蒸发工段冷凝器温度控制系统设计

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1、蒸发工段冷凝器温度控制系统设计过程装备与自动化综合设计说明书题目：蒸发工段冷凝器温度控制系统设计学生姓名：王顺学号：201101020318院（系）：轻工与能源学院专业：过程装备与控制工程指导教师：胡连华2014年12月15日蒸发工段冷凝器温度控制系统设计目录1课题概述11.1设计背景11.2工艺流程12控制方案设计22.1控制回路22.2控制方案33硬件选型33.1控制系统点数统计33.2CPU选型33.3模拟量输入模块选型43.4模拟量输出模块选型43.5数字量输入模块选型53.6数字量输出模块选型63.7电源模块选型74

2、低压电器的选型94.1低压断路器选型94.2接触器选型94.3热继电器选型104.4中间继电器选型105仪表、阀门选型115.1温度仪表的选型115.2阀门的选型116控制功能的实现127设计总结12参考文献14蒸发工段冷凝器温度控制系统设计1课题概述1.1设计背景本次设计的课题为碱回收蒸发工段冷凝器温度控制系统设计，造纸业的发展以及国家对环境要求越来越严格，国内各大造纸业纷纷通过碱回收工程来处理制浆造纸过程中产生的黑液，以达到回收碱液以及能源的再利用。PLC系统目前已在造纸行业广泛应用，其在碱回收过程中的应用，可以充分提高造

3、纸行业中的自动化水平以及碱回收车间的生产效率。碱回收过程包括蒸发、燃烧、苛化三个过程，碱回收蒸发工段控制效果的好坏对后续燃烧工段起着举足轻重的作用。在蒸发工段，温差是蒸发黑液的主要动力，它直接影响蒸发的能力，必须保证有足够的冷凝水。冷凝器的排水温度越低，真空度越稳定，但是排水温度过低，冷却水的消耗就会增加，影响经济效果。因此，冷凝器的出水温度控制是蒸发工段中最重要的控制参数之一。同时蒸发工段对测控系统的要求较高，如果测控系统设计的不好，则在运行过程中易造成蒸发站的时开时停，消耗大量的蒸汽和电力，且易损坏设备，甚至造成生产事故，

4、而采用常规的控制系统运行不够稳定可靠、自动化水平低、系统运行效果不令人满意。PLC所有的模块均是固态电路，具有标准化、模块化和插入结构，具有防尘、抗震、耐高温、抗干扰等要求，很适合蒸发工段恶劣的工业环境。1.2工艺流程蒸发站由5个蒸发器和一个板式冷凝器组成，本次课题主要是对板式降膜冷凝器温度控制系统的设计。本课题采用间接蒸发的两板三管五效逆流式蒸发站流程中的板式降膜冷凝器的冷凝流程，冷水通过阀门进入板式降膜冷凝器，不凝气和二次蒸汽加热板式冷凝器的不锈钢元件，冷水在下落的过程中被不锈钢元件加热至45℃，送至其它工段使用。冷凝水温

5、度受诸多因素的影响，例如：由于受供水压力而引起的冷水流量波动；不凝气和二次蒸汽流量的变化；进板式冷凝器冷水温度变化等。从V效长管升膜蒸发器过来的蒸汽和V效长管升膜蒸发器过来的冷凝水进入冷凝系统，经处理后的冷凝水被泵送到水封槽，也可用于洗效。蒸发工段冷凝器采用板式降膜冷凝器，它具有传热系数高，不易结垢，阻力小等特点，对水质水压要求低。本课题采用温度单回路控制方案进行控制系统的设计。工艺流程图如图1-1。１蒸发工段冷凝器温度控制系统设计图1-1温度单回路控制系统进V效的新鲜蒸汽经冷凝放热后，送入冷凝罐，而V效的冷凝水送到V效冷凝水

6、闪蒸罐，经闪蒸后，冷凝水被集中到“污冷凝水液位罐”，然后被泵送到水封槽，也可用于洗效。TIC-01为冷凝器表面冷凝水出口温度指示、调节。2控制方案设计本课题选取流程图中的一个控制回路研究冷凝器的温度控制方案，控制系统通过PLC模块、低压电器、阀门、温度变送器组成控制回路实现对板式冷凝器的温度控制。2.1控制回路温度单回路控制图2-1温度单回路控制方框图1蒸发工段冷凝器温度控制系统设计2.2控制方案在蒸发工段，温差是蒸发黑液的主要动力，它直接影响蒸发的能力，必须保证有足够的冷凝水。冷凝器的排水温度越低，真空度越稳定，但是排水温度

7、过低，冷却水的消耗就会增加，影响经济效果。因此，冷凝器的出水温度控制是蒸发工段中最重要的控制参数之一。目前，大多数造纸企业的所采用的温度控制方案有单回路控制、黑液浓度串级控制，本控制方案采用温度的单回路控制。设计包括硬件的选型、低压电器的选型、仪表阀门的选型以及电气原理图、电气器件、仪表电路接线图。3硬件选型机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保证可靠、维护和使用方便以及最佳的性能价格比。本控制方案硬件的选型包括CPU选型、电源模块选型、数字量输入、输出模块选型、模拟量输入、输出模块选型。3.1控制系统点数统计电机启

8、停：2个DI；1个DO气动调节阀：1个AO温度变送器：1个AI根据以上统计，将输入输出点的统计如下表3-2PLC输入输出点的统计AI点数AO点数DI点数DO点数总数统计11213.2CPU选型控制系统主要完成对现场测控点数据的实时显示、趋势显示、工艺报警、PID参数设置及控制