精餾塔精餾段溫度串級系統(tǒng)方案

1、目錄1 緒論21.1精憎原理21.2串級控制32精憎塔精憎段溫度串級系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)32.1變量的選擇32.2工藝描述32. 3精憾塔精憾段控制的原理43儀表的選型5液位調(diào)節(jié)器選型74精憎塔精憎段溫度串級控制的研究104.1精憎塔溫度串級過程中的主要假設(shè)：114. 2模型的建立125仿真136結(jié)束語196.1設(shè)計思想156. 2系統(tǒng)分析167參考文獻171緒論精僻是石油化工、煉油生產(chǎn)過程中的一個十分重要的環(huán)節(jié)，其口的是將混合物中各組分 分離出來，達到規(guī)定的純度。精懈過程的實質(zhì)就是迫使混合物的氣、液兩相在塔體中作逆向 流動，利用混合液中各組分具有不同的揮發(fā)度，在互相接觸的過程中，液相中的輕組分逐

2、漸 轉(zhuǎn)入氣相，而氣相中的重組分則逐漸進入液相，從而實現(xiàn)液體混合物的分離。一般精館裝置 山精懈塔、再沸器、冷凝器、回流罐等設(shè)備組成山，如圖1所示。）冷卻介質(zhì)冋流廖回流氣塔頂采出雖D進料流呈F圖1簡單精餾控制示意圖進料流量F從精謂塔中段某一塔板上進入塔，這塊塔板稱為進料板。進料板將精謂塔分 為上下兩段，進料板以上部分稱為精鐳段，進料板以下部分稱為提憎段。溶液中組分的數(shù)H 可以是兩個或兩個以上。實際工業(yè)生產(chǎn)中，只有兩個組分的溶液不多，大量需要分離的溶液 往往是多組分溶液。多組分溶液的精憎在基本原理方面和兩組分溶液的精係是一樣的。1.1精館原理在恒定壓力下，單組分液體在沸騰時雖然繼續(xù)加熱，其溫度卻保持

3、不變，即單組分液體 的沸點是恒定的。對于兩組分的理想溶液來說，在恒定壓力下，其沸點卻是可變的。例如對 于A、B兩種混合物的分謂，純A的沸點是140C,純B的沸點是175C。如果兩組分的混合 比發(fā)生變化，混合溶液的沸點也隨之發(fā)生變化，如圖2中的液相曲線所示。圖2設(shè)原溶液中A占20%, B占80%,此混合液的沸點是164.5C,加熱使混合液體沸騰。這時，與液相共存的氣相組分比是A占45.8%, B占54.2%o這些氣體單獨冷凝后所形成的混 合液體中，A占45.8%, B占54.2%；如果使此冷凝后的混合液體沸騰，其沸點是154.5Co 這時氣相組分比乂變成A占73.5%, B占26.5%,這樣反復(fù)

4、進行上述操作，不斷蒸發(fā)和冷凝, 最終就可將A分離出來。1.2串級控制申級控制是改善調(diào)節(jié)質(zhì)量極為有效的方法，在過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。對精懈塔 精懈段溫度串級控制系統(tǒng)引起出口溫度的因素很多：被加熱流量的和溫度的擾動，壓力的波 動、熱質(zhì)的變化，回流量的擾動等，而對這些擾動單回路控制系統(tǒng)并不能把所有的干擾都包 含進去，不能是出口溫度穩(wěn)定在要求的值上，為解決上述滯后時間和控制要求之間的矛盾， 保持出口流量溫度的恒定，可以通過溫度吊級控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。2精懈塔精tg段溫度串級系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)單回路控制系統(tǒng)能解決工業(yè)過程自動化過程的大量參數(shù)定值控制問題。對于多數(shù)復(fù)雜控制系統(tǒng)，如多輸入多輸出系統(tǒng)、大滯后系

5、統(tǒng)和擾動較大的系統(tǒng)等簡單控制系統(tǒng)就很難控制， 無法滿足控制系統(tǒng)的控制要求。串級控制系統(tǒng)在改善復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制指標方面具有較 大的優(yōu)勢。2.1變量的選擇被控變量的選擇對于二元精係塔，當塔壓恒定時，溫度與成分之間有一一對應(yīng)的關(guān)系，因此，常用溫度 作為被控量。對于多元精係塔.由于石油化工過程中精館產(chǎn)品大多數(shù)是碳氫化合物的同系物。 在一定塔壓下，溫度與成分之間仍有較好的對應(yīng)關(guān)系。誤差較小。因此。絕大多數(shù)精憎塔當 塔壓恒定時采用溫度作為間接質(zhì)量指標。操縱變量的選擇精係段的溫度控制精係段溫度控制以精係段產(chǎn)品的質(zhì)量為控制U標.在恒壓下根據(jù)溫度 檢測點的位置不同。有塔頂溫度控制、靈敬板溫度控制和中溫控制等類

6、型。操縱變量可選擇 回流量或塔頂釆出量。而回流量L的動態(tài)響應(yīng)快，溫度稍有變化，即可通過調(diào)節(jié)回流量L加以 控制，能夠很好的克服擾動對選擇如圖1所示在精鐳塔精鐳段影響【“】。2. 2工藝描述影響精謂塔提謂段過程的因素是多方面的，而精錮段是在一定物料平衡和能量平衡的基 礎(chǔ)上進行操作的，分析精係塔的無聊和能量平衡對制定精憎塔精憎段的控制至關(guān)重要。 精館塔的基本關(guān)系。以二元簡單精憎為例，介紹物料平衡和能量平衡的基本關(guān)系。(2-1)(2-2)物料平衡:增大，“，巾減小。式中F , D, B進料、頂憎出液和底憎出液量；Z/,心，勺一一進料、頂謂出液和底鐳出液中輕組分含量。能量平衡:式中分離度s增大，增大，勺

7、減小。說明塔系統(tǒng)分離效果增大0為塔特X（1-Xd）性因子，V為上升蒸汽量，是有再沸器施加熱量來提高的?，撛龃螅蛛x效果增大，能耗增D V大。對于一個既定的塔，進料組分一定，匕和一一定，ad %完全確定。F F分析精憎塔提謂段過程，本文對主回路釆用吊級控制系統(tǒng)，其主、副訶節(jié)器所起作用各 有側(cè)重。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，且主控參數(shù)（提憾段溫度）允許波動圉很小，一般要求無 余差，因此采用需要高精度的免疫PID控制器；山于再沸器加熱量的變化能夠較快地反映在提 僻段溫度變化上，且能夠通過閥門進行控制，因此選擇回流罐的液位量控制作為審級控制的 副控參數(shù)。在審級控制中，副調(diào)節(jié)器起隨動控制作用，且副控參數(shù)的調(diào)

8、節(jié)也是為了保證主控 參數(shù)的控制質(zhì)量，可以有一定的余差，因此副調(diào)節(jié)器采用P調(diào)節(jié)器。山于進料量和進料溫度對 進料謂段溫度影響較大。2. 3精幗塔精館段控制的原理我們的控制LI的是使塔溫保持恒定，現(xiàn)選用精憎段的溫度，與回流量來構(gòu)成串級隨動控 制.如圖3所示圖中TC表示溫度調(diào)節(jié)器，LC表示量調(diào)節(jié)器液位調(diào)節(jié)器，TC通常按PID調(diào)節(jié)規(guī)律, 流量調(diào)節(jié)器按P調(diào)節(jié)規(guī)律。當溫度發(fā)生變化時，由主調(diào)節(jié)器（溫度調(diào)節(jié)器TC）進行控制，其 輸出作為副調(diào)節(jié)器（液位調(diào)節(jié)器LC）的給定值，最終控制閥門的開度，主控回路的輸出作為 副控回路設(shè)定值修正的依據(jù)，副控回路的輸出作為真正的控制量作用于被控對象，液位一旦 發(fā)生變化，副控回路及

9、時地控制閥門的開度位置，較快地克服了液位的變化對出料溫度的影 響如果液位是恒定的，只需測量實際溫度，并使其與溫度設(shè)定值相比較，利用二者的偏差控 制管道上的閥門就能保持溫度的恒定。路中，以補償過程的動態(tài)特性，使被控對象的滯后時 間廠超前反映到控制器，有效地解決了大慣性環(huán)節(jié)的時間滯后問題，減少了系統(tǒng)的超調(diào)量， 加速了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程，另外，通過增大液位調(diào)節(jié)器的比例增益，系統(tǒng)的等效時間常數(shù)可以獲得較小的數(shù)值，從而增加了副控回路的響應(yīng)速度，提高了系統(tǒng)的工作頻率。在這個汁算機申級隨動控制系統(tǒng)中，審級控制起到了及時檢測系統(tǒng)中可能引起被控量發(fā) 生變化的一些因素并加控制，閥位與流量得到了及時的調(diào)節(jié)，使塔溫的控制

10、達到了良好的控 制效果，并且使系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力，有效地解決了對象的等效純滯后時間丁很長的 問題。二次干擾為該系統(tǒng)的主要擾動，副控回路有效而快速地克服二次擾動的影響。當擾動 發(fā)生在副回路，例如液位發(fā)生波動引起精餡段的溫度變化時，由于有副控回路的存在，液位 調(diào)節(jié)器能及時地動作，快速消除了擾動的影響；當擾動發(fā)生在副控回路以外時，如物料、能 量的轉(zhuǎn)輸變化引起提憎段的溫度變化，溫度調(diào)節(jié)器及時改變其輸出信號，山副控回路去改 變流量，克服了擾動影響。LT圖3精餡塔精慵段溫度串級控制系統(tǒng)3儀表的選型過程控制系統(tǒng)一般都是負反饋控制系統(tǒng)，主要山被控對象、傳感器和變送器、控制器 和執(zhí)行機構(gòu)等四部分組成。其中

11、，傳感器與變送器屬于檢測儀表，控制器和執(zhí)行機構(gòu)則屬 于控制儀表。檢測與控制儀表是過程控制系統(tǒng)的基本組成部分，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必 不可少的工具。檢測儀表將生產(chǎn)工藝參數(shù)變?yōu)殡娏餍盘柣驓鈮盒盘柡?，不僅要求山顯示儀表顯示或記 錄，讓人們了解生產(chǎn)過程的情況，還需要將信號傳送給控制儀表，對生產(chǎn)過程進行自動控 制，使工藝參數(shù)符合預(yù)期要求。檢測儀表將生產(chǎn)過程中有關(guān)的工藝參數(shù)準確及時地測量出 來，并轉(zhuǎn)換為標準信號如010mA DC電流信號，420mA DC電流信號或20lOOkPa的氣壓信號，送往控制儀表或顯示儀表。溫度控制（調(diào)節(jié)器）SR3-8I選型SR1/SR3/SR4 0. 3級PID調(diào)節(jié)器選型表號咼S

12、R1/SR3/5R4 PID調(diào)節(jié)器，縣有怨囚位顯示，鍵鎖定等功能，前面扳防護等級功66。 工作電壓范圍100-240 VAC 5Q/60H2.,基本功能完善，能諺滿足常規(guī)PID調(diào)節(jié)的需求。SR1-DIN標準：高48 X站8X深門Ong面桓幵孑LK寸：45X45nmSR3-DIb標堆：g96X：96X深110眄 面扳幵孔尺寸：92衣9曲，超大LED顯示SR4-2嚇；隹：96X96X深llOmu,面協(xié)HL尺中92乂92小緬入類型及 測重范圍 直流輸入顯示量 程可編，小數(shù)點 位蓋可設(shè)。3由入自請熱電偶 12種,14個測星范圍：D; 01800,R; 01700,3; 0L7O3,K: -199.94

13、00.0 K：0Cr-880, K：kl200 E：Cr-7C0, J：0600, T：-199.9200.0N：013C0, FLII：01300, Vie5-26：Q23CO, U：-193.9如00, L：06COPtlOD白電陽：-200600, -103.0ICO.0, -50.050.0.0.0203.Ot(JptLCO) 直澆奎優(yōu)：一1010, 0ID, 0-20, L56 1050, 0100訶6直洗電壓：-11,0-1, 02, 05, 1 5,010V DC,員載阻抗 M 6C0KT1 *直流電流輸入惡外配250Q削且，0-20id（0-5Vf程）丿420M （15唱淫調(diào)節(jié)

14、輸岀類型Y-常開繼電器接點，吋間比例周期；1-120#, Wl； 24OE 2 2A （阻性）I-電流4RM DC,負載陌抗 6O0QP-固態(tài)繼電器驅(qū)動，121.5V DC/ 大30皿，比例周朗L12俐V-電壓010Y DC,負載電流2mA附趣報警事件糾12組常開維電器接點、汨仇E2容量：240VAC 1A阻性溫度變送器變送器如果山兩個用來測量溫差的傳感器組成，輸出信號與溫差之間有一給定的連續(xù)函 數(shù)關(guān)系。故稱為溫度變送器。變送器輸岀信號與溫度變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系（通常為線性函數(shù)），早期生產(chǎn) 的變送器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值（或電壓值）之間呈線性函數(shù)關(guān)系。標準化輸出信號主要為Om

15、A-10mA和4mA20mA （或1V5V）的直流電信號。不排除 具有特殊規(guī)定的其他標準化輸出信號。變送器有電動單元組合儀表系列的（DDZ-II型、DDZ- II【型和DDZ-S型）和小型化模塊式的，多功能智能型的。前者均不帶傳感器，后兩類變送器 可以方便的與熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器。所以在次選用DDZ-III型變送器。熱電偶溫度變送器技術(shù)指標9類型溫度范圍（C）最小量程r）絕對誤差基本誤差K0-1300120rc0.2%E0-100080rc0.2%S0-16005803tJ0.2%B400-180010003匕0.2%R0-16008503匕1.2%T-200-4001200.2

16、%N0-12001803匕0.2%W0-23003403tJ0.2%J0-12001003匕0.2%輸入阻抗：20KQ冷端溫度補償：-15+75C輸出電流：4 20mA輸出回路供電：1230VDC最小工作電壓：12VDC負載電阻與供電電源的關(guān)系：負載電阻（包括引線電阻）二供電電源（V） -12 （V） /0.02A綜合參數(shù)標準精度：0.2%溫度漂移：基本誤差/10C熱電阻引線補償:0.1% （010Q）負載變化影響：0.1% （允許負載用）電源變化影響：+0.1% （1230V）開機響應(yīng)時間：1S （0-90%）工作環(huán)境溫度：-20+70C防護等級：IP00/IP54 （傳感器防護等級決定）電

17、磁兼容：符合IEC61000,EN61000液位調(diào)節(jié)器選型液位調(diào)節(jié)器主要參數(shù)1、測量圍：0一6000mm2、測量精度：10mm3、介質(zhì)密度：$0.5g/cm4、工作壓力：1.0 1.6 2.5MPa5、工作溫度：80C 120C 200C6、介質(zhì)粘度：W0.4Pa.s（對粘度大或低溫易結(jié)晶介質(zhì)要選用夾套型）7、測量界位比重差:0.15g/cm液位變送器何液位變送器是對壓力變送器技術(shù)的延伸和發(fā)展，根據(jù)不同比重的液體在不同高度所產(chǎn)生 壓力成線性關(guān)系的原理，實現(xiàn)對水、油及糊狀物的體積、液高、重量的準確測量和傳送主要技術(shù)指標測量圍：0.3100m （由用戶自選）精 度：0.2、0.5、1.0 級工作溫

18、度：-20200C輸出信號：二線制420mADC電源電壓：標準24VDC （1236VDC）不靈敏區(qū)：W1.0%FS負載能力：0-600 Q相對溫度：85%防護等級：IP68防爆標志：ExiaHCT4-6調(diào)節(jié)閥選型1 ）閥型的選擇調(diào)節(jié)閥閥型最好選擇功能齊全、重量輕的全功能超輕型調(diào)節(jié)閥去代替其他調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品， 可簡化選用期貨產(chǎn)品因功能不齊全而擔心選型不當（如直行程類閥的防堵問題；切斷與壓差 的關(guān)系等）的麻煩。2）執(zhí)行機構(gòu)的選擇執(zhí)行機構(gòu)的選擇：選用進口電子式執(zhí)行機構(gòu)，克服一系列不可靠問題；薄膜式執(zhí)行 機構(gòu)選用精小型系列；活塞式執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)考慮齒輪條式；告訴閥關(guān)閉的壓差，由生產(chǎn)廠 選定執(zhí)行機構(gòu)大小。3

19、）材料的選擇這一問題較復(fù)雜。因許多腐蝕介質(zhì)對聚四氟乙烯不存在腐蝕，故宜選用全四氟耐腐蝕閥, 使耐腐蝕場合的選型得到大大簡化，只是當溫度180 C、v _4 0 C、PN2.5KPa 時，再支考慮耐蝕合金。4 ）彈簧圉的選擇對配薄膜執(zhí)行機構(gòu)的閥，現(xiàn)絕大部分場合均配定位器，可以充分利用250KPa的氣源， 選用一種中等剛度，乂可兼顧較大輸出力的彈簧60T80KPa；同理，對活塞執(zhí)行機構(gòu)選用 150 300KPa.5 ）流量特性的選擇當參數(shù)弄不準時，選對數(shù)特性：當被調(diào)系統(tǒng)的響應(yīng)速度較快時，如流量調(diào)節(jié)、液 體壓力調(diào)節(jié)，選對數(shù)特性；當系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢時，液位系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、選直線特 性；S值較小時

20、，選對數(shù)特性； 閥可能小開度工作時，選對數(shù)特性。流向的選擇對單密封類的直行程調(diào)節(jié)閥，通常選流開型；當要求切斷和防沖蝕時，選流閉型（流閉 型穩(wěn)定性差，應(yīng)考慮相應(yīng)的穩(wěn)定性措施）。填料的選擇當帶定位器時，盡量選用耐磨、耐溫、壽命長、密封可靠的石墨填料。定位器與轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器沒有定位的提高輸出力、提高動作速度、提高位置精度的三大作用，故通常應(yīng)選 用定位器（定位器與轉(zhuǎn)換器價格相當）何。4精tg塔精館段溫度串級控制的研究精僻過程山于在機理復(fù)雜，對控制作用的響應(yīng)緩慢，參數(shù)間關(guān)聯(lián)密切，因此控制要求高, 難度大。乂山于其非線性、強耦合、質(zhì)量參數(shù)在線檢測困難等特點，使得精憎塔的自動控制 問題成為過程控制界研究

21、的熱點（。精懈塔借助于冷凝器的冷卻來保持其精憎段的溫度恒定，山于冷凝器的傳熱和精憎塔的 傳質(zhì)過程，使對象的等效純滯后時間廠很長。實驗和經(jīng)驗表明，塔溫控制對象可近似為一個 純滯后環(huán)節(jié)和一個一階環(huán)節(jié)組成，3*I6,O在精鐳塔精謂段溫度控制系統(tǒng)中，保持回流量的恒定 與塔溫發(fā)生變化能及時地調(diào)節(jié)回流閥門的開度使塔溫保持恒定是我們的最終控制U的。如果 釆用傳統(tǒng)的控制算法，回流量得不到及時地調(diào)節(jié)，溫度變化以后才調(diào)節(jié)回流閥門的開度來改 變蒸氣的供給量，產(chǎn)生了過程上的時間滯后問題，使被控對象的等效時間很長不能及時地反 應(yīng)系統(tǒng)所承受的擾動，從而達不到預(yù)期的控制效果。本文針對這個問題，提出釆用主控回路 和副控回路相

22、配合的溫度串級控制系統(tǒng)，主回路控制器采用PID控制算法，副回路采用P控制 算法，最大可能的滿足控制系統(tǒng)的要求。圖4精飾塔精懈段溫度串級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4. 1精館塔溫度串級過程中的主要假設(shè)(1) 塔段(房室，Compartment)和塔板嚴格機理動態(tài)模型由于模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計算時間長，難以用于實際應(yīng)用，因此模型簡化是重要的一環(huán)。1986年Benallow提出的房室(Compartment)簡化方法是最有效的模型簡化方法之一。它根據(jù)鄰近塔板的回流量、溫度等變量相差較小的特點，將兒塊塔板合為一個塔段并作為一個控制體來分析和建模。在進行精謂塔 的塔段劃分時，依據(jù)兩個原則。一是根據(jù)生產(chǎn)裝置的特點，比如循環(huán)

23、取熱涉及的塔板劃為一 個段，有側(cè)線輸出的塔板一般作為塔段的分割點。另一個原則是塔段含塔板數(shù)不宜過大，在 本文模型中一個塔段最多含三塊塔板。(2) 用虛擬組份劃分石油懈份復(fù)雜的石油係份是無法用純組成來描述的，U詢比較成熟也得到認可的方法是用虛擬組份代表石油係份，有其相應(yīng)的一整套計算公式和經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式用于計算虛擬組份的物性。山于所建立的精懈塔模型為通用模型，對虛擬組份的劃分不十 分嚴格，可用于二元或多元輕重組份的模型建立。(3) 塔板汽液混合情況侮層塔板中的汽液兩相充分混合，或說處于徑向全返混狀態(tài)，可以用集中參數(shù)模型處理，Murphree板效率可應(yīng)用于每個塔板。(4) 塔板汽液平衡情況汽液兩相物流在

24、離開塔板時達到汽液相平衡，在此基礎(chǔ)上可以得到基于平衡級的MESH方程，大大簡化了模型的計算。(5) 塔氣體氣體在塔氣速很高，在塔板上停留時間很短，因此，同液體蓄存量相比，氣體蓄存量可以忽略不計，只考慮氣體在塔板空間的動態(tài)過程。（6）塔板溫度分布均勻，壓力恒定。（7）忽略塔器設(shè)備的熱容及熱量損失。（8）塔板間汽液相傳遞滯后忽略不計。在以上主要假設(shè)條件下，可建立基于平衡級的精懈塔MESH方程的數(shù)學表達式冋。4. 2模型的建立圖5精餡塔精懈段溫度控制系統(tǒng)方框圖式心肚中時幺唸為等效被控過程的放大系數(shù),市盒X等效被控過程的時間常數(shù)?？梢姷刃П豢剡^程的時間常數(shù)小于被控過程的時間常數(shù)，隨著K&的增大，時間常

25、數(shù)減 小的效果更明顯，副回路的動態(tài)響應(yīng)快的多。二次擾動作用下，副回路傳遞函數(shù)為X欝丙濾恥）九G）1十嘆監(jiān)心）(4-1)一次擾動作用下，擾動回路傳遞函數(shù)為盹宀二%（呼）(4-2) 系統(tǒng)輸出對輸入的傳遞函數(shù)為(4-3)主回路系統(tǒng)采用PID控制，副回路采用P控制能最大限度的滿足被控對象的控制通道的放大系數(shù)較大，時間常數(shù)較小，滯后時間較小網(wǎng)。以二元精憎塔為例，其模型何為：H(s)一乃(。12&-516.7s+16.S10.9s+1-1&滬21s+l-19少14.4s+l4(s)14.9&+14滬(4-4)其中：Yi ()為塔頂鐳出物濃度(mol%)； y? (t)為塔底憎出物濃(mol%)； ujt)

26、為回流 量(lb/min)； 11 ?()為蒸汽輸入量(lb/min)； d (t)為進料速率(lb/min)。而對于精段不存在y? (t), ll2(t),則二元精鐳塔的模型：(4-5)上式乞為出口流量，而本課題研究的是對出口溫度T的控制，所以上式需轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟鹊暮瘮?shù)，由于存在G($) = K7、(s),則精鐳塔主對象傳遞函數(shù)可簡化為：G(s)=TS + 1(4-6)副對象是釆用典型的慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)是點調(diào)節(jié)閥叱.(s) = K取仏二1副調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)(P)規(guī)律，傳遞函數(shù)為We2(s) = Ke2,調(diào)節(jié)閥和副測量變送器分別為叱.(S)= K光拭巧=合J。主調(diào)節(jié)器采用PID控制規(guī)律。液位計

27、選用單溶液位計傳遞函數(shù)是一階慣性環(huán)節(jié)，干擾在此可忽略。以某石油加工企業(yè)精懈塔精鐳段溫度控制系統(tǒng)為對象削，通過數(shù)據(jù)采集進行建模，得 到主控廣義對象傳遞函數(shù)為一嚴,廣義副對象傳遞函數(shù)為：一。1205 + 1165 + 15仿真建立了精懈塔的動態(tài)仿真數(shù)學模型；然后，將該模型應(yīng)用于實際連續(xù)多相精係塔，并編 程進行了仿真，通過改變精係塔迸料流量、進料組成、加熱蒸汽量和回流比等操作變量對該 塔進行擾動實驗，得到一系列精係塔組分濃度變化的過渡過程曲線，從而了解該塔的動態(tài)特 性。實驗結(jié)果表明，該模型能夠比較準確地預(yù)測精懈塔在各種干擾和操作條件下的動態(tài)行為, 其穩(wěn)態(tài)結(jié)果與實際情況基本一致。因此，本模型對于精懈過

28、程的控制系統(tǒng)分析和設(shè)計具有較 高的實際應(yīng)用價值和理論指導意義22。根據(jù)經(jīng)驗試湊法初步假設(shè)副回路PID控制器的參數(shù)K二3, TI=O, TD二0,仿真得到曲線如圖所經(jīng)反復(fù)試驗，當取K=15. TI=O, TD二0,仿真得到曲線如圖所示，曲線衰減效果良好，符合設(shè) 計要求。經(jīng)反復(fù)主回路PID控制器K二10, TI二4, TD二1,仿真得到曲線如圖所示:6結(jié)束語6.1設(shè)計思想研究精憎塔的精憎塔精憎原理，分析精憎段流程，選取出口流量作為被控對象選出被控 對象，這些都是很容易從書本中找到根據(jù)，本課題研究的是精憎塔精憎段溫度控制，所以把 出口溫度T作為被控變量；在選取溫度作為被控變量后到操縱變量的選取，這一

29、過程從分析被 控對象的特性和結(jié)合精館塔的流程圖，塔出口流量和回流量都對被控對象影響很大，接著根 據(jù)課題選取間接控制方案，排除塔出口流量作為操縱變量，最后選取回流量作為操縱變量， 得出系統(tǒng)控制方框圖；根據(jù)精館塔物料平衡和能量平衡，求解被控對象模型；根據(jù)控制系統(tǒng) 的實際情況結(jié)合儀表的參數(shù)選取儀表；分析被控對象的特性，查閱控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題 選取控制算法，調(diào)節(jié)控制參數(shù)進行系統(tǒng)仿真，繼而控制系統(tǒng)性能，此過程中也將工程參數(shù)進 行了最優(yōu)整定。6. 2系統(tǒng)分析該系統(tǒng)有效地解決了對象等效純滯后時間很長的問題，能及時檢測到系統(tǒng)中可能引起被 控制量發(fā)生變化的許多因素并加以控制實踐表明，串級控制技術(shù)是改善自動控

30、制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品 質(zhì)的有效方法之一，精係塔精懈段溫度控制問題是一個典型的時間大滯后問題，溫度串級控 制技術(shù)應(yīng)用，有效地抑制慣性、遲延性的影響，并且魯棒性強的特點，改善了控制系統(tǒng)的調(diào) 節(jié)品質(zhì)，該系統(tǒng)把主要的擾動包含在副控回路中，通過副控回路的調(diào)節(jié)作用，在擾動影響到 主控回路被調(diào)參數(shù)之前，大削弱了擾動作用的影響，該系統(tǒng)還采用了一個測量中間變量，作 為副控回路的被調(diào)參數(shù)，這種控制方法在熱處理，化工，機械加工，金屬冶煉等行業(yè)中也具 有廣泛的用途和推廣價值。在此次的課程設(shè)計中，通過對系統(tǒng)完整設(shè)計，使自己對以前所學習的理論知識有了更遠 的延伸，懂得一般控制系統(tǒng)的建立過程，在心中形成了完整的思路；通過查閱大量文獻資料, 在短時間從中涉獵自己所想要的，提高自己的主動分析和自學能力，最后感廣璞老師和王澤 兵老師對我們的細心指導，正是有了他們的指導和教誨，使本次試驗可以順利的完成，為自 己以后精彩的人生奠基了很好的基石。7參考文獻1 俞金壽等.北過程自動化及儀表M.：化學工業(yè)，2006.2 譚天恩等.化工原理M.:化學工業(yè),200& 45 63.3 袁榮華.王毅.春剛神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在試驗精謂塔控制中的應(yīng)用J,交通大學學報 2002(9).4 王毅等.過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用M.：化學工業(yè)，2010, 1316.5 孔祥波.精憎塔自動控制及應(yīng)用J.廣播