過程控制工程課程設(shè)計(jì).doc

過程控制工程課程設(shè)計(jì)目 錄緒論3第一章 自控工程設(shè)計(jì)概述41.1自控設(shè)計(jì)的任務(wù)41.2自控設(shè)計(jì)的內(nèi)容41.3自控設(shè)計(jì)的方法51.4自控設(shè)計(jì)的意義6第二章 工藝介紹及控制方案選擇62.1脫硫工藝簡介62.1.1工藝原理和工藝流程72.1.2HPF法脫硫操作條件82.1.3主要工藝操作控制指標(biāo)92.2管道儀表流程圖102.2.1主要控制回路和方案102.2.2管道儀表流程圖的繪制16第三章 自控設(shè)備的選型163.1控制裝置的選擇163.1.1PLC控制系統(tǒng)的組成163.1.2DCS控制系統(tǒng)的組成173.1.3PLC與DCS的比較173.1.4結(jié)論183.2PLC的硬件選型183.2.1PLC選型注意事項(xiàng)183.2.2PLC 的組成193.3圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定203.4檢測儀表的選型243.4.1溫度測量儀表的選型243.4.2壓力測量儀表的選型253.4.3流量測量儀表的選型25第四章 控制室設(shè)計(jì)264.1設(shè)計(jì)要求264.1.1位置選擇264.1.2尺寸設(shè)計(jì)264.1.3控制室的采光264.1.4控制室的供電及安全274.2根據(jù)要求結(jié)合工程特點(diǎn)設(shè)計(jì)274.3其他補(bǔ)充說明27第五章 儀表連接275.1系統(tǒng)的整體連接275.1.1儀表回路接線/接管圖285.1.2儀表盤端子圖/儀表盤穿板接頭圖285.2設(shè)計(jì)儀表端子圖29第六章 供電296.1儀表供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)296.1.1供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容296.1.2儀表供電要求296.1.3對供電交變類型和電壓的等級要求306.1.4對供電質(zhì)量的要求306.2儀表供電配電設(shè)計(jì)306.2.1供電回路分組306.2.2配電方式31第七章 信號報(bào)警及連鎖31第八章 安全保護(hù)及信息接地328.1儀表防爆設(shè)計(jì)328.1.1防爆設(shè)計(jì)的重要性328.1.2危險(xiǎn)環(huán)境的分類328.2儀表接地設(shè)計(jì)338.2.1接地作用和要求338.2.2接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與方法34第九章 施工試驗(yàn)及驗(yàn)收349.1自控工程的施工359.1.1施工工作內(nèi)容359.2自控工程的試運(yùn)行和驗(yàn)收359.2.1儀表的調(diào)校359.2.2儀表的試運(yùn)行359.2.3儀表的交工驗(yàn)收36第十章 設(shè)計(jì)心得36參考文獻(xiàn)38緒論1.學(xué)習(xí)自控工程設(shè)計(jì)的重要性本課程設(shè)計(jì)主要是通過對典型工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的典型工藝參數(shù)的測量方法、信號處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握測控對象參數(shù)檢測方法、變送器的功能、測控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進(jìn)一步加強(qiáng)對課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。工程設(shè)計(jì)是工程建設(shè)過程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，對整個(gè)工程項(xiàng)目起著指導(dǎo)作用。作為過程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生，從事控制工程設(shè)計(jì)將是畢業(yè)后工作任務(wù)中的一項(xiàng)主要內(nèi)容。因此，在校學(xué)習(xí)階段能掌握工程設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并進(jìn)行一次基本訓(xùn)練的實(shí)踐是十分必要的。在老師的指導(dǎo)下，通過控制工程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，學(xué)生畢業(yè)后走上工作崗位，一旦要做控制工程設(shè)計(jì)方面的一些工作，可大大縮短熟悉的過程。可以說控制工程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的一項(xiàng)基本功，今后無論從事本學(xué)科領(lǐng)域的哪方面工作，都是極為有用的。學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)也是工科專業(yè)學(xué)生加強(qiáng)工程實(shí)際觀念、進(jìn)行專業(yè)知識(shí)全面綜合運(yùn)行的一個(gè)極好的過程?？刂乒こ淘O(shè)計(jì)是運(yùn)用過程控制工程的知識(shí)、針對某生產(chǎn)工藝流程，實(shí)施控制方案的具體體現(xiàn)。完成控制工程設(shè)計(jì)，既要掌握控制理論及控制工程的基本理論，又要熟悉自動(dòng)化技術(shù)工具(控制及檢測儀表)的使用方法及型號、規(guī)格、價(jià)格等信息，而且要學(xué)習(xí)本專業(yè)的有關(guān)工程實(shí)際知識(shí)，如工程設(shè)計(jì)的程序和方法、儀表安裝方式及常用設(shè)備材料的規(guī)格、型號等。在經(jīng)過一次控制工程設(shè)汁的全面訓(xùn)練后將使學(xué)生深深體會(huì)到各專業(yè)課程所學(xué)知識(shí)的有機(jī)結(jié)合和綜合應(yīng)用的重要性。2.掌握控制工程設(shè)計(jì)的方法控制工程設(shè)計(jì)需要大量的專業(yè)知識(shí)，這些基本上在相關(guān)課程的教學(xué)中已學(xué)習(xí)過了。與此同時(shí)，尚需了解和掌握工程設(shè)計(jì)的程序和方法、合關(guān)的規(guī)程和規(guī)定。這些必須通過親自實(shí)踐，才能逐步掌握。要獨(dú)立完成項(xiàng)工程的控制設(shè)計(jì)，需懂得設(shè)計(jì)工作的程序。要用圖紙、文字資料來表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，使別人能清楚地看懂自己的設(shè)計(jì)圖紙，并能按圖紙進(jìn)行施工，就要熟悉有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。這一過程涉及到查閱各種設(shè)計(jì)資料的能力培養(yǎng)。由于涉及面廣，也難以通過幾節(jié)課講述清楚的。所以，整個(gè)工程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，最好的方法是邊干邊學(xué)。在進(jìn)行控制工程設(shè)計(jì)的模擬設(shè)計(jì)時(shí)，要大量查閱設(shè)計(jì)規(guī)程和規(guī)定，體會(huì)并掌握正確的設(shè)計(jì)表達(dá)方法。同時(shí)，在廣泛了解儀表、設(shè)備、材料等的有關(guān)信息中，學(xué)會(huì)收集設(shè)計(jì)資料的方法和途徑。另外，在編制眾多的控制設(shè)計(jì)圖紙資料過程中，訓(xùn)練、提高工程設(shè)計(jì)圖紙資料的編制能力。3.控制工程設(shè)計(jì)的發(fā)展概況近幾十年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)工具的發(fā)展以及新型過程控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容、程序和方法有了較大的變化。尤其當(dāng)進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，微電子技術(shù)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，使得過程控制所采用的儀表、設(shè)備等發(fā)生了根本性的改變。這些更促使控制工程設(shè)計(jì)工作進(jìn)行全曲的調(diào)整。在20世紀(jì)50、60年代，當(dāng)時(shí)在工業(yè)過程中，尤其在石油、化工生產(chǎn)過程中，大量使用氣動(dòng)儀表，以滿足防爆的要求。而常用的控制系統(tǒng)僅僅是單回路反饋控制系統(tǒng)(簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng))或少量的串級、均勻和比值控制系統(tǒng)。因此控制工程設(shè)計(jì)工作相對來說較為簡單。隨著電動(dòng)單元組合儀表的出現(xiàn)，一直到DDZ型儀表問世，本質(zhì)安全防爆的性能，根本上滿足了工業(yè)過程的防爆要求：于是，在控制工程設(shè)計(jì)中，電動(dòng)儀表逐步取代氣動(dòng)儀表。然而，無論是氣動(dòng)儀表或是電動(dòng)儀表，都屬于常規(guī)儀表。因此，在控制工程設(shè)計(jì)，基本的程序和方法內(nèi)容是相似的。中國在70、80、90年代分別制定了有關(guān)控制工程設(shè)計(jì)的施工圖內(nèi)容深度規(guī)定，作為控制專業(yè)使用常規(guī)儀表進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件。20世紀(jì)80年代中期，分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System , DCS也稱集散控制系統(tǒng))開始在工業(yè)過程中得到了應(yīng)用。分散控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)常規(guī)儀表的控制有著決然不同的方式與內(nèi)涵，控制工程設(shè)計(jì)工作也發(fā)生了很大的變化。為適應(yīng)改革、開放的經(jīng)濟(jì)政策，我國的工程設(shè)計(jì)必須與國際接軌。因此，在進(jìn)入21世紀(jì)前，總結(jié)了國內(nèi)外控制工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，開始推行國際通用設(shè)計(jì)體制和方法，使得控制工程設(shè)計(jì)工作更為規(guī)范有序。第一章 自控工程設(shè)計(jì)概述1.1自控設(shè)計(jì)的任務(wù)自控工程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是負(fù)責(zé)工藝生產(chǎn)裝置于公用工程、輔助工程系統(tǒng)的控制，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及有關(guān)的順序控制、信號報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)（SIS）和緊急停車系統(tǒng)（ESI）的設(shè)計(jì)。完成這些基本任務(wù)時(shí)，還要考慮自控所用的輔助設(shè)備及附件、電氣設(shè)備材料、安裝材料的選型設(shè)計(jì)；自控的安全技術(shù)措施和防干擾、安全設(shè)施的設(shè)計(jì)；以及控制室、儀表車間與分析器室的設(shè)計(jì)。1.2自控設(shè)計(jì)的內(nèi)容按照當(dāng)前實(shí)施的設(shè)計(jì)“新體制”的要求，自控工程設(shè)計(jì)階段的工作可歸納為以下六個(gè)方面的內(nèi)容： 根據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（PCD: Process Control Drawing）; 配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（P&ID: Piping and Instrumentation Drawing）； 征集研究用戶對P&ID及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見； 編制儀表請購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作； 確定儀表制造上的有關(guān)圖紙，按儀表制造商返回的技術(shù)文件，提交儀表接口條件，并開展有關(guān)設(shè)計(jì)工作； 編（繪）制最終自控工程設(shè)計(jì)文件。在設(shè)計(jì)工作中，必須嚴(yán)格的貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或?qū)嶒?yàn)裝置的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)資料，使設(shè)計(jì)建立在可靠的基礎(chǔ)上。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對工程的情況、國內(nèi)外自動(dòng)化水平、自動(dòng)化技術(shù)工具的制造質(zhì)量和供應(yīng)情況，以及當(dāng)前生產(chǎn)中的一些新技術(shù)發(fā)展的情況進(jìn)行深入調(diào)查研究，才能有一個(gè)正確的判斷，做出合理的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中還應(yīng)加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)觀念，注意提高經(jīng)濟(jì)效益。自控工程設(shè)計(jì)常用的方法是有工藝專業(yè)提條件，而自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲(chǔ)槽及其容量，確定合適的設(shè)備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。這種設(shè)計(jì)方法對合理確定控制方案，充分發(fā)揮自控專業(yè)的主觀能動(dòng)性是有益的。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，尤其對一些新工藝，有時(shí)主要是由工藝專業(yè)提出條件確定控制方案，自控專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在某些國外的公司就采用這種做法。1.3自控設(shè)計(jì)的方法在接到一個(gè)工程項(xiàng)目后，進(jìn)行自控工程設(shè)計(jì)時(shí)，按照什么樣的方法來完成這些內(nèi)容呢？本節(jié)介紹完成這些內(nèi)容的先后順序和它們之間相互關(guān)系。熟悉工藝流程這是自控設(shè)計(jì)的第一步。一個(gè)成功的自控設(shè)計(jì)，自控設(shè)計(jì)人員對工藝熟悉和了解的深度將是重要的因素。在這階段還需要收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD）了解工藝流程，并在和工藝人員充分協(xié)商后，定出各監(jiān)測點(diǎn)、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎(chǔ)上可畫出工藝控制流程圖（PCD）,并配合工藝系統(tǒng)專業(yè)完成各版管道儀表流程圖（P&ID）。儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計(jì)文件在儀表選型中，首先要確定的是采用常規(guī)儀表還是DCS系統(tǒng)。然后，以確定的控制方案和所有的監(jiān)測點(diǎn)，按照工藝提供的數(shù)據(jù)及儀表選型的原則，查閱有關(guān)部門匯編的產(chǎn)品目錄和廠家的產(chǎn)品樣本與說明書，調(diào)研產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價(jià)格，選定檢測、變送、顯示、控制等各類儀表的規(guī)格、型號。并編制出自控設(shè)備或儀表數(shù)據(jù)表等有關(guān)的信息的設(shè)計(jì)文件。控制室的設(shè)計(jì)自控方案的確定，儀表選型后，根據(jù)工藝特點(diǎn)，可進(jìn)行控制室的設(shè)計(jì)。對采用常規(guī)儀表時(shí)，首先考慮儀表盤的正面布置，畫出儀表盤布置圖有關(guān)的圖紙。然后均需畫出控制室布置圖及控制室與現(xiàn)場信號連接的有關(guān)設(shè)計(jì)文件，如儀表回路圖、端子配線圖等。在進(jìn)行控制室設(shè)計(jì)中，還應(yīng)向土建、暖通、電氣等專業(yè)提出有關(guān)的設(shè)計(jì)條件。節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算控制方案已定，所需的節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥的位置和數(shù)量也都已確定，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)和有關(guān)計(jì)算翻番進(jìn)行計(jì)算，分別列出儀表數(shù)據(jù)表中調(diào)節(jié)閥及節(jié)流裝置計(jì)算數(shù)據(jù)表與結(jié)果。并將有關(guān)條件提供給管道專業(yè)，供管道設(shè)計(jì)之用。儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)的實(shí)踐不僅需要供電，還需要供氣（壓縮空氣作為啟動(dòng)儀表的氣源，對于電動(dòng)儀表及DCS系統(tǒng)，由于目前還大量使用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所以氣源是不可少的）。為此需按照儀表的供電、供氣負(fù)荷大小及配置方式，畫出儀表供電系統(tǒng)圖、儀表空氣管道平面圖（或系統(tǒng)圖）等設(shè)計(jì)文件。依據(jù)施工現(xiàn)場的田間，完成控制室與現(xiàn)場聯(lián)系的相關(guān)設(shè)計(jì)文件按照現(xiàn)場的儀表設(shè)備的方位、控制室與現(xiàn)場的相對位置及系統(tǒng)的聯(lián)系要求，進(jìn)行儀表管線的配置工作。在此基礎(chǔ)上可列出有關(guān)的表格和繪制相關(guān)的圖紙，如列出電纜表（管纜）及橋架布置圖、現(xiàn)場儀表配線圖等。根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用等情況，完成有關(guān)的設(shè)計(jì)文件自控專業(yè)除了進(jìn)行儀表設(shè)備的選用外，這些儀表設(shè)備在安裝過程中，還需要選用一些有關(guān)的其他設(shè)備材料。對這些設(shè)備材料需根據(jù)施工要求，進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，編制儀表安裝材料表。設(shè)計(jì)工作基本完成后，編寫設(shè)計(jì)文件目錄等文件在設(shè)計(jì)開始時(shí)，先初定應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容，待整個(gè)工程設(shè)計(jì)工作基本完成后，要對所有的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行整理，并編制設(shè)計(jì)文件目錄、儀表設(shè)計(jì)規(guī)定、儀表施工安裝要求等工程設(shè)計(jì)文件。上述設(shè)計(jì)方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中各種設(shè)計(jì)文件的編制，還應(yīng)按自控工程的程序進(jìn)行。1.4自控設(shè)計(jì)的意義過程控制工程課程設(shè)計(jì)密切結(jié)合過程工業(yè)實(shí)際的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，是學(xué)習(xí)完過程控制工程課程和下廠實(shí)習(xí)后進(jìn)行的一次全面的綜合練習(xí)。其目的在于加深對過程控制工程設(shè)計(jì)思想的理解，掌握過程控制領(lǐng)域常用和有效的控制方案和控制系統(tǒng)，掌握過程工業(yè)典型操作單元的控制方案和系統(tǒng)特點(diǎn)；并接受嚴(yán)格和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔(dān)負(fù)實(shí)際工程任務(wù)打下良好和堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。過程控制工程課程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間必須接受的一項(xiàng)工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計(jì)過程中，在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用工程的方法，通過一個(gè)簡單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使學(xué)生初步體驗(yàn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的目的。通過課程設(shè)計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力； 工程繪圖的能力；第二章 工藝介紹及控制方案選擇2.1脫硫工藝簡介HPF法脫硫?qū)贊袷酱呋趸摿蚬に嚕荘DS脫硫工藝4的改進(jìn)工藝，兩者的區(qū)別在于所使用的催化劑略有差異：前者使用對苯二酚加PDS及硫酸亞鐵的復(fù)合催化劑(HPF)，后者使用PDS催化劑。HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，是利用焦?fàn)t煤氣中的氨做吸收劑，以HPF為催化劑的濕式氧化脫硫。煤氣中的H2S等酸性組分由氣相進(jìn)入液相與氨反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為硫氫化銨等酸性銨鹽，再在空氣中氧的氧化下轉(zhuǎn)化為硫。HPF法脫硫選擇使用HPF(鈷鐵類)復(fù)合型催化劑，可使焦?fàn)t煤氣的脫硫效率達(dá)到99%左右。2.1.1 工藝原理和工藝流程HPF法脫硫工藝置于噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝之后，從鼓風(fēng)冷凝工段來的溫度約55 的煤氣，首先進(jìn)入直接式預(yù)冷塔與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻水逆向接觸，被冷至3035然后進(jìn)入脫硫塔。預(yù)冷塔自成循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水從塔下部用預(yù)冷循環(huán)泵抽出送至循環(huán)水冷卻器，用低溫水冷卻至2025后進(jìn)入塔頂循環(huán)噴灑。采取部分剩余氨水更新循環(huán)冷卻水，多余的循環(huán)水返回鼓風(fēng)冷凝工段，或送往酚氰污水處理站。煤氣在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫、氰化氰(同時(shí)吸收煤氣中的氨，以補(bǔ)充脫硫液中的堿源)。脫硫后煤氣含硫化氫降至50mgm3。左右，送入硫酸銨工段。其主要反應(yīng)為：NH3 + H2O NH4OH (1)H2S + NH4OH NH4HS + H2O (2)2NH4OH + H2S (NH4)2 S + 2H2O (3)NH4OH + HCN NH4CN + H2O (4)NH4OH + CO2 NH4CO3 (5)NH4OH + NH4HCO3 (NH4)2CO3 + H2O (6)NH4OH + NH4HS + (x一1)S (NH4)2Sx + 2H20 (7)吸收了H2S、HCN的脫硫液從脫硫塔底排出，經(jīng)液封槽滿流人反應(yīng)槽。然后用脫硫循環(huán)液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。再生空氣從再生塔頂放散管至洗凈塔洗滌后放散，再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)再生。其主要反應(yīng)為：再生反應(yīng)NH4HS + 12O2 NH4OH + S (8)(NH4)2S + 12O2 + H2O 2NH4OH + S (9)(NH4)2S + 12O4 + H2O 2NH4OH + S (10)除上述反應(yīng)外，還進(jìn)行以下副反應(yīng)2NH4HS + 2O2 (NH4)2S2O3 + H2O (11)2(NH4)2S2O3 + O2 2(NH4)2SO4 + 2S (12)浮于再生塔頂部擴(kuò)大部分的硫磺泡沫，利用位差自流人泡沫槽，經(jīng)澄清分層后，清液返回反應(yīng)槽，硫泡沫用泡沫泵送人熔硫釜，經(jīng)數(shù)次加熱、脫水，再進(jìn)一步加熱熔融，最后排出熔融硫磺，經(jīng)冷卻后裝袋外銷。系統(tǒng)中不凝性氣體經(jīng)尾氣洗凈塔洗滌后放散。為避免脫硫液中副反應(yīng)鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。自鼓風(fēng)冷凝送來的剩余氨水，經(jīng)氨水過濾器除去夾帶的煤焦油等雜質(zhì)，進(jìn)入換熱器與蒸氨塔底排出的蒸氨廢水換熱后進(jìn)入蒸氨塔，用直接蒸汽將氨蒸出。同時(shí)向蒸氨塔上部加一些稀堿液以分解剩余氨水中的固定銨鹽。蒸氨塔頂部的氨氣經(jīng)分凝器和冷凝冷卻器冷凝成含氨大于10 的氨水送人反應(yīng)槽，以增加脫硫液中的堿源。其工藝流程圖如下：圖2.1 氨法HPF脫硫工藝流程2.1.2 HPF法脫硫操作條件山西南村化工設(shè)計(jì)焦炭年產(chǎn)量為150萬噸，與參考文獻(xiàn)12中年產(chǎn)145萬噸的漣鋼焦化廠非常相似。漣鋼的實(shí)際生產(chǎn)情況對本設(shè)計(jì)有莫大的幫助。 脫硫液中鹽類的積累脫硫過程中生成的脫硫溶液中(NH4)2S2O3和NH4CNS，在催化再生過程中與氧反應(yīng)生成NH3H2O后又重新參與脫硫反應(yīng)，因此能降低脫硫過程中氨的消耗量。由于再生反應(yīng)可控制NH4CNS的生成，故脫硫液中NH4CNS的增長速度較為緩慢。但脫硫液中的鹽類積累到超過250gL時(shí)，對脫硫效率的影響很明顯。 煤氣及脫硫液溫度當(dāng)脫硫液溫度較高時(shí)，會(huì)增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。但脫硫液的溫度太低也不利于再生反應(yīng)的進(jìn)行，因此，在生產(chǎn)過程中宜將煤氣溫度控制在2535，脫硫液溫度應(yīng)控制在3540。 脫硫液和煤氣中的含氨量脫硫液中所含的氨由煤氣供給，煤氣中的含氨量對操作的影響很大，當(dāng)氨硫物質(zhì)的量之比不小于1，煤氣中煤焦油含量不大于50mgm3、含萘小于05gm3時(shí)，即使一塔操作，其脫硫效率也可達(dá)99左右，脫氰效率大于80，當(dāng)氨硫物質(zhì)的量之比小于1時(shí)，即使采用雙塔脫硫工藝，也必須對操作參數(shù)適當(dāng)調(diào)整后才能保證脫硫效率。當(dāng)煤氣含氨量小于3gm3時(shí)，脫硫液中所含的氨小于7gL時(shí)，脫硫效率就會(huì)明顯下降。 液氣比對脫硫效率的影響增加液氣比可使傳質(zhì)面迅速更新，以提高其吸收推動(dòng)力，有利于脫硫效率的提高。但液氣比達(dá)到一定程度后，脫硫效率的增加量不明顯，反而會(huì)增加循環(huán)泵的動(dòng)力消耗，故液氣比也不宜太大。 再生空氣量與再生時(shí)間氧化lkg硫化氫的理論空氣用量不足2m3，在實(shí)際再生生產(chǎn)中，考慮到浮選硫泡沫的需要，再生塔的鼓風(fēng)強(qiáng)度一般控制在100m3(m2h)。由于HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，故可適當(dāng)降低再生空氣量。但是，減少再生空氣量后會(huì)影響硫泡沫的漂浮效果，因此在實(shí)際生產(chǎn)中不降低再生空氣量，而是適當(dāng)減少再生停留時(shí)間，再生生產(chǎn)操作控制在20min左右。 煤氣中雜質(zhì)對脫硫效率的影響生產(chǎn)實(shí)踐表明，煤氣中煤焦油和萘等雜質(zhì)不僅對煤氣的脫硫效率有較大影響，還會(huì)使硫磺顏色發(fā)黑。因此，要求進(jìn)入脫硫塔的煤氣中煤焦油含量小于50mgm3，萘含量不大于05gm3。 硫渣再生塔頂部硫泡沫進(jìn)入熔硫工序，在熔硫過程中產(chǎn)生的硫渣，可送回硫釜中熔硫，這樣還可減輕硫渣對環(huán)境的污染。但是目前一些熔硫釜的運(yùn)行操作情況不理想，硫渣和硫膏分離不好，而操作費(fèi)用又高，現(xiàn)在一些廠使用了板框壓濾機(jī)替代熔硫釜分離硫泡沫成清液和硫膏，硫膏含硫在7075。板框壓濾機(jī)操作，設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境差，生產(chǎn)的硫膏價(jià)值低。2.1.3 主要工藝操作控制指標(biāo)主要控制指標(biāo)如下：預(yù)冷塔補(bǔ)充氨水溫度 40入脫硫塔煤氣溫度 2535入脫硫塔脫硫循環(huán)液溫度 3545脫硫循環(huán)液泵出口壓力 0.5MPa進(jìn)再生塔空氣壓力 05MPa脫硫塔阻力 1500Pa預(yù)冷塔阻力 5gLH(對苯二酚) 0103gLPDS含量 812mgkgF(硫酸亞鐵) 0103gL懸浮硫 15gLNH4CNS和(NH4)2S2O3含量 250gL2.2管道儀表流程圖管道儀表流程圖(P&ID)的繪制是控制工程設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，雖然在設(shè)計(jì)新體制中、各版管道儀表流程圖(P&ID)并不歸在控制專業(yè)工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件內(nèi)。2.2.1控制方案的確定要進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制設(shè)計(jì)，必須先要了解生產(chǎn)過程的構(gòu)成及特點(diǎn)。以化工生產(chǎn)過程為例來說明?；どa(chǎn)過程的構(gòu)成可由圖2.2表示。圖2.2 化工生產(chǎn)過程的構(gòu)成化工生產(chǎn)過程的主體一般是化學(xué)反應(yīng)過程，化學(xué)反應(yīng)過程中所需的化工原料，首先送入輸人設(shè)備。然后將原料送入前處理過程，對原料進(jìn)行分離或精制，使它符合化學(xué)反應(yīng)對原料提出的要求和規(guī)格。化學(xué)反應(yīng)后的生成物進(jìn)入后處理過程，在此將半成品提純?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品并回收未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)品，然后進(jìn)人輸出設(shè)備中貯存。同時(shí)為了化學(xué)反應(yīng)及前、后處理過程的需要，還有從外部提供必要的水、電、汽以及冷量等能源的公用工程。有時(shí)，還有能量回收和三廢處理系統(tǒng)等附加部分?？刂品桨傅拇_定主要包括以下幾方面的內(nèi)容：正確選定所需的檢測點(diǎn)及其安裝位置；合理設(shè)計(jì)各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當(dāng)?shù)牟倏v變量；生產(chǎn)安全保護(hù)系統(tǒng)的建立。包括聲、光信導(dǎo)報(bào)警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護(hù)性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在控制方案的確定中還應(yīng)處理好以下幾個(gè)關(guān)系1.可靠性與先進(jìn)性的關(guān)系在控制方案確定時(shí)，首先應(yīng)考慮到它的可靠性，否則設(shè)計(jì)的控制方案不能被投運(yùn)、付之實(shí)踐，將會(huì)造成很大的損失。在設(shè)計(jì)過程中將會(huì)有兩類情況出現(xiàn)，一類是設(shè)計(jì)的工藝過程已有相同或類似的裝置在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員只要深入生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，吸收現(xiàn)場成功的經(jīng)驗(yàn)與原設(shè)計(jì)中不足的教訓(xùn)，其設(shè)計(jì)的可靠性是較易保證的。另一類是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)工藝，則必須熟悉工藝，掌握控制對象，分析擾動(dòng)因素，并在與工藝人員密切配合下，確定合理的控制方案?？煽啃允且粋€(gè)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鏈因素。但是從發(fā)展的眼光看，要推動(dòng)生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平不斷提高，使生產(chǎn)過程處在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，先進(jìn)性將是衡量設(shè)計(jì)水平的另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)成功地應(yīng)用于生產(chǎn)過程的控制后，除了常規(guī)的單回路、串級、比值、均勻、前饋、選擇性等控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用外，一些先進(jìn)的控制算法。如純滯后補(bǔ)償、解耦、推斷、預(yù)測、自適應(yīng)、最優(yōu)等也能借助于計(jì)算機(jī)的靈活、豐富的功能，較為容易地在過程控制中實(shí)現(xiàn)。況且，近年來人們對生產(chǎn)過程的認(rèn)識(shí)逐步深化，人工智能的研究卓有成效，這些都為自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高創(chuàng)造了有利條件。所以，在考慮控制方案時(shí)，必須處理好可靠性與先進(jìn)性之間的關(guān)系。一般來說，可以采用以下兩種方法：一種是留有余地，為下步的提高水平創(chuàng)造好條件。也就是在眼前設(shè)計(jì)時(shí)要為將來的提高工作留出后路，不要造成困難。另一種是做出幾種設(shè)計(jì)方案，可以先投運(yùn)簡單方案，再投運(yùn)下一步的方案。采用DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后完全可以通過軟件來改變方案這為方案的改變提供了有利的條件。2.控制與工藝、設(shè)備的關(guān)系要使控制方案切實(shí)可行，控制設(shè)計(jì)人員熟悉工藝，并與工藝人員密切配合是必不可少的。然而，目前大多數(shù)是先定工藝，再確定設(shè)備，最后再配控制系統(tǒng)。由工藝方面來決定控制方案，而自動(dòng)化方面的考慮不能影響到工藝設(shè)計(jì)的做法是較為普遍的狀況。從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，控制人員長期處于被動(dòng)狀態(tài)并不是正常的現(xiàn)象。工藝、設(shè)備與控制三者的整體化將是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的標(biāo)志。3.技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系設(shè)計(jì)工作除了要在技術(shù)上可靠、先進(jìn)外，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)上的合理性。過程中應(yīng)在深入實(shí)際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的比較。處理好技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，控制水平的提高將會(huì)增加儀表等軟、硬件的投資，但可能從改變操作、節(jié)省設(shè)備投資或提高生產(chǎn)效益、節(jié)省能源等方面得到補(bǔ)償。當(dāng)然，盲目追求而無實(shí)效的做法，并不代表技術(shù)的先進(jìn)，而只能造成經(jīng)濟(jì)上的損失。此外，自動(dòng)化水平的高低也應(yīng)從工程實(shí)際出發(fā)，對于不同規(guī)模和類型的工程，做出相應(yīng)的選擇，使技術(shù)和經(jīng)濟(jì)得到辨證的統(tǒng)一。由于此次設(shè)計(jì)，只是選擇部分工藝流程，所以所需控制點(diǎn)較少，主要控制點(diǎn)有：表2-1 脫硫工藝主要控制點(diǎn)控制點(diǎn)控制系統(tǒng)類型范圍進(jìn)脫硫塔脫硫液流量串級換熱器出口脫硫液溫度簡單（1）、進(jìn)脫硫塔脫硫液流量的控制此控制回路系統(tǒng)為串級控制系統(tǒng)，其主被控變量為進(jìn)脫硫塔脫硫液流量。主回路是通過流量計(jì)過檢測入脫硫塔的脫硫液的流量，變送后與其設(shè)定值進(jìn)行比較得到偏差。將偏差送入控制器按一定算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，來減小偏差。而進(jìn)入脫硫塔的脫硫液流量勢必會(huì)受到進(jìn)入脫硫塔的煤氣流量的影響，所以將進(jìn)入脫硫塔的煤氣流量通過流量計(jì)檢測反饋給主回路。進(jìn)脫硫塔脫硫液流量控制回路如下圖2-3所示：流量調(diào)節(jié)器1流量調(diào)節(jié)器2調(diào)節(jié)閥脫硫液流煤氣流檢測變送器2檢測變送器1二次干擾一次干擾給定圖2-3進(jìn)脫硫塔脫硫液流量控制回路（2）、換熱器出口脫硫液溫度的控制此控制回路系統(tǒng)為簡單控制系統(tǒng)，其被控變量為出口脫硫液溫度。脫硫液溫度 換熱器設(shè)定值溫度控制器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥熱電偶進(jìn)換熱器的脫硫液與冷卻水逆流接觸換熱，來降低脫硫液的溫度。要使得脫硫液溫度控制在一定范圍內(nèi)，可以增加補(bǔ)充冷卻水的流量或者減小脫硫液的流量來實(shí)現(xiàn)。從工藝合理性考慮，減小脫硫液流量勢必影響生產(chǎn)工藝過程的負(fù)荷，可能影響正常的生產(chǎn)。所以通過改變冷卻水的流量來達(dá)到控制目的。脫硫液的溫度，與設(shè)定值比較得到偏差送入控制器，控制器根據(jù)一定得算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥。圖2-4 脫硫液溫度控制系統(tǒng)簡化方塊圖換熱器出口脫硫液流量控制回路如下圖2-5所示：圖2-5換熱器出口脫硫液流量控制回路(三) 入脫硫塔煤氣的溫度必須控制在2535之間，這就需要對入脫硫塔前的煤氣管道的煤氣溫度進(jìn)行檢測，看是否符合要求。如果達(dá)不到要求，溫度偏高或者偏低，都將警報(bào)顯示，同時(shí)調(diào)控煤氣入口閥門，防止事故發(fā)生。該聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)主要由PLC控制實(shí)現(xiàn)，溫度檢測儀表具有報(bào)警空能，當(dāng)超出溫度范圍時(shí)，都將進(jìn)行報(bào)警顯示。同時(shí)通過PLC控制信號，調(diào)節(jié)煤氣管路的閥門?？刂葡到y(tǒng)如下圖?？刂葡到y(tǒng)PLC采用西門子S7200-CN，CPU選用221具有6/4個(gè)輸入/輸出通道，I/O通道分配如圖PLC控制程序如下： （四）脫硫塔由工藝要求可以知道，在脫硫塔中，需滿足以下的操作條件：（1）合適的溫度（2）合適的壓力（3）液氣比要維持在一個(gè)穩(wěn)定合適的范圍內(nèi)（4）合適的填料層持液量（5）填料層的壓降要求（6）填料塔內(nèi)的氣液分布（7）合適液體噴淋密度與填料表面的潤濕（8）除此之外，還要考慮避免攔液、液泛的發(fā)生具體到實(shí)際生產(chǎn)中，我們就要全面考慮，綜合出一個(gè)可行的方案。如果將上述條件，每條具體考慮，而不考慮其關(guān)聯(lián)性，會(huì)造成，整個(gè)控制系統(tǒng)的臃腫復(fù)雜，操作上也會(huì)混亂，容易造成故障。因此，我們要選擇一個(gè)主控變量，通過控制主控變量，來調(diào)節(jié)脫硫塔中的環(huán)境，進(jìn)而滿足上述條件，這樣也使整個(gè)控制系統(tǒng)，簡潔，經(jīng)濟(jì)，可行，易于操作控制。溫度、壓力和氣液比是直接受到進(jìn)塔氣液流量的影響；而填料層的持液量、填料層壓降也受著進(jìn)塔氣液流量的約束；通過調(diào)節(jié)進(jìn)塔氣液流量完全可以避免攔液與液泛的發(fā)生；上述（6）及（7）主要受填料塔本身性質(zhì)的影響，不再贅述。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，以進(jìn)塔氣、液流量為主控變量比較好。確定主控變量后，我們設(shè)計(jì)了如下一個(gè)簡單控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。2.2.2管道儀表流程圖的繪制根據(jù)工藝專業(yè)提出的工藝流程圖（PFD)，以及有關(guān)的工藝參數(shù)、條件等情況，確定全工藝過程的控制方案。在工藝流程圖上按其流程順序標(biāo)注控制點(diǎn)和控制系統(tǒng)，繪制工藝控制流程圖（PCD）。然后，把工藝控制流程圖（PCD）提交給系統(tǒng)專業(yè)，由系統(tǒng)專業(yè)隨著工程設(shè)計(jì)的深入進(jìn)行，繪制出各版管道儀表流程圖。P&ID的設(shè)計(jì)過程是從無到有、從不完善到完善的過程。P&ID的設(shè)計(jì)，必須待工藝流程完全確定后（但不是工藝流程設(shè)計(jì)完全結(jié)束后）才能開始，否則容易造成大返工。P&ID的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過初步條件版、內(nèi)部審核版、供建設(shè)單位批準(zhǔn)版、設(shè)計(jì)版、施工版和竣工版等階段后才能完成。第三章 自控設(shè)備的選型3.1控制裝置的選擇3.1.1 PLC控制系統(tǒng)的組成由PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成，如圖3-1所示。圖3-1 PLC控制系統(tǒng)的組成簡單PLC從圖中可以看出，PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用“可編程”的PLC，而不是實(shí)際的繼電器線路。因此，PLC控制系統(tǒng)可以方便地通過改變用戶程序，以實(shí)現(xiàn)各種控制功能，從根本上解決了電器控制系統(tǒng)控制電路難以改變的問題。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)值運(yùn)算及過程控制等復(fù)雜的控制功能。3.1.2 DCS控制系統(tǒng)的組成DCS控制系統(tǒng)（DIstributed Control System，分散控制系統(tǒng)）是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過程控制要求的日益復(fù)雜應(yīng)運(yùn)而生的綜合控制系統(tǒng)。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可提供窗口友好的人機(jī)界面和強(qiáng)大的通訊功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景。DCS控制系統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)基本包括模擬量控制系統(tǒng)（MCS），是將汽輪發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽機(jī)當(dāng)作一個(gè)整體進(jìn)行控制的系統(tǒng)，爐側(cè)MCS指鍋爐主控制系統(tǒng)、鍋爐燃料量控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng)、啟動(dòng)分離器儲(chǔ)水箱水位控制系統(tǒng)及蒸汽溫度控制系統(tǒng)；機(jī)側(cè)MCS指除氧器壓力、水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、凝汽器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；閉式水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)；高、低加水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)及輔汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。MCS擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)過程中水、汽、煤、油、風(fēng)、煙諸系統(tǒng)的主要過程變量的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)及整個(gè)單元汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷控制任務(wù)。3.1.3 PLC與DCS的比較1.控制處理能力一個(gè)PLC的控制器，往往能夠處理幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)（不超過500個(gè)I/O）。從集散體系的要求來說，不允許有控制集中的情況出現(xiàn)，太多點(diǎn)數(shù)的控制器在實(shí)際應(yīng)用中是毫無用處的，DCS開發(fā)人員根本就沒有開發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng)，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣，作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置，帶點(diǎn)能力越強(qiáng)當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了，至于整個(gè)控制體系的應(yīng)用水平呢，這主要是工程商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。2.硬件封裝結(jié)構(gòu)PLC一般為大底版式機(jī)架，封閉式I/O模件，封閉式結(jié)構(gòu)有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件，I/O模件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn)，很少使用32點(diǎn)模件。DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象，19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置，較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于對分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活，單個(gè)設(shè)備的可靠性更高。3.1.4 結(jié)論通過上述比較，我們可以看出，PLC控制系統(tǒng)比其他類型的控制系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此，在本次的控制工程的設(shè)計(jì)中，我們所控制的量被控制在四至五個(gè)，結(jié)合實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，我們選擇以PLC作為控制器來設(shè)計(jì)我們這次課程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。3.2 PLC的硬件選型3.2.1 PLC選型注意事項(xiàng)1. 合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系持校歡模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 2. 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程IO電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 3.相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。 4.響應(yīng)速度要求PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 5.系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 6.機(jī)型盡量統(tǒng)一一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題： 機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。 機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級分布式控制系統(tǒng)。3.2.2 PLC 的組成PLC主要有I/O模塊，通訊模塊，處理器模塊，電源模塊組成，除此之外還有各種不同的編程軟件。PLC典型的組成形式如圖3-2所示：圖3-2 PLC組成簡圖現(xiàn)簡單介紹三個(gè)本次課程設(shè)計(jì)的控制圖：（一）脫硫塔循環(huán)脫硫液的溫度控制：由于脫硫工段中主要是發(fā)生的脫硫液與煤氣的吸收反應(yīng)過程，所以脫硫液的溫度需要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證脫硫的質(zhì)量和效率，而脫硫塔反應(yīng)液變換成脫硫液的流程如下經(jīng)液封槽（防止倒吸，起保護(hù)作用）、事故槽（防止溶液過多溢出，起暫時(shí)存儲(chǔ)作)和溶液循環(huán)槽(相當(dāng)于反應(yīng)器）、溶液循環(huán)泵加壓，進(jìn)入換熱器與蒸汽換熱，換熱后再進(jìn)入再生塔與氧氣反應(yīng)，脫硫并產(chǎn)生循環(huán)脫硫液。在這個(gè)反應(yīng)流程中，需要控制的對象有：（1） 換熱器的換熱效果，以保證再生塔反應(yīng)的需要；（2） 再生塔反應(yīng)后的脫硫液的溫度。兩個(gè)控制最終都是為了實(shí)現(xiàn)獲得良好的脫硫效果。3.3 圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個(gè)回路的一組工業(yè)自動(dòng)化儀表，其中每個(gè)儀表(或元件)都用儀表位號來標(biāo)識(shí)。儀表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成，儀表位號中的第一位字母表示被測量，后繼字母表示儀表的功能；回路的編號由工序號和順序號組成，一般用三位至五位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，如下所示。儀表位號在管道儀表流程圖和系統(tǒng)圖中的標(biāo)注方法是：字母代號填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號填寫在下半圓中，如圖33所示。圖中(a)表示安裝在集中儀表盤面上的位號為TRC-131的溫度記錄與控制儀表，(b)表示就地安裝的位號為PI-1201的壓力指示儀表。圖3-3 儀表位號的標(biāo)注方法在編制儀表位號中，還有一些具體的規(guī)定，現(xiàn)摘要介紹如下。(1)多機(jī)組的儀表位號一般按順序編制，而不用同一位號加尾綴的方法。(2)如果同一儀表回路中有兩個(gè)以上相同功能的儀表，可用儀表位號加尾綴(大寫英文字母)的方法加以區(qū)別。例如：FT-201A、FT-201B表示同一回路內(nèi)的兩臺(tái)流量變送器。(3)當(dāng)屬于不同工序的多個(gè)檢測元件共用一臺(tái)顯示儀表時(shí)顯示儀表位號在回路編號中不表示工序號，只編制順序號；在顯示儀表回路編號后加阿拉伯?dāng)?shù)字順序號尾級的方法表示檢測元件的儀表位號。例如：多點(diǎn)溫度指示儀的儀表位號為TI-1，相應(yīng)的檢測元件儀表位號為TE-1，TE-2，。(4)當(dāng)一臺(tái)儀表由兩個(gè)或多個(gè)回路共用時(shí)，各回路的儀表位號都應(yīng)標(biāo)注，例如：一臺(tái)雙筆記錄儀記錄流量和壓力時(shí)，儀表位號為FR-121PR-131，若用于記錄兩個(gè)回路的壓力時(shí)，儀表位號應(yīng)為PR-123PR-124或PR-123124。(5)儀表位號的第一位字母代號(或者是被測變量和修飾字母的組合)只能按被測變量來選用，而不是按照儀表的結(jié)構(gòu)或被控變量來選用。例如：當(dāng)被測變量為流量時(shí)，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注FR，而不是FDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注FY；當(dāng)被測變量為壓差時(shí)，差壓式記錄儀應(yīng)標(biāo)注PDR，控制閥應(yīng)標(biāo)注PDV。(6)儀表位號中表示功能的后繼字母，是按照讀出或輸出功能而不是按照被控變量選用，后繼字母應(yīng)按IRCTQSA的順序標(biāo)注。(7)儀表位號的功能字母代號最多不要超過四個(gè)字母。(一)測量點(diǎn)測量點(diǎn)(包括檢出元件)是由過程設(shè)備或管道符號引到儀表圓圓的連接引線的起點(diǎn)，一般無特定的圖形符號，如圖3-4所示。圖3-4 測量點(diǎn)的表示(二)連接線圖形符號儀表圓圈與過程測量點(diǎn)的連接引線，通用的儀表信號線和能源線的符號是細(xì)實(shí)線。如圖3-5所示。圖3-5 連接線通用符號是實(shí)線當(dāng)有必要標(biāo)注能源類別時(shí)，可采用相應(yīng)的縮寫字標(biāo)注在能源線符號之上。例如AS-0.14為0.14MPa的空氣源，ES-24DC為24v的直流電源。當(dāng)通用的儀表信號線為如實(shí)線可能造成混淆時(shí)，通用信號線符號可在細(xì)實(shí)線上加斜短劃線(斜短劃線與紉實(shí)線成450角)。當(dāng)有必要區(qū)分信號線的類別時(shí)還可以專門的圖形符號來表示，如圖3-6所示。在復(fù)雜系統(tǒng)中，當(dāng)有必要表明信息流動(dòng)的方向時(shí)，應(yīng)在信號線符號上加箭頭。圖3-7所示為通用信號線上加箭頭的情況.圖3-6儀表信號線的一些圖形圖3-7信號線符號上加符號連接線的交叉和連接線的相接圖形符號有兩種方式，在同一個(gè)工程中只能任選一種。圖38所示為連接線的交叉為斷線；連接線相接不打點(diǎn)。而圖3-9所示為連接線的交叉不斷線：連接線相接則需打點(diǎn)。圖3-8 連接線的交叉與相接的表示方式之一 圖3-9 連接線的交叉與相接的表示方式之二(三)儀表圖形符號1常規(guī)儀表圖形符號儀表圖形符號是直徑為12M(或10MM)的細(xì)實(shí)線圓圈。儀表位號的字母或阿拉伯?dāng)?shù)字較多，圓圈不能容納時(shí)，可以斷開。處理兩個(gè)或多個(gè)變量(而不采用多變量字母u標(biāo)注)，或處理一個(gè)變量但有多個(gè)功能的復(fù)式儀表，可用相切的儀表團(tuán)圓表示。2分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號是直徑為12mm(或10mm)的細(xì)實(shí)線圓圈，外加與圓圈相切的細(xì)實(shí)線方框，如圖2-13所示。作為分散控制系統(tǒng)一個(gè)部件的計(jì)算機(jī)功能圖形符號，是對角線長為12mm(或10mm)的細(xì)實(shí)線六邊形。(四)表示儀表安裝位置的圖形符號表3-3所示為儀表安裝位置的圖形符號。(五)控制閥的圖形符號控制閥的圖形符號分別如表3-4、表3-5和表3-6所示；表3-4執(zhí)行機(jī)構(gòu)符號表3-5控制閥體圖形符號、風(fēng)門圖形符號表3-6執(zhí)行機(jī)構(gòu)中斷時(shí)控制閥位置的圖形符號3.4 檢測儀表的選型3.4.1 溫度測量儀表的選型一、看測溫范圍。熱電阻和熱電偶各有適宜的測溫范圍，根據(jù)實(shí)際測溫點(diǎn)的溫度及溫度梯度分布情況酌情選擇；二、結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境狀況選擇，尤其是要考慮現(xiàn)場電磁兼容性能，各種雜波、諧波、差模和共模干擾信號的情況。當(dāng)使用熱電偶時(shí)因溫差熱電勢屬于較微弱的電信號，易受干擾從而引入測量誤差，而熱電阻因?yàn)槭请娏餍盘柌灰资芨蓴_，而且又因?yàn)橛腥€制、四線制等可以進(jìn)一步減少測量的系統(tǒng)誤差，所以熱電阻在滿足測量范圍的前提下還具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)勢，還沒有熱電偶的冷端補(bǔ)償問題的麻煩。另外，現(xiàn)場一般在測溫點(diǎn)都是將熱電阻接到變送器上再輸出給二次儀表，不怕線路長造成信號衰減，而且不必使用造價(jià)較高的補(bǔ)償導(dǎo)線，而熱電偶則需要使用補(bǔ)償導(dǎo)線，這些情況下均適宜使用熱電阻。當(dāng)然熱電阻的阻值隨溫度而非線性變化會(huì)引入系統(tǒng)誤差，而且熱電阻的熱慣性略顯大些，不能夠較好的跟蹤溫度快速和大幅度的變化。為避免系統(tǒng)誤差過大，接入的二次儀表出的分辨率不宜過大，這樣也限制了系統(tǒng)整體的測溫線性范圍3.4.2 壓力測量儀表的選型一、熟悉測量壓力類型：確定系統(tǒng)中壓力的最大值，一般而言，選擇一個(gè)具有比最大值大1.5倍左右的壓力量程的變送器。 二、了解壓力介質(zhì)類型：簽發(fā)液體會(huì)堵上壓力接口，溶劑或有腐蝕性的物質(zhì)基礎(chǔ)會(huì)不會(huì)破壞傳感器中與這些介質(zhì)直接接觸的材料。以上因素決定是否選擇直接的隔離膜拜及直接與接觸的材料，比如在擴(kuò)散硅壓力傳感器選擇注意隔離膜片。 三、確定溫度范圍：通常壓力傳感器會(huì)標(biāo)定兩個(gè)溫度范圍，取出正常操作的溫度范圍和溫度可襝的范圍。正常操作溫度范圍是指壓力傳感器在工作狀態(tài)下不被破壞時(shí)候的溫度范圍，在超出溫度補(bǔ)償范圍時(shí)，可能會(huì)達(dá)不到其應(yīng)用研究的性能指標(biāo)。溫度補(bǔ)償范圍是一個(gè)比操作溫度范圍小的典型范圍。 四、掌握精度：決定精度的有非線性、遲滯、非重復(fù)性、零點(diǎn)偏置刻度、溫度等。 五、弄清輸出信號：壓力傳感器有MV、V、MA及幾數(shù)字輸出等多種類型，選擇怎樣的輸出取決于多種因素，包括壓力傳感器與系統(tǒng)控制器或顯示器間的距離，是否存在電氣噪聲或其他干擾信號。 對于許多壓力傳感器和控制器間距較短的OEM設(shè)備，采用輸出的壓力傳感器是最為經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。如果需要將信號放大，最好采用具有內(nèi)放大的變送器。對于遠(yuǎn)距離傳輸或存在較強(qiáng)的電子干擾信號，最好采用級輸出或頻率輸出。3.4.3 流量測量儀表的選型一、常用流量儀表選型流量儀表的選型一般應(yīng)根據(jù)流體介質(zhì)的狀況、對顯示儀表的要求工況、安裝條件及經(jīng)濟(jì)性等幾方面進(jìn)行綜合性分析后決定。二、刻度選用1)方根刻度范圍最大流量：為滿刻度的95左右。正常流量：為滿刻度的70 80左右。最小流量：為滿刻度的30左右。2)線性刻度范圍最大流量：為滿刻度的95左右。正常流量：為滿刻度的50 70左右。最小流量：為滿刻度的10左右。(對方根特性經(jīng)開方變成直線特性時(shí)為滿刻度的20左右)。3)面積式流量計(jì)刻度范圍最大流量：為滿刻度的95左右。正常流量：為滿刻度的50 80左右。最小流量：為滿刻度的10左右。第四章 控制室設(shè)計(jì)過程工業(yè)常采取集中控制方式，即所有現(xiàn)場信號都進(jìn)入到中央控制室內(nèi)。一部分信號經(jīng)過控制計(jì)算返回到生產(chǎn)裝置上以干預(yù)、調(diào)整生產(chǎn)過程，一部分信號在中央控制室內(nèi)進(jìn)行顯示、趨勢記錄、報(bào)警。某些工程項(xiàng)目中也可能出現(xiàn)現(xiàn)場控制室、現(xiàn)場儀表室，這種情況不多見。這里所說控制室是指中央控制室。控制室是生產(chǎn)操作人員運(yùn)用自動(dòng)化工具（DCS、FCS、PLC、智能儀表）對生產(chǎn)過程實(shí)行集中監(jiān)視、控制的核心崗位。進(jìn)行控制室設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要為自動(dòng)化工具正常地運(yùn)行提供良好的條件，還要為生產(chǎn)操作人員提供良好的工作環(huán)境。4.1 設(shè)計(jì)要求控制室設(shè)計(jì)的一般要求有如下幾個(gè)方面：控制室的位置選擇；控制室的面積；控制室的建筑要求；控制室的采光、照明；控制室的空調(diào)和采暖；控制室的進(jìn)線方式及電纜、管纜敷設(shè)；控制室的供電及安全保護(hù)等。4.1.1 位置選擇控制室的位置應(yīng)位于安全區(qū)域內(nèi)，選擇在接近現(xiàn)場和方便操作的地方。方向宜朝南，對于高壓和易爆的生產(chǎn)裝置，宜背向裝置。要避免接近振動(dòng)源和電磁干擾的場所。對易燃、易爆和有毒及腐蝕性介質(zhì)的生產(chǎn)裝置，控制室應(yīng)在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。4.1.2 尺寸設(shè)計(jì)控制室的面積主要考慮到長度、進(jìn)深以及盤前、盤后區(qū)大小的分配，以使于安裝維修及日常操作。具體要求如下:控制室的進(jìn)深：有操縱臺(tái)時(shí)不宜小于7. 5m；無操縱臺(tái)時(shí)不宜小于6m；大型控制室長度超過20m一時(shí)，進(jìn)深宜大于9m；小型控制室儀表盤數(shù)量較少時(shí)，進(jìn)深可適當(dāng)減少。盤前區(qū)：不設(shè)操縱臺(tái)時(shí)，盤面至墻面距離一般不小于3. 5m；有操縱臺(tái)時(shí)操縱臺(tái)至盤面距離一般取2.54mc盤后區(qū)：包括儀表盤的進(jìn)深和儀表盤后邊緣至墻面的距離。盤后邊緣至墻面的距離一般不小于15m。采用框架式儀表盤可取l .52m；屏式儀表盤宜取1.52. 5m；通道式儀表盤宜取0 .8m。若盤后有其他輔助設(shè)備，則要加輔助設(shè)備的寬度。4.1.3 控制室的采光采用自然采光的控制室，采光面積和盤前區(qū)地面面積比不應(yīng)小于l5.自然采光不應(yīng)直射儀表盤上，不要產(chǎn)生眩光，應(yīng)有遮陽措施。人工照明的照度標(biāo)準(zhǔn)為：盤面及操縱臺(tái)臺(tái)面不小于3001x(勒克斯)，盤后區(qū)不小于200lx，控制室外通道、門廊不應(yīng)小于100lx。對于事故照明，盤前應(yīng)不低于50h，盤后區(qū)不低于30lx。照明方式和燈具布置應(yīng)使儀表盤盤面和操縱臺(tái)得到最大照度光線柔和，操作人員接近盤監(jiān)視儀表時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)陰影。4.1.4 控制室的供電及安全控制室的供電及安全保護(hù)措施。供電與接地應(yīng)分別符合儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定(HG2050992)、儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)定(HG 2051392)的標(biāo)準(zhǔn)?？刂剖矣锌赡艹霈F(xiàn)可燃、有毒氣體時(shí)，應(yīng)設(shè)置可燃或有毒氣體泄漏報(bào)警器。當(dāng)位于火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)場所時(shí)，宜采用正壓通風(fēng)，在所有通道關(guān)閉時(shí)，能維持3050Pa壓力，當(dāng)未采用空調(diào)時(shí)，換氣次數(shù)不應(yīng)小于6次小時(shí)。4.2 根據(jù)要求結(jié)合工程特點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖紙請參考附錄控制室平面布置圖4.3 其他補(bǔ)充說明控制室的空調(diào)主要用于采用電子式儀表為主的大、中型控制室和儀表設(shè)備對濕、溫度有較高要求的場合冬季室外采腥計(jì)算溫度小于0攝氏度的地區(qū)需設(shè)置采暖?？刂剖业倪M(jìn)線方式和電纜、管纜的敷設(shè)方式。常用的有架空進(jìn)線和地淘進(jìn)線兩種方式。進(jìn)線密封問題