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第四节 典型控制系统方案介绍
本节主要内容：
流体传输设备的控制
传热设备的控制
精馏设备的控制
反应器的控制
本节知识问答：
1. 熟悉工艺流程图中常用的图形及符号。
2.各种控制方案的异同？
3.各种控制方案的优缺点？
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工艺控制流程图中各种图形和文字符号的说明
各种检测点通用表示法
热电偶
热电阻
节流装置
取压点
测温点
检测点
补充
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安装形式
就地安装
机组盘与就地集中安装
控制室安装
变送器
流程中的仪表管线
补充
*
气动薄膜
执行机构
电 磁
执行机构
电 动
执行机构
气动活塞
执行机构
执行机构
直通阀
三通阀
角 阀
蝶 阀
阀
补充
*
工艺控制流程图中各种图形和文字符号的说明
字母 第一位字母 后继字母
被测变量 修饰词 功能
A 分析、喷嘴火焰 报警
B
C 电导率 控制（调节）
D 差
E
F 流量
G
H 手动
I 电流 指示
补充
*
字母 第一位字母 后继字母
被测变量 修饰词 功能
J
K
L 物位 指示灯
M
N
O
P 压力或真空 试验点
Q
R 放射性 记录或打印
补充
*
字母 第一位字母 后继字母
被测变量 修饰词 功能
S
T 温度 传送
U
V 阀
W
X
Y
Z
补充
*
1、泵的控制方案
离心泵的流量控制的目的是要将泵的排除流量，恒定在某一给定的数值上。控制方案大体有三种。
FC
L
方案一、控制泵的出口阀的开度
一、流体传输设备的控制
这种方案简单，使用广泛，但通过改变管路阻力，让泵供给的部分压头消耗在阀门上，故能量消耗大，效率低，不经济。
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方案二、控制泵的出口旁路
FC
这种方案简单，但由于阀门前后压差较大，不易采用直通单座阀。另外，对于旁路那部分液体来说，由泵所供的能量完全消耗在控制阀上，因此总的效率较低。
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方案三、控制泵的转速
FC
这种方案不必在液体输送管路上装设控制阀，不存在阀门阻力损耗，效率较高，但这种调速装置比较复杂，因此可在功率较大的情况下使用。
*
2、压缩机的控制方案
FC
方案一、控制压缩机旁路
压缩机
蒸汽
*
FC
方案二、控制压缩机的转速
蒸汽
压缩机
*
TC
列管式热交换器温度控制系统
蒸汽
冷凝液
被加热介质
至下工序
温度被控对象的特点是：滞后较大，时间常数也很大。温度变化慢。
二、温度控制对象的特点
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1. 蒸汽换热器常用的温度控制方案（一）
TC
列管式热交换器温度控制系统
蒸汽
冷凝液
被加热介质
至下工序
方案一：在加热器出口，通过温度变送器TT将测量参数送到温度控制器TC，由TC送出调节信号控制蒸汽流量的大小，使得物料出口温度达到工艺指标。
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2. 蒸汽换热器常用的温度控制方案（二）
TC
列管式热交换器温度控制系统
蒸汽
冷凝液
被加热介质
至下工序
方案二：是蒸汽一定，用三通阀将物料分开，只将一部分通过加热器，然后冷热物混合，温度变送器TT将测得混合后的物料温度送至控制器TC，由TC来控制三通阀冷热物料的分流，这样可把一部分流体的传热过程转换为混合过程，使原来对象的滞后时间τ减小，从而改善控制质量。
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3. 加热炉的出口温度控制控制方案
加热炉出口温度的单回路控制
蒸汽
被加热介质
燃料油
FC
TC
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底部产品
顶部产品
冷却剂
回流罐
精馏塔
加热剂
精馏塔的物料流程
回流
进料
再沸器
冷凝器
三、精馏塔的控制方案
精馏过程是把混合物分离使其达到规定纯度的传质过程。精馏塔是精馏过程的 关 键 设备。在精馏的操作中，被控变量多，可选用的操纵变量也多，被控对象的通道多，内在机理复杂，变量又互相关联，而要求一般又较高。
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冷却剂
回流罐
精馏塔
方案一 精馏段温控的控制
再沸器
冷凝器
TC
LC
LC
FC
FC
PC
采用此方案时，再沸器的回流量应维持一定，而且足够大，以使塔底产品在最大负荷仍能保持良好的质量。在操作时，必须注意对调节器参数的整定，应使回流量 ＬＲ平稳为好，它可防止局部塔板发生液泛或降低效率。一般认为，控制器只需加比例积分控制规律，不必加微分作用，在参数整定时也要防止出现振荡。
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冷却剂
回流罐
精馏塔
方案二 提馏段温控的控制
再沸器
冷凝器
TC
LC
LC
FC
FC
PC
这种方案主要用于以塔底为主要产品，对塔釜的成分要求比馏出液高时。此外，对塔顶和塔底产品质量要求相近，在液相进料时，也往往采用此方案。因为液相进料流量 Ｆ 的变化先影响到釜液成分，故用提馏段控制较及时，同时用蒸汽量作为操纵变量比用回流量控制迅速。
F
*
四、反应器的自动控制方案
１. 改变进料浓度的控制方案
以氧化炉温度为被控变量，温度控制作为主环，氨和空气的比值控制系统为副环，构成串级控制系统。控制阀装在氨管道上，可使总气体流量稳定。而且当空气中断时，可把氨气切断，保证安全。
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2. 改变进料温度的控制方案
以反应釜温度为被控变量，以加热剂为控制手段。用改变进料温度的方法使反应器温度稳定。
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3. 分程控制方案
*
４. 分段控制方案
丙烯腈生产中丙烯进行氨氧化的沸腾床反应器，为使反应器中的温度分布能够接近最适宜情况，可用四个独立的简单控制系统分段控制。
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５. 串级控制方案
如果冷却水压力波动不大，则可以夹套水温为副环构成温度---温度串级控制方案，
如果冷却水压力经常波动为主要扰动，以反应釜温度为主环，冷却水流量为副环构成温度---流量串级控制方案。

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