原油蒸餾裝置常壓塔控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(doc畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)

1、<p>　　原油蒸餾裝置常壓塔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　DCS在我國(guó)煉油廠應(yīng)用已有15年歷史，有20多家煉油企業(yè)安裝使用了不同型號(hào)的DCS，對(duì)常減壓裝置、催化裂化裝置、催化重整裝置、加氫精制、油品調(diào)合等實(shí)施過程控制和生產(chǎn)管理。其中有十幾套DCS用于原油蒸餾，多數(shù)是用于常減壓裝置的單回路控制和前饋、串級(jí)、

2、選擇、比值等復(fù)雜回路控制。有幾家煉油廠開發(fā)并實(shí)施了先進(jìn)控制策略。下面介紹DCS用原油蒸餾生產(chǎn)過程的主要控制回路和先進(jìn)控制軟件的開發(fā)和應(yīng)用情況。</p><p>　　遼河原油屬于低硫中間基原油，含環(huán)烷酸多根據(jù)原油的性質(zhì)、特點(diǎn)和市場(chǎng)的需求主要生產(chǎn)重整汽油、航空煤油、輕柴油、重柴油、混合蠟油、渣油等。裝置由原油電脫鹽、常減壓蒸餾、渣油減粘裂化、航煤精制部分組成。根據(jù)加工含環(huán)烷酸原油的特點(diǎn)，結(jié)合加工含環(huán)烷酸原油的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)

3、化了設(shè)備選型及選材，采用了目前最先進(jìn)技術(shù)既初餾塔、常壓塔塔盤為ADV高效塔盤。減壓塔采用規(guī)整填料，處理物料能力大，汽、液接觸均勻，傳質(zhì)效果較好。以實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。高溫部位設(shè)備和管線全部采用不銹鋼材質(zhì)，以達(dá)到防腐的目的。初頂、常頂用空冷代替水冷，節(jié)約了用水量，也減少了三廢處理量。 常壓塔設(shè)頂循環(huán)回流和二個(gè)中段回流，以使塔內(nèi)汽、液相負(fù)荷分布均勻，提高塔的處理能力，減小塔頂冷凝器的負(fù)荷。為了降低減壓塔內(nèi)真空高度，提高沸點(diǎn)，減壓塔采用二級(jí)抽

4、真空器。即蒸汽噴射泵和水環(huán)抽真空泵。</p><p>　　在采用新工藝新設(shè)備的同時(shí)優(yōu)化了工藝流程，為了節(jié)能常壓系統(tǒng)采用4臺(tái)空冷器，為增加處理量常壓爐四路進(jìn)料四路出。</p><p>　　為使相當(dāng)數(shù)量的中間餾分得到合理利用，因?yàn)樗鼈兪呛芏嗟亩渭庸ぴ?，又能從中生產(chǎn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需的各種潤(rùn)滑油、蠟、瀝青的原料。因此本設(shè)計(jì)采用三段汽化蒸餾，即預(yù)汽化—常壓蒸餾—減壓蒸餾。</p>&l

5、t;p>　　關(guān)鍵詞：原油；常減壓蒸餾塔；控制系統(tǒng)。</p><p>　　Crude oil distillation unit </p><p>　　atmospheric tower control system design </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　DCS i

6、n our refinery application for 15 years history, has more than 20 refining enterprise installed the different types of DCS, often relief devices, catalytic cracking, catalytic reforming device, hydrotreating, oil product

7、s to attune, the implementation of process control and production management. There are more than ten sets of DCS for crude oil distillation, majority is used for often of pressure-relief device single loop control and f

8、eedforward, cascade, selection, such complex loop contr</p><p>　　Liaohe oil belong to low sulphur crude oil, including among the naphthenic acid more according to the nature of the crude oil, characteristics

9、 and the demand of the market main production reforming gasoline, kerosene, diesel oil, heavy diesel, light mixed wax, directness, etc. Device by oil electricity desalination, often vacuum distillation, reduce glue resid

10、ue cracking, and HangMei refined parts. According to processing including the naphthenic acid crude oil, combined with the naphthenic acid</p><p>　　In the new process of new equipment and optimize the proces

11、s, in order to energy saving atmospheric system USES four units of air tanks to increase capacity, atmospheric pressure furnace four ways of incoming four the road.</p><p>　　To make a number of the middle of

12、 the fractions get reasonable use, because they are a lot of secondary processing raw material, and national economy from production all kinds of wax, lubricating oil, asphalt material. So this design USES the three sect

13、ions of vaporization, namely the vaporization distillation-atmospheric distillation-vacuum distillation.</p><p>　　Keywords: crude oil; often vacuum distillation tower; Control system.</p><p><

14、;b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 ………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　英文摘要……………………………………………………………………………Ⅲ 第一章 緒論……………………………………………………………………………1</p><p>　　第二章 工藝流程設(shè)計(jì)………………………………………

15、…………………………3</p><p>　　2.1原料油性質(zhì)及產(chǎn)品性質(zhì)……………………………………………………………3</p><p>　　2.1.1原料油性質(zhì)、來源………………………………………………………………3</p><p>　　2.1.2產(chǎn)品性質(zhì)…………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2工

16、藝流程……………………………………………………………………………3</p><p>　　2.2.1原油換熱系統(tǒng)……………………………………………………………………4</p><p>　　2.2.2常壓系統(tǒng)…………………………………………………………………………4</p><p>　　2.2.3減壓系統(tǒng)…………………………………………………………………………4<

17、/p><p>　　第三章 常減壓裝置主要控制回路 ……………………………………………………6</p><p>　　3.1加壓爐………………………………………………………………………………6</p><p>　　3.2常壓塔、減壓塔中段回流熱負(fù)荷控制……………………………………………7</p><p>　　3.3提交加熱爐效率的控制……………………

18、………………………………………7</p><p>　　3.3.1爐膛壓力控制……………………………………………………………………7</p><p>　　3.3.2煙道氣氧含量控制………………………………………………………………7</p><p>　　3.4加熱爐出口溫度控制………………………………………………………………7</p><p>　

19、　3.5常壓塔解耦控制 ………………………………………………………………… 8</p><p>　　第四章 原油蒸餾先進(jìn)控制…………………………………………………………… 8</p><p>　　4.1 DCS的控制結(jié)構(gòu)層…………………………………………………………………8</p><p>　　4.2原油蒸餾的先進(jìn)控制策略…………………………………………………………

20、9</p><p>　　4.2.1常壓塔多變量控制………………………………………………………………9</p><p>　　4.2.2 LQG自校正控制…………………………………………………………………9</p><p>　　4.2.3中段回流計(jì)算……………………………………………………………………10</p><p>　　4.2.4自動(dòng)提降量

21、模型…………………………………………………………………11</p><p>　　第五章 煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案 ………………………………… 12</p><p>　　5.1過程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求………………………………………………12</p><p>　　5.2常壓塔溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………13</p&g

22、t;<p>　　第六章 煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容………………………………………14</p><p>　　6.1精餾塔控制系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)……………………………………………………14</p><p>　　6.2主要內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟………………………………………………………………15</p><p>　　6.2.1 被控參數(shù)的選擇…………………………

23、…………………………………… 16</p><p>　　6.2.2溫度變送器的選擇………………………………………………………………17</p><p>　　6.2.3溫度調(diào)節(jié)器的選擇………………………………………………………………18</p><p>　　6.2.4執(zhí)行器的選擇……………………………………………………………………19</p><p

24、>　　6.3一線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………20</p><p>　　6.4一線溫度控制的主要內(nèi)容與儀器選擇……………………………………………21</p><p>　　第七章 DCS編程……………………………………………………………………… 22</p><p>　　第八章 結(jié)論………………………………………………………………

25、…………… 36</p><p>　　第九章 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………… 37</p><p>　　第十章 謝辭…………………………………………………………………………… 38</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　石油是一種主要由碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜混

26、合物。石油中的烴類和非烴類化合物，相對(duì)分子質(zhì)量從幾十到幾千，相應(yīng)的沸點(diǎn)從常溫到500度以上，分子結(jié)構(gòu)也是多種多樣。</p><p>　　石油煉制工業(yè)生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等燃料和化學(xué)工業(yè)原料，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，關(guān)系國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和社會(huì)發(fā)展中具有極其重要的地位和作用。世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)無一不是煉油和石化工業(yè)強(qiáng)國(guó)。</p><p>　　石油不能直接作汽車、飛機(jī)

27、、輪船等交通運(yùn)輸工具發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，也不能直接作潤(rùn)滑油 、溶劑油、工藝用油等產(chǎn)品使用，必須經(jīng)過各種加工過程，才能獲得符合質(zhì)量要求的各種石油產(chǎn)品。</p><p>　　石油及其產(chǎn)品的蒸餾是煉油裝置的最基本單元設(shè)備。是任何一次加工與二次加工裝置所不可缺少的設(shè)備.原油經(jīng)過常壓蒸餾可分餾出汽油、煤油、柴油餾分。因原油性質(zhì)不同，這些餾分有的可直接作為產(chǎn)品，有的需要進(jìn)行精制或加工。將常壓塔底油進(jìn)行減壓蒸餾，等到的餾分視其原油性

28、質(zhì)或加工方案不同，可以作裂化（熱裂化、催化裂化、加氫裂化等）原料或潤(rùn)滑油原料油原料，也可以作為乙烯裂解原料。減壓塔底油可作為燃料油、瀝青、焦化或其它渣油加工（溶劑脫瀝青、渣油催化裂化、渣油加氫裂化等）的原料。</p><p>　　我國(guó)對(duì)原油蒸餾，國(guó)內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油250～270萬噸的常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。該裝置不僅要生產(chǎn)出

29、質(zhì)量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要生產(chǎn)出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對(duì)于燃料一潤(rùn)滑油型煉油廠，還需要生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。各煉油廠均使用不同類型原油，當(dāng)改變?cè)推贩N時(shí)還要改變生產(chǎn)方案。燃料一潤(rùn)滑油型常減壓裝置的工藝流程是：原油從罐區(qū)送到常減壓裝置時(shí)溫度一般為30℃左右，經(jīng)原油泵分路送到熱交換器換熱，換熱后原油溫度達(dá)到110℃，進(jìn)入電脫鹽罐進(jìn)行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽后再換熱升溫至220℃左右，進(jìn)入初餾塔進(jìn)行蒸餾。初餾塔底原

30、油經(jīng)泵分兩路送熱交換器換熱至290℃左右，分路送入常壓加熱爐并加熱到370℃左右，進(jìn)入常壓塔。常壓塔塔頂餾出汽油，常一側(cè)線（簡(jiǎn)稱常一線）出煤油，常二側(cè)線（簡(jiǎn)稱常二線）出柴油，常三側(cè)線出潤(rùn)料或催料，常四側(cè)線出催料。常壓塔底重油用泵送至常壓加熱爐，加熱到390℃，送減壓塔進(jìn)行減壓蒸餾。減一線與減二線出潤(rùn)料或催料，減三線與減四線出潤(rùn)料。</p><p>　　遼河原油屬于低硫中間基原油，含環(huán)烷酸多根據(jù)原油的性質(zhì)、特點(diǎn)和市

31、場(chǎng)的需求主要生產(chǎn)重整汽油、航空煤油、輕柴油、重柴油、混合蠟油、渣油等。裝置由原油電脫鹽、常減壓蒸餾、渣油減粘裂化、航煤精制部分組成。根據(jù)加工含環(huán)烷酸原油的特點(diǎn)，結(jié)合加工含環(huán)烷酸原油的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了設(shè)備選型及選材，采用了目前最先進(jìn)技術(shù)既初餾塔、常壓塔塔盤為ADV高效塔盤。減壓塔采用規(guī)整填料，處理物料能力大，汽、液接觸均勻，傳質(zhì)效果較好。以實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。高溫部位設(shè)備和管線全部采用不銹鋼材質(zhì)，以達(dá)到防腐的目的。初頂、常頂用空冷代替水冷，節(jié)

32、約了用水量，也減少了三廢處理量。 常壓塔設(shè)頂循環(huán)回流和二個(gè)中段回流，以使塔內(nèi)汽、液相負(fù)荷分布均勻，提高塔的處理能力，減小塔頂冷凝器的負(fù)荷。為了降低減壓塔內(nèi)真空高度，提高沸點(diǎn)，減壓塔采用二級(jí)抽真空器。即蒸汽噴射泵和水環(huán)抽真空泵。</p><p>　　在采用新工藝新設(shè)備的同時(shí)優(yōu)化了工藝流程，為了節(jié)能常壓系統(tǒng)采用4臺(tái)空冷器，為增加處理量常壓爐四路進(jìn)料四路出。為使相當(dāng)數(shù)量的中間餾分得到合理利用，因?yàn)樗鼈兪呛芏嗟亩渭庸ぴ?/p>

33、料，又能從中生產(chǎn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需的各種潤(rùn)滑油、蠟、瀝青的原料。因此本設(shè)計(jì)采用三段汽化蒸餾，即預(yù)汽化—常壓蒸餾—減壓蒸餾。</p><p>　　第二章 工藝流程設(shè)計(jì)</p><p>　　1.原料油性質(zhì)及產(chǎn)品性質(zhì)</p><p>　　2.1.1原油性質(zhì)、來源</p><p>　　表2.1 原油實(shí)沸點(diǎn)蒸餾數(shù)據(jù)</p><p>　

34、　表2.2 原油平衡蒸發(fā)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.1.2產(chǎn)品性質(zhì)</b></p><p>　　表2.3 產(chǎn)品產(chǎn)率及其性質(zhì)</p><p><b>　　2.工藝流程</b></p><p>　　2.2.1原油換熱系統(tǒng)</p><p>　　原油從北山油罐靠靜位能壓送到

35、原油泵進(jìn)口，在原油泵進(jìn)口前的過濾器注入利于保證電脫鹽效果的破乳化劑和水，經(jīng)泵抽送后分東西兩路與油品換熱后進(jìn)入電脫鹽罐脫鹽脫水。</p><p>　　在電脫鹽罐內(nèi)12000～24000伏高壓交流電所產(chǎn)生的電場(chǎng)力和破乳化劑的作用下，微小的水滴聚集成大水滴沉降下來與原油分離，因原油中的鹽份絕大部分溶于水中，故脫水包括了脫鹽。</p><p>　　原油從電脫鹽罐出來后，進(jìn)料繼續(xù)與油品換熱進(jìn)入常壓塔

36、第31層。</p><p><b>　　2.2.2常壓系統(tǒng)</b></p><p>　　從爐-1加熱出來的油進(jìn)入塔-1汽化段后，汽相進(jìn)入精餾段，在精餾段分離切割出五個(gè)產(chǎn)品，液相進(jìn)入提餾段，在塔底液面上方吹入過熱蒸汽作汽提用。</p><p>　　常頂油汽、水蒸汽從塔頂揮發(fā)線出來，（在揮發(fā)線依次注有氨水，緩蝕劑和堿性水），先分八路進(jìn)入8片空冷器冷

37、卻到60～75℃后，再分兩路冷卻到40～45℃，冷后合并進(jìn)入容罐作油、水、汽分離。容分離出來的冷凝水部份用泵注入揮發(fā)線，另一部份排入堿性水道或經(jīng)泵送北汽提裝置，不凝氣（瓦斯）從容一頂出來經(jīng)水封罐脫油脫水后去加熱爐燒或明放空或去火炬線放空，或去三蒸餾尾氣系統(tǒng)。常頂汽油由泵抽出，部份打回塔-1頂作冷回流，部份經(jīng)混合柱堿洗進(jìn)入容沉降罐分離堿渣后出裝置或經(jīng)脫砷后出裝置。</p><p>　　常壓一線自第9層餾出，經(jīng)汽提上

38、段汽提，油汽返回塔-1第8層，餾出油由泵-抽出先后經(jīng)冷卻至40～45℃進(jìn)入燈油沉降罐作航煤，燈油或溶劑油出裝置。</p><p>　　常壓二線自第18層餾出，進(jìn)入汽提中段汽提，油汽返回塔-1第17層，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至50～70℃后與堿液混合進(jìn)入柴油電離罐，在罐內(nèi)約1.5～2.0萬伏高壓直流電的電場(chǎng)作用下分出堿渣，常二經(jīng)沉降后作輕柴裝置，若作-10#軍柴則改進(jìn)鹽罐后出裝置。精制罐分離出的堿渣自壓送往汽油泵房

39、回收。</p><p>　　常壓三線自第27層抽出，經(jīng)汽提下段汽提，油汽返回塔-1第26層，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至60～75℃作變壓器油原料出裝置，若作輕柴則與常二合并出裝置。</p><p>　　常壓一中自第12層餾出，由泵抽送，返回口為第10層。</p><p>　　常壓二中自第20層餾出，由泵抽出后經(jīng)換熱后經(jīng)三通溫控調(diào)節(jié)閥返回塔-1第18層。</p&g

40、t;<p>　　常壓塔底重油由泵抽出，分四路進(jìn)入爐-3加熱。</p><p><b>　　2.2.3減壓系統(tǒng)</b></p><p>　　從爐-2加熱出來的油（約385～395℃）進(jìn)入塔-4第4層，在塔內(nèi)91-97Kpa真空度下進(jìn)行減壓分餾。</p><p>　　塔-4頂油汽、水蒸汽由揮發(fā)線引出，（為了防腐注有氨水和緩蝕劑）分8支

41、路進(jìn)入4組間冷凝器冷卻，冷凝油水流入容-5進(jìn)行油水分離，未冷凝油汽被一級(jí)蒸汽真空泵抽送入2組間冷器，冷卻，冷凝液進(jìn)入容-5，未冷凝氣被二級(jí)蒸汽真空泵抽送入冷卻，冷凝液進(jìn)入容-5，最后的不凝氣引去爐-3燒或排入大氣中。</p><p>　　減壓一線自塔-3上段填料下集油箱餾出，由泵抽送去與爐用空氣換熱，換熱后再經(jīng)換熱器與原油換熱，然后進(jìn)入冷卻至40～50℃，部份打回塔-4作冷回流，另一部份作重柴或催化料出裝置。&l

42、t;/p><p>　　減壓二線自塔-3下段填料下集油箱餾出，經(jīng)塔-5上段汽提，油汽返回中段填料下集油箱之下，餾出油由泵抽出后經(jīng)冷卻至60～70℃作潤(rùn)料或催化料出裝置。冷-9出口引一支路去泵-32進(jìn)口以作重質(zhì)封油用。</p><p>　　減一中自塔-3中段填料下集油箱餾出，由泵抽送分三路并聯(lián)經(jīng)換熱器（經(jīng)三通溫控調(diào)節(jié)閥），換熱器（不經(jīng)三通溫控調(diào)節(jié)閥）換熱后返回塔-4上段填料下集油箱之下。</

43、p><p>　　減二中自塔-3第15層餾出，由泵-抽送先后經(jīng)換熱后返回塔-4第17層。</p><p>　　減底渣油由泵抽出，分兩路換熱（渣油一路換熱流程：換-11/1CD、換-11/2CD、換-11/3CD、換-11/4CD、換-11/5CD；渣油二路換熱流程：11/1AB、11/2AB、11/3AB、11/4AB、11/5AB）后合并進(jìn)入冷-12，然后作氧化瀝青料、焦化料或丙烷脫瀝青料出裝

44、置。（注；換-11/3AB及換-11/2CD出來各引一支路作本裝置及四蒸餾裝置爐用燃料油）。</p><p>　　2.4.10塔底通入過熱水蒸汽，目的是降低油汽分壓，提高拔出率。</p><p>　　第三章 常減壓裝置主要控制回路</p><p>　　原油蒸餾是連續(xù)生產(chǎn)過程，一個(gè)年處理原油250萬噸的常減壓裝置，一般有130～150個(gè)控制回路。應(yīng)用軟件一部分是通過連

45、續(xù)控制功能塊來實(shí)現(xiàn)，另一部分則用高級(jí)語言編程來實(shí)現(xiàn)。下面介紹幾種典型的控制回路。</p><p><b>　　1．減壓爐</b></p><p>　　減壓爐0．7MPa蒸汽的分程控制減壓爐0．7MPa蒸汽的壓力是通過補(bǔ)充1．1MPa蒸汽或向0．4MPa乏氣管網(wǎng)排氣來調(diào)節(jié)。用DCS控制0．7MPa蒸汽壓力，是通過計(jì)算器功能進(jìn)行計(jì)算和判斷，實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力的分程控制。0．7M

46、Pa蒸汽壓力檢測(cè)信號(hào)送入功能塊調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出4～12mA段去調(diào)節(jié)1．1MPa蒸汽入管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥，輸出12～20mA段去調(diào)節(jié)0．4MPa乏氣管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥。這實(shí)際是仿照常規(guī)儀表的硬分程方案實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，以保持0．7MPa蒸汽壓力穩(wěn)定。</p><p>　　2．常壓塔、減壓塔中段回流熱負(fù)荷控制</p><p>　　中段回流的主要作用是移去塔內(nèi)部分熱負(fù)荷。中段回流熱負(fù)荷為中段回流經(jīng)熱交換器冷卻前后

47、的溫差、中段回流量和比熱三者的乘積。由中段回流熱負(fù)荷的大小來決定回流的流量。中段回流量為副回中路，用中段熱負(fù)荷來串中段回流流量組成串級(jí)調(diào)節(jié)回路。由DCS計(jì)算器功能塊來求算冷卻前后的溫差，并求出熱負(fù)荷。主回路熱負(fù)荷給定值由工人給定或上位機(jī)給定。</p><p>　　3．提高加熱爐熱效率的控制</p><p>　　為了提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源，采取了預(yù)熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過?？諝?/p>

48、系數(shù)等方法。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預(yù)熱入爐空氣，通過控制爐膛壓力正常，保證熱效率，保證加熱爐安全運(yùn)行。</p><p>　　3.3.1 爐膛壓力控制</p><p>　　在常壓爐、減壓爐輻射轉(zhuǎn)對(duì)流室部位設(shè)置微差壓變送器，測(cè)出爐膛的負(fù)壓，利用長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過連桿來調(diào)整煙道氣檔板開度，以此來維持爐膛內(nèi)壓力正常。</p><p>　　3.3.2 煙道氣

49、氧含量控</p><p>　　一般采用氧化鋯分析器測(cè)量煙道氣中的氧含量，通過氧含量來控制鼓風(fēng)機(jī)入口檔板開度，控制入爐空氣量，達(dá)到最佳過?？諝庀禂?shù)，提高加熱爐熱效率。</p><p>　　4．加熱爐出口溫度控制</p><p>　　加熱爐出口溫度控制有兩種技術(shù)方案，它們通過加熱爐流程畫面上的開關(guān)（或軟開關(guān)）切換。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量，另一種方案是加

50、熱爐吸熱一供熱值平衡控制。熱值平衡控制需要使用許多計(jì)算器功能塊來計(jì)算熱值，并且同時(shí)使用熱值控制PID功能塊。其給定值是加熱爐的進(jìn)料流量、比熱、進(jìn)料出口溫度和進(jìn)口溫度之差值的乘積，即吸熱值。其測(cè)量值是燃料油、燃料氣的發(fā)熱值，即供熱值。熱值平衡控制可以降低能耗，平穩(wěn)操作，更有效地控制加熱爐出口溫度。該系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施充分利用了DCS內(nèi)部?jī)x表的功能。</p><p><b>　　5．常壓塔解耦控制</b

51、></p><p>　　常壓塔有四個(gè)側(cè)線，任何一個(gè)側(cè)線抽出量的變化都會(huì)使抽出塔板以下的內(nèi)回流改變，從而影響該側(cè)線以下各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。一般可以用常一線初餾點(diǎn)、常二線干點(diǎn)（90％干點(diǎn)）、常三線粘度作為操作中的質(zhì)量指標(biāo)。為了提高輕質(zhì)油的收率，保證各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，克服各側(cè)線的相互影響，采用了常壓塔側(cè)線解耦控制。以常二線為例，常二線抽出量可以由二線抽出流量來控制，也可以用解耦的方法來控制，用流程畫面發(fā)換開關(guān)來切換。解

52、耦方法用常二線干點(diǎn)控制功能塊的輸出與原油進(jìn)料量的延時(shí)相乘來作為常二線抽出流量功能塊的給定值。其測(cè)量值為本側(cè)線流量與常一線流量延時(shí)值、常塔餾出油量延時(shí)值之和。</p><p>　　組態(tài)時(shí)使用了延時(shí)功能塊，延時(shí)的時(shí)間常數(shù)通過試驗(yàn)來確定。這種自上而下的干點(diǎn)解耦控制方法，在改變本側(cè)線流量的同時(shí)也調(diào)整了下一側(cè)線的流量，從而穩(wěn)定了各側(cè)線的產(chǎn)品質(zhì)量。解耦控制同時(shí)加入了原油流量的前饋，對(duì)平穩(wěn)操作，克服擾動(dòng)，保證質(zhì)量起到重要作用。

53、</p><p>　　第四章 原油蒸餾先進(jìn)控制</p><p>　　1．DCS的控制結(jié)構(gòu)層</p><p>　　先進(jìn)控制至今沒有明確定義，可以這樣解釋，所謂先進(jìn)控制廣義地講是傳統(tǒng)常規(guī)儀表無法構(gòu)造的控制，狹義地講是和計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的計(jì)算功能、邏輯判斷功能相關(guān)，而在DCS上無法簡(jiǎn)單組態(tài)而得到的控制。先進(jìn)控制是軟件應(yīng)用和硬件平臺(tái)的聯(lián)合體，硬件平臺(tái)不僅包括DCS，還包括了一次

54、信息采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。DCS的控制結(jié)構(gòu)層，大致按三個(gè)層次分布：基本模塊：是基本的單回路控制算法，主要是PID，用于使被控變量維持在設(shè)定點(diǎn)。可編程模塊：可編程模塊通過一定的計(jì)算（如補(bǔ)償計(jì)算等），可以實(shí)現(xiàn)一些較為復(fù)雜的算法，包括前饋、選擇、比值、串級(jí)等。這些算法是通過DCS中的運(yùn)算模塊的組態(tài)獲得的。</p><p>　　計(jì)算機(jī)優(yōu)化層：這是先進(jìn)控制和高級(jí)控制層，這一層次實(shí)際上有時(shí)包括好幾個(gè)層次，比如多變量控制器和其上的靜

55、態(tài)優(yōu)化器。</p><p>　　DCS的控制結(jié)構(gòu)層基本是采用遞階形式，一般是上層提供下層的設(shè)定點(diǎn)，但也有例外。特殊情況下，優(yōu)化層直接控制調(diào)節(jié)閥的閥位。DCS的這種控制結(jié)構(gòu)層可以這樣理解：基本控制層相當(dāng)于單回路調(diào)節(jié)儀表，可編程模塊在一定程度上近似于復(fù)雜控制的儀表運(yùn)算互聯(lián)，優(yōu)化層則和DCS的計(jì)算機(jī)功能相對(duì)應(yīng)。原油蒸餾先進(jìn)控制策略的開發(fā)和實(shí)施，在DCS的控制結(jié)構(gòu)層結(jié)合了對(duì)象數(shù)學(xué)模型和專家系統(tǒng)的開發(fā)研究。</p&g

56、t;<p>　　2．原油蒸餾的先進(jìn)控制策略</p><p>　　國(guó)內(nèi)原油蒸餾的先進(jìn)控制策略，有自行開發(fā)應(yīng)用軟件和引進(jìn)應(yīng)用軟件兩種，并且都在裝置上閉環(huán)運(yùn)行或離線指導(dǎo)操作。我國(guó)在常減壓裝置上研究開發(fā)先進(jìn)控制已有10年，各家技術(shù)方案有著不同的特點(diǎn)。某廠最早開發(fā)的原油蒸餾先進(jìn)控制，整個(gè)系統(tǒng)分四個(gè)部分：側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量的計(jì)算，塔內(nèi)汽液負(fù)荷的精確計(jì)算，多側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量與收率的智能協(xié)調(diào)控制，回流取熱的優(yōu)化控制。該應(yīng)用軟

57、件的開發(fā)，充分發(fā)揮了DCS的強(qiáng)大功能，并以此為依托開發(fā)實(shí)施了高質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化控制軟件。系統(tǒng)的長(zhǎng)期成功運(yùn)行對(duì)國(guó)內(nèi)DCS應(yīng)用開發(fā)是一種鼓舞。各企業(yè)開發(fā)和使用的先進(jìn)控制系統(tǒng)有：組份推斷、多變量控制、中段回流及換熱流程優(yōu)化、加熱爐的燃料控制和支路平衡控制、餾份切割控制、汽提蒸汽量?jī)?yōu)化、自校正控制等，下面介紹幾個(gè)先進(jìn)控制實(shí)例。</p><p>　　4.1.1常壓塔多變量控制</p><p>　

58、　某廠常壓塔原采用解耦控制，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了多變量控制。常壓塔有兩路進(jìn)料，產(chǎn)品有塔頂汽油和四個(gè)側(cè)線產(chǎn)品，其中常一線、常二線產(chǎn)品質(zhì)量最為重要。主要質(zhì)量指標(biāo)是用常一線初餾點(diǎn)、常一線干點(diǎn)和常二線90％點(diǎn)溫度來衡量，并由在線質(zhì)量?jī)x表連續(xù)分析。以上三種質(zhì)量控制通常用常一線溫度、常一線流量和常二線流量控制。常一線溫度上升會(huì)引起常一線初餾點(diǎn)、常一線干點(diǎn)及常二線90％點(diǎn)溫度升高。常一線流量或常二線流量增加會(huì)使常一線干點(diǎn)或常二線90％點(diǎn)溫度升高。<

59、/p><p>　　首先要確立包括三個(gè)PID調(diào)節(jié)器、常壓塔和三個(gè)質(zhì)量?jī)x表在內(nèi)的廣義的對(duì)象數(shù)學(xué)模型：式中：P為常一線產(chǎn)品初餾點(diǎn)；D為常一線產(chǎn)品干點(diǎn)；T〔，2〕為常二線產(chǎn)品90％點(diǎn)溫度；T〔，1〕為常一線溫度；Q〔，1〕為常一線流量；Q〔，2〕為常二流量。為了獲得G（S），在工作點(diǎn)附近采用飛升曲線法進(jìn)行仿真擬合，得出對(duì)象的廣義對(duì)象傳遞函數(shù)矩陣。針對(duì)廣義對(duì)象的多變量強(qiáng)關(guān)聯(lián)、大延時(shí)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了常壓塔多變量控制系統(tǒng)。全部程序使

60、用C語言編程，按照采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算控制量，最終分別送到三個(gè)控制回路改變給定值，實(shí)現(xiàn)了常壓塔多變量控制。分餾點(diǎn)（初餾點(diǎn)、干點(diǎn)、90％點(diǎn)溫度）的獲取，有的企業(yè)采用引進(jìn)的初餾塔、常壓塔、減壓塔分餾點(diǎn)計(jì)算模型。分餾點(diǎn)計(jì)算是根據(jù)已知的原油實(shí)沸點(diǎn)（TBT）曲線和塔的各側(cè)線產(chǎn)品的實(shí)沸點(diǎn)曲線，實(shí)時(shí)采集塔的各部溫度、壓力、各進(jìn)出塔物料的流量，將塔分段，進(jìn)行各段上的物料平衡計(jì)算、熱量平衡計(jì)算，得到塔內(nèi)液相流量和氣相流量，從而計(jì)算出抽出側(cè)線產(chǎn)品的分餾點(diǎn)。用

61、模型計(jì)算比在線分析儀快，一般系統(tǒng)程序每10秒運(yùn)行一次，克服了在線分析儀的滯后，改善了調(diào)節(jié)品質(zhì)。在計(jì)算出分餾點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)間通訊方式，修改DCS系統(tǒng)中相關(guān)</p><p>　　4.1.2 LQG自校正控制</p><p>　　某廠在PROVOX系統(tǒng)的上位機(jī)HP1000A700上用FORTRAN語言開發(fā)了LQG自校正控制程序，對(duì)常減壓裝置多個(gè)控制回路實(shí)施LQG自校正控制。</p&g

62、t;<p>　　·常壓塔頂溫度控制。該回路原采用PID控制，因受處理量、環(huán)境溫度等變化因素的影響，無法得到滿意的控制效果。用LQG自校正控制代替PID控制后，塔頂溫度控制得到比較理想的效果。塔頂溫度和塔頂撥出物的干點(diǎn)存在一定關(guān)系，根據(jù)工藝人員介紹，塔頂溫度每提高1℃，干點(diǎn)可以提高3～5℃。當(dāng)塔頂溫度比較平穩(wěn)時(shí)，工藝人員可以適當(dāng)提高塔頂溫度，使干點(diǎn)提高，便可以提高收率。按年平均處理原油250萬噸計(jì)算，如干點(diǎn)提高2℃

63、，塔頂撥出物可增加上千噸。自適應(yīng)控制帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　·常壓塔的模擬優(yōu)化控制。在滿足各餾出口產(chǎn)品質(zhì)量要求前提下，實(shí)現(xiàn)提高撥出率及各段回流取熱優(yōu)化。餾出口產(chǎn)品質(zhì)量仍采用先進(jìn)控制，要求達(dá)到的目標(biāo)是：常壓塔頂餾出產(chǎn)品的質(zhì)量在閉環(huán)控制時(shí)，其干點(diǎn)值在給定值點(diǎn)的±2℃，常壓塔各側(cè)線分別達(dá)到脫空3～5℃，常二線產(chǎn)品的恩氏蒸餾分析95％點(diǎn)溫度大于350℃，常三線350℃餾份小于15％

64、，并在操作臺(tái)上CRT顯示上述各側(cè)線指標(biāo)。在保證塔頂撥出率和各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量之前提下優(yōu)化全塔回流取熱，使全塔回收率達(dá)到90％以上。</p><p>　　·減壓塔模擬優(yōu)化控制。在保證減壓混和蠟油質(zhì)量的前提下，量大限度拔出蠟油餾份，減二線90％餾出溫度不小于510℃，減壓渣油運(yùn)行粘度小于810泊（對(duì)九二三油），并且優(yōu)化分配減一線與減二線的取熱。</p><p>　　4.1.3 中段回流計(jì)

65、算</p><p>　　分餾塔的中段回流主要用來取出塔內(nèi)一部分熱量，以減少塔頂負(fù)荷，同時(shí)回收部分熱量。但是，中段回流過大對(duì)蒸餾不利，會(huì)影響分餾精度，在塔頂負(fù)荷允許的情況下，適度減少中段回流量，以保證一側(cè)線和二側(cè)線產(chǎn)品脫空度的要求。由于常減壓裝置處理量、原油品種以及生產(chǎn)方案經(jīng)常變化，中段回流量也要作相應(yīng)調(diào)整，中段回流量的大小與常壓塔負(fù)荷、塔頂汽油冷卻器負(fù)荷、產(chǎn)品質(zhì)量、回收勢(shì)量等條件有關(guān)。中段回流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型根據(jù)塔

66、頂回流量、塔底吹氣量、塔頂溫度、塔頂回流入口溫度、頂循環(huán)回流進(jìn)口溫度、中段回流進(jìn)出口溫度等計(jì)算出最佳回流量，以指導(dǎo)操作。</p><p>　　4.1.4 自動(dòng)提降量模型</p><p>　　自動(dòng)提降量模型用于改變處理量的順序控制。按生產(chǎn)調(diào)度指令，根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)、物料平衡、自動(dòng)控制方案來調(diào)整裝置的主要流量。按照時(shí)間順序分別對(duì)常壓爐流量、常壓塔各側(cè)線流量、減壓塔各側(cè)線流量進(jìn)行提降。該模型可以通過

67、DCS的順序控制的幾種功能模塊去實(shí)現(xiàn)，也可以用C語言編程來進(jìn)行。模型閉環(huán)時(shí)，不僅改變有關(guān)控制回路的給定值，同時(shí)還在打印機(jī)上打印調(diào)節(jié)時(shí)間和各回路的調(diào)節(jié)量。</p><p>　　第五章 煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案</p><p>　　5.1過程控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　過程控制的對(duì)象復(fù)雜多樣，控制方案和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)種類較多。除了簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)以外

68、，還有復(fù)雜的控制系統(tǒng)，即串級(jí)控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、大滯后過程控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、閥位控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)、接耦控制系統(tǒng)，還有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.技術(shù)要求：</b></p><p>　　測(cè)量范圍：0-100℃</p><p>　　常壓塔控制溫度：70±0.5℃，最大偏差

69、：1℃</p><p>　　一線控制溫度：60±0.5℃，最大偏差：1.3℃</p><p><b>　　2.說明書要求：</b></p><p>　　確定控制方案并繪制原理結(jié)構(gòu)圖、方框圖；</p><p>　　選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號(hào)；</p><p>　　確定

70、控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式。</p><p>　　生產(chǎn)過程對(duì)過程控制系統(tǒng)的要求是多種多樣的，可簡(jiǎn)要?dú)w納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。安全性是指在整個(gè)生產(chǎn)過程中，過程控制系統(tǒng)能夠確保人員與設(shè)備的安全（并兼顧環(huán)境衛(wèi)生、生態(tài)平衡等社會(huì)安全性要求），是對(duì)過程控制系統(tǒng)最重要、最基本的要求。通常采用參數(shù)越限報(bào)警、事故報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)等措施加以保證。穩(wěn)定性是過程控制系統(tǒng)保證生產(chǎn)過程正常工作的必要條件。穩(wěn)定性是指在

71、存在一定擾動(dòng)的情況下，過程控制系統(tǒng)將工藝參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，維持設(shè)備和系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，使生產(chǎn)過程平穩(wěn)、持續(xù)地進(jìn)行，同時(shí)要求系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。經(jīng)濟(jì)性是指過程控制系統(tǒng)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的同時(shí)，節(jié)省原材料，降低能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。采用有效的控制手段對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化控制是滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求不斷提高的重要途徑。</p><p>　　5.2常壓塔溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p>

72、;<p>　　我做的課程設(shè)計(jì)題目是煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，常壓蒸餾預(yù)處理后的原油經(jīng)加熱后送入常壓蒸餾裝置的初餾塔,蒸餾出大部分輕汽油。初餾塔底原油經(jīng)加熱至360～370°C，進(jìn)入常壓蒸餾塔（塔板數(shù)36～48），該塔的塔頂產(chǎn)物為汽油餾分（又稱石腦油），與初餾塔頂?shù)妮p汽油一起可作為催化重整原料，或作為石油化工原料，或作為汽油調(diào)合組分。常壓塔側(cè)線出料進(jìn)入汽提塔，用水蒸氣或再沸器加熱,蒸發(fā)出輕組分，以控制輕組分含

73、量。一線為即航空煤油，二線為輕柴油餾分，三線為重柴油，塔底產(chǎn)物即常壓渣油(即重油)。在石化工業(yè)中，許多原料中間產(chǎn)品或粗成品往往是右若干成分組成的混合物，需要經(jīng)過精餾過程進(jìn)行分離。精餾是利用混合液中不同組分揮發(fā)溫度的差異將各組分分離的過程。精餾塔是精餾過程的關(guān)鍵設(shè)備，是過程控制的重要控制對(duì)象?？傮w流程圖如下：</p><p>　　圖5.1煉油廠常壓塔總體流程圖</p><p>　　第六章 煉

74、油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　6.1精餾塔控制系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)</p><p>　　煉油廠常壓塔是一種精餾塔，進(jìn)入常壓塔的油品經(jīng)過精餾被分離成塔頂汽油，塔底重油，一線航空沒有，二線輕柴油，三線重柴油，等三個(gè)側(cè)線產(chǎn)品。工藝要求塔頂出口溫度應(yīng)保持在70±0.5℃，一線溫度應(yīng)保持在60±0.5℃。</p><p>　　圖2.1所示

75、的串級(jí)溫度控制系統(tǒng)是常見的精餾段溫度控制方案。。分析可以看到：在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能改善過程特性。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。</p><p>　　圖6.1精餾段溫度控制系統(tǒng)</p><p>　　當(dāng)以塔頂采出液為主要產(chǎn)品時(shí)，往往以精餾段的溫度為衡量質(zhì)量的間接指標(biāo)，這時(shí)可選精

76、餾段某點(diǎn)溫度作為被控參數(shù)（間接反應(yīng)塔頂采出液的純度），以回流量QL作為被控變量做成單回路控制系統(tǒng)，亦可以組成串級(jí)控制系統(tǒng)。</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測(cè)變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測(cè)變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構(gòu)成。串級(jí)控制系統(tǒng)采用兩套檢測(cè)變送器和兩個(gè)調(diào)節(jié)器，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出

77、送往調(diào)節(jié)閥。前一個(gè)調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一個(gè)調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。</p><p><b>　　系統(tǒng)的框圖如下：</b></p><p>　　圖6.2精餾段控制的系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖中Gc1(S)為

78、主控制器；Gc2(S)為副控制器；Gv(S)為控制器；Go2(S)為回流量QL；Go1(S)精餾塔的塔板溫度。</p><p>　　精餾段溫度控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）用精餾段的溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)，能較迅速、直接的反映提餾段產(chǎn)品質(zhì)量。在以塔頂采出物為主要產(chǎn)品，對(duì)塔頂產(chǎn)品成分的純度要求高于對(duì)塔低產(chǎn)品成分的要求時(shí)，往往采用精餾段溫度控制系統(tǒng)方案。</p>

79、<p>　　（2）當(dāng)干擾首先進(jìn)入精餾段時(shí)，例如進(jìn)料產(chǎn)生的干擾首先引起精餾段和塔頂參數(shù)的變化，故用精餾段溫度控制比較及時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較迅速。</p><p>　?。?）串級(jí)控制系統(tǒng)的流量回路歲回流罐液位與壓力、精餾塔內(nèi)壓力等于干擾對(duì)回流量的影響有較強(qiáng)的抑制，可實(shí)現(xiàn)被控參數(shù)的高精度控制。</p><p>　　為了抑制其他的干擾對(duì)被控參數(shù)的影響，除了主系統(tǒng)外，還設(shè)有五個(gè)輔助控制系統(tǒng)。其

80、中進(jìn)料量、塔壓、塔低采出量與塔頂流出液的控制方案與提餾段溫控時(shí)相同；再沸器加熱量應(yīng)足夠大，且維持一定，可以使精餾塔在最大負(fù)荷時(shí)，仍能保證塔低產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。</p><p>　　6.2主要內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　6.2.1 被控參數(shù)的選擇</p><p>　　在本課設(shè)中，精餾塔是利用混合物各組分揮發(fā)度不同，將混合物分離成較純組分產(chǎn)品或中間

81、產(chǎn)品的設(shè)備。精餾過程要求產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的純度，并希望在額定生產(chǎn)負(fù)荷下，盡可能地節(jié)省能源。這樣，塔頂餾出物(或塔底殘液)的濃度應(yīng)選作被控參數(shù)，因?yàn)樗钪苯拥胤从沉水a(chǎn)品的質(zhì)量。但是，目前對(duì)成分的測(cè)量尚有一定困難，于是一般采用塔頂(或塔底)溫度代替濃度作為被控參數(shù)。當(dāng)選取間接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，間接參數(shù)必須與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系；間接參數(shù)要有足夠的靈敏度；同時(shí)還應(yīng)考慮到工藝的合理性等。當(dāng)選擇直接參數(shù)有困難時(shí)(如缺少獲取質(zhì)量信息的儀表)，可以選

82、擇間接參數(shù)作為被控參數(shù)。其主回路是以精餾段的塔板溫度為被控參數(shù)，以回流量QL作為控制變量，QL同時(shí)也是串級(jí)控制系統(tǒng)的副參數(shù)。</p><p>　　通過正確選擇控制參數(shù)，構(gòu)成一個(gè)控制性能良好的過程控制系統(tǒng)，可有效地克服擾動(dòng)的影響。根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則是：⑴ 選擇過程控制通道的放大系數(shù)要適當(dāng)大一些；時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)小一些；純時(shí)延愈小愈好，在有純時(shí)延的情況下，與之比應(yīng)小一些(小于1)，若其比值過大，則不利于

83、控制。⑵ 選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)應(yīng)盡可能?。粫r(shí)間常數(shù)要大；擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程(即靠近調(diào)節(jié)閥)；容量時(shí)延愈大，則有利于控制。⑶ 廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)一階環(huán)節(jié)組成，在選擇控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)法把幾個(gè)時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開，使其中一個(gè)時(shí)問常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大得多，同時(shí)注意減小第二、第三個(gè)時(shí)間常數(shù)。⑷ 注意工藝操作的合理性、經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　6.2.2溫度變送器的選擇</p&

84、gt;<p>　　目前在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛采用的是DDZ-Ⅲ型儀表。由于DDZ-Ⅲ型儀表采用了線性集成電路，進(jìn)一步提高了儀表在長(zhǎng)期運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性，從而擴(kuò)大了調(diào)節(jié)器的功能，易于組成各種變型調(diào)節(jié)器，更好地滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化的需要。它接受來自變送器或轉(zhuǎn)換器的1～5VDC測(cè)量信號(hào)作為輸入，與1～5VDC給定信號(hào)進(jìn)行比較，然后對(duì)其偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝變量的控制。</p>

85、<p>　　溫度變送器的選擇：煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)，要求溫度的測(cè)量范圍在0-100℃，且控制溫度在（70±0.5）℃，最大偏差為1℃。針對(duì)本系統(tǒng)選用了一體化溫度變送器熱電阻，型號(hào)WZCB,測(cè)溫范圍（-50~+100）℃，允許偏差±（0.30±0.005）℃。它的應(yīng)用很廣通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用，輸出4~20mA，直接測(cè)量產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)存在的液體、蒸汽的氣體以及固體表面的溫度。

86、熱電阻產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)過溫度變送器的電橋長(zhǎng)生不平衡信號(hào)，經(jīng)過放大后轉(zhuǎn)換成為4~20mA的只留電信號(hào)給工作儀表，工作儀表便顯示出所對(duì)應(yīng)的溫度值。他的特點(diǎn)：</p><p>　　1、二線制輸出4~20mA，抗干擾能力強(qiáng)；</p><p>　　2、節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線及安裝溫度變送器費(fèi)用；</p><p>　　3、安全可靠，使用壽命長(zhǎng)；</p><p>　　

87、4、冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償，非線性校正電路；</p><p>　　6.2.3溫度調(diào)節(jié)器的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的DTZ-2100D/2100G全刻度指示調(diào)節(jié)器是DDZ-III系列儀表中調(diào)節(jié)單元的基型品種，具有價(jià)格便宜，高性能的溫度控制器。另有計(jì)時(shí)器可選裝 端面形式 96x96mm 模擬輸入 1個(gè)或2個(gè)低階 輸入信號(hào)類型熱電阻， mA級(jí)數(shù)字輸出，無模擬輸出，待定數(shù)字輸出控制最多2個(gè)，

88、精度控制在正負(fù)0.5％，控制回路最多2個(gè)。它接受變送器經(jīng)信號(hào)分配器送來的信號(hào)征收給定信號(hào)進(jìn)行比較，對(duì)其差值進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，以電流輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？蓪?duì)溫度、壓力、流量、液位壓等工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。有邊框的盤裝結(jié)構(gòu)，可密集安裝，也可分散安裝。測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)由縱形雙針動(dòng)圈式（或雙光柱）表頭顯示，顯示醒止、直觀。自動(dòng)/手動(dòng)切換采用無觸點(diǎn)電子開頭,操作方便可靠。輸入信號(hào)為1-5V，給定方式為內(nèi)給定1-5V，外給定4-20mA（2

89、50Ω±0.1%），輸出信號(hào)為4-20mA。</p><p>　　6.2.4執(zhí)行器的選擇</p><p>　　執(zhí)行器的選擇：調(diào)節(jié)閥的流量特性是流過閥門的流體的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度間的關(guān)系，相對(duì)開度是調(diào)節(jié)閥某一開度行程與全開行程之比。執(zhí)行器是由執(zhí)行過程和調(diào)節(jié)閥組陳的，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)與正反兩種作用，調(diào)節(jié)閥也有正反兩種作用，因而組裝成的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥有氣關(guān)氣開兩種形式。無壓力信號(hào)時(shí)閥全開，

90、隨著壓力信號(hào)增大，閥門逐漸關(guān)小的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式；反之，無壓力信號(hào)時(shí)閥全關(guān)，隨著壓力信號(hào)增大，閥門逐漸開大的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣開式。 </p><p>　　（a） （b）</p><p>　　從生產(chǎn)工藝的安全考慮，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障，要保證人身的安全，煉油廠的精餾塔溫度控制系統(tǒng)，不可以讓精餾塔處于太低的溫度，所以執(zhí)行器應(yīng)選擇氣關(guān)閥。本系統(tǒng)選

91、用Valtek公司推出的STARPAC型只能調(diào)節(jié)閥，與上位機(jī)的控制系統(tǒng)的連接用4~20mA模擬信號(hào)，采用數(shù)字通信方式進(jìn)行組態(tài)、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)檢索與故障診斷等信息傳輸。 </p><p>　　6.3一線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于煉油廠常壓塔溫度控制系統(tǒng)中一線溫度的檢測(cè)，可以用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)過程是按質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行控制，按理應(yīng)該以直接反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量的變量作為被控參數(shù)，但有時(shí)由于缺

92、乏檢測(cè)直接反應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)的有效手段，無所歲產(chǎn)品質(zhì)量作為直接檢測(cè)；所以對(duì)煉油廠精餾塔出口產(chǎn)品的檢測(cè)就轉(zhuǎn)化為對(duì)一線溫度的檢測(cè)，蒸餾塔的一線出口溫度是被控參數(shù)，從而間接檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量。溫度變送器TT將采集到的出口溫度的信號(hào)送入溫度控制器TC,控制器通過控制調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)了進(jìn)入精餾塔的冷凝水的量，從而控制了溫度，使之保持在被控參數(shù)上。根據(jù)過程特性選擇控制參數(shù)的一般原則是：</p><p>　　⑴ 選擇過程控制通道

93、的放大系數(shù)要適當(dāng)大一些；時(shí)間常數(shù)要適當(dāng)小一些；純時(shí)延愈小愈好，在有純時(shí)延的情況下，與之比應(yīng)小一些(小于1)，若其比值過大，則不利于控制。</p><p>　　⑵ 選擇過程擾動(dòng)通道的放大系數(shù)應(yīng)盡可能?。粫r(shí)間常數(shù)要大；擾動(dòng)引入系統(tǒng)的位置要遠(yuǎn)離控制過程(即靠近調(diào)節(jié)閥)；容量時(shí)延愈大，則有利于控制。</p><p>　?、?廣義過程(包括調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器)由幾個(gè)一階環(huán)節(jié)組成，在選擇控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)

94、盡量設(shè)法把幾個(gè)時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開，使其中一個(gè)時(shí)問常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大得多，同時(shí)注意減小第二、第三個(gè)時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　⑷ 注意工藝操作的合理性、經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)做成，被控對(duì)象、測(cè)量變送裝置、控制器、執(zhí)行器四個(gè)部分的傳遞函數(shù)分別為Go(S),Gm(S),Gc(S),Gv(S)。簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)是最基本的控制系統(tǒng)。約占工業(yè)控制系統(tǒng)的80%以上。只有在簡(jiǎn)

95、單控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)更高要求的情況下，才用復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　單回路控制系統(tǒng)是最基本的控制系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，易于調(diào)整，操作維護(hù)比較方便，又能滿足此系統(tǒng)的控制要求。所以本套系統(tǒng)可采用簡(jiǎn)單的單回路控制。系統(tǒng)的流程圖如下：</p><p>　　圖6.3一線溫度控制系統(tǒng)</p><p>　　在熟悉和理解生產(chǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與性能指標(biāo)之后可以

96、建立被控過程的數(shù)學(xué)模型，被控過程的虎穴模型是控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先要解決如何用恰當(dāng)數(shù)學(xué)模型來描述被控過程的動(dòng)態(tài)特性。控制方案包括控制方式選定和系統(tǒng)組成的結(jié)果確定，是過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟?？刂品桨傅拇_定既要依據(jù)被控過程的工藝特點(diǎn)、動(dòng)態(tài)特性、技術(shù)要求與性能指標(biāo)，還要考慮控制方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)實(shí)施的可行性、使用與維護(hù)的簡(jiǎn)單性等因素；進(jìn)行反復(fù)比較與綜合評(píng)價(jià)，最終確定合理的控制方案。然后要根據(jù)控制方案與過程

97、特性、工藝要求等選擇合適的傳感器、變送控制器與執(zhí)行器。</p><p>　　圖6.4一線溫度控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　6.4一線溫度控制的主要內(nèi)容與儀器選擇</p><p>　　溫度變送器的選擇：檢測(cè)儀表種類繁多，針對(duì)生產(chǎn)過程中不同的參數(shù)、不同的工作條件不同的功能等要求，相應(yīng)的檢測(cè)方法及儀表的結(jié)構(gòu)原理不同。在本次課設(shè)中選用熱電阻測(cè)量溫度，就是利用熱電阻把被測(cè)

98、溫度轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)，在利用電橋轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，在放大轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出，并推出指示電路顯示溫度值。所以檢測(cè)儀表有一套通用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。溫度變送器的選擇同精餾段選用同型號(hào)的變送器，選用了一體化溫度變送器熱電阻，型號(hào)WZCB,測(cè)溫范圍（-50~+100）℃，允許偏差±（0.30±0.005）℃。它的應(yīng)用很廣通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用，輸出4~20mA，直接測(cè)量產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)存在的液體、蒸汽的氣體以及固體表面的

99、溫度。熱電阻產(chǎn)生的熱電勢(shì)經(jīng)過溫度變送器的電橋長(zhǎng)生不平衡信號(hào)，經(jīng)過放大后轉(zhuǎn)換成為4~20mA的只留電信號(hào)給工作儀表，工作儀表便顯示出所對(duì)應(yīng)的溫度值。</p><p>　　控制器的選擇：由于DDZ-Ⅲ型儀表采用了線性集成電路，進(jìn)一步提高了儀表在長(zhǎng)期運(yùn)行中的穩(wěn)定性和可靠性，從而擴(kuò)大了調(diào)節(jié)器的功能，易于組成各種變型調(diào)節(jié)器，更好地滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化的需要的要求。在一線的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)中還是選用DDZ-Ⅲ型儀表。XM 系

100、列數(shù)字式顯示調(diào)節(jié)儀按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，采用了新穎，獨(dú)特的線路設(shè)計(jì)，獨(dú)創(chuàng)的結(jié)構(gòu)形式。使其結(jié)構(gòu)和線路非常簡(jiǎn)單，因此可靠性高，抗震性好，耗電量小，壽命長(zhǎng)，使用簡(jiǎn)單，維修方便。 其特點(diǎn)為：使用了20mm（ 0.8 英寸）或 12.5mm（ 0.5 英寸）數(shù)碼顯示，讀數(shù)清晰、無視差、精度高、觀察方便、測(cè)溫靈敏、穩(wěn)定性好、抗震性強(qiáng)、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)。適用于工業(yè)過程多種參數(shù)測(cè)量和控制系統(tǒng)，可以與熱電阻配合使用，用數(shù)字直接顯示被測(cè)物理量。 </p&g

101、t;<p><b>　　主要技術(shù)指標(biāo) </b></p><p>　　1. 基本誤差：± 0.5 ％ FS （ FS 為滿量程） </p><p>　　2. 分辨率：± 200 ℃以下為 0.1 ℃，± 200 ° C 以上為 1 ℃ </p><p>　　3. 零點(diǎn)漂移：一小時(shí)內(nèi)零點(diǎn)漂移小于

102、基本誤差的五分之一 </p><p>　　4. 連續(xù)運(yùn)行：儀表 24 小時(shí)連續(xù)工作后，其誤差仍小于基本誤差</p><p>　　5. 功耗：小于 5W</p><p>　　調(diào)節(jié)閥是過程控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其特性好壞對(duì)控制質(zhì)量的影響是很大的。從保征過程控制質(zhì)量來看，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了選擇調(diào)節(jié)閥的類型外，還應(yīng)包括下面內(nèi)容：</p><p>

103、;　　在過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，調(diào)節(jié)閥、必須很好地選擇，在正常工況下要求調(diào)節(jié)閥開度處于15～18％之間。因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥口徑選得過小，當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)閥可能運(yùn)行在全開時(shí)的非線性飽和工作狀態(tài)，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生暫時(shí)失控；調(diào)節(jié)閥口徑選得過大，系統(tǒng)運(yùn)行中閥門會(huì)經(jīng)常處于小開度的工作狀態(tài)，造成流體對(duì)閥芯、閥座的嚴(yán)重沖蝕，在不平衡力作用下易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，甚至引起調(diào)節(jié)閥失靈。確定調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)的原則是當(dāng)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)為零(或氣源中斷)時(shí)應(yīng)使生產(chǎn)處于安全狀

104、態(tài)。在實(shí)際工作中，調(diào)節(jié)閥流量特性的選用是很重要的。從控制理論來看，為了保證一個(gè)過程控制系統(tǒng)在整個(gè)工作范圍內(nèi)具有良好的品質(zhì)，應(yīng)使系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變。通常被控過程的特性是非線性的(一階以上特性)，而變送器、調(diào)節(jié)器(若比例作用時(shí))和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)是常數(shù)。因此，往往通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補(bǔ)償被控過程特性的非線性，從而達(dá)到系統(tǒng)總放大倍數(shù)不變的目的。對(duì)數(shù)(等百分比)流量特性調(diào)節(jié)閥得到廣泛應(yīng)用的原因就在于此。</p>

105、<p>　　第七章DCS控制程序</p><p>　　#ifndef __OPCDCSConnector_H__</p><p>　　#define __OPCDCSConnector_H__</p><p>　　#ifndef __IDCSConnector_H__</p><p>　　#include "DCSCon