精馏塔课程设计.docVIP

目录 任务书。。。； 关键字。。。； 正文。。。； 一，工况概述。。。；二，确定被控对象。。。。三，拟定精馏段串级控制系统方案。。。；四，制定控制流程图。。。。。五，选取被控变量和操纵变量。。。；六，检测变送器的选择。。。；七，控制器的选择。。。；八，执行器的选择。。。；九，仪表选型总结。。。；十，摘要。。。十一，设计总结。。。；十二，参考文献 关键字：串级控制系统 温度 精馏塔 精馏段 正文 一，工况概述 精馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份不同（相对挥发度的特性，实现分离目的的。　　蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 　　(提馏段温度)允许波动范围很小，一般要求无余差，因此采用需要高精度的免疫PID控制器，主回路的特点是后调，细调，慢调。 由于再沸器加热量的变化能够较快地反映在精馏段温度变化上，且能够通过阀门进行控制，因此选择回流罐的液位量控制作为串级控制的副控参数。在串级控制中，副调节器起随动控制作用，且副控参数的调节也是为了保证主控参数的控制质量，可以有一定的余差，因此副调节器采用P调节器。由于进料量和进料温度对进料馏段温度影响较大，副回路的特点是先调，粗调，快调。 研究对象是精馏塔所以选取精馏塔为主对象，回流罐为副对象。串级控制是改善调节质量极为有效的方法，在过程控制中得到了广泛的应用。对精馏塔精馏段温度串级控制系统引起出口温度的因素很多：被加热流量的和温度的扰动，压力的波动、热质的变化，回流量的扰动等，而对这些扰动单回路控制系统并不能把所有的干扰都包含进去，不能是出口温度稳定在要求的值上，为解决上述滞后时间和控制要求之间的矛盾，保持出口流量温度的恒定，可以通过温度串级控制系统来实现。 三，拟定精馏段串级控制系统方案 设计该控制系统的目的是使塔温保持恒定，现选用精馏段的温度, 与回流量来构成串级随动控制.如图所示 图中TC表示温度调节器，LC表示量调节器液位调节器，TC通常按PID调节规律，流量调节器按P调节规律。当温度发生变化时，由主调节器（ 温度调节器TC）进行控制，其输出作为副调节器（液位调节器LC）的给定值，最终控制阀门的开度，主控回路的输出作为副控回路设定值修正的依据，副控回路的输出作为真正的控制量作用于被控对象，液位一旦发生变化，副控回路及时地控制阀门的开度位置，较快地克服了液位的变化对出料温度的影响 如果液位是恒定的，只需测量实际温度，并使其与温度设定值相比较，利用二者的偏差控制管道上的阀门就能保持温度的恒定。路中，以补偿过程的动态特性，使被控对象的滞后时间超前反映到控制器，有效地解决了大惯性环节的时间滞后问题，减少了系统的超调量，加速了系统的调节过程，另外，通过增大液位调节器的比例增益，系统的等效时间常数可以获得较小的数值，从而增加了副控回路的响应速度，提高了系统的工作效率。 在这个串级随动控制系统中，串级控制起到了及时检测系统中可能引起被控量发生变化的一些因素并加控制，阀位与流量得到了及时的调节，使塔温的控制达到了良好的控制效果，并且使系统具有一定的自适应能力，有效地解决了对象的等效纯滞后时间很长的问题。二次干扰为该系统的主要扰动，副控回路有效而快速地克服二次扰动的影响。当扰动发生在副回路内，例如液位发生波动引起精馏段的温度变化时，由于有副控回路的存在，液位调节器能及时地动作，快速消除了扰动的影响；当扰动发生在副控回路以外时，如物料、能量的转输变化引起提馏段的温度变化，温度调节器及时改变其输出信号，由副控回路去改流量，克服了扰动的影响。 单回路控制系统能解决工业过程自动化过程的大量参数定值控制问题。对于多数复杂控制系统，如多输入多输出系统、大滞后系统和扰动较大的系统等简单控制系统就很难控制，无法满足控制系统的控制要求。串级控制系统在改善复杂控制系统的控制指标方面具有较大的优势。 图2 精馏塔精馏段温度串级控制系统 该串级系统有效地解决了对象等效纯滞后时间很长的问题，能及时检测到系统中可能引起被控制量发生变化的许多因素并加以控制实践表明，串级控制技术是改善自动控制系统调节品质的有效方法之一，精馏塔精馏段温度控制问题是一个典型的时间大滞后问题，温度串级控制技术应用，有效地抑制惯性、迟延性的影响，并且鲁棒性强的特点，改善了控制系统的调节品质，该系统把主要