溶剂缓冲罐压力控制方案设计.docx

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1、过程控制课程设计（论文）题目：溶剂缓冲罐压力控制系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：在生产中为了保障罐内物质的安全，一般需要向罐内注入氮气等气体，不过当通入气体过多时会使罐内压力变大，从而引起爆炸日勺危险；但罐内气体过少时又起不了保护日勺作用。因此，控制反应罐内压力日勺大小至关重要。本课设日勺目日勺是用溶剂缓冲罐来缓和压力，其设计采用分程控制方案。当压力上升时,让进气阀减小开度并对排气阀合适的增长开度以到达减小压力日勺目日勺。当压力减少时采用增大进气阀开度并减小排气阀开度日勺措施来增大压力。设计中采用压力变送器，控制器和两个调整阀来对缓冲罐压力进行精确日勺控制，文中并对其进行了仿真分析

2、。采用溶剂缓冲罐压力控制系统具有安全性高，操作简便，灵活性能强等长处。关键词：分程控制系统；压力调整器；罐内压力第1章绪论错误!未定义书签。1.1 过程控制技术0发展错误!未定义书签。1.2 缓冲罐内压力控制技术错误!未定义书签。第2章方案论证错误!未定义书签。2.1 任务分析错误!未定义书签。2.2 分程控制系统方案设计错误!未定义书签。2.3 系统aJ总体构成错误!未定义书签。第3章变送器选型错误!未定义书签。3.1 变送器时选型3.2 控制器的选型3.3 执行器的选型3.4 电器转换器.错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签第4章控制规律选择错误!未定义书签。4

3、.1P1D选择错误!未定义书签。4.2 控制器的气开气关及正反作用选择错误!未定义书签。第5章仿真分析研究错误!未定义书签。5.1 P1D对控制的影响错误!未定义书签。5.2 仿真过程分析错误!未定义书签。第6章课程设计总结错误!未定义书签。第1章绪论1.1 过程控制技术日勺发展过程控制一般是指持续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的构成部分之一。其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医药、水利、电力、冶金、轻工、纺织、建材、核环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。过程控制的重要任务是对生产过程中的有关参数进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，

4、使持续型生产过程自动地进行下去。持续生产过程的特性是：呈流动状的多种原料中持续流动过程中，伴伴随物理变化、化学反应、生化反应、物质能量的J转换与传递。持续型生产过程常常规定苛刻aJ工艺条件，如高温、高压等；现场存在易燃、易爆或有害泄漏等危险，生产条件恶劣；需要有保护人身与生产设备安全aJ尤其措施等。在大型的持续生产系统中，影响生产过程的原因和条件一般不止一种，各自所起到作用也不一样，这就决定了过程控制的复杂性和多样性。鉴于控制过程复杂多样、过程控制方案种类丰富，过程控制系统有多种分类措施。按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的J信号方式来分，有模拟

5、控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统，而计算机控制系统还可分为DDC、DCS和现场总线控制系统(FCS)；按控制系统的构造和所完毕的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按控制规律来分，有比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制系统等；按控制系统构成回路aJ状况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。以究竟采用哪种分类措施并无原则性的J规定。下面简介两种常见的J分类措施：按设定值的J形式不一样分为定制控制系统、随动控制系统、程序控制系统；按系统的构造特点分为反馈

6、控制系统、前馈控制系统、前馈一反馈复合控制系统。1.2 缓冲罐内压力控制技术缓冲罐控制压力控制是通过进气阀将气体输入缓冲罐内，通过控制罐内气体的多少来变化缓冲罐内的压力。重要用于多种系统中缓冲系统的J压力波动，使系统工作更平稳，其原理是通过压缩罐内压缩空气来实现，被广泛应用于供水设备和中央空调系统等。本课设丛J目的J是用溶剂缓冲罐来缓和压力，当压力过高过时，压力调整器输出将上升，出气的压力调整阀逐渐关闭，进气的J压力调整阀将逐渐打开，罐压力将逐渐下降；当罐内压力下降时，压力调整器输出将下降，出气的压力调整阀逐渐打开，进气的压力调整阀将逐渐关闭，罐压力将逐渐上升，从而到达控制压力aJ目肛第2章方

7、案论证2. 1任务分析本次试验是用溶剂缓冲罐缓和压力，当压力过高过低都影响安全生产。压力过高可以排放到燃烧炉，过低可以补充氮气，总体上要保证压力稳定。当压力过高过时，压力调整器输出将上升，出气的压力调整阀逐渐关闭，进气的压力调整阀将逐渐打开，罐压力将逐渐下降；当罐内压力下降时，压力调整器输出将下降,出气的压力调整阀逐渐打开，进气卧J压力调整阀将逐渐关闭,罐压力将逐渐上升,从而到达控制压力的J目的J。通过度析，可以到达控制压力的J系统可认为串级控制系统和分程控制系统。不过由于分程控制系统有着构造简朴，易操作，干扰原因少等一系列的长处，因此采用分程控制系统。3. 2分程控制系统方案设计一台调整器去

8、操纵两只调整阀，实行（动作过程）是借助调整阀上的J阀门定位器对信号aJ转换功能。例如图中的A、B两阀，规定A阀在调整器输出信号压力为0.020.06MPa变化时，作阀的全行程动作，则规定附在A阀上的J阀门定位器，对输入信号0020.06MPa时，对应输出为0.020.1MPa,而B阀上的阀门定位器，应调整成在输入信号为0.060.1MPa时，对应输出为0.020.1MPa0按照这些条件，当调整器（包括电/气转换器）输出信号不不小于0.06MPa时A阀动作，B阀不动；当输出信号不小于0.06MPa时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。图2.1分程控制构造图采用分程控制可提高阀的可

9、调比，设控制阀可控最小流量Qmin,可控制最大流量为QmaX,定义可调比R=QmaxZQmino其中，控制器采用P1C3624其作用是通过传感器传入的缓冲罐内压力的J大小，分别控制进气阀和出气阀的开关。调整阀的作用是调整进气阀和出气阀的开关。其中调整阀A的作用是控制气体进入缓冲罐内的多少；调整阀B的作用是控制从缓冲罐内排出的气体0多少。对象即被控对象，是由两个调整阀共同作用来影响的J。图2.2分程控制系统框图2. 3系统日勺总体构成采用分程系统控制，详细构造图如下:将反应物进入罐内日勺调整阀合适的关闭，并将排除日勺调整阀合适的开大，从而到达减少罐内压力减小日勺目日勺。当传感器检测到反应罐内日勺

10、压力减小时，控制进气调整阀合适时打开，排出调整阀合适日勺关闭。从而到达使罐内压力增大日勺目日勺。第3章变送器选型本次研究所用到的重要aJ器件包括：压力变送器；控制器；执行器和电气转换器。3.1变送器日勺选型本次设计缓冲罐内的压力的测量范围是1-2KPa可设采用分散硅传感器。它是使用硅片的压阻效应，选用IC工艺技术分散四个等值应变电阻，构成惠斯通电桥。不受压力效果时电桥处在平衡状况；当遭到压力（或压差）效果时，电桥的一对桥臂电阻变大，另一对变小，电桥失去平衡。若对电桥加一稳定的电压（电流），便可检测到对应于所加压力的电压信号，然后抵达丈量液体、气体压力巨细的J意图。特色：量程规模大，最小O-IO

11、OPa最大O-IOOMPa；零点小;精度高，可达0.1%；分辩率高；带防腐膜片的传感器，可丈量腐蚀性介质；体积小、高阻抗、低功耗、抗干扰能力强；任务频率高、寿命长、使用规模广泛等特色。变送器基本参数：量程范围：O-IOKPa;精度等级：0.5级；环境温度：-20C50C;给定方式：内/外给定切换，外给定期，红色灯亮；外给定信号：DC420mA;合用介质：气体和液体；输出信号：DC420mA;输出信号指示：误差2.5%；调整动作：比例+积分+微分；3. 2控制器的选型采用沈阳双联仪表有限企业生产的AI系列全通用人工智能调整仪表，其中SA-18智能调整仪控制挂件为A1-741oAI-741型仪表为

12、PID控制型，输出为420mADC信号。A1系列仪表通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯，从而实现系统的实时监控。基本参数为：输出信号：DC420mA;输出信号指示：误差2.5%；调整动作：比例+积分+微分；输入信号：OIOKPa;3. 3执行器的选型在现代工业中，电动设备比气动设备普遍，由于气动设备需要花费较大的投资并且传递速度较慢，但气动设备的优越性不可忽视，首先是在安全防爆上，气动设备不会产生电火花及发热问题，并且气动设备在发生管路堵塞，气流短路，机件卡涩等故障时绝对不会发热损坏。在耐潮湿和恶劣环境方面也比电动设备强。本设计为汽油管道，因此采用气动执行器。通过调整阀的J选择原则及本

13、系统的规定，选择Oma1企业生产用JDA-SR系列调整阀，该阀构造简朴,操作以便,选用调温范围广、响应时间快、密封性能可靠,并可在运行中随意进行调整,因而广泛应用于化工、石油、食品、轻纺等部门。1、调整阀技术参数(1)公称通径(阀座直径mm)：10、12152580100、125150；(2) 公称压力(MPa)：1.0、1.4、4.0、6.4；(3)固有流量特性：直线、等比例；(4)信号范围：O-IoV或4-20mA;(5)作用方式：气开、气关；2、重要性能指标(1)基本误差：2.5%；（2）额定行程偏差：1.5%；（3）额定流量系数偏差：10%；为了防止物料的挥霍，调整阀采用气开式，一旦调

14、整阀失去能源（断气），阀将处在关闭状态，不致挥霍物料。3.4电器转换器EPC-3000电-气转换器是一种新型构造的J电-气转换单元，它可将调整阀A和调整阀B输入电流信号转换成相对应输出的气动信号。该转换器内部有一种气动功率放大器，可以得到较高输出功率的气动信号到多种气动执行机构，以提高执行机构的动作度。其特点：控制精度高，体积小，敏捷度高，动用速度快，耗气量小，调校以便。基本参数为：基本误差：+1%；回差：1%；死区：0.5%；相对湿度：18%-85%RH;最大流量m3/h：7.6（0.175KPa时）；20（0.7KPa时）；耗气量m3/h：0.3；环境温度：-35C+60C;气源接口：6-

15、M10h电源接口：G1/2；外壳材料：铸铝（喷涂工艺处理）；外形尺寸：87160107；97186202（mm）（隔爆型）；重量：0.94（一般型及本安型）；2.35（隔爆型）。第4章控制规律选择4. 1P1D选择控制器的作用是对来自变送器的测量信号与给定值比较所产生日勺偏差e(t)进行比例(P)、比例积分(PI)、比例微分(PD)或比例积分微分(P1D)运算，并输出信号到执行器。选择控制器的控制规律是为了使控制器的J特性与控制过程的特性能很好配合，使所设计的系统能满足生产工艺对控制质量指标卧J规定。比例控制规律(P)是一种最基本0控制规律，其合用范围很广。在一般状况下控制质量较高，但有余差。此外，当过程惯性时延较大时，由于纯比例作用在起始段动作不够敏捷，因而超调量较大，同步加长了过渡过程时间，于是纯比例作用时应用受到了限制。对于过程控制通道容量较大，纯时延较小，负荷变化不大,工艺规定又不太高的场所，可选用比例控制作用。比例控制规律(P)的微分方程数学模型为：小)