《过程控制课设》脱丙烷塔控制系统设计要点总结计划

课程设计报告题目：脱丙烷塔控制系统设计学院：班级：电气08-3姓名：学号：指导教师：纲要纲要脱丙烷塔的主要任务是利用混淆液中各组分挥发度的不一样分别丙烷和丁二烯组分，并达到规定的纯度要求。

塔顶轻组分主假如丙烷，塔低重组分主假如丁二烯。

此中丙烷占10，丁二烯占89，其余杂质占1。

为了知足脱丙烷塔的自动控制的质量指标、物料指标、能量均衡及拘束条件等要求。

设计包含提馏段的温度与蒸汽流量的串级控制；塔顶鸭梨为被控变量，气态丙烯与去尾气管线构成分层控制；进料流量的简单平均控制；回流罐的液位与回流管的回流量构成串级平均控制；回流量的定制控制；以及进料、回流、塔顶、塔釜的温度检测，塔压检测，回流量的流量检测等。

重点字：串级控制，被控变量，分层控制，平均控制，定值控制，检测。

I目录目录第一章主要成心流程和境特色概⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第二章控制原理剖析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51、提段的温度与蒸汽流量成串控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52、分程控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73、回路平均控制回路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74、液位警系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85、温度系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8第三章流装置的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10第四章口径算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15III脱丙烷塔控制系统设计第一章主要工艺流程和环境特色概略脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混淆馏分，塔顶轻重点组分是丙烷，塔釜重重点是丁二烯。

主要工艺流程以下图：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混淆后进入脱丙烷塔，进料为气液混淆状态，液化率为。

进料温度为32℃，塔顶温度为℃，塔釜温度为72℃。

塔内操作压力为0.75MPa(绝压)。

采纳的回流比约为。

冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混淆制得的。

和其余精馏塔同样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，拥有对象通道多、内在机理复杂、变量间互相关系、动向响应慢、控制要求高等特色。

脱丙烷塔的自动控制应知足质量指标、物料指标、能量均衡及拘束条件等要求。

脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆地区,工艺介质为多种烃类混淆物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。

主导风向由西向东。

仪表选型说明所选仪表应拥有实质安全防爆性能等特色，电动Ⅲ型仪表在安全性、靠谱性等方面已能知足要求。

电动仪表信号传递快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，最好所有采纳电动Ⅲ型仪表。

采纳安全栅，可构成实质安全防爆系统。

4脱丙烷塔控制系统设计第二章控制原理剖析1、提馏段的温度与蒸汽流量构成串级控制下列图是精馏塔底部表示图，在再沸器中，用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽，而后在塔釜中与降落物料进行传热传质。

为了保证生产过程顺利进行，需要把提馏段温度θ。

保持恒定。

为此在蒸汽管路上装上一个调理阀，用它来控制加热蒸汽流量。

从调理阀的做到温度θ发生变化，需要接踵经过好多热容积。

实践证明，加热蒸汽压力的颠簸对θ的影响很大。

别的，还有来自液相加料方面的各样扰乱，包含它的流量、温度和组分等，它们经过提馏段的传质过程，以及再沸器中传热条件（塔釜温度、再沸器液面等），最后也影响到温度θ。

很显然当加热蒸汽压力颠簸较大时，假如采纳如图2-1所示的简单单回路温度控制系统，调理质量一般不可以知足生产要求。

因为存在这些扰动故考虑串级控制系统。

串级控制系统与单回路控制系统对比有一个明显的差别，即其在构造上多了一个副回路，形成了两个闭环。

串级控制系统在构造上与电力传动自动控制系统中的双环系统相同，就其主回路（外环）来看是一个定值控制系统，而副回路（内环）则为一个随动系统。

以加热炉串级控制系统为例，在控制过程中，副回路起着对炉出口温度的“粗调”作用，而主回路则达成对炉出口温度的“细调”任务。

与单回路控制系统对比，串级控制系统多用了一个丈量变送器与一个控制器（调理器），增添的投资其实不多（对计算5脱丙烷塔控制系统设计机控制系统来说，仅增添了一个丈量变送器），但控制成效却有明显的提升。

其原由是在串级控制系统中增添了一个包含二次扰动的副回路，使系统有以下几点的改良：①改良了被控过程的动向特征，提升了系统的工作频次。

②对二次扰动有很强的战胜能力。

③提升了对一次扰动的战胜能力和对回路参数变化的自适应能力。

综上所述，依据系统工艺要求，决定在系统设计中采纳闭环串级控制方式。

设计方框图：采纳以下图的提馏段温度串级控制系统。

副调理器QC2依据加热蒸汽流量信号控制调理阀，这样就能够在加热蒸汽压力颠簸的状况下，还能保持蒸汽流量稳固。

但副调理器QC2的给定值则受主调理器θC1的控制，后者依据温度θ改变蒸汽流量给定值Qr，进而保证在发生进料方面的扰动的状况下，还能保持温度θ知足要求。

用这个方法以特别有效地战胜蒸汽压力颠簸关于温度θ的影响，因为流量自稳固系统的动作很快，蒸汽压力变化所惹起的流量颠簸在2至3s之内就除去了，而这样短临时间的蒸汽流量颠簸关于温度θ的影响是很细小的。

6脱丙烷塔控制系统设计2、分程控制一般来说，一台调理器的输出仅操控一只调理阀，若一只调理器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不一样区间去操作不一样的阀门，这类控制方式习惯上称为分程控制。

图表示了分程控制系统的简图。

图中表示一台调理器去操控两只调理阀，实行（动作过程）是借助调理阀上的阀门定位器对信号的变换功能。

比如图中的A、B两阀，要求A阀在调理器输出信号压力为～变化时，作阀得全行程动作，则要求附在A阀上的阀门定位器，对输入信号～时，相应输出为～，而B阀上的阀门定位器，应调整成在输入信号为～MPa时，相应输出为～。

依据这些条件，当调理器（包含电/气变换器）输出信号小于时A阀动作，B阀不动；当输出信号大于时，而B阀动作，A阀已动至极限；由此实现分程控制过程。

分程控制能够应用于调理塔顶压力中,以塔顶压力为被控变量，气态丙烯与去尾气管线构成的分程控制。

要保证反响的顺利进行，塔顶的压力恒定也是一个重要的参数。

影响此压力的是再沸器的气态丙烯流量以及回流罐的压力。

为了扩大控制阀的可调范围，改良控制系统的质量，知足工艺要求，以塔顶压力恒定为主要控制目的，当操控变量气态丙烯流量的改变不足于控制塔顶压力时，调理去尾气管线上的流量，以达到控制塔顶压力。

3、单回路平均控制回路平均控制是指一种控制方案所起的作用而言，因为就方案的构造7脱丙烷塔控制系统设计看，有时像一个简单液位（或压力）定值控制系统，有时又像一个液位与流量（或压力与流量）的串级控制系统。

依据工艺要求，塔的进料为单管传输，流量较安稳，回路扰动不大，控制要求不高。

为了保证液位稳固在必定的的范围内，进而保证生产的正常进行，可采纳平均控制的方案。

从经济和控制成效的角度综合考虑进料回路可采纳简单平均控制方案。

4、液位报警系统采纳ON\OFF输出方式用电极点做液位检测，在液体中赐予必定的电视，当导线触到水时电势发生改变。

并且采纳单片机进行报警控制。

如图,采纳继电器和发光二极管进行液位报警指示。

5、温度检测系统依据要求，我们需要对进料温度、回流物温度、塔顶、塔底的温8脱丙烷塔控制系统设计度进去检测。

所以我们需要设计一多点温度检测系统以达到多点的温度检测要求。

如图，由一台上位机，和下位机多点温度数据收集，构成两级散布式多点温度丈量的巡回检测系统。

经过上位机控制下位机进行现场温度收集。

温度值既能够送回主控机进行数据办理，由显示器显示，也能够由下位机独自工作，及时显示目前各点的温度值，对各点进行控制。

9脱丙烷塔控制系统设计第三章节流装置的设计计算本课程设计要求标准节流装置设计计算需编制计算机程序实现，程序设计流程框图以下列图所示。

10标准节流装置设计计算原始数据项目 数据 备注位号 FE21502 用途200-RG2305介质名称 压缩富气介质状态气体最大批 12000m3/h 正常量 2200m3/h 最小量 1200m3/h操作温度 40℃操作压力量程比10:11．协助计算①计算流量标尺因被测介质为液体，应求出质量流量。

依据流量标尺取标准流量为 6000Kg/h ，即为。

②计算差压上限q mC41d 22P 1再依据公式 14计算P此中C=0.6,1=1, =0.5,d=D20×，qm代，所有代入得Pa 因国产差变的系列值为，，，，×10n ，取P a求雷诺数4gmReD=D4*=**11④求A2Re DA2=D 2P 1001139* *2**6772．计算初值① 求1 设：C 0=C，0=1A 2令X 1=C00X 120.25又 1=1 X 12②求1因被测介质为液体，所以 11③求C 1C 1β—ββ （106/ReD ）故C1×（）—× （）× （ ）× （）12脱丙烷塔控制系统设计所以1=A2X 1C11④精准度判断1E 1所以A23．进行迭代计算，设定第二个假设值 X2A 2X2=C1 1X 222=1 X 22=18610/R eDC22—2 2所以2=A2—X 2C22所以E24．进行迭代计算，设定第三个假设值X3，利用迅速收敛弦截法公式（n=3起用）X 2 X 1X3X2 22113脱丙烷塔控制系统设计X3231X32 =1C33383106/ReD所以3A2X3C33所以E3因为E3精准度达到要求。

14脱丙烷塔控制系统设计第四章调理阀口径计算1、调理阀的选型在选择调理阀的构造形式时，主假如依据现场被控工艺介质的特色、工艺生产条件和控制要求等，联合调理阀自己的流量特征和构造特色来选择。

如用于大口径、大流量、低压差或浓浊浆状及悬浮颗粒物的介质调理时，可采纳气动薄膜调理蝶阀；当要求直角连结，介质为高粘度、含悬浮物和颗粒状介质的调理时，可采纳流路简单、阻力小、易于冲刷的气动薄膜角型调理阀；当调理脱盐水介质时，因为脱盐水介质中含有低浓度的酸或碱，它们对衬橡胶的蝶阀、隔阂阀有较大的腐化性，所以可采纳水办理专用球阀，以延伸使用寿命；当要求阀在小开度时工作，就不该采纳双座阀，因双座阀有两个阀芯，其下阀芯处于流闭状态，稳固性差，易惹起阀的振荡。

别的，采纳调理阀时，还应试虑调理阀的阀芯型式。

阀芯是调理阀最重点的部件，有直行程阀芯和角行程阀芯两大类。

直行程调理阀阀芯是垂直节流的，而介质是水平流进流出的，阀腔内流道必定转弯倒拐，使阀的流路形状如倒“S”型，因此存在很多死区，为介质的积淀供给了空间，易造成拥塞。

角行程调理阀的阀芯是水平节流的，与介质的出入方向一致，所以易把不洁净介质带走，并且流路简单，介质积淀空间少，故其防堵性能好。