化工过程控制(化学工程与工艺专业)

化工过程控制（化学工程与工艺专业）

(Process Control of Chemical Engineering)

目的和要求

本课程系统阐述化工过程控制的基本理论和仪表及计算机及网络控制技术，并介绍目前在化工过程中行之有效的各种复杂控制系统和先进控制系统，同时介绍针对各类复杂的化工过程，如时延，时变，多变量等过程的解决方案。重点不在控制系统的设计，而着眼于各类控制系统设计思路和特点及其要解决的问题。配套的过程控制仿真实验课件涵盖全部教学内容，通过多媒体演示和网络交互虚拟实验，系统的介绍过程控制理论和实施问题，培养学生分析与解决实际应用问题的能力。

为适应过程控制的发展需求，提高我国的过程控制系统的实施水平，教学内容将大大加强，即不是仅学点仪表自动化知识，而是系统的学习控制论的基本思想和分析方法以及过程控制的基本概念。要求学生了解各种典型工业过程特性及相应的控制策略，并亲自动手进行仿真实验，学习过程控制系统实施方法，着重实际问题的解决，培养即懂工艺，又懂工业控制的边缘人才。

基本内容及学时分配

该课程总学时为54学时，具体内容及学时分配如下：

主体内容（54学时）

第一章：绪论――过程控制系统概述（2学时)

介绍过程控制要求，主要性能指标和过程控制系统的基本组成。并介绍过程控制系统的发展趋势。

第二章：过程数学描述和基本分析方法（8学时）

鉴于工艺类学生缺乏控制理论基础，本章将集中介绍控制理论的基本知识，包括过程频域模型（传递函数）和时域模型（状态空间方程），离散模型及脉冲响应，模型之间的关系和转换，过程模型求解、控制系统稳定性、可控性和可观性理论。

第三章：过程信息检测及处理（6学时）

本章将简要介绍工业过程中主要操作变量，如温度、压力、流量、液位的测量方法。及测量信号的滤波处理。

第四章：过程控制系统的硬件实现（4学时）

本章简要介绍各类硬件系统，包括仪表系统，DDC控制，DCS系统和现场总线系统。

第五章：典型过程控制（14学时）

本章为课程重点。将结合具体工业实例分析各类典型过程特性，包括积分、一阶自平衡、多阶、反向、大纯滞后等，结合过程开环、闭环传递函数，讨论不同条件下的控制策略和控制器参数整定要点。结合仿真实验，使学生学习各种典型过程的控制系统实施方略。

第六章：多变量系统分析及控制（6学时）

本章将分析多变量系统的特点，介绍静态增益阵分析方法，讨论多变量控制策略。

第七章：过程辨识及软仪表构造（8学时）

本章将结合工业实例介绍通过辨识获得过程数学模型的方法，如最小二乘递推方法和构造过程软仪表的观测器法和神经网络方法。

第八章：过程先进控制策略（6学时）

本章将结合工业实例介绍一些较为成熟的先进控制策略及其实现要点，如预估控制、自适应控制等

主要参考书

[1] [苏联]B.B卡法罗夫著，陈丙珍译 . “控制论方法在化学和化工中的应用”.化学工业出版社

[2]王骥程，祝和云主编 ,“化工过程控制工程” .化学工业出版社, 1991.2

[3]金以慧主编, “过程控制” ,清华大学出版社,1993.4

[4] 袁璞,“生产过程动态数学模型及其在线应用”.中国石化出版社 ,1994.12

[5]邵裕森,“过程控制及仪表”.上海交通大学出版社 ,1995，7

化工生产工艺流程图

化工生产工艺流程图、单位制在化学工程问题中，常常碰到一些很复杂的生产过程。例如氨碱法制纯碱，从饱和食盐水氨化、碳酸化开始，经过过滤、煅烧、洗涤，滤液经蒸氨解吸、循环使用等一系列过程。当描述这样一个复杂过程时，必须用简便的方法来组织给定的技术资料，列出已知和未知的条件，最好的方法是将该过程描绘一成个流程图。化学工业中使用的流程图，一般有表示产品流向的工艺流程图和工厂建设中实际使用的施工流程图。后者根据施工的要求，尚可细分为配管图、仪表自控图、电工配线图、公用工程流程图等。工艺流程（又称生产流程或工业流程）图，是指从原料开始到最终产品所经过的生产步骤，把各步骤所用的设备，按其几何形状以一定的比例画出，设备之间按其相对位置及其相互关系衔接起来，象这样一种表示整个生产过程全貌的图就称为生产工艺流程图，简称生产流程。生产工艺流程反映出工厂或车间的实际情况，即把设计的各个主要设备以及同时计算出的物料平衡、热量平衡一起写在流程图上。但在教科书中的生产流程则多为原则的示意流程。生产工艺示意流程，它只是定性的描绘出由原料变化为成品所经过的化工过程及设备的主要路线，其设备只按大致的几何形状画出，甚至用方框图表示也可，设备之间的相对位置也不要求准确。用方框图进行各种衡算，既简单、显目，也很方便。如本章前几节就多次用过。工艺流程图中所表示的主要设备包括反应器、塔器、热交换器、加热炉、过滤机、离心分离机、干燥器、压缩机、泵等单元操作使用的全部与罐类。这些设备的几何形状，在化学工业界已被公认为标准的主要设备符号，将在以后的课程中逐步介绍。工艺流程图的实例，可参见课本p280图9-25。关于单位制，本课程一律采用国际单位制，即SI制。在本书中出现其它单位制的时候，将给出其与SI制的换算关系。在例题或习题中如果碰到，则应将其换算成SI制。否则，因单位制不统一而造成计算的结果与准确值相差甚远。

化工安全工艺流程解析

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 化工安全工艺流程解析 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-2802-41 化工安全工艺流程解析使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。一、工艺流程内容工艺流程主要内容包括两个方面：一是生产流程中各个生产过程的具体组成、顺序和组合方式，达到加工原料以制取所需产品的目的；二是工艺流程图，图解的形式表示出的生产过程中原料经过各个单元操作过程制得产品，物料和能量发生的变化及其流向，以及采取了哪些化工过程和设备，通过图解形式表示的化工管道流程和仪表控制流程。工艺流程分析中要解决流程及装置的整体安全性问题。 (1)整个流程的组成工艺流程反映了由原料到产品的全过程，应确定采用多少生产过程或工序来构成全过程，并确定每个单元过程的具体任务(即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化以及能量变化)，以及每个生产过程或工序之间如何连接如何平衡以及

化工工艺流程图

图9-3 设备位号与名称第一节化工工艺流程图表达化工生产过程与联系得图样称为化工工艺图。它就是化工工艺人员进行工艺设计得主要内容，也就是化工厂进行工艺安装与指导生产得重要技术文件。化工工艺图主要包括工艺流程图、设备布置图与管路布置图。一、工艺流程图概述化工工艺流程图就是一种表示化工生产过程得示意性图样，即按照工艺流程得顺序，将生产中采用得设备与管路从左至右展开画在同一平面上，并附以必要得标注与说明。它主要表示化工生产中由原料转变为成品或半成品得来龙去脉及采用得设备。根据表达内容得详略，化工工艺流程图分为方案流程图与施工流程图。方案流程图一般仅画出主要设备与主要物料得流程线，用于粗略地表示生产流程。施工流程图通常又称为带控制点工艺流程图，就是在方案流程图得基础上绘制得、内容较为详细得一种工艺流程图。它就是设备布置与管路布置设计得依据，并可供施工安装与生产操作时参考。图9-2为醋酐残液蒸馏岗位带控制点工艺流程图。带控制点工艺流程图一般包括以下内容： 1．图形应画出全部设备得示意图与各种物料得流程线，以及阀门、管件、仪表控制点得符号等。（2）标注注写设备位号及名称、管段编号、控制点及必要得说明等。（3）图例说明阀门、管件、控制点等符号得意义。（4）标题栏注写图名、图号及签字等。二、工艺流程图得表达方法方案流程图与带控制点工艺流程图均属示意性得图样,只需大致按投影与尺寸作图。它们得区别只就是内容详略与表达重点得不同，这里着重介绍带控制点工艺流程图得表达方法。（一）设备得表示方法采用示意性得展开画法，即按照主要物料得流程，从左至右用细实线、按大致比例画出能够显示设备形状特征得主要轮廓。常用设备得示意画法，可参见附表21。各设备之间要留有适当距离，以布置连接管路。对相同或备用设备，一般也应画出。每台设备都应编写设备位号并注写设备名称，其标注方法如图9-3。其中设备位号一般包括设备分类代号、车间或工段号、设备序号等，相同设备以尾号加以区别。设备得分类代号见表9-1。表9-1设备类别代号(摘自HG/T2051、35一1992) 设备类别塔泵工业炉换热器反应器起重设备压缩机火炬烟囱容器其她机械其她设备计量设备代号 T P F E R L C S V M X W

过程装备控制技术和应用

一、一、填空题（25分） 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是（）、（）和（）等。 2、2、压差式流量计的核心部件是（），常见的节流装置有（）、（）和（）等。 3、3、液位是指（），常用的液位计有（）、（）、（）等。 4、4、在PID调节器中，需要整定的参数为（）、（）和（）。 5、5、调节阀的选型主要包括（）、（）、（）和（）等内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为（）、（）、（）、（）等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用（）、（）和（）等方法。二、二、判断改正题（10分） 1、1、一单纯比例控制的液位对象，只要比例度选择的合适，系统就能跟踪并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中，滞后的存在总不利于调节的。（） 3、3、时间常数越大，表示对象受干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。（） 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。（） 5、5、串联管路中，随S值下降，调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。三、三、简答题（20分） 1、1、何为调节器参数的工程整定法，并简述临界比例度法进行参数整定的过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用，并简要分析产生自衡作用的原因。四、四、分析计算题（45分） 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统，要求：（10分）（1）（1）画出本控制系统方框图。（2）（2）系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么？（3）（3）系统调节机构的输入、输出量各是什么，属哪种调节规律，并推导出调节规律的数学表达式。

化工安全工艺流程解析

编号：AQ-JS-07376 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑化工安全工艺流程解析 Analysis of chemical safety process

化工安全工艺流程解析使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。一、工艺流程内容工艺流程主要内容包括两个方面：一是生产流程中各个生产过程的具体组成、顺序和组合方式，达到加工原料以制取所需产品的目的；二是工艺流程图，图解的形式表示出的生产过程中原料经过各个单元操作过程制得产品，物料和能量发生的变化及其流向，以及采取了哪些化工过程和设备，通过图解形式表示的化工管道流程和仪表控制流程。工艺流程分析中要解决流程及装置的整体安全性问题。 (1)整个流程的组成工艺流程反映了由原料到产品的全过程，应确定采用多少生产过程或工序来构成全过程，并确定每个单元过程的具体任务(即物料通过时要发生什么物理变化、化学变化以及能量变化)，以及每个生产过程或工序之间如何连接如何平衡以及如何实现安全运行。

(2)每个过程或工序的组成应采用多少和由哪些设备来完成这一生产过程，以及各设备之间应如何连接，并明确每台设备的作用和它的主要工艺参数，只有在保证单元、设备安全的基础上，才能保证整个装置和工艺的安全性。 (3)操作条件为了使每个过程、每台设备都能起到预定作用，应当确定整个生产工序或每台设备的各个不同部位要达到和保持的操作条件。操作运行过程的安全可靠必须依靠对异常现象和事故案例的分析基础。 (4)控制方案为了正确实现并保持各生产工序和每台设备的操作条件，以及实现各生产过程之间、各设备之间的正确联系，确保工艺及设备的安全运行，需要确定正确的控制方案、选用合适的控制仪表和控制技术。 (5)确定安全生产措施遵照国家的有关规定，结合以往的经验教训，对所设计的化工装置在开车、停车、长期运转以及检修过程中，可能存在的不安全因素进行认真分析，制订出切实可行的安全措施，例如设置防火、防爆措施(设置安全阀、防爆膜、阻火器和事故贮槽

过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题一、选择题（每题2分，共20分） 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是（4?20mADC ），控制联络信号为1?5VDC。（A）0 ?10mADC ; （B）4 ?20mADC ; （C）1 ?5VDC ; （D）1 ?10VDC。 3、对于PID调节器（I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差）。（A）I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差；（B）l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差；（C）l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差；（D）l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为（微分动作）对于干扰的反应是很灵敏的。因此，它常用于温度的调节，一般不能用于压力、流量、液位的调节。（A）比例动作；（B）积分动作；（C）微分动作；（D）比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是（先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大）。（A）先将Ti置最大，TD置最小，SP置较大；（B）先将Ti置最小，TD置最大，SP置较大；（C）先将Ti置最小，TD 置最小，SP置较小；（D）先将Ti置最小，TD置最小，SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是（阶跃函数）。（A）阶跃函数；（B）加速度函数；（C）正弦函数；（D）指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成（电动势）信号，来反应压力的变化。（A）电流；（B）相位；（C）电动势；（D）以上都是 8、要使PID调节器为比例规律，其积分时间Ti和微分时间TD应设置为（^、0 ）。（A）g 汽（B）g 0 ；（C）0、0；（D）0、g 9、动态偏差是指调节过程中（被调量与给定值）之间的最大偏差。（A）被调量与调节量；（B）调节量与给定值；（C）被调量与给定值；（D）以上都不是 10、需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法二、填空题（每空2分，共30分） 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ （安全性；经济性；稳定性）等 2、在阶跃干扰作用下，自动控制系统的过度过程有哪几种基本形式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程

过程控制系统论文关于过程控制的论文

过程控制系统论文关于过程控制的论文高炉TRT过程控制系统的研究与应用摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉

过程控制系统概念与简单控制方案(doc 49页)

...../ 第一单元过程控制系统基本概念 ――系统工作过程（10％）一、填空题。 1、过程控制系统一般由________、________、________和测量变送器组成。 2、对象为气体贮罐时应设置________控制系统，对象为加热炉时应设置_______控制系统。锅炉上应设置________和________控制系统。精馏塔上应设置________控制系统和________控制系统等。（填入被控变量） 3、被控对象的输入信号称为_________变量，输出信号称为_________变量。 4、控制器接受________和________两个输入量，按一定的控制规律对二者的_________值进行运算后，再将输出量送给________去执行。 5、过程控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。 6、气动仪表的标准统一信号是_________。

8、常规控制系统的_________用计算机替代后，系统就称为计算机控制系统。 9、过程控制系统中五大类参数（被控变量）指_________、_________、_________、_________和_________。（填写被控变量名称及字母）二、判断题。（）1、自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。（）2、锅炉工作中最重要的参数是温度。（）3、仪表的给定值就是它的测量值。（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。三、选择题。夹套式化学反应器的控制系统一般设置为（）系统。（A）成分（B）液位（C）流量（D）温度四、问答题。 1、什么是自动控制系统？什么是过程控制系统？ 2、过程控制系统主要有哪些环节组成？ 3、名词解释：被控对象、被控变量、操纵变量、测量值、给定值、比较机构、干扰、闭环和负反馈。 11、下列环节在控制系统工作时各起什么作用：控制器、执行器、被控对象和测量（元件）变送器。 12、绘制敞口贮槽、气罐、离心泵、加热炉、氨冷器、化学反应器、精馏塔、锅炉的工艺流程图，要求包含设备和必要的物料进出口管道，并标明物料

过程装备控制技术及应用课后习题答案)

1. 过程装备的三项基本要求过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成控制系统的组成:(1)被控对象 (2)测量元件和变送器 (3)调节器 (4)执行器 5. 控制系统各参量及其作用:1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 6. 控制系统的分类（1）控制系统的分类：按给定值 a 定值控制系统；随动控制系统；程序控制系统（2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制（3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或评价控制系统的性能指标：超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变化规律（包括变化的大小，速度等）。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响（1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K 值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是单回路控制系统参数选择的原则：能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统； ②为某些特殊目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而在前馈控制中，则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不存在的，补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下，可以把补偿器设计到完全补偿的目的，即在所考虑的扰动作用下，被控变量始终保持不变，或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统：在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用，既发挥了前馈校正作用及时的优点，又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处，是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差：指在相同条件下，多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差，它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差：明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差，这种误差时由于测量操作者的粗心，不正确的操作，实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法：①标准法：预先测出系统误差，然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差，因此这种方法只适用于工程测量，②零示法：测量误差与读数误差无关，主要取决于已知的标准量，但要求指示器灵敏度足够高，如电位差计（平衡式电桥）。③代替法：用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法：将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。（例如等臂天平称量物体时），此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差：仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差：测量的绝对误差与被测变量的约定真值（实际值）之比. 31. 仪表的引用误差：绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级：工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级，并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念：流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类：A 压差式流量计，B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理：当充满管道的流体流经节流装置时，流束收缩，流速提高，静压减小，在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关，根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件：核心部件是节流装置，包括节流元件，取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类：孔板，喷嘴，文都利管. 38. 液位的概念：液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类：按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理：通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号，送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类：变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器，电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别：气动变送器是以压缩空气为驱动能源，电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号：电压(1-5V DC)，电流(4-20mA)，气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件：1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义：指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点：①隔爆型，仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中，表壳的强度足够大，表壳接合面间隙足够深，最大的间隙宽度又足够窄，即使仪表因事故产生火花，也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型，防爆性能好，理论上适用于一切危险场所；安全性能不随时间而变化；可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理：安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中，在两者之间采用了防爆安全栅，使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类：气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类：1.按照输入位移的不同，电动执行机构可分为角行程（DKJ 型）和直行程（DKZ 型）；2.按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性：在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性，根据阀芯形状不同，主要有直线，等百分比（对数），抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性：在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性：A.理想流量特性①直线流量特性，在流量小时，流量的变化值大，而流量大时，流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性，主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性，介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时，工作特性与理想特性一致；随着 s 值减小，管道阻力损失增加，实际可调比减小，流量特性发生畸变，由直线趋于快开，等百分比趋于直线。实际使用中，S 过大或过小都不合适，通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容：口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多，电、气信号常混合使用，需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器：A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号，送气动调节器或气动显示仪表。工作原理：力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用：将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能：电气转换+气动阀门定位工作原理：力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大

过程控制仪表和装置考试试卷

一、填空题（每题2分，共20分）（1）控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。（2）智能仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA 。电Ⅲ仪表的能源信号是24V ，标准传输信号是4~20mA （3）电气转换器是将4~20MA 信号转换为0.02~0.1MP 信号的设备。（4）在PID控制器中，比例度越大系统越稳定；积分时间越短，积分作用越强；微分时间越长，微分作用越强。（5）手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。（6）DDZ-Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）、硬手动(H) 三种工作状态。（7）执行器按所驱动的能源来分，有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。（8）常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。（9）气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，具有精确定位的功能的作用。（10）电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，即具有电器转换器的作用，又具有精确定位的功能的作用。二、名词解释(每题4分，共20分) （1）流量系数C 流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3时，流经控制阀的流体流量(以m3/h 表示)。（2）“虚短” “虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0；（3）“虚断” “虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。（4）控制规律：控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律（5）反作用执行机构反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA 型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB 型)。三、简答题(每题8分，共40分) 1、试述热电偶温度变送器的工作原理。热电偶温度变送器与热电偶配合使用，可以把温度信号转换为4～20mA、1～5V的标准信号。它由量程单元和放大单元两部分组成，如图2.30所示。热电偶温度变送器的放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分，放大器由集成运算放大器，功率放大器、隔离输出和隔离反馈电路组成，后者有变换器和整流、滤波、稳压电路组成。放大单元的作用是将量程单元送来的毫伏信号进行电压放大和功率放大，输出统一的直流电流信号Io（4～20mA）和直流电压信号VO（1～5V）。同时，输出电流又经隔离反馈转换成反馈电压信号Vf，送至量程单元。热电偶温度变送器的量程单元原理电路如图2.34所示，它由信号输入回路①，零点调整及冷端补偿回路②，以及非线性反馈回路③等部分组成。

浅谈化工工艺过程危险辨识及其安全控制

浅谈化工工艺过程危险辨识及其安全控制发表时间：2017-10-12T10:27:10.960Z 来源：《建筑科技》2017年9期作者：刘海峰 [导读] 本文阐述了化工工艺生产过程危险因素分析，最后提出了几点危险因素的安全控制对策，从而为构建安全有效的化工生产而努力。大庆中蓝石化有限公司黑龙江大庆 163713 摘要：化工工艺设计比较复杂，需要设计师有较高的技术水平。化工工艺生产过程涉及危险品多，要求工艺条件苛刻，工艺流程复杂，且风险系数较高，化工工艺安全设计中危险的研究工作可以准确有效的识别危险源、分析危险源，为了保证化工工艺设计具有较高的安全性，需要工作人员加强安全措施来控制危险源。本文阐述了化工工艺生产过程危险因素分析，最后提出了几点危险因素的安全控制对策，从而为构建安全有效的化工生产而努力。关键词：化工工艺；危险辨识；安全控制引言:由于化工行业本身具有较高的危险性，安全隐患因素众多，因此在化工生产过程中出现安全事故的数量也较多，为了不断提高化工行业生产的安全性，本文重点对化工工艺生产中的安全风险因素进行分析、控制和预防，更好地促进化工行业的可持续发展。 1化工工艺设计概述化工工艺设计的综合性和复杂性较强，设计师需求依照相关准则和规则进行设计，这样才干确保设计制品能够满意化工出产的各项要求，包含质量要求和安全要求都能达标。在具体化工工艺出产过程中，技术人员有必要把握先进的化工工艺。技术人员有必要科学选取化工原料，再依照合理的化学反应，促使化工出产发作转变。现阶段，我国主要的化工工艺包含出产设备的优化工艺，投放物料的工艺和管道运送工艺等。技术人员在设计化工工艺时需求遵从必定的设计流程。因为化工出产情况比较特别，经常会引发爆炸和中毒等危险情况。这些工艺触及电解工艺和氧化工艺等，技术人员能够从这些方面操控化工出产中的危险因素。 1.1对原材料进行处理技术人员处理原材料是一项非常重要的基础性工作。技术人员能够依照自己的专业知识和技术才能科学处理化工原材料，使其到达化学反应的要求。技术人员能够依照详细的原材料品种采用不同的处理办法，主要包含混合、净化和提纯等工艺。原材料通过预处理后，原材料化学反应活性和面积也能有所提高，这样就会推动化工产品出产功率的提高。 1.2利用化工原料促成化学反应在化工出产过程中，要到达必定的化工工艺必须要通过有用的化学反应，温度和压力都会影响化学反应。为了到达预期的化学反应作用，需要对影响化学反应的要素进行控制，在此基础上进步化学反应的转化率和出产功率，这样就会使得化学逆反应率大大下降。因而有用促成化学反应是化学出产的关键步骤，技术人员应该严格控制各种影响要素。 1.3精制化学反应后的粗品经过化学反应后，化学原料构成制品，这些制品属于粗品，其间包含着很多的杂质。技术人员可以利用蒸馏和萃取技术对粗品进行净化，确保净化后的化工产品可以满足人们的日子所需。 2化工工艺相关内容阐述化工工艺进程随同易燃易爆、有毒有害等物料和产品，触及工艺、设备、外表、电气等多个专业和杂乱的共用工程体系，安全办理难度大。化工工艺的过程主要包括三个方面：一是质料处理为了使质料契合进行化学反响所要求的情况和标准，不同的质料需求通过净化、提浓、混合、乳化或破坏等多种不同的预处理；二是化学反响是关键步骤。通过预处理的质料，在必定的温度、压力等条件下进行反响，以达到所要求的反响转化率和收率；三是产品精制将由化学反响得到的混合物进行别离，除掉副产物或杂质，以取得契合组成标准的产品。以上每一步都需在特定的设备中，在必定的操作条件下完结所要求的化学的和物理的改变。 3化工工艺过程危险辨识化工行业的特殊性决定其生产危险的存在，且都需要高温高压的反应环境，同时使用的原料和产品中都含有易燃、易爆、腐蚀性、氧化性等物质，工艺过程较为复杂，而工艺过程危险性具体表现在工艺原料、工艺反应设备以及输送管道中存在的风险，这三个是影响化工工艺安全的重要因素。 3.1化工原料危险辨识化工企业在生产过程中会使用到各种各样的化工质料，这些质料的物理性质和化学性质都不相同，且在进行化学反响过程中发生的物质也具有较大的差异。很多化工质料因为反响活性、焚烧特性、毒性以及稳定性方面存在不同，在进行化学反响时就很简单发生焚烧、爆破以及开释有毒气体，有必要把握资料的风险特点和损害程度。 3.2反应装置和设备危险辨识化工原料以及半成品、中间品以及成品都需设备进行储藏，如果储罐设备存在不合理性就很容易导致泄漏、爆炸及火灾等事故。同时化学反应在一定的装置内进行，反应装置应符合物料反应特性，应保证反应装置材料及质量符合规定的技术要求，如果反应装置在性能方面存在缺陷，就很容易导致安全事故。 3.3输送管道危险分析化工生产过程中应考虑管道在输送化工物质时存在的风险，特别是输送易燃易爆、腐蚀有毒等化工物质更应注意管道的性能，要求管路具备很强的抗腐蚀性和防爆破性，减少有害物质的渗漏。在管道的连接处以及拐角处很容易发生泄漏，这样法兰结构、管道材质以及密封性能的缺陷都会产生安全风险。 4化工工艺过程安全控制通过化工工艺过程危险辨识不难发现，存在的安全风险很多都具隐藏性，这需要根据实际情况，采取相应控制措施。探讨以下几方面的安全措施： 4.1工艺物料监测和评估化工企业应组织专业人员对化工原料的物理和化学性质进行严格的检验，且还应充分考虑到反应活性、燃烧特性、稳定性以及毒性等方面，这样可以为工作人员操作提供数据支持。

过程控制系统方案设计

过程控制仪表与系统题目：工业含硫废气控制系统方案设计学院：信息科学与工程学院专业班级：测控技术与仪器1503班学号： 7 学生姓名：王哲教师：李飞

工业含硫废气控制系统方案设计摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。