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1、精馏塔的控制（PartI）戴连奎浙江大学工业控制研究所2013/06/02问题讨论CVs(被控变量):P,LD,LB,TR/xD,TS/xBMVs(操作变量):D,B,L,QH,QC,DGDVs:F,xF,TF试设计你的多回路控制系统以满足工艺要求，并减少回路间的耦合。内容控制系统一般设计与实施步骤精馏塔被控变量与控制变量的选择精馏塔压力控制顺流控制方式下的物料平衡控制问题及其对产品纯度的影响顺流控制方式下的物料平衡控制方案介绍与特点分析逆流控制方式下的物料平衡控制问题与控制方案介绍过程控制系统的组成其中，CVs为被控变量，MVs为
2、操作变量，DVs为干扰变量；Ym(t)为测量信号，Ysp(t)为设定值（或称“给定值”），U(t)为控制器输出（或称控制变量）过程控制系统的一般设计步骤结合工艺过程，确定控制目标被控变量CVs的选择当控制目标不可测时，需要选择易测量又与控制目标密切相关的工艺参数作为CVs操作变量MVs的选择MV直接与控制阀的安装位置有关，既要对至少一个CVs具有较强的控制增益，同时要求MV便于操作，并具有较大的调节范围过程控制系统的一般设计步骤操作变量与被控变量的配对（Pairing）当MVs与CVs为多变量时，需要结合静态关联分析、动态响应速度、
3、CVs重要性等因素进行配对选择，尽可能减少相互间的关联控制方案的选择对于某一个MV与对应的CV，控制方案涉及辅助测量信息与控制器内部结构的选择控制算法的选择对于某一结构的控制器，控制算法涉及测量信息与控制器输出之间的函数关系（PID算法占90%以上）过程控制系统的实施步骤1.测量仪表与执行器的选型与购置结合自控设计方案与工艺参数变化范围，选择仪表量程；结合工艺介质属性、工作条件与经济性，进行测量仪表与执行器的选型2.控制器或控制装置的选择与购置结合整个控制系统规模（如AI/AO/DI/DO点数），兼顾系统经济性与可靠性，选择合适的控
4、制装置硬软件系统过程控制系统的实施步骤3.控制系统的组态控制系统组态也称控制系统的“软连线”，用于实现自控设计所涉及的各种控制方案4.现场仪表的现场安装与调试现场仪表涉及各种测量仪表与执行器，安装完毕后必须进行现场调试，以确保其准确、灵敏5.控制系统的联调与投用控制系统联调，通常采用控制器“手动”操作法，以确保控制器输出能够引起对应CV或辅助测量希望的响应，而投用涉及PID参数整定、手/自动切换等两元精馏过程典型工艺流程过程描述平衡条件控制目标?精馏塔控制目标确保操作安全性与平稳性具体包括塔压、塔底与回流罐液位的平稳，并避免异常工况
5、（如漏塔、液泛等）的出现控制产品的纯度与成份涉及塔底、塔顶产品纯度的检测与控制，很多塔只有一端出料作为产品，少数塔两端出料均为产品增加产品产率与产量产品产率通常可用产品量与进料的比值来表示降低操作能耗涉及塔底热能耗与塔顶冷能耗精馏塔CVs的选择产品质量对应的CVs的选择问题?MVs如何选择？连续生产过程的 不同流向物料平衡控制策略顺产品流向控制方案对于整个过程而言，主要扰动为产品销售量的变化中间贮罐包括：车间内单元设备的缓冲罐，或精馏塔塔底与回流罐等可存贮液体并具有较大体积的容器。连续生产过程的 不同流向物料平衡控制策略混合流向控制
6、方案逆产品流向控制方案精馏塔MVs的选择顺流控制方式F为主要干扰逆流控制方式方式#1：塔顶出料为关键产品D为干扰；而B、F可作为MVs方式#2：塔底出料为关键产品B为干扰；而D、F可作为MVs精馏塔顺流控制问题塔顶压力控制问题CV:PMVs:QC,DG,QH,L与P对应的MV选择原则与控制方案?塔顶压力控制方案方案1.1：MV为塔顶不凝气流量方案1.2：MV为冷却剂流量或其它冷却手段方案比较与工业应用举例顺流方式下的简化精馏塔控制问题CVs不同的原因分析与应用背景介绍W=(F,xF,TF)顺流方式下 精馏塔的物料平衡控制问题CVs:
7、LD,LBMVs:LorD,QHorBCVs与MVs如何配对?物料平衡控制的意义？它与双液位控制的关系？物料平衡控制系统的变量配对方案MVsDLBQHA1CVsLD--LB--A2CVs--LDLB--A3CVsLD----LBA4CVs--LD--LB“就近”原则下的变量配对方案比较原则：既要满足控制CVs的基本要求，又要尽可能减少对产品质量的影响双组份两元精馏塔的 物料平衡关系总物料平衡：轻组分物料平衡：物料平衡方程：塔顶塔底产品分离度 及其影响因素分离度：回流比L/D对分离度的影响：变量意义分析进料组成变化对产品不纯度的影响某
8、双组份精馏塔，塔板数n=16，塔板效率E=0.816，轻重组份平均分离度α=2.0。操作参数：顶产品产率D/F=0.5;回流比L/D=2.5曲线意义分析进料组成变化对产品不纯度的影响对于某一双组份精馏塔，在物料平衡控制下，塔顶与塔底出
