許多多的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，微分方程，校正仿真等問題，以及對一些軟件例如VISIOCAD繪圖等常用設(shè)計軟件的使用，會畫系統(tǒng)流程圖和傳遞函數(shù)方框圖。這也就要求我們利用課上學(xué)習(xí)到的知識和自己的查閱資料的能力，綜合運用以前上課時