8典型过程单元控制
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案化工行业是一个关乎生产安全和产品质量的重要行业。
在化工生产过程中，控制方案的设计和实施至关重要。
本文将就典型化工单元的控制方案展开探讨，以提高生产效率、保障生产安全和提升产品质量。
一、前言化工行业中，常见的典型化工单元包括蒸馏塔、反应器、分离设备等。
这些单元在化工生产中具有重要作用，因此，制定合理的控制方案对于提高生产效率和确保安全至关重要。
二、蒸馏塔控制方案蒸馏塔是化工过程中常用的分离设备，用于分离混合物中的组分。
为确保蒸馏塔的正常运行，需采取以下控制方案：1. 温度控制：通过在塔内设置温度传感器，采集反馈信号，并通过PID控制算法，实现对蒸馏塔的温度进行精确控制。
2. 压力控制：对蒸馏塔内部的压力进行监测，并根据设定的压力范围进行控制，确保压力在安全范围内。
3. 流量控制：通过测量进料和出料管道的流量，根据设定值进行调节，保持塔内液位平稳，防止液位过高导致溢出或液位过低导致设备损坏的情况发生。
三、反应器控制方案反应器是化工生产中用于进行化学反应的设备，制定合理的控制方案可以提高反应效率和产品质量，同时确保生产安全。
1. 温度控制：根据反应物的特性，设置合适的温度范围，并通过控制加热或冷却介质的流量和温度，实现反应器温度的精确控制。
2. 压力控制：根据反应物的压力要求，设置合理的压力范围，并通过控制气体进出口的流量和压力，保持反应器内部压力的稳定。
3. 搅拌控制：反应器内部需要进行充分的搅拌，以保证反应物的均匀分布和反应速率的提高。
通过控制搅拌器的转速和功率，实现搅拌的精确控制。
四、分离设备控制方案分离设备在化工生产中起到分离混合物中组分的作用，例如离心机、过滤器、萃取塔等。
为提高分离设备的分离效率和产品纯度，控制方案需要考虑以下几个方面：1. 温度控制：根据分离过程中液体、气体的特性，控制设备内的温度。
不同温度可以调整液相和气相的分布和挥发性，从而提高分离效果。
2. 压力控制：根据分离设备的工作原理和分离要求，控制设备内部的压力。
化工导论——精选推荐
化⼯导论历年考题总结简答题1、简单解释化⼯的含义？化学⼯业（chemical industry）、化学⼯程（chemical engineering）和化学⼯艺（chemical technology）的总称或其单⼀部分都可称为化⼯。
化⼯可以分别指化学⼯业、化学⼯程和化学⼯艺，也可指其综合。
2、指出按现⾏学科的分类，⼀级学科《化学⼯程与⼯艺》下分哪些⼆级学科？化学⼯程、化学⼯艺、应⽤化学、⽣物化⼯、⼯业催化3、简述化学⼯程与化学⼯艺的差别？化学⼯程研究以化学⼯业为代表的过程⼯业中有关的化学过程和物理过程的⼀般原理和共性规律，解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和⽅法问题。
化学⼯艺即化⼯技术或化学⽣产技术。
它是指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的⽅法和过程，包括实现这⼀转变的全部措施。
化学⼯艺学是以产品为⽬标，研究化⼯⽣产过程的学科，⽬的是为化学⼯业提供技术上最先进、经济上最合理的⽅法、原理、设备、流程。
4、简述现代⾼等教育指导思想与培养⽬标？1、三⼤合成材料主要指什么？在⽇常⽣活中有哪些应⽤？请分别举出它们各⾃的３种常见品种名称塑料、合成纤维、合成橡胶2、指出⾄少5种功能⾼分⼦材料的类型。
3、离⼦交换树脂的基本功能是什么？4．常⽤的聚合反应有哪四⼤类型？1、重要的能源有⼏种？其中有哪些是可再⽣的？2、天然⽓资源的四种蕴藏形式的简单名称各是什么？指出天然⽓在化学⼯业中上的主要⽤途。
3、由⽓⽥采出的天然⽓和由油⽥⽓采出的天然⽓的主要区别是什么？4．试指出煤的三种化学利⽤⽅法。
5、煤的主要化学加⼯⽅法有哪⼏种？煤的⾼温⼲馏后的主要产品有哪四种？6、⽯油炼制和⽯油化⼯的主要产品有哪些？各列举5种。
7、⽯油⼀次加⼯的基本过程是什么？得到的燃料油主要包括哪⼏种？属于哪⼀种单元操作？1、⽆机化⼯包括哪些类产品？⽆机⾮⾦属材料中的硅酸盐材料包括哪⼏种？2、举出产量较⼤的五种⽆机化⼯产品及五种有机化⼯产品。
电大ABS试题
05汽修《汽车ABS原理》试题A卷姓名：学号：—、填空题I车轮在路面上的纵向运动可以有两种形式： ________________ 和__________ 。
2、车辆滑移率公式中，Sy 表示 __________ ，V0 表示___________ ，R 表示 _________ ，W表示 ___________________ 。
3、车辆制动过程中，滑移率在 ________________ 时的制动效果最好。
4、制动系统通常采用 _________ 阀、___________ 阀、__________ 阀装置来调节前、后制动器的制动之比。
5、汽车ABS的基本组成包括：________________ 、_______________________ 、_____________________ 和 ________________ 。
6、制动压力调节装置主要包括： _______________ 、 ______________ 和____________ 。
7、根据ABS制动管路布置方式的不同分类，可分为_____________ 、 __________ 、________________ 或 ____________ 的两轮系统和四轮系统。
8 典型的ABS工作过程可以分为______________________ 、 _______________、 _______和______________________ 这几个阶段。
10、目前大多数车轮的的转速传感器都是________________ 。
它是由 _______________变化面产生 __________________ 的装置。
II ABS中的输入传感器有____________________ 和 ___________________两种。
12、在一些ABS中为了获得汽车的 _____________ 或 ___________________，在汽车上安装有 _____________ ，也叫G传感器。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着社会经济的快速发展，化工行业在国民经济中扮演着重要的角色。
在化工生产过程中，控制方案的合理设计和实施对于提高生产效率、降低能耗、确保产品质量具有至关重要的作用。
本文将就典型化工单元的控制方案展开讨论。
一、引言化工单元是指在化工生产过程中实现特定工艺目标的装置。
典型的化工单元包括反应器、蒸馏塔、萃取塔、吸附塔、燃烧装置等。
每个化工单元在生产过程中都需要有相应的控制方案来确保其稳定运行和达到预定的工艺目标。
二、控制方案的分析与设计1. 反应器的控制方案反应器是化工生产中最为常见的单元之一，其控制方案主要包括温度、压力、物料进料控制等。
实现反应器的稳定运行需要根据反应热特性和物料特性，综合考虑控制回路和控制策略的设计。
2. 蒸馏塔的控制方案蒸馏塔广泛应用于分离混合物的过程中，其控制方案主要包括压力、温度、液位和回流比等控制。
合理的控制方案能够实现产品的高纯度分离和能源的高效利用。
3. 吸附塔的控制方案吸附塔常用于分离气体混合物中的某些组分，其控制方案主要包括吸附剂进料量、气体流量和时间等。
针对不同的吸附物质和操作条件，需要根据实际情况设计相应的控制策略。
4. 萃取塔的控制方案萃取塔在化工生产中用于从一种溶液中分离出目标组分，其控制方案主要包括溶剂流量、溶剂进料温度和溶液进料浓度等。
有效的控制方案可以提高产品纯度和降低能耗。
5. 燃烧装置的控制方案燃烧装置通常用于供应热能或产生高温气流，其控制方案主要包括燃烧温度、氧气含量和燃料供应等控制。
科学合理的控制方案可以提高燃烧效率、降低排放和保障安全。
三、控制方案的实施与优化控制方案的实施需要结合实际生产情况，进行参数调整和系统调试。
同时，通过实时监测与控制设备进行联动，以实现对整个化工单元的自动化控制。
随着科技的进步，先进的控制算法和智能化设备也逐渐应用于化工生产中，提高了控制方案的稳定性和灵活性。
此外，控制方案的优化是一个持续的过程。
装车控制系统(TLS)
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火车装车典型流程
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七、TLS软件结构及功能
TLS系统软件
装车监 控管理 软件 销售业 务管理 软件
OPC通 讯 软件 其他专 用通讯 软件
数据库 软件 组态 软件
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我们所提供的服务
轻叶公司所提供的服务
方案编制
工程设计
工程安装指导
采集流量信号，按预设程序完成定量装车。
装车阀
静电溢油保护 器
由批控器根据流量信号控制阀门开度，完成小流量 开启，大流量充装，小流量关闭。 检测静电、溢油信号，故障时报警并输出开关信号 至批量控制器，从而完成联锁保护。
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TLS硬件构成及功能
其他设备
电子衡 RTU/PLC 气相返回阀
火车轨道衡、汽车衡，依据介质特性做为贸易结算用 采集现场相关信号，控制所需设备， 并纳入TLS系统统一监控管理 气相返回管线切断阀，可以由批量控制器直接控制
质量流量计
适用以质量做为结算依据 信号传输除4-20mA,脉冲外，可485通讯
汽车（轨道）衡
因介质性能致使流量计无法满足贸易交接 计量精度要求时，地衡做为贸易结算依据 是必须的选择。
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装车控制阀 数控电液阀 主要类型 主要类型 活塞式 气动定位 膜片式 机械定位
气动二段式球阀
调节球阀
阀门类型 活塞式 数控电液阀 膜片式 气动定位 气动多段式球阀 机械定位 需要 需要
主要类型
气源 适用介质 较广 不需要 少 广 广 广
气动
维护保养 简单，专用备件 频繁，专用备件 简单，备件专用 简单，备件装用 简单，备件通用
过程控制工程_8-13非线性控制系统
8.3.1 位式控制的改进及其发展
（1）一般的改善方法 合理选择中间区，或采用多位式控制，以减小振荡的 幅值。
8.3.1 位式控制的改进及其发展
（2）控制作用的改进
脉冲宽度调制，输出变成一系列的方波，方波宽度
受输入偏差的调制，提高方波变化的频率，接近连续 控制，可消除振荡。
8.1.1 液位的非线性控制 （2）非线性控制器类型
① PI、PID型，不灵敏区内只是增益K发生变化——A型
② PI型，K和Ti同时起作用——B型
③ 不灵敏区内以PV代替SP，因此，不灵敏区成为“死 区”，不灵敏区外，和B型一样
8.1.1 液位的非线性控制
参数整定要注意的问题：
①作为液位均匀控制器，其不灵敏区以外的控制作用要 大些，迅速拉回到不灵敏区内；
Gc1(s) P1（s） G11（s）
Y1(s)
G12(s) G21(s)
R2
Gc2(s) P2（s）
Y2(s)
G22（s）
Y (s) G(Байду номын сангаас)P(s) Y1(s)
Y2 (s)
G11(s) G21(s)
G12 (s)P1(s) G22 (s)P2 (s)
解耦控制—设计控制系统，消除系统之间耦合
Fo
8.1.1 液位的非线性控制
液位的非线性控制还可采用变增益 的非线性控制器。 是：控 制器的增益或积分时间与输入偏差以一定关系连续地变化，例如 控制器的增益KC及积分时间Ti与液位偏差以一个指数关系连续地 变化，同时增益和积分时间之间为使系统ζ值恒定，保证Ti 、KC 恒定。偏差与KC、Ti间的关系可用下式表示：
G12(s) G21(s)
联锁
危险化学品从业单位大多数是中小企业，由于历史的原因,一些涉及剧毒化学品、易燃易爆化学品、氨和使用硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、或重氮化等危险工艺的中小企业，相当部分没有配置自动化控制及安全联锁装置，工艺装置本质安全水平较低，一旦出现异常控制不当，极易引发恶性事故。
实施危险化学品生产过程的自动化控制及安全联锁技术改造，是规范危险化学品生产、储存企业安全生产管理、降低安全风险、防止事故发生的重要措施，也是提升企业本质安全水平的有效途径。
对此，各级危险化学品安全综合监管部门、各有关企业要高度重视，按照国家和省统一部署，把推进危险化学品企业自动化控制及安全联锁技术改造工作纳入危险化学品安全监管的重要议事日程，加强组织领导，加大安全投入，加快安全改造步伐，提升企业本质安全水平。
所有采用危险工艺的化工装置，必须实现工艺过程的自动控制和安全联锁，完善温度、压力、流量、液位及可燃有毒气体浓度等工艺指标的超限、联锁报警装置，配齐安全阀、防爆膜等紧急泄压装置；涉及硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、重氮化、加氢反应等危险工艺的化工装置，要在实现自动控制的基础上装备紧急停车系统（ESD）。
人工手动控制的危险有害因素据初步调查，我省中小型化工企业的生产装置，一般以人工手动控制为主要操作手段。
从化工生产的特点分析，人工手动控制的危险有害因素有：（1）、现场人工操作用人多，一旦发生事故件直接造成人员伤亡。
（2）、人的不安全行为是事故发生的重要原因。
在温度、压力、液位、进料量的控制中，阀门开关错误或指挥错误将会导致事故的发生。
（3）、人工手动控制中很难严格控制工艺参数，稍有不慎即会出现投料比控制不当和超温、超压等异常现象，引发溢料、火灾甚至爆炸事故。
（4）、作业环境对人体健康的影响不容忽视，很容易造成职业危害。
（5）、设备和环境的不安全状态及管理缺陷，增加了现场人员机械伤害、触电、灼伤、高处坠落及中毒等事故的发生，直接威胁现场人员安危。
第六章典型过程控制系统应用方案案例
按照图 6-5 分析可知，乳液直接进入干燥器，滞后最小，对于 干燥温度的校正作用最灵敏， 而且干扰进入装置最靠近调节阀 1， 似 乎控制方案最佳。但是，乳液流量即为生产负荷，一般要求能保证 产量稳定。若作为控制参数，则在工艺上不合理。所以不宜选乳液 流量为控制参数，该控制方案不能成立。 再对图 6-6 进行分析，可以发现，调节旁路空气流量与热风量 混合后，再经过较长的风管进行干燥器。如图 6-5 所示方案相比， 由于混合空气传输管道长， 存在管道传输滞后,故控制通道时间滞后 教大，对于干燥温度校正作用的灵敏度要差一些。若按照图 6-7 所 示调节换热器的蒸汽流量，以改变空气的温度，则由于换热器通常 为一双容过程，时间常数较大，控制通道的滞后最大，对干燥温度 的校正作用灵敏度最差。显然，选择旁路空气量作为控制参数的方 案最佳。 （1） 过程检测控制仪表的选用 根据生产工艺和用户的要求， 选用电动单元组合仪表（DDZ–Ⅲ型）
6.1 热交换器温度反馈-----静态前馈控制系统
6.2 单回路控制系统的应用
6.3 计算机数字控制的典型实例 6.4 流体输送设备的控制 6.5 反应器的控制 附录:思考题与习题
6.1 热交换器温度反馈——静态前馈控制系统 6.1.1 生产过程对系统设计的要求
在氮肥生产过程中有一个变换工段 ,把煤气发生炉来的一氧化 碳同水蒸汽的混合物转换成生产合成氨的原料七,在转换过程中释放 大量的热,使变换气体温度升高,变换气体在送至洗涤塔之前需要降 温,而进变换炉的混合物需要升温,因此通常利用变换气体来加热一 氧化碳与水蒸气的混合气体,这种冷热介质的热量交换是通过热交换 器来完成的。在许多工业生产过程中都用到热交换器设备，对热交 换器设备的控制就显得非常重要。 热交换器主要的被控制量是冷却介质出热交换器的温度。 图 6-1 表示一个进出热交换器的典型参数。其中加热介质是工厂生产过程 中产生的废热热源(成品、半成品或废气、废液),为了节省能量,这部 分热量要求最大限度的加以利用。所以通常不希望对其流量进行调 节,而被加热介质的温度一般是通过调节加热介质的流量来实现的。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案控制方案是化工生产中至关重要的一部分，它是为了保证生产过程的安全、稳定和高效而制定的具体措施和方法。
本文将分析典型化工单元的控制方案，为读者提供相关知识和参考。
一、前言典型化工单元是指在化工过程中具有代表性和重要性的生产单元，例如反应器、蒸馏塔、催化剂床等。
针对不同的化工单元，需要制定相应的控制方案，以确保化工生产的顺利进行。
二、控制策略典型化工单元的控制方案首先需要确定控制策略。
控制策略可以分为两类：开环控制和闭环控制。
开环控制是指在生产过程中通过设定给定值来调节操作参数，但不实时反馈被控参数的一种控制方式。
闭环控制则是在开环控制的基础上，引入反馈环节，根据反馈信号来调节操作参数，以实现对被控参数的精确控制。
三、故障诊断与控制故障诊断与控制是典型化工单元控制方案中的重要一环。
在化工生产过程中，各种设备和系统可能会出现故障，导致生产事故的发生。
因此，通过故障诊断与控制手段，可以实时监测设备运行状态，及时发现故障并采取相应措施，避免事故的发生。
四、安全控制策略安全控制策略是典型化工单元控制方案中最为重要的一部分。
化工生产过程中常伴随着高温、高压、易燃易爆等危险因素，因此需要建立完善的安全控制策略，确保人员和设备的安全。
常见的安全控制策略包括设立安全仪表、应急停机系统、火灾报警系统等。
五、优化控制优化控制是指通过对化工过程进行精确建模和优化算法设计，使系统在满足约束条件下的最佳运行。
在典型化工单元中，通过优化控制可以提高生产效率、降低能耗和减少废物排放，同时提高生产质量和经济效益。
六、自动化控制自动化控制是典型化工单元控制方案中的重要手段之一。
通过引入自动化控制系统，可以实现对各种操作参数的实时监测和控制，提高生产过程的自动化程度和稳定性，减少人为因素对生产过程的干扰。
七、总结典型化工单元的控制方案是化工生产中不可或缺的一环。
通过制定合理的控制方案，可以确保化工生产的安全、稳定和高效运行。
【人力资源】《过程控制工程随堂训练题集》--单元考核资料
第一单元过程控制系统基本概念――系统工作过程（10％）一、填空题。
1、过程控制系统一般由________、________、________和测量变送器组成。
2、对象为气体贮罐时应设置________控制系统，对象为加热炉时应设置_______控制系统。
锅炉上应设置________和________控制系统。
精馏塔上应设置________控制系统和________控制系统等。
（填入被控变量）3、被控对象的输入信号称为_________变量，输出信号称为_________变量。
4、控制器接受________和________两个输入量，按一定的控制规律对二者的_________值进行运算后，再将输出量送给________去执行。
5、过程控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。
6、气动仪表的标准统一信号是_________。
8、常规控制系统的_________用计算机替代后，系统就称为计算机控制系统。
9、过程控制系统中五大类参数（被控变量）指_________、_________、_________、_________和_________。
（填写被控变量名称及字母）二、判断题。
（）1、自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。
（）2、锅炉工作中最重要的参数是温度。
（）3、仪表的给定值就是它的测量值。
（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。
三、选择题。
夹套式化学反应器的控制系统一般设置为（）系统。
（A）成分（B）液位（C）流量（D）温度四、问答题。
1、什么是自动控制系统？什么是过程控制系统？2、过程控制系统主要有哪些环节组成？3、名词解释：被控对象、被控变量、操纵变量、测量值、给定值、比较机构、干扰、闭环和负反馈。
11、下列环节在控制系统工作时各起什么作用：控制器、执行器、被控对象和测量（元件）变送器。
过程控制第1章_绪论
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§1-3 方块图与流程图
反馈： 闭环控制系统中，输出变量（或信号）沿着回路中的 信号流动方向总会返回到系统的输入端，与给定值进 行比较。这种把系统（或方块）的输出信号引回到系 统输入端的做法叫做反馈。
若反馈信号（被控变量测量值z）与给定值信号的方 向相反，即反馈信号z 取负值，则叫做负反馈。 测量信号与给定值信号方向相同，则叫做正反馈。 闭环控制系统是靠负反馈来达到控制的目的。 例：储槽液位控制系统；炉温控制系统
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一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温 度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换 热器 2 ．燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力 和热源。典型设备：加热炉
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一、生产过程及其特点 3 ．化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的 产品的反应过程。典型设备：反应器
按被控变量的名称分类 温度，压力，流量，液位，成分等控制系统
按被控变量的数量分类 单变量控制系统，多变量控制系统
按控制器的控制规律分类 比例P控制系统，比例积分PI控制系统，比例微积分PID 控制系统 按控制系统的结构分类 反馈控制系统，前馈控制系统，前馈-反馈控制系统，
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二、过程控制系统的分类
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§1-3 方块图与流程图
图1-7 液体贮槽的工艺控制流程图
图中所示，工艺控制流程图主要是由工艺设备、 管道、元件以及构成控制系统的仪表符号及信号线等 图形符号组成。
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§1-3 方块图与流程图 仪表图形符号： 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所 处理的被测变量和功能，还可以表示仪表或元件 的名称。 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈， 并在其中标有仪表位号。 仪表位号由字母代号和数字编号组成，如下例所示：
典型化工单元操作过程安全技术[整理]
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典型化工单元操作过程安全技术(一)非均相分离化工生产中的原料、半成品、排放的废物等大多为混合物，为了进行加工。
得到纯度较高的产品以及环保的需要等，常常要对混合物进行分离。
混合物可分为均相(混合)物系和非均相(混合)物系。
非均相物系中，有一相处于分散状态，称为分散相，如雾中的小水滴、烟尘中的尘粒、悬浮液中的固体颗粒、乳浊液中分散成小液滴的液相；另一相处于连续状态，称为连续相(或分散介质)，如雾和烟尘中的气相、悬浮液中的液相、乳浊液中处于连续状态的液相。
从有毒有害物质处理的角度，非均相分离过程就是这些物质的净化过程、吸收过程或浓缩分离过程。
工业生产中多采用机械方法对两相进行分离，常见的有沉降分离、过滤分离、静电分离和湿洗分离等，此外，还有音波除尘和热除尘等方法。
过滤过程安全措施：1.若加压过滤时能散发易燃、易爆、有害气体，则应采用密闭过滤机。
并应用压缩空气或惰性气体保持压力：取滤渣时，应先释放压力。
2．在存在火灾、爆炸危险的工艺中，不宜采用离心过滤机，宜采用转鼓式或带式等真空过滤机。
如必须采用离心过滤机时，应严格控制电机安装质量，安装限速装置。
注意不要选择临界速度操作。
3.离心过滤机应注意选材和焊接质量，转鼓、外壳、盖子及底座等应用韧性金属制造。
(二)加热及传热传热在化工生产过程中的应用主要有创造并维持化学反应需要的温度条件、创造并维持单元操作过程需要的温度条件、热能综合和回收、隔热与限热。
热量传递有热传导、热对流和热辐射三种基本方式。
实际上，传热过程往往不是以某种传热方式单独出现，而是以两种或三种传热方式的组合。
化工生产中的换热通常在两流体之间进行，换热的目的是将工艺流体加热(汽化)，或是将工艺流体冷却(冷凝)。
加热过程安全分析：加热过程危险性较大。
装置加热方法一般为蒸汽或热水加热、载热体加热以及电加热等。
1.采用水蒸气或热水加热时，应定期检查蒸汽夹套和管道的耐压强度，并应装设压力计和安全阀。
与水会发生反应的物料，不宜采用水蒸气或热水加热。
过程控制与系统(整理)
S10过程控制系统的基本概念1、过程控制仪表与装置的分类及特点按能源形式分类：可分为电动、气动、液动和机械式；按信号类型分类：模拟式和数字式（数字式调节器、工业控制计算机（IPC）、集散型控制系统DCS、现场总线控制系统FCS）两大类；按结构形式分类：单元组合式控制（变送单元、转换单元、调节单元、运算单元、显示单元、给定单元、执行单元、辅助单元）仪表、基地式控制仪表、集散系统（DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。
其基本特点是分散控制、集中管理。
）、现场总线控制系统（FCS系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。
其特点是现场控制和双向数字通讯）2、信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能3单元组合仪表可分为：变送单元：它能将各种被测参数，如温度，压力，流量，液位等变换成相应的标准统一信号（4-20mA，0-10mA或20-100kPa）传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
执行单元:它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
调节单元:它将测量信号与给定信号进行比较，按偏差控制执行器的动作，使测量值与给定值相等。
(品种有：P、PI、、PD、PID)转换单元:将电压，频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换。
运算单元:它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信号的温度压力水补偿计算等。
显示单元:它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供操作人员监视控制系统工况之用。
给定单元:输出标准统一信号，作为被控变量的给定值送到调节单元，实现定值控制。
其输出信号可以供给其它仪表作为参考基准值。
辅助单元:辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表（操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等）。
典型单元操作案例
克拉玛依职业技术学院
过程控制系统
三、离心式压缩机的防喘振控制
1．离心式压缩机特性曲线与喘振
离心式压缩机的特性曲 线是指压缩机的出口压力 与入口压力之比与进口体 积流量之间的关系曲线， 其中压缩比是指绝对压力 之比。
其特性曲线随着转速不 同而上下移动，组成一组 特性曲线。
EXIT
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克拉玛依职业技术学院
速n之间的关系，称为泵的机械恃性，以经验公式表示
则为：
H=K1n 2-K2Q2
式中，K1 、 k2 ——比例系数。
第3页
EXIT
克拉玛依职业技术学院Biblioteka 过程控制系统特性曲线
随着离心泵出口阀的开启， 排出量就逐渐增大，使压头 逐渐下降。
如果将泵的出口阀完全 关闭，由于叶轮与机壳有 空隙，液体可在泵体内打 循环，此时排出量Q =0， 压头H达某一最高值，但不 等于∞。
一部分经换热器，另一部分 旁路通过，然后两端混合起来， 如图所示，假若载热体是利用 回收热量系统，这是很有成效 的控制方法。
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克拉玛依职业技术学院
过程控制系统
二、蒸汽加热器的控制
在蒸汽加热器(steam heater)内蒸汽冷凝，由汽态变成液态, 放出热量，传给工艺介质。在一般情况下, 用蒸汽作为载热 体。在低温时也可用乙烯、丙烯等烃类蒸气作载热体。
过程控制系统
第七章 典型单元操作案例
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克拉玛依职业技术学院
过程控制系统
第一节 流体输送设备的控制
泵和压缩机是生产过程用来输送流体或者提高流体压头 的一种重要的机械设备，泵是液体的输送设备，压缩机是 气体的输送设备。
流体输送设备自动控制的主要目的：
过程控制系统章节练习题及答案 习题解答
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
典型化工单元的控制方案
典型化工单元的控制方案随着工业化程度的提高和科技的发展，化工工业在现代社会中占据了极为重要的地位。
化工生产过程中，控制方案的设计和实施对于提高产品质量、提高生产效率、减少资源消耗和环境污染具有重要意义。
本文将探讨典型化工单元的控制方案，以期为化工生产提供有益的参考。
一、反应器的控制方案反应器是化工生产中常见的重要单元之一。
在反应器的控制方案中，常用的控制策略包括反馈控制、前馈控制和模型预测控制等。
1. 反馈控制反馈控制是根据反应器内部变量的变化情况来调整操作变量，以保持反应器内部的稳定性和所需的输出。
常见的反馈控制策略包括PID控制器和最优控制器等。
PID控制器通过比较设定值和反馈变量来调整操作变量，实现反应器内部温度、压力等参数的控制。
最优控制则是根据系统模型和经济指标等进行优化计算，以求得最有效的操作策略。
2. 前馈控制前馈控制是根据预测的输入信号来调整操作变量，以抵消外部干扰对反应器的影响。
常见的前馈控制策略包括前馈补偿和预测控制等。
前馈补偿通过测量外部干扰变量，并根据模型预测其对反应器的影响，从而提前调整操作变量，以抵消干扰的影响。
预测控制则是通过建立反应器的数学模型，根据预测的反应器行为来调整操作变量。
3. 模型预测控制模型预测控制是一种基于系统数学模型的高级控制策略。
通过建立反应器的动态数学模型，可以预测反应器的响应，并根据预测结果来调整操作变量。
模型预测控制具有较强的自适应性和鲁棒性，适用于复杂的反应器控制问题。
二、蒸馏塔的控制方案蒸馏塔是化工生产中常用的分离设备，在其控制方案中，常采用的策略包括温度控制、压力控制和液位控制等。
1. 温度控制对于蒸馏塔的温度控制，常见的策略是通过调节塔顶和塔底的温度来控制塔体内部的温度分布。
可以通过改变塔顶回流液和塔底出液的流量、温度和组分等方式来实现温度控制。
2. 压力控制压力控制是保持蒸馏塔内部压力稳定的重要参数之一。
常见的压力控制策略包括调整进料压力、减压器的设置和回流比的调节等。
典型化工单元的控制案例—传热设备的控制(工业仪表自动化)
01 传热过程中传热的速率可按下式计算 整理可得：
移项后改写为：
01 如果载热体本身压力不定，可另设稳压系统，或者采用以温 度为主变量、流量为副变量的串级控制系统。
图2 换热器串级控制系统
02
图3 用载热体旁路控制温度
02 只能用在工艺介质的流量允许变化的场合。
图4 用介质自身流量控制温度
02
图5 用介质旁路控制温度
思考题
当换热器两侧流体在传热过程中均不起相变化时，有哪几种控制方案？
CONTENTS
04. 控制被加热流体自身流量 的旁路
01
01
若不考虑传热过程中的热损失，可得热量方程式：
Q：单位时间内传递的热量； G1,G2：载热体和冷流体的流量； c1,c2：载热体和冷流体的比热容； T1,T2：载热体的入口和出口温度； t1,t2：冷流体的入口和出口温度
图1 改变载热体流量控制温度
过程控制系统
分析可知，以风量作控制参数为最佳选择。
§2-3 执 行 器 选 择
0、概述
1. 作用
•在自动控制系统中，接受调节器的指令；
•经执行机构将其转换为相应的角位移或直线位移；
•去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或
物料。
2.
组成
执 行 机 构 调 节 机 构
3. 类型
薄 膜 机 构 － － 应 用 最 广
快开特性：适于要求快速开、闭的控制系统。
抛物线特性：介于直线特性与对数特性之间，弥补了直线特 性小开度时控制性能差的缺点。
三、控制阀作用方式的选择
(一)、气开气关方式的选择
• 选气开还是气关式，由生产工艺的要求决定。 1、从生产的安全出发 2、从保证产品质量考虑 3、从降低原料和动力的损耗考虑 4、从介质特点考
过程控制系统
第一章 绪论 第二章 单回路控制系统 第三章 串级控制系统
第一章 绪论
1、过程控制的概念
凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些 物理参数进行的自动控制通称为过程控制。
2、过程控制的特点
过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按 一定规律变化。
过程控制的特点：
1、被空对象的多样性 2、普遍存在滞后 3、特性往往具有非线性
一般希望控制通道克服扰动的应使扰动作用点位置远离被控 量能力要强，动态响应应比扰动通道快,要突出干扰作用,应使扰 动作用点位置远离被控量。
(三).实例讨论
例1：喷雾式乳粉干 燥设备的控制 。
1.控制要求：干燥后的 产品含水量波动要小。
2.被控参数选择：干 燥器里的温度
3.控制参数的选择 (三种方案如图所示)
8、调节器输出：根据偏差值、经一定算法得到的输出值。
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四、压气机的控制方案
1. 控制出口阀门开度
➢对于低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直接用控制阀控 制流量。由于管径较大，执行器可采用蝶阀。 ➢其余情况下，为了防止出口压力过高，通常在入口端控制流 量。因为气体的可压缩性，这种方案对于往复式压缩机也适用。
2．控制旁路流量 它和泵的控制方案相同。但对
➢ ①在连续性化工生产过程中，在油气输送过程中，除了某些特 殊情况，如泵的启停、压缩机的程序控制和信号联锁外，对流 体输送设备的控制，多数是属于流量或压力的控制，如定值控 制、比值控制及以流量作为副变量的串级控制等。
➢ ② 还有为保护输送设备不致损坏的一些保护性控制方案，如 离心式压缩机的“防喘振”控制方案。
喘振现象
对于离心式压缩机，若由于压缩机 的负荷(即流量)减少，使工作点进入 不稳定区(极限曲线之左） ，将会出 现一种危害极大的“喘振”现象。 示意如图。
从A点→ 负荷减小→ 沿 ABC运动到 B点→ 出口压力减小，出口压力小 于管网压力，气体导流→到达C点， →压缩机继续工作，压缩，向管网 排出气体，→ 迅速到达D点。→→ D、A、B、C→ D、A、B、C 。
利用蒸汽冷凝来加热介质的加热器，在石油、化工中十分常 见。在蒸汽加热器中，蒸汽冷凝由汽相变为液相，放出热量， 通过管壁加热工艺介质。如果要求加热到200℃以上或30℃
以下时，常采用一些有机化合物作为载热体。
1．控制蒸汽流量
10
10
10
2．控制换热器的有效换热面积
较有效的办法为采用串级控制方案。串级控制有两种方案。 ➢ 图10—23为温度与凝液的液位串级控制， ➢ 图10—24为温度与蒸汽流量的串级控制。 ➢ 由于串级控制系统克服了进入副回路的主要干扰，改善了对
改变旁路阀开启度的方法来控制泵的实际排出量。
优点:流量控制平稳，实现简单 缺点:旁路阀消耗一部分高压流
体能量，使总的机械效率降低 ；
应用：流量控制要求严格的场合
4. 泵控泵技术
原理1:串联变频调速小泵改变大泵入口压力，控制大泵出口 流量/压力。
原理2:并联变频调速小泵，直接改变大泵出口流量/压力。
二、离心泵的控制方案
离心泵制常用三种方法。
1. 控制泵的出口阀门开度 原理:
在一定转速下，离心泵的排出流量Q 与泵产生的压头H有一定的对应关系, 改变出口阀门的开启度就是改变管路 上的阻力， 即:使得H变化,Q变化。 优点:简单易行、应用广泛
当载热体是工艺流体、其流量不允许变动时，可采用三通控 制阀来改变进入换热器的载热体流量与旁路流量的比例，这 样既可以改变进入换热器的载热体流量，又可以保证裁热体 总流量不受影响。
3．控制被加热流体自身流量
➢ 只能用在工艺介质的流量允许变化的场合 。
4．控制被加热流体自身流量的旁路
二、载热体进行冷凝的加热器自动控制
三、往复泵的控制方案
➢ 1．改变原动机的转速
➢ 2．控制泵的出口旁路
➢ 3．改变冲程s：冲程s的调整可在停泵时进行，
也有可在运转状态下进行的。
➢ 需要注意：往复泵的出口管道上不允许安装控制
阀，这是因为往复泵活塞每往返一次，总有一定体 积的流体排出。当在出口管线上节流时，压头H会 大幅度增加。
➢ 往复泵的前两种控制方案，原则上亦适用于其他位 移式的泵，如齿轮泵等。
第八章 典型过程单元控制
1 流体输送设备的控制方案 2. 传热设备的自动控制 3 油田集输站监控系统设计 4 天然气城市门站监控系统设计
§8.1流体输送设备的控制方案
一、流体输送设备
泵是液体的输送设备，压缩机则是气体的输送设备。
它们的基本任务是输送流体和提高流体的压头。
对它们的控制任务:
§8.2 传热设备的自动控制
一、两侧均无相变化的换热器控制方案
1. 控制载热体的流量
➢ 改变裁热体流量是应用最为普通的控制方案，多适用于载热 体流量的变化对温度影响较灵敏的场合。
➢ 如果裁热体本身压力不稳定，可另设稳压系统，或者采用以
温度为主变量、流量为副变量的串级控制系统 。
2．控制载热体旁路流量
于压缩比很高的多段压缩机，从出口直接旁路回到入口时； 因为控制阀前后压差太大，功率损耗太大。为此可在中间某 段安装控制阀，使其回到入口端。
3．调节转速 典型如变频调速。
五、 离心式压缩机的防喘振控制
1. 离心式压缩机的喘振现象
压缩机的出口与入口的绝对压 力之比p2/p1与进口体积流量 Q之间的关系曲线如图。
P2/P1
BA D
C
n
QB
Q
工作点反复迅速突变，好像工作点在“飞动”。 管网 “哮喘”
2．防喘振控制方案
由上可知，离心式压缩机产生喘振现象的主要原因是由于负荷 降低，排气量小于极限值QB而引起的，只要使压缩机的吸气 量大于或等于在该工况下的极限排气量即可防止喘振。
➢ (1) 固定极限流量法 ➢ (2) 可变极限流量法
缺点: 总的机械效率低，特别是控制 阀开度较小时，阀上压降较大，不 经济。
2．控制泵的转速 原理:当泵的转速改变时，泵的流
量特性曲线会发生改变,如图。
优点:最为经济，机械效率较高 缺点:调速机构一般较复杂 应用：
➢①蒸汽透平驱动离心泵的场合，
控制蒸汽量即可控制转速。 ➢② 变频调速电机驱动离心泵
3．控制泵的出口旁路 原理:将泵的部分排出量重新送回到吸入管路，用
由图可见，对应于不同转速n的每 一条p2/p1—Q曲线，都有一个最高 点。此点之右，降低压缩比p2/p1 会使流量增大。
此点之左，降低压缩比，反而使流量减少．这样的对象是不稳定 的，这时，如果因干扰作用使出口管网的压力下降时，压缩机不 但不增加输出流量，反而减少排出量，致使管网压力进一步下降， 因此，离心式压缩机特件曲线的最高点是压缩机能否稳定操作的 分界点。
三、往复泵的控制方案
往复泵也是常见的流体输送机械，多用于流量较小、 压头要求较高的场合，它是利用活塞在气缸中往复 滑行来输送流体的 。
往复泵提供的理论流量可按下式计算：
Qi 60nFs
(m3 / h)
式中 n——每分钟的住复次数； F——气缸的截面积，m2； S——活塞冲程，m。
控制原理： 改变n、F、s来控制流量。