摘 要
带搅拌釜式反应器是一种最为常见,具有代表性的反应器,广泛的应用于化工生产的各个领域.带搅拌釜式反应器有一些非常重要的过程参数,如:反应压力,反应温度,冷却水阀流量等等.对于这些参数的控制至关重要,它们不但决定着产品的质量和生产的效率,也很大程度上决定了生产过程的安全性.由于非线性和温度滞后等很多因素,使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想.本文以带搅拌釜式反应器的工业生产过程作为被控对象,结合模糊 PID 控制,变比值控制,串级控制,前馈控制等多种控制方式,设计了一套基于西门子 PCS7 的自动化控制系统.
关键字:带搅拌釜式反应器 PID控制 变比值控制 串级控制
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系统简介
本文所设计的过程控制系统为一连续化学反应系统——带搅拌釜式反应器控制系统,主要由反应对象,检测元件,反应设备及冷却装置等几部分组成,其工艺流程如图1所示.反应对象包括反应物A,反应物B和催化剂C;检测元件包括温度传感器,流量计和压力传感器等;反应设备为带搅拌器的釜式反应器—标准盆头釜;反应器设置两类冷却装置,第一类为夹套冷却,冷却水入口流量为F4,由阀V4控制流量,第二类为蛇管冷却,冷却水入口流量为F5,由阀V5控制流量.反应器内主产物D重量百分比浓度在图中指示为A-1,反应温度为T1,液位为L1.反应器出口浆液流量为F7,由出口阀V9控制其流量.反应器出口为混合液,由产物D与未反应的A,B以及催化剂C组成.S1为热水进给开关阀,S2为反应器搅拌电机开关.
系统中所要涉及到的测控条件如表1所示,主要设备参数如表2所示.
表1 测控条件一览表
测控条件一览表:
F1
反应物A进料流量
729 kg/h
F2
反应物B进料流量
1540 kg/h
F3
催化剂C进料流量
88 kg/h
F4
冷却水流量(蛇管冷却)
最大25 t/h
F5
冷却水流量(夹套冷却)
最大42 t/h
F7
反应物料混合液出口流量
kg/h
T1
反应温度
℃
T2
夹套温度
℃
P1
反应压力
MPa(绝压)
L1
反应器料位
% (0-1.3m,0-100%)
表2 设备参数一览表

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