发布时间 : 星期六 文章精馏塔塔釜温度控制系统的设计课程设计论文更新完毕开始阅读
本科生课程设计（论文）
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摘 要
随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品的纯度也越来越高。采用精馏塔塔釜温度最为间接质量指标，能够直接地反映精馏塔塔釜产品的情况。将精馏塔塔釜温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂地、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔塔釜温度控系统。本文主要以精馏塔塔釜为研究对象，在分析其工艺流程和系统构成的基础上，结合实际系统，进行了温度和流量等因素方面的控制系统设计，详细设计了精馏过程的控制方案，包括前馈控制、反馈控制和串级控制。根据设计的需求，温度变送器选用铂铑30-铂铑6，流量变送器选用AFLD(艾拓利尔)型智能电磁流量计，执行器选用QSVP-16K电磁调节阀，控制器选用DTZ-2400智能PID调节器，对各器件进行严格的选型，最后利用MATLAB进行仿真，达到了设计的要求。
关键词：串级控制；温度变送；PID调节器；参数整定
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目 录
第1章 绪论 .......................................................... 1 第2章 课程设计的方案 ................................................ 2
2.1基本原理 ..................................................... 2
2.1.1 物料平衡关系 ........................................... 2 2.1.2 能量平衡关系 ........................................... 2 2.2 方案选择及框图设计 ........................................... 2 第3章 硬件设计 ...................................................... 1
3.1 温度变送器的选型 ............................................. 1 3.2 流量变送器的选型 ............................................. 2 3.3 执行器的选型 ................................................. 3 3.4 控制器的选型 ................................................. 3
3.4.1 控制器的控制规律 ....................................... 5 3.4.2 控制器的作用方式 ....................................... 6 第4章 软件设计 ...................................................... 8
4.1 系统总体设计 ................................................. 8 4.2 控制器的控制原理 ............................................. 8 4.3 控制器与组态的连接 ........................................... 9 第5章 MATLAB仿真与分析 ............................................ 10
5.1被控对象传函的确定 .......................................... 10 5.2 凑试法确定PID参数 .......................................... 11 5.3 控制系统的MATLAB仿真 ....................................... 12 第6章 课程设计总结 ................................................. 15
参考文献 ........................................................ 16
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第1章 绪论
精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同的挥发度，将各组分分离并达到规定纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。
按需分离组分的多少可分为二元精馏和多元精馏；按混合物中组分挥发度的差异，可分为一般精馏和特殊精馏，例如，共沸精馏、萃取精馏等。按结构分类，精馏塔可分为板式塔和填料塔。其中，板式塔又可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、浮喷塔等。按操作的连续性分类，可分为连续精馏和间歇精馏。精馏过程通过精馏塔、再沸器、冷凝器等设备完成。再沸器为混合物液相中轻组分的转移提供能量；冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相，并提供精馏所需的回流。精馏塔是实现混合物组分分离的主要设备，一般为圆柱形体，内部装有提供气液分离的塔板和填料，塔身设有混合物进料口和产品出料口。
随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分离物料的组分越来越多，分离的产品纯度要求越来越高，对精馏过程的控制也提出了越来越高的要求，也越来越被人们所重视。精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为过程变量多，被控变量多，可操作的变量也多；过程动态和机理复杂，例如非线性、时变和关联等。同一被控变量可以采用不同的控制方案，控制方案的适应面极其广泛。精馏塔塔釜温度控制的稳定与否直接决定了精馏塔的分离质量和分离效果，控制精馏塔的塔釜温度是保证产品高效分离，进一步得到高纯度产品的重要手段。维持正常的塔釜温度，可以避免轻约分流失，提高物料的回收率；也可减少残余物料的污染作用。
影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰，例如进料流量，温度及成分的变化。一般情况下精馏塔塔釜的温度，是通过控制精馏塔釜内灵敏板的温度来控制的。灵敏板是当外界条件或负荷改变时精馏塔内温度变化最灵敏的一块塔板。以往调节只是采用灵敏板温度调节器单一回路调节，调节反应慢，时间滞后，对精馏操作而言，产品的纯度很难保证。本文先介绍了系统的整体方案，给出系统框图，按设计需要逐一做了详细的介绍，包括温度传感器的选型、流量传感器的选型和变送器的选型等，对系统的功能进行分析，确定了控制器的型号及其控制规律。
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