浙大工业过程控制--15传热设备控制
甲基氯硅烷生产技术的若干讨论
甲基氯硅烷生产技术的若干讨论陈其阳（中国蓝星化工集团江西星火有机硅厂）1前言有机硅材料以其防水、耐高低温、耐气候老化、电气性能好、环境友好等独特优异性能倍受人们青睐，在各个领域应用日益广泛。
因其优越性能和在国民经济及尖端科技方面的卓越贡献，世界各国均十分重视有机硅产业的发展。
有机硅产业的技术支柱是甲基氯硅烷（俗称甲基单体）生产，2005年全球甲基氯硅烷产量达到225万吨，其技术水平高低是其竞争力的体现，直接影响有机硅产业的兴衰，因此，世界各大公司给予特别的关注。
上世纪40年代，由E.G.Rochow发明的直接法合成甲基氯硅烷技术，至今仍是工业生产该单体最成功的方法，即采用硅粉与氯甲烷在铜催化剂存在下反应生成甲基氯硅烷系列单体。
国外各大了公司经过数十年研发，至上世纪90年代，工业化生产技术已相当完善成熟，单台反应器能力达十万吨以上，生产技术经济指标水平高（见表）。
近年来，重点在亚洲地区扩建单体生产装置，加大开发亚洲市场的力度。
各大公司对单体技术高度保密，予以垄断。
我国有机硅技术研发起步于1952年，上世纪八十年代产品应用由军用向民用拓展，促进了有机硅产业的发展，1997年蓝星公司星火有机硅厂国内第一套万吨级单体装置生产成功达标，1999年改扩为两万吨装置；2001年又建成国内第一套五万吨装置，2005年，经过“填平补齐”配套设施上述两套装置又提升生产能力分别达到三万吨和七万吨。
今年年底，新建十万吨装置将投入生产，届时，星火厂单体产能达二十万吨。
国内同行在“十一五”期间，新建多套单体生产装置，预计期末我国有机硅单体生产能力将接近一百万吨。
国内同行多年持续技术攻关，并以研究成果产业化支撑了我国有机硅单体民族工业的发展，在造“大”的同时如何造“强”，本文仅就若干技术与化工同仁交流探讨，期望专家给予指导并在感兴趣的技术领域予以合作，进一步提高我国有机硅单体生产水平，增强有机硅产业在全球同业中的竞争力。
2 技术概况直接法反应示意式：(CH3)2SiCl2(CH3)SiCl3铜催化剂 (CH3)3SiClSi+CH3Cl ————→ CH3SiHCl2270℃~300℃ SiCl4HSiCl3（CH3）4SiSi-Si、Si-C-Si、Si-O-Si键化合物碳系有机化合物其它烃类芳基的氯硅烷貌似简单的直接法反应，实质上伴有诸多复杂的副反应（如歧化、热分解、水解等），依文献资料报道及星火厂对产物定性分析统计，可出现的产物种类达九十多个，本厂生产检出达八十多个组份。
高等传热学复习题带答案
高等传热学复习题1．简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。
答：导热问题的分类及求解方法：按照不同的导热现象和类型，有不同的求解方法。
求解导热问题，主要应用于工程之中，一般以方便，实用为原则，能简化尽量简化。
直接求解导热微分方程是很复杂的，按考虑系统的空间维数分，有0维，1维，2维和3维导热问题。
一般维数越低，求解越简单。
常见把高维问题转化为低维问题求解。
有稳态导热和非稳态导热，非稳态导热比稳态导热多一个时间维，求解难度增加。
有时在稳态解的基础上分析非稳态稳态，称之为准静态解，可有效地降低求解难度。
根据研究对象的几何形状，又可建立不同坐标系，分平壁，球，柱，管等问题，以适应不同的对象。
不论如何，求解导热微分方程主要依靠三大方法：甲．理论法乙．试验法丙．综合理论和试验法理论法：借助数学、逻辑等手段，根据物理规律，找出答案。
它又分：分析法；以数学分析为基础，通过符号和数值运算，得到结果。
方法有：分离变量法，积分变换法(L a p l a c e变换，F o u r i e r变换)，热源函数法，G r e e n函数法，变分法，积分方程法等等，数理方程中有介绍。
近似分析法：积分方程法，相似分析法，变分法等。
分析法的优点是理论严谨，结论可靠，省钱省力，结论通用性好，便于分析和应用。
缺点是可求解的对象不多，大部分要求几何形状规则，边界条件简单，线性问题。
有的解结构复杂，应用有难度，对人员专业水平要求高。
数值法：是当前发展的主流，发展了大量的商业软件。
方法有：有限差分法，有限元法，边界元法，直接模拟法，离散化法，蒙特卡罗法，格子气法等，大大扩展了导热微分方程的实用围，不受形状等限制，省钱省力，在依靠计算机条件下，计算速度和计算质量、围不断提高，有无穷的发展潜力，能求解部分非线性问题。
缺点是结果可靠性差，对使用人员要求高，有的结果不直观，所求结果通用性差。
比拟法：有热电模拟，光模拟等试验法：在许多情况下，理论并不能解决问题，或不能完全解决问题，或不能完美解决问题，必须通过试验。
浙大中控硬件DCS基础知识幻灯片
2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础 配电/配电模块：（24VDC，安全栅、卡件供电、
四线制仪表、三线制24V 地 信号+）对于电流信号 而言，经常会有配电设置。简单说，就是卡件通过 配电跳线的设置对外输出24VDC电压，即为配电； 卡件通过配电跳线设置为不配电，即不对外输出 24VDC电压，那么就不配电。需要配电的现场变 送器通常为二线制变送器，而不需要配电的现场变 送器通常为四线制变送器。在ESC-100系统中，配 电时需要使用配电模块PM-3511，它将安插在相 应的端子板配电模块插槽，从而配合卡件和端子板 完成配电功能。
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1. 浙大中控ESC-100 DCS简介
ESC-100控制系统是浙江中控技术股份有 限公司SUPCON WebField系列控制系统之 一，是公司为了适应网络技术发展，特别是 Internet、Web技术的发展而推出的机遇网 络技术的控制系统。
该系统融合了最新的现场总线技术、嵌入式 软件系统、先进控制技术与网络技术，实现 了多种总线兼容和异构系统综合集成。CS简介
系统规模 ESC-100系统过程控制网站点容量最高可达63
个冗余的控制站和72个操作节点，系统I/O 点容量可达38000点。可根据I/O规模的大 小来决定控制站数量，操作节点可根据用户 操作的不同决定配置的数量与规格
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2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础 冗余：通俗来讲，冗余就是热备用，可以理解既
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2. 浙大中控DCS硬件介绍
2.1硬件基础
跳线：一些硬件上的功能设置，我们经常通过跳线选择来 实现。跳线按功能分，可以分为冗余跳线、配电跳线、断 电保护跳线和地址跳线等。
隔离：隔离主要针对I/O卡件而言，一般分为统一隔离、分 组隔离、点点隔离。统一隔离是指卡件内所有通道采用一 个隔离电源供电，并且与控制站的电源隔离；分组隔离一 般指将一块卡件的所有通道分成两组，每组采用一个隔离 电源供电；点点隔离是指卡件内部每一路通道均单独采用 一个隔离电源供电，并且都与控制站电源隔离，这种方式 使得卡内各通道之间相互影响减小，抗干扰性强。一般来 说，在分组隔离卡件的配置上，要考虑组内的信号点是否 互相有干扰。
浙大中控DCS系统通用操作指导
系统简介：报警一览：调整画面：趋势图：流程图：数据一览：，弹出画面前页：后页：翻页：前进：用户登录：消音：系统服务：查找用鼠标左键单击实时监控画面上部的总貌画面图标直接用鼠标单击实施监控画面上部的翻页条，点击所要进入的画面名称即可进入相应流程图画面。
鼠标左键单击实时监控画面上部图标，屏幕弹出报警一览表查询历史报警记录：点击扩展按钮，增加了扩展部分的内容，如下图：切换到实时报警显示：属性设置：报警历史记录备份：打印按钮：确认按钮：察到该报警信息。
与工具栏中消音方法一：鼠标左键单击画面上部的消音图标操作登录：鼠标左键单击画面上部的口令图标画面弹出操作框，鼠标左键单击用户栏右边的下拉出键入相应口令，按“确认”键或用鼠标左键单击标左键单击信息框中的画面弹出操作框，鼠标左键单击操作系统切到路切换到自动控制，调节回路调用回路的设定值进行自动控制。
鼠标左键单击仪表框图右上角的用鼠标左键双击控制仪表框图的阀位数字框注意：在计算机手动切换到计算机自动时，控制回路必须处于较平稳工作状态，用计算机手动将测注意：计算机串级控制手动调节时只能调节内环的1、在工具栏中点击图标趋势画面静止按钮，显示前一页，显示后一页，表示将画面横向放大（注意：画面横向缩小的最低限为：画面记录翻页百分比选项，点击弹出菜单和工艺分析，在工具栏中点击图标1）在桌面上双击快捷，在弹出的对话框可进行重新登录、切换到观察状态及选项设置等操作，如图点击选系统问题？只要该页面有红色的项出现，均说明DCS自己认为其本身存在硬件或通讯问题，这时请及时与系统维护人2）、数据转发卡诊断：数据转发卡和主控制卡相似，直观显示了当前控制站每个机笼中的数据转发卡工作状态。
左侧显示数据转发卡编号，绿色表示工作状态，黄色表示备用状态，红色表示故障无法正常工作。
卡件诊断：卡件在机笼中的编号（0#~15# ），“&”号表示互为冗余的两块I/O卡件。
下图表示机笼组卡件。
浙大中控ECS700第一章系统概要
ECS-700系统概要声明：⏹严禁转载本手册的部分或全部内容。
⏹在不经预告和联系的情况下，本手册的内容有可能发生变更，请谅解。
⏹本手册所记载的内容，不排除有误记或遗漏的可能性。
如对本手册内容有疑问，请与我公司联系。
文档标志符定义警告：标示有可能导致人身伤亡或设备损坏的信息。
WARNING: Indicates information that a potentially hazardous situation which, if not avoided,could result in serious injury or death.电击危险：标示有可能产生电击危险的信息。
Risk of electrical shock: Indicates information that Potential shock hazard where HAZARDOUSLIVE voltages greater than 30V RMS, 42.4V peak, or 60V DC may be accessible.防止静电：标示防止静电损坏设备的信息。
ESD HAZARD: Indicates information that Danger of an electro-static discharge to whichequipment may be sensitive. Observe precautions for handling electrostatic sensitive devices注意：提醒需要特别注意的信息。
ATTENTION: Identifies information that requires special consideration.提示：标记对用户的建议或提示。
TIP：Identifies advice or hints for the user.目录目录 (1)ECS-700系统概要 (1)1 概述 (1)1.1 系统特性 (2)1.2 系统结构 (3)1.3 分域管理 (4)1.4 网络连接 (4)1.5 系统规模 (6)1.6 系统性能指标 (7)2 控制站 (8)2.1 控制站结构 (8)2.2 控制器 (9)2.2.1 控制站I/O硬件模块 (11)2.3 远程机柜I/O连接模块 (13)3 系统互联 (15)3.1 软件开放接口 (15)3.2 硬件互联接口 (15)4 操作节点 (16)5 系统组态与控制方案 (18)5.1 系统组态软件 (18)5.2 控制方案 (18)5.3 功能块库 (19)5.4 编译和下载 (19)5.4.1 分块编译和分块下载 (19)5.4.2 在线下载 (19)5.4.3 在线组态 (19)6 系统监控软件 (20)6.1 实时数据库 (20)6.2 响应速度 (20)6.3 安全管理 (20)6.4 报警处理 (20)6.4.1 监视对象 (20)6.4.2 报警过滤 (20)16.4.3 报警指示 (20)6.4.4 报警记录和确认 (21)6.5 历史记录 (21)6.6 操作显示 (21)6.7 日志管理 (21)6.7.1 操作记录 (22)6.7.2 I/O变量状态变化记录 (22)6.7.3 系统事件 (22)6.8 任务调度 (22)6.9 设备管理系统 (22)6.10 时钟同步 (23)6.11 报表 (23)6.12 系统状态诊断 (23)7 资料版本说明 (23)2ECS-700系统概要1概述ECS-700系统是浙江中控技术股份有限公司WebField系列控制系统之一，是致力于帮助用户实现企业自动化的大型高端控制系统。
2019年武汉理工大学机电学院博士研究生招生入围考试考生信息公示汇总表
机械工程
吴怀超-贵州 褚端峰 大学；赵丽梅 -贵州大学
否
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1.基于遗传算法对装载机发动机与液力变矩器匹配优化分析。 《机床与液压》，2.基于51单片机对工程车辆闭锁离合器的控 制。《机床与液压》 3.闭锁离合器滑摩的模糊PID控制。《 机床与液压》 1.Y32-63A型压力机液压系统改造[J],武汉工程大学学 报,2015,07 ; 2.热管技术在茶叶加工节能中的应用研究[J]. 茶叶科学.2013,33（3）; 3.发明专利：一种小饼茶自动化 压制成型设备及其压制成型工艺过程 4.发明专利：一种全自 动红茶发酵装置； 5.发明专利：一种茶叶立体式连续滚筒 冷却回潮机； 6.发明专利：一种茶叶压制成型设备及茶叶 压制成型工艺过程； 7.发明专利：一种滚筒式红茶发酵装
否
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1.CPCI-S：Research Progress on Synchronous Control of Mechanical System；Working Mechanism and Its Application of Mechanical Principle Decomposition Symmetry； 2.中文核心：高温钛合金BTi6431S超声振东车削 实验研究； 3.机械加工工艺自动化控制技术研究； 《电子 世界》 4.实用新型专利2项：一种智能工程机械电子式监测装 置；一种新型机械折弯机 1.ZrO2/MSPAS微晶玻璃梯度涂层残余应力分析；《热加工工艺 》 2.ZrO2/MSPAS微晶玻璃梯度涂层参与应力与形貌分析 《热加 工工艺》 1.一种液体流量计校准装置称重容器设计； 《测量与设备》 2.一种新型电容储能焊机的研制； 《焊接设备与材料》 3.基于DDE技术的WinCC与VB通讯研究 《工业控制计算机》 4.继续你凸轮技术的两周协调运动研究 《天津科技大学学报 》 5.Optical fibre liquid sensor for cryogenic
化机导论大作业
过程装备与控制工程导论作业学号：20114206 化机1103班李卫卫1我校本专业有哪些教授？有哪些你熟悉的老师？他们的研究方向和主要贡献是什么？你对那些研究方向感兴趣？为什么？答：我校的本专业的教授有毕书明，邹久朋，刘学武，夏良志，代玉强，刘凤霞，王泽武，武锦涛，刘培启，魏炜，李志义，胡大鹏，刘志军，银建中，俞建良。
我熟悉的老师有胡大鹏，李志义，银建中和俞建良。
胡大鹏的研究领域是非定常流体流动和装备技术研究以及特种化工技术，硕博时期的研究方向是（1）非定常流体流动和装备技术研究（2）超音速冷凝分离技术研究（3）油水，油砂和油气离心分离技术（4）旋转塔水力特性和传质性能研究（5）天然气水醇体系三相平衡和在天然气净化工艺中的应用研究（6）超临界流体特性及应用。
主要贡献是研究了多级气波制冷技术，设计了优秀工程勘查技术。
李志义的研究方向是（1）超临界流体过程（2）超高压生物处理（3）过程的空化强化。
主要贡献是发明了天然气的净化方法，甲醇和氨水净化方法，PAG-IIIA和PAG-IIIB型淬火液的研制、开发和应用，主持兵器用结构钢在表面处理过程中氢脆和应力腐蚀断裂的研究，主管我国95式5.8mm枪族材料热处理及失效分析。
银建中的研究方向是（1）绿色化学化工过程技术与装备（2）新型过程开发与CAD/CAM技术（3）过程系统与装备安全性评估理论及应用。
主要贡献是参与化工机械MCAI课件研制开发，化工设备优化设计系统的开发等。
俞建良的研究方向是（1）压力容器及管道失效机理及寿命预测（2）可燃粉尘爆炸威力（3）安全泄放机理及技术（4）复杂压力容器结构强度分析（5）可燃气体爆炸抑制。
主要贡献是参与了气云爆炸火焰及其压力波抑制机理的研究，爆炸超压安全泄放智能系统的开发等。
我对李志义所研究的超高压生物处理和他主管的我国95式5.8mm枪族材料热处理及失效分析感兴趣。
理由如下：超高压生物处理主要包括超高压灭菌与保鲜，超高压冻结与解冻，超高压材料改性，这些都与我们的日常生活息息相关。
过程与控制部分课后题答案
1）应选用气开形式，当出现故障导致信号中断时，执行器处于关闭状态，保证耐热材料不被损坏。
2）框图如图3-8所示：
图3-8 系统框图
1．基本练习题
（1）什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要研究过程的数学模型？目前研究过程数学模型的主要方法有哪几种？
答：1）过程控制特性指被控过程输入量发生变化时，过程输出量的变化规律。
（1）如图4-6所示， 为过程的流入量， 为流出量， 为液位高度，C为容量系数。若以 为过程的输入量， 为输出量（被控量），设 、 为线性液阻，求过程的传递函数 。
答：根据动态物料平衡关系：流入量＝流出量
过程的微分方程的增量形式如式（4-7）所示：
（4-7）
中间变量：
（4-8）
传递函数如式（4-9）所示：
（2）什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示： 图1-1 过程控制系统的一般性框图
（3）单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？
答：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
（5）比例控制对控制质量有什么影响？
答：1）比例调节是一种有差调节，即当调节器采用比例调节规律时，不可避免的会使系统存在稳态误差。或者说，比例调节器是利用偏差实现控制的，它只能使系统输出近似跟踪给定值。
2）比例调节系统的稳态误差随比例度的增大而增大，若要减小误差，就需要减小比例度，即需要增大调节器的比例增益。
5)S=1时，工作流量特性为理想流量特性。当S<1时，阀全开时流量特性减小，随着S减小，直线特性趋向快开特性，对数特性趋向直线特性，S值愈小，流量特性变形程度愈大。
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2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
内容
n引 言 n 换热器的静态特性 n 换热器的动态特性 n 换热器的控制 n 加热炉的控制 n 锅炉设备的控制
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浙大工业过程控制--15传热设备控制
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浙大工业过程控制--15传热设备控制
加热炉的控制问题
n 被控变量：工艺介质的出口温度。 n 控制变量：燃料油或燃料气的流量。 n 主要干扰：
工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃 料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻 力，炉膛压力等。
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练习题 2
对于下列蒸汽换热器，要求介质出口温度达到规定值。试分析下列 情况下应选择哪一种控制方案，并画出控制系统的结构图与方块图。 （1）工艺介质流量GF 比较稳定，但蒸汽压力PV 波动较大； （2）蒸汽压力PV 比较稳定，但工艺介质流量GF 波动较大； （3）介质流量GF 较稳定，但入口温度Ti 及蒸汽压力PV 波动较大。
锅炉设备控制思考题
1、了解锅炉设备的控制问题与系统分解； 2、掌握汽包水位的对象特点与控制方案； 3、掌握锅炉设备燃料与空气逻辑变比值控制系
统的分析与设计方法； 4、了解锅炉设备过热蒸汽温度的控制问题与常
用的控制方法。
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锅炉设备的控制问题
系统分解：（1）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。
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浙大工业过程控制--15传热设备控制
锅炉蒸汽压力控制 和燃料与空气比值控制系统
2020/11/25
稳态： I1= I2 = I3 = I4 = Ip Q1 = KQ2 分析提降量过程？
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练习题 1
对于下图所示的套管式换热器，假设 (1) 间壁的热容可忽略；(2) 工 艺介质为液相，属层流流动；(3) 加热蒸汽在套管内的温度可用集中 参数T1(t)来表示。设内套管的圆周长为A，工艺介质单位长度的流体 质量为 M2。试建立该换热器的动态数学模型。
被加热物料得到的热量/单位时间 = 载热体放出的热量/单位时间
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热交换过程的传热速率方程
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.
对于逆流单程换热器， 可取对数平均值
若
在1/3 ~ 3 之间，则可用算术平均近似
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热交换过程的静态方程
2020/11/25
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热交换过程的静态特性分析
严重非线性，若其它 环节为线性，调节阀 需选用等百分数阀。
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换热器的控制问题
n 被控变量
(1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精馏塔底再 沸器的蒸发量。
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加热炉的单回路控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
加热炉的串级控制（一）
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
加热炉的串级控制（二）
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
催化裂化加热炉的控制系统
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
汽包水位的控制问题
n 被控变量：汽包水位，用H (s)表示 n 控制变量：汽包给水量，用G (s)表示 n 主要干扰：
蒸汽负荷（蒸汽流量），用D (s)表示
n 通道对象：
非自衡、非最小相位、非线性等特性
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浙大工业过程控制--15传热设备控制
浙大工业过程控制--15 传热设备控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
换热设备控制思考题
1、针对逆流单程列管式换热器，当两侧液体均 无相变时，试推导得到工艺介质出口温度与输 入条件之间的静态关系；
2、了解夹套式（集中参数系统）与套管式换热 器（分布参数系统）的动态模型建立方法；
n 控制变量
(1) 调载热体的流量；(2) 调节传热平均温差； (3) 调传热面积；(4) 将工艺介质分路，一路经换热， 另一路走旁路。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
换热器的控制方案
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
换热器的控制方案(续)
问题：若上述单回路控制方案仍未能满足工艺要求， 如何改进控制方案，以进一步提高控制质量？
汽包水位的双冲量控制
前馈补偿原理：假设 调节阀为气关阀， C1=1，则调节器为正 作用，而C2应取负号， 具体数值可现场调整 或根据阀门特性计算 其初始值。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
汽包水位的三冲量控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
三冲量控制系统的简化连接
2020/11/25
浙大工业LS：低选器； BS：火焰检测器； GL1：燃料气流量 过低联锁装置； GL2：进料流量过 低联锁装置。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
锅炉设备的工艺流程
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
汽包水位的对象特性
干扰通道特性
控制通道特性
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
非最小相位特性
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零 点）的条件为
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
汽包水位的单冲量控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
换热器的静态特性
问题：针对逆流单程列管式热交换器，巳知入口 条件（G1, T1i, G2, T2i）,要求计算稳定条件下工艺 介质与载热体的出口温度（T1o, T2o）。其中c1, c2 分别为相应介质的比热。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
热交换过程的热量平衡方程
假设工艺介质与载热体均无相变，而且没有热损 失。即