石油化工厂脱甲烷塔塔釜液位与塔底产品流量的均匀控制系统

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1、目录1.引言12.设计要求13.设计方案分析24.检测变送器、调节阀选型34.1检测变送器的选型34.2调节阀气开气关式选择35.调节器的正反作用选择46.控制系统建模与参数整定57.系统仿真与分析88.小结与体会9参考文献1111石油化工厂脱甲烷塔塔釜液位与塔底产品流量的均匀控制系统1.引言石油化工生产过程中，前后塔器之间操作密切，互相关联，甲烷塔塔底的出料就是后面塔的进料，为了保证塔器的正常运行，要求进入塔的流量变化平缓，同时要求塔釜液位稳定。如果对前面塔釜采取液位控制，对后面塔采取流量控制，其调节参数都是塔底出料量

2、，显然，这两个控制系统工作时是有矛盾的，因为当前面塔的液位由于干扰作用而升高时，液位调节器输出信号使调节阀开大，塔底出料量增大（即送入后面塔的进料量增大）。于是设法采用自动调节来模拟中间贮槽的缓冲作用，力图使液位和流量能均匀地变化，组成所谓均匀控制系统。均匀控制系统的过渡过程控制质量指标要求服从于控制目的，塔釜液位和塔底出料量之间的动态联系密切，往往两个参数的调节质量都要照顾，只要两个参数在某一范围内作缓慢变化，前后工序维持正常就达到了目的。2.设计要求设计的均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化应满足如下要求：1.两个

3、参数在控制过程中都应该是变化的，且变化是均匀缓慢的。2.两个参数必须在允许的范围内变化，在最大干扰作用下，液位也在塔的上下允许限内波动，而流量也应在一定的允许范围内平稳渐变，避免对后段工序产生较大的干扰。如图2-1所示是反映液位与流量的几种不同变化情况。（a）是单纯的液位定值控制；（b）是单纯的流量定值控制；（c）是实现均匀控制以后，液位与流量都渐变的波动情况，但波动比较缓慢。11图2-1前一设备的液位与后一设备的进料量关系1——液位变化曲线；2——流量变化曲线3.设计方案分析如图3-1所示为塔釜液位与塔底出料流量的均匀

4、控制系统。从方案外表上看，他像一个单回路液位定值控制系统，并且确实常被误解。所不同的主要在于控制器的控制规律选择及参数整定问题上。在所有均匀控制系统中都不需要，也不应该加正微分作用，恰恰相反有时需要加反微分作用，一般采用纯比例控制，有时可用比例积分控制作用。而且在参数整定上，一般比例度要大于100%，且积分时间也要放的相当大，这样才能满足均匀控制要求。图3-1简单均匀控制系统114.检测变送器、调节阀选型4.1检测变送器的选型本设计选用差压式液位变送器，利用测量容器底部和顶部的压差测液位如图4-1所示。图4-1差压式变送

5、器示意图测量原理：设容器上部空间为干燥气体，其压力为p2，下部取压点压力为p1，则：p1=Hrg+p2Δp=p1-p2=Hrg式中：H—液位高度；r—介质密度；g—重力加速度。4.2调节阀气开气关式选择气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。无压力信号时阀全开，随着信号增大，阀门逐渐关小的称为气关式。反之，无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式。阀门气开气关式的选择原则：11当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态。根据此原则，本设计我们应该选用气开式调节阀。5.调节器的正反作用选择在控

6、制系统中，不仅是控制器，而且被控对象、测量元件及变送器和执行器都有各自的作用方向。所以，在系统投运前必须注意检查各环节的作用方向，其目的是通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。所谓作用方向，就是指输入变化后，输出的变化方向。当某个环节的输入增加时，其输出也增加，则称该环节为“正作用”方向；反之，当环节的输入增加时、输出减少的称“反作用”方向。对于测量元件及变送器，其作用方向一般都是“正”的，因为当被控变量增加时，其输出量一般也是增加的，所以在考虑整个控制系统的作用方向时，可不考虑测量元

7、件及变送器的作用方向(因为它总是“正”的)，只需要考虑控制器、执行器和被控对象三个环节的作用方向，使它们组合后能起到负反馈的作用。对于执行器，它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀(注意不要与执行机构和控制阀的“正作用”及“反作用”混淆)。当控制器输出信号(即执行器的输入信号)增加时，气开阀的开度增加，因而流过阀的流体流量也增加，故气开发是“正”方向。反之，由于当气关阀接收的信号增加时，流过阀的流体流量反而减少，所以是“反”方向。执行器的气开或气关型式主要应从工艺安全角度来确定。对于被控对象的作用方向，则随具体对象的不同而

8、各不相同。当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的。反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。在一个安装好的控制系统中，对象的作用方向由工艺机理可以确定，执行器的作用方向由工艺安全条件可以选定，而控制器的作用方向要根据对象及执行器的作用方向来确定，以使整个控制系统构成负反馈的闭环系统。