流程工業(yè)過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

1、流程工業(yè)過程控制綜合實(shí)驗(yàn)(裝置)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安徽工業(yè)大學(xué)杭州電子科技大學(xué)二O一O年十月流程工業(yè)過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1、典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由：（1）、典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)；（2）、典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)檢測傳感執(zhí)行裝置；（3）、智能儀表及電器控制屏臺；（4）、典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)DCS控制系統(tǒng)組成。（1）典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見化工過程控制實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)采用化工釜式反應(yīng)系統(tǒng)的工藝控制流程且結(jié)構(gòu)為開放式，學(xué)生可進(jìn)入系統(tǒng)操作。對象系統(tǒng)由：實(shí)驗(yàn)控制對象仿工

2、業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)。具有較強(qiáng)現(xiàn)場設(shè)備感；具有較豐富的設(shè)備種類，包括：l 框架系統(tǒng)：3000X2000X2800mm;（100×50×4mm方鋼管，50×5角鐵，60×6槽鋼，扶手護(hù)欄：1寸及4分鋼管）。防銹紅丹底漆，噴烤漆處理。l 反應(yīng)器：采用蒸餾反應(yīng)釜：不銹鋼，高徑比分別為1: 2（內(nèi)膽配置冷卻盤管、耐壓0.6MPa、夾套加熱方式為熱水加熱），帶攪拌電機(jī)及及漿葉式攪拌漿）l 液位容器：采用377X800，及300X800不銹鋼密閉容器作為兩個高位槽儲罐.l 加熱容器：377X800加熱爐(外帶不銹鋼包裹的硅酸鋁保溫棉)；l 壓力容器：采用工業(yè)300X1000的

3、工業(yè)壓力儲罐做為壓力容器，安全且儲氣容量大，易做壓力控制實(shí)驗(yàn)：l 換熱器：采用1597X1000工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列管換熱器，換熱效果明顯； l 滯后盤管：溫度滯后控制實(shí)驗(yàn)用（滯后時間15秒）l 管道及閥門：DN25和DN20工業(yè)不銹鋼管道；永德信銅球閥及閘閥閥門。（2）典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)對象系統(tǒng)工藝流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見化工過程控制實(shí)驗(yàn)裝置控制系統(tǒng)流程圖儲水箱變頻調(diào)速原料泵P101孔板流量計(jì)（帶3151電容式差壓變送器）文丘里流量計(jì)（帶3151電容式差壓變送器）高位儲罐（帶擴(kuò)散硅壓力/液位變送器）轉(zhuǎn)子流量計(jì)-反應(yīng)釜內(nèi)膽（帶電遠(yuǎn)傳磁翻轉(zhuǎn)液位傳感器）列管換熱器電動調(diào)節(jié)閥-儲水箱儲水箱變頻調(diào)速原料泵P1

4、02渦輪流量計(jì)高位儲罐（帶擴(kuò)散硅壓力/液位變送器）轉(zhuǎn)子流量計(jì)-反應(yīng)釜內(nèi)膽（帶電遠(yuǎn)傳磁翻轉(zhuǎn)液位傳感器）列管換熱器氣動調(diào)節(jié)閥-儲水箱儲水箱變頻調(diào)速給水泵P103渦輪流量計(jì)加熱爐（帶擴(kuò)散硅壓力/液位變送器）滯后盤管-儲水箱儲水箱變頻調(diào)速給水泵P103渦輪流量計(jì)反應(yīng)釜內(nèi)膽（冷卻盤管）-儲水箱加熱爐變頻調(diào)速熱水水泵P104渦輪流量計(jì)反應(yīng)釜加熱夾套-加熱爐靜音空壓機(jī)壓力儲罐（空壓機(jī)自帶）壓力儲罐（實(shí)驗(yàn)用）電動調(diào)節(jié)閥放空靜音空壓機(jī)壓力儲罐（空壓機(jī)自帶）壓力儲罐（實(shí)驗(yàn)用）電動調(diào)節(jié)閥反應(yīng)釜內(nèi)膽2、典型化工流程過程控制綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管線敷設(shè)系統(tǒng)中的控制信號管線敷設(shè)采用易于拆裝式，與現(xiàn)場儀表裝置、控制臺（柜）接點(diǎn)均采

5、用接線端子連接?，F(xiàn)場信號線采用橋架引線，控制臺（柜）采用地溝引線方式。系統(tǒng)方便學(xué)生進(jìn)行線路連接和敷設(shè)實(shí)驗(yàn)。3、檢測和控制方案說明（1）檢測和控制點(diǎn)列表序號位號名稱測量/控制方式說明1FIC101孔板流量計(jì)泵1出口流量12FIC102電磁流量計(jì)泵2出口流量3FIC103渦輪流量計(jì)泵3出口流量4FIC104孔板流量計(jì)泵4出口流量5FI105轉(zhuǎn)子流量計(jì)儲罐V103反應(yīng)釜流量6FI106轉(zhuǎn)子流量計(jì)儲罐V104反應(yīng)釜流量7PI101擴(kuò)散硅壓力變送器反應(yīng)釜內(nèi)膽壓力8PI102擴(kuò)散硅壓力變送器儲氣緩沖罐壓力9PI101孔板流量計(jì)壓差測量泵1出口管路差壓110PI102文丘里流量計(jì)壓差測量泵1出口管路差壓21

6、1LIC101擴(kuò)散硅壓力液位變送器儲罐V103液位13LIC102擴(kuò)散硅壓力液位變送器儲罐V104液位14LIC103電遠(yuǎn)傳磁翻轉(zhuǎn)液位傳感器儲罐V105液位15LIC104擴(kuò)散硅壓力液位變送器反應(yīng)釜V107液位16LIC105擴(kuò)散硅壓力液位變送器加熱罐V106液位17TI101PT100（三線制）反應(yīng)釜內(nèi)膽溫度18TI102PT100（三線制）反應(yīng)釜夾層溫度測量19TI103PT100（三線制）換熱器管程出口溫度20TI104PT100（三線制）換熱器可程出口溫度21TI105PT100（三線制）加熱罐溫度22TI106PT100（三線制）盤管出口溫度23FV101電動調(diào)節(jié)閥儲罐儲罐流量調(diào)節(jié)2

7、4FV102電動調(diào)節(jié)閥儲罐反應(yīng)釜流量調(diào)節(jié)25AV101雙位雙通電磁閥儲罐儲罐通路26AV102雙位雙通電磁閥儲罐反應(yīng)釜通路27P101變頻器泵3出口流量調(diào)節(jié)28P102變頻器泵4出口流量調(diào)節(jié)29LS101液位開關(guān)反應(yīng)釜下液位開關(guān)30LS102液位開關(guān)儲罐V106上液位開關(guān)（2）控制方案說明系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種過程控制類型，覆蓋液位、流量、壓力、溫度等單回路控制、串級控制、選擇性控制、均勻控制、比值控制以及純滯后控制等等，并且系統(tǒng)還具有大量的安全聯(lián)鎖保護(hù)控制。通過系統(tǒng)閥門的切換，能夠滿足三個以上的獨(dú)立控制系統(tǒng)同時運(yùn)行而互不影響。1、單回路控制方案說明（1）V103罐液位控制采用變頻泵P101控制儲罐

8、V103的液位。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV101、HV107、HV108（適度），關(guān)閉AV101，啟動P101（變頻）測量值：液位傳感器LIC101執(zhí)行器：變頻泵P101控制器：智能儀表，PLC，DCS（2）V104罐液位控制采用變頻泵P103控制儲罐V104的液位。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV103、HV109、HV110（適度），關(guān)閉AV102，啟動P103（變頻）傳感器：液位傳感器LIC102執(zhí)行器：變頻泵P103控制器：智能儀表，PLC，DCS（3）反應(yīng)釜液位控制采用FV101控制反應(yīng)釜中液位。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV102、HV114、HV106、FV101，關(guān)閉HV112、HV113，啟動P1

9、02（定頻率）傳感器：液位傳感器LIC104執(zhí)行器：氣動調(diào)節(jié)器FV101控制器：智能儀表，PLC，DCS（4）泵一線流量控制采用調(diào)節(jié)閥FV101控制泵一管線中的流量。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV101、HV107、HV108，關(guān)閉AV101，啟動P101傳感器：孔板流量計(jì)FIC101或文丘里流量計(jì)FIC102執(zhí)行器：調(diào)節(jié)閥FV101控制器：智能儀表，PLC，DCS（5）泵二線流量控制采用調(diào)節(jié)閥FV102控制泵二管線中的流量。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV102、HV114、HV106、FV101，關(guān)閉HV112、HV113，啟動P102傳感器：渦輪流量計(jì)FIC103執(zhí)行器：調(diào)節(jié)閥FV102控制器：智能儀表，

10、PLC，DCS（6）泵三線流量控制采用變頻泵P103控制泵三管線中的流量。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV103、HV109、HV110，關(guān)閉AV102，啟動P103（變頻）傳感器：渦輪流量計(jì)FIC104執(zhí)行器：變頻泵P103控制器：智能儀表，PLC，DCS（7）泵四線流量控制采用變頻泵P104控制泵四管線中的流量。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV104、HV111，啟動P104（變頻）傳感器：渦輪流量計(jì)FIC105執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS（8）反應(yīng)釜內(nèi)部溫度控制采用變頻泵P104控制反應(yīng)釜內(nèi)部反應(yīng)溫度。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV104、HV111，關(guān)閉HV115，啟動變頻泵P104（變

11、頻）傳感器：溫度傳感器TIC101執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS（9）加熱罐溫度控制采用加熱器控制加熱罐中的溫度。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：啟動加熱器傳感器：溫度傳感器TIC105執(zhí)行器：加熱器控制器：智能儀表，PLC，DCS（10）換熱器出口溫度控制采用氣動調(diào)節(jié)閥控制換熱器出口溫度。相關(guān)設(shè)備狀態(tài)：打開HV106、HV102、HV113、打開變頻泵P104傳感器：TIC104執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS2、串級控制方案說明（1）溫度TI104-流量FI103串級控制回路以換熱器E101可程出口溫度TI104為控制目標(biāo)，利用離心泵P102調(diào)節(jié)換熱器管程進(jìn)口流

12、量FI103，從而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。（2）溫度TI102-流量F105串級控制回路以反應(yīng)釜D104夾層溫度TI102為控制目標(biāo)，利用離心泵P104調(diào)節(jié)加熱罐出口熱水流量FI105，從而實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。3、選擇控制方案說明以反應(yīng)釜內(nèi)膽溫度控制器TIC101和夾層溫度控制器TIC102輸出作為選擇器HS的輸入，通過離心泵P104調(diào)節(jié)反應(yīng)釜進(jìn)口熱水流量以控制內(nèi)膽溫度TI101和夾層溫度TI102。4、均勻控制方案說明液位LI101-流量FI102雙沖量均勻控制回路：以保證液位LI101均勻變化為控制目標(biāo)，利用液位LI101和流量FI102構(gòu)成雙沖量均勻控制回路。5、比值控制方案說明上儲罐D(zhuǎn)101進(jìn)水流量F

13、I101與上儲罐D(zhuǎn)102進(jìn)水流量FI104比值控制回路：通過離心泵P103調(diào)節(jié)上儲罐D(zhuǎn)102進(jìn)水流量FI104，其設(shè)定值由FI101確定。6、聯(lián)鎖控制說明（1）加熱罐低液位LIC104控制聯(lián)鎖要求加熱罐液位LIC104低于某限值時，加熱罐停止加熱。（2）儲罐V103高液位LIC101控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC101高于某限值時，離心泵P101必須停止。（3）儲罐V103低液位LIC101控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC101低于某限值時，出口閥門AV101必須關(guān)閉。（4）加熱罐高液位LIC104控制聯(lián)鎖要求加熱罐液位LIC104高于某限值時，離心泵P102必須停止。（5）儲罐V104高液位LIC

14、102控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC102高于某限值時，離心泵P103必須停止。（6）儲罐V104低液位LIC102控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC102低于某限值時，出口閥門AV102必須關(guān)閉。（7）反應(yīng)釜高液位LIC103控制聯(lián)鎖要求反應(yīng)釜液位LIC103高于某限值時，進(jìn)料閥門AV101、AV102必須關(guān)閉。（8）反應(yīng)釜低液位LIC103控制聯(lián)鎖要求反應(yīng)釜液位LIC103低于某限值時，加熱回路離心泵P104必須停止。1.4、過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)配置清單序號設(shè)備及材料名稱規(guī)格型號數(shù)量產(chǎn)地簡要說明一、過程控制實(shí)驗(yàn)裝置對象系統(tǒng)1套1離心泵CHL2-20/功率0.37KW/流量2M3/H4臺南方泵業(yè)

15、2原料液儲水箱不銹鋼(500×1000×550)1臺杭州言實(shí)3有機(jī)玻璃三容水箱不銹鋼300×800mm3臺杭州言實(shí)4框架噴漆40×40mm；38×25mm40米杭州言實(shí)5有機(jī)玻璃復(fù)合加熱水箱300×300，吊掛單相1.5KW電加熱管?？煞奖惆惭bPT100/CU50熱電阻溫度傳感器，銅康銅熱電偶。1臺杭州言實(shí)6不銹鋼反應(yīng)釜帶夾套、加熱管、內(nèi)膽冷卻盤管、攪拌電機(jī)、液位計(jì)等1臺杭州言實(shí)7電器控制箱及強(qiáng)電控制面板鋁板噴塑爛字（內(nèi)安裝漏電保護(hù)空氣開關(guān)、電流型漏電保護(hù)器充分考慮人身安全保護(hù)；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強(qiáng)電

16、輸出都有旋鈕開，關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關(guān)電源等。1套杭州言實(shí)8變頻器/可控控硅移相調(diào)壓器安裝面板安裝變頻器及可控控硅移相調(diào)壓器。1套杭州言實(shí)9網(wǎng)孔板安裝在對象的電器控制箱上部，分有電源區(qū)、隔離及多路變送模塊區(qū)、執(zhí)行器區(qū)、接線區(qū)，每區(qū)上部安裝有端子排及鋁合金走線槽；可方便學(xué)生將對象的一次檢測傳感器的供電及信號傳輸自行連接接線，測試無誤后，作為一個轉(zhuǎn)接區(qū)同上位控制柜二次控制儀表或控制器相連。1套杭州言實(shí)控制對象上安裝網(wǎng)孔安裝板，安裝板上安裝有電源及信號接線端子及鋁合金走線槽。方便學(xué)員自行對一次檢測傳感裝置接線。10不銹鋼球閥DN15，1.0MPa若干永德信D

17、N25，1.0MPa永德信11不銹鋼閘閥DN15，1.0MPa永德信DN25，1.0MPa永德信12不銹鋼法蘭不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機(jī)電13不銹鋼法蘭不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機(jī)電14不銹鋼工業(yè)管不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機(jī)電15不銹鋼工業(yè)管不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機(jī)電16不銹鋼焊接三通不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機(jī)電不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機(jī)電17不銹鋼焊接彎頭不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機(jī)電不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機(jī)電二、過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置智能儀表、電器標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制柜1套

18、1標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制柜采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制柜，上置大功率通風(fēng)扇，下有防水進(jìn)風(fēng)凹槽，前置高強(qiáng)度透明玻璃，其整體做前門，在不用打開柜門的情況下即可觀看整柜儀表運(yùn)行情況，前后門均加工業(yè)控制柜專業(yè)用鎖，整柜體內(nèi)外全噴塑防觸電結(jié)構(gòu)，另有接地裝置，控制系統(tǒng)在控制柜中可分層擺掛，前置模塊化各類二次控制面板安裝板及各種標(biāo)準(zhǔn)件及控制儀表模塊等。1套寧波蘭貝各類二次儀表的安裝、調(diào)試、檢修、接線。2強(qiáng)電控制面板鋁板噴塑爛字（內(nèi)安裝漏電保護(hù)空氣開關(guān)、電流型漏電保護(hù)器充分考慮人身安全保護(hù)；配置多組保險絲，同時每一組強(qiáng)電輸出都有旋鈕開，關(guān)控制，保證設(shè)備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關(guān)電源等。1套杭州言實(shí)3智能儀表控

19、制模塊安裝板鋁板噴塑爛字（帶智能儀表I/0端子接線排）；上安裝廈門宇電AI519A及AI719A智能調(diào)節(jié)儀2塊；智能流量積算儀2塊； 三路無紙記錄儀1塊2套杭州言實(shí)儀表全部24V供電，學(xué)生接線安全。AI519A智能光柱數(shù)顯調(diào)節(jié)儀（24V供電）1塊廈門宇電AI719A智能調(diào)節(jié)儀（24V供電）1塊廈門宇電AI708H智能流量積算儀（24V供電）1塊廈門宇電AI704A智能巡檢儀1塊廈門宇電5I/0接口轉(zhuǎn)切換板過程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置對象系統(tǒng)一次檢測裝置總進(jìn)、出線端子排；智能儀表I/0端子接線排1套杭州言實(shí)6其它線纜/接插頭/繼電器/安裝走線排等若干杭州言實(shí)三、現(xiàn)場一次檢測傳感裝置（安裝在對象上）1套(

20、一)、流量儀表1孔板流量計(jì)不銹鋼，角接取壓（DN 32-19）;法蘭焊接式安裝（帶電容式差壓變送器）1套濟(jì)南中自一臺設(shè)備孔板流量計(jì)（帶數(shù)字液晶就地顯示表頭及就地?cái)?shù)字鍵盤量程和零點(diǎn)一鍵調(diào)整功能；安裝方式：水平臺式安裝，與帶三閥組體統(tǒng)一一體化安裝；精度：達(dá)0.075%供電電源: 24VDV；輸出信號: 4-20mA(可輸出開放信號) 與HART 協(xié)議兼容的數(shù)字信號傳感器：單晶硅諧振傳感器過程介質(zhì)：壓縮空氣或水單向過壓能力，優(yōu)異完善的自診斷功能量程：1-100 (KPa)，最大工作壓力：16 (MPa);接口規(guī)格為M20×1.5標(biāo)準(zhǔn)螺紋；可通過BRAIN 協(xié)議由BT200 手持編程終端設(shè)定

21、。內(nèi)置液晶數(shù)字顯示表帶測量范圍設(shè)置鈕；防爆結(jié)構(gòu)型：ExiaIICT6IP67。附件：配三閥組、直通終端接頭、安裝套件。1-100KPa1套上海儀川一臺設(shè)備孔板流量計(jì)2文丘里流量計(jì)不銹鋼（DN 32-喉徑19）;法蘭焊接式安裝（帶電容式差壓變送器）1套濟(jì)南中自一臺設(shè)備文丘里流量計(jì)帶數(shù)字液晶就地顯示表頭及就地?cái)?shù)字鍵盤量程和零點(diǎn)一鍵調(diào)整功能；安裝方式：水平臺式安裝，與帶三閥組體統(tǒng)一一體化安裝；精度：達(dá)0.075%供電電源: 24VDV；輸出信號: 4-20mA(可輸出開放信號) 與HART 協(xié)議兼容的數(shù)字信號傳感器：單晶硅諧振傳感器過程介質(zhì)：壓縮空氣或水單向過壓能力，優(yōu)異完善的自診斷功能量程：1-1

22、00 (KPa)，最大工作壓力：16 (MPa);接口規(guī)格為M20×1.5標(biāo)準(zhǔn)螺紋；可通過BRAIN 協(xié)議由BT200 手持編程終端設(shè)定。內(nèi)置液晶數(shù)字顯示表帶測量范圍設(shè)置鈕；防爆結(jié)構(gòu)型：ExiaIICT6IP67。附件：配三閥組、直通終端接頭、安裝套件。1-100KPa1套上海儀川一臺設(shè)備文丘里流量計(jì)3渦輪流量計(jì)公稱口徑： DN10；精度等級：±0.5；連接方式：法蘭連接等；介質(zhì)溫度：-20120；公稱壓力：1.6Mpa；顯示方式：420mA 標(biāo)準(zhǔn)信號； 供電電源：524VDC、24VDC3套上海虹益4電磁流量計(jì)精度等級：±0.5；襯里材質(zhì)：聚氨脂；電極材質(zhì)：不銹

23、鋼；連接方式：法蘭夾裝；介質(zhì)溫度：070；公稱壓力：1.6Mpa；防護(hù)等級：IP65、；防爆標(biāo)志：ExibCT6 ；工作電壓：220VAC口徑：DN20；一體化4-20mA信號輸出。1套上海儀川防爆標(biāo)志：ExibCT6(二)、溫度儀表1PT1OO熱電阻WZP-231裝配式1套天津中環(huán)2銅-康銅熱電偶銅-康銅熱電偶（WRET-33）1套天津中環(huán)3鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳鉻-鎳硅熱電偶（WREK-33）1套天津中環(huán)(三)、壓力儀表1壓力儲罐壓力變送器擴(kuò)散硅壓力變送器1套杭州西勒2普通壓力表0-0.25Mpa；精度：1.5%2套杭州鸛山普通壓力表0-0.6Mpa；精度：1.5%1套杭州鸛山普通壓力表-0.1-0 Mpa；精度：1.5%2套杭州鸛山（四）、液位/物位儀表1電遠(yuǎn)傳磁翻板液位傳感器JYUHZ-517C10 0-600mm(帶4-20mA變送輸出及高底限報(bào)警功能)1套上海儀川2擴(kuò)散硅壓力/液位變送器擴(kuò)散硅壓力變送器3套杭州西勒（五）、執(zhí)行裝置1變