9DAF全国大学生控制仿真挑战赛考题.docVIP

第四届西门子杯全国大学生控制仿真挑战赛考题 特性，设计控制方案方案中需突出本次大赛主题“节能与安全”。 待加热物料A经由上料泵P1101泵出，分两路，其中一路进入换热器E1101与热物料换热后，与另外一路混合，进入加热炉F1101的对流段。进入换热器E1101的待加热物料A走管程，一方面对最终产品（热物料A）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对待加热物料A起到一定的预热作用。 加热炉对流段由多段盘管组成，炉膛产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的物料A换热，回收烟气中的余热并使物料A进一步预热。 对流段流出的物料A全部进入F1101辐射段炉管，接受燃烧器火焰的辐射热量，达到所要求的高温后出加热炉，进入换热器E1101壳程，进行温度的微调并为冷物料预热，最后以工艺所要求的物料温度输送给下一生产单元。 二、工艺过程简介 待加热物料A流量为F1101，温度为常温20℃，经由上料泵P1101泵出。流量管线上设有调节阀V1101，调节阀有前、后阀XV1101和XV1102，以及旁路阀HV1101。 待加热物料A被分为两路，一路进入换热器E1101预热，预热后与另外一路混合进入加热炉。两路物料A管道上分别设有调节阀V1102和V1103。正常工况时，大部分待加热物料A直接流向加热炉对流段，少部分待加热物料A流向换热器，其流量为F1102。 燃料经由燃料泵P1102泵入加热炉F1101的燃烧器，燃料流量为F1103，燃料压力为P1101，燃料流量管线设调节阀V1104。空气经由变频风机K1101送入燃烧器，空气量为F1104。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使辐射段炉管内的物料A迅速升温。燃烧产生的烟气带有大量余热，在对流段进行余热回收。 对流段烟气出口处的烟气温度为T1105。烟气含氧量AI1101设有在线分析检测仪表。烟道内设有挡板DO1101。 出对流段、入辐射段的物料A温度为T1102。从辐射段炉管出来的温度为T1103的高温物料A进入换热器E1101，进行温度的微调。最终产品（热物料A）的温度为T1104，流量为F1105，出口管道上设流量调节阀V1105。 炉膛压力为P1102，炉膛中心火焰温度为TI1101，为红外非接触式测量，仅提供大致温度的参考。 工艺流程图中的仪表及操作设备说明如下： 检测仪表 位号 检测点说明 单位 位号 检测点说明 单位 AI1101 烟气含氧量 % PT1101 燃料压力 MPa FT1101 待加热物料A流量 kg/s PT1102 炉膛压力 MPa FT1102 去换热器的 待加热物料A流量 kg/s TI1101 炉膛中心火焰温度 ℃ FT1103 燃料流量 kg/s TT1102 进入加热炉辐射段的 物料A温度 ℃ FT1104 空气量 m3/s TT1103 出加热炉辐射段的 物料A温度 ℃ FT1105 产品（热物料A）流量 kg/s TT1104 产品（热物料A）温度 ℃ TT1105 烟气温度 ℃ 2. 执行机构 位号 执行机构说明 位号 执行机构说明 V1101 待加热物料A管线流量调节阀 V1104 燃料管线流量调节阀 V1102 直接进入加热炉对流段的 待加热物料A管线流量调节阀 V1105 产品（热物料A） 管线流量调节阀 V1103 去换热器的待加热物料A 管线流量调节阀 DO1101 烟道挡板 3. 开关阀 位号 执行机构说明 XV1101 物料A管线流量调节阀前阀 XV1102 物料A管线流量调节阀后阀 4. 手操阀 位号 执行机构说明 HV1101 物料A管线流量调节阀旁路阀 三、具体控制要求 1. 控制要求设计控制方案，在的情况下，使得、比赛要求针对控制要求，需要选手在理解被控对象的基础上，完成： 1. 控制系统及方案的设计，包括被控变量、操纵变量、阀门特性等的选择，并说明理由2. 硬件系统方案设计3. 被控对象特性测试4. 在西门子PCS7 上进行控制组态以及5. 实施控制系统，包括参数整定、控制系统投运6. 实施扰动，评估控制系统性能初赛要求参加比赛的完成上述任务中第1、2项，即控制系统与硬件系统的方案设计。选手以工程文档方式进行撰写。评委基于所撰写的控制方案进行初赛。初赛通过的支进入决赛夏令营完成控制方案不限，最终以综合控制性能主要依据。