流程工业过程控制综合实验装置系统方案
流程工业过程控制综合实验(装置)系统
设
计
方
案
安徽工业大学
杭州电子科技大学
流程工业过程控制综合实验系统
1、典型化工流程过程控制综合实验系统的组成
典型化工流程过程控制综合实验系统由：（1）、典型化工流程过程控制综合实验对象系统；（2）、典型化工流程过程控制综合实验系统检测传感执行装置；（3）、智能仪表及电器控制屏台；（4）、典型化工流程过程控制综合实验DCS控制系统组成。
（1）典型化工流程过程控制综合实验对象
系统结构图见化工过程控制实验装置系统结构图。
典型化工流程过程控制综合实验对象系统采用化工釜式反应系统的工艺控制流程且结构为开放式，学生可进入系统操作。
对象系统由：实验控制对象仿工业设备结构。
具有较强现场设备感；具有较丰富的设备种类，包括：●框架系统：3000X2000X2800mm;（100×50×4mm
方钢管，50×5角铁，60×6槽钢，扶手护栏：1
寸及4分钢管）。
防锈红丹底漆，喷烤漆处理。
●反应器：采用蒸馏反应釜：不锈钢，高径比分别
为1: 2（内胆配置冷却盘管、耐压0.6MPa、夹套加热方式为热水加热），带搅拌电机及及浆叶式搅拌浆）
●液位容器：采用￠377X800，及￠300X800不锈
钢密闭容器作为两个高位槽储罐.
●加热容器：￠377X800加热炉(外带不锈钢包裹
的硅酸铝保温棉)；
●压力容器：采用工业￠300X1000的工业压力储
罐做为压力容器，安全且储气容量大，易做压力控制实验：
●换热器：采用￠1597X1000工业标准列管换热
器，换热效果明显；
●滞后盘管：温度滞后控制实验用（滞后时间15
秒）
●管道及阀门：DN25和DN20工业不锈钢管道；永
德信铜球阀及闸阀阀门。
（2）典型化工流程过程控制综合实验对象系统工艺流程
系统结构图见化工过程控制实验装置控制系统流程图
储水箱——变频调速原料泵P101—孔板流量计（带3151电容式差压变送器）—文丘里流量计（带3151电容式差压变送器）—高位储罐（带扩散硅压力/液位变送器）—转子流量计--反应釜内胆（带电远传磁翻转液位传感器）—列管换热器—电动调节阀--储水箱
储水箱——变频调速原料泵P102—涡轮流量计—高位储罐—（带扩散硅压力/液位变送器）—转子流量计--反应釜内胆（带电远传磁翻转液位传感器）—列管换热器—气动调节阀--储水箱
储水箱——变频调速给水泵P103—涡轮流量计—加热炉（带扩散硅压力/液位变送器）—滞后盘管--储水箱
储水箱——变频调速给水泵P103—涡轮流量计—反应釜内胆（冷却盘管）--储水箱
加热炉——变频调速热水水泵P104—涡轮流量计—反应釜加热夹套--加热炉
静音空压机——压力储罐（空压机自带）——压力
储罐（实验用）——电动调节阀——放空
静音空压机——压力储罐（空压机自带）——压力储罐（实验用）——电动调节阀——反应釜内胆
2、典型化工流程过程控制综合实验系统管线敷设
系统中的控制信号管线敷设采用易于拆装式，与现场仪表装置、控制台（柜）接点均采用接线端子连接。
现场信号线采用桥架引线，控制台（柜）采用地沟引线方式。
系统方便学生进行线路连接和敷设实验。
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3、检测和控制方案说明
（2）控制方案说明
系统能够实现多种过程控制类型，覆盖液位、流量、压力、温度等单回路控制、串级控制、选择性控制、均匀控制、比值控制以及纯滞后控制等等，并且系统还具有大量的安全联锁保护控制。
通过系统阀门的切换，能够满足三个以上的独立控制系统同时运行而互不影响。
1、单回路控制方案说明
（1）V103罐液位控制
采用变频泵P101控制储罐V103的液位。
相关设备状态：打开HV101、HV107、HV108
（适度），关闭A V101，启动P101（变频）测量值：液位传感器LIC101
执行器：变频泵P101
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（2）V104罐液位控制
采用变频泵P103控制储罐V104的液位。
相关设备状态：打开HV103、HV109、HV110
（适度），关闭A V102，启动P103（变频）传感器：液位传感器LIC102
执行器：变频泵P103
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（3）反应釜液位控制
采用FV101控制反应釜中液位。
相关设备状态：打开HV102、HV114、
HV106、FV101，关闭HV112、HV113，启
动P102（定频率）
传感器：液位传感器LIC104
执行器：气动调节器FV101
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（4）泵一线流量控制
采用调节阀FV101控制泵一管线中的流量。
相关设备状态：打开HV101、HV107、
HV108，关闭A V101，启动P101
传感器：孔板流量计FIC101或文丘里流量
计FIC102
执行器：调节阀FV101
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（5）泵二线流量控制
采用调节阀FV102控制泵二管线中的流量。
相关设备状态：打开HV102、HV114、
HV106、FV101，关闭HV112、HV113，启
动P102
传感器：涡轮流量计FIC103
执行器：调节阀FV102
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（6）泵三线流量控制
采用变频泵P103控制泵三管线中的流量。
相关设备状态：打开HV103、HV109、
HV110，关闭A V102，启动P103（变频）
传感器：涡轮流量计FIC104
执行器：变频泵P103
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（7）泵四线流量控制
采用变频泵P104控制泵四管线中的流量。
相关设备状态：打开HV104、HV111，启动P104（变频）
传感器：涡轮流量计FIC105
执行器：变频泵P104
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（8）反应釜内部温度控制
采用变频泵P104控制反应釜内部反应温度。
相关设备状态：打开HV104、HV111，关闭HV115，启动变频泵P104（变频）
传感器：温度传感器TIC101
执行器：变频泵P104
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（9）加热罐温度控制
采用加热器控制加热罐中的温度。
相关设备状态：启动加热器
传感器：温度传感器TIC105
执行器：加热器
控制器：智能仪表，PLC，DCS
（10）换热器出口温度控制
采用气动调节阀控制换热器出口温度。
相关设备状态：打开HV106、HV102、HV113、打开变频泵P104
传感器：TIC104
执行器：变频泵P104
控制器：智能仪表，PLC，DCS
2、串级控制方案说明
（1）温度TI104---流量FI103串级控制回路以换热器E101可程出口温度TI104为控制目标，利用离心泵P102调节换热器管程进口流量FI103，从而实现控制目标。
温度检测
TIC104
（2）温度TI102---流量F105串级控制回路以反应釜D104夹层温度TI102为控制目标，利用离心泵P104调节加热罐出口热水流量FI105，从而实现控制目标。
温度检测
TIC102
3、选择控制方案说明
以反应釜内胆温度控制器TIC101和夹层温度控制器TIC102输出作为选择器HS的输入，通过离心泵P104调节反应釜进口热水流量以控制内胆温度TI101和夹层温度TI102。
4、均匀控制方案说明
液位LI101---流量FI102双冲量均匀控制回路：以保证液位LI101均匀变化为控制目标，利用液位LI101和流量FI102构成双冲量均匀控制回路。
5、比值控制方案说明
上储罐D101进水流量FI101与上储罐D102进水流量FI104比值控制回路：通过离心泵P103调节上储罐D102进水流量FI104，其设定值由FI101确定。
6、联锁控制说明
（1）加热罐低液位LIC104控制联锁
要求加热罐液位LIC104低于某限值时，加热罐停止加热。
（2）储罐V103高液位LIC101控制联锁
要求上储罐液位LIC101高于某限值时，离心泵P101必须停止。
（3）储罐V103低液位LIC101控制联锁
要求上储罐液位LIC101低于某限值时，出口阀门A V101必须关闭。
（4）加热罐高液位LIC104控制联锁
要求加热罐液位LIC104高于某限值时，离心泵P102必须停止。
（5）储罐V104高液位LIC102控制联锁
要求上储罐液位LIC102高于某限值时，离心泵P103必须停止。
（6）储罐V104低液位LIC102控制联锁
要求上储罐液位LIC102低于某限值时，出口阀门A V102必须关闭。
（7）反应釜高液位LIC103控制联锁
要求反应釜液位LIC103高于某限值时，进料阀门A V101、A V102必须关闭。
（8）反应釜低液位LIC103控制联锁
要求反应釜液位LIC103低于某限值时，加热回路离心泵P104必须停止。
1.
4、过程控制综合实验装置系统配置清单。