1流程工业过程控制综合流程工业过程控制综合 实验实验(装置装置)系统系统设计方案安徽工安徽工业业大学大学杭州杭州电电子科技大学子科技大学2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3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45673、检测和控制方案说明（1）检测和控制点列表序号序号位号名称位号名称测量测量/控制方式控制方式说明说明1FIC101孔板流量计泵 1 出口流量 12FIC102电磁流量计泵 2 出口流量3FIC103涡轮流量计泵 3 出口流量4FIC104孔板流量计泵 4 出口流量5FI105转子流量计储罐 V103－反应釜流量6FI106转子流量计储罐 V104－反应釜流量7PI101扩散硅压力变送器反应釜内胆压力8PI102扩散硅压力变送器储气缓冲罐压力9PI101孔板流量计压差测量泵 1 出口管路差压 110PI102文丘里流量计压差测量泵 1 出口管路差压 211LIC101扩散硅压力液位变送器储罐 V103 液位13LIC102扩散硅压力液位变送器储罐 V104 液位14LIC103电远传磁翻转液位传感 器储罐 V105 液位15LIC104扩散硅压力液位变送器反应釜 V107 液位16LIC105扩散硅压力液位变送器加热罐 V106 液位17TI101PT100（三线制）反应釜内胆温度18TI102PT100（三线制）反应釜夹层温度测量19TI103PT100（三线制）换热器管程出口温度20TI104PT100（三线制）换热器可程出口温度21TI105PT100（三线制）加热罐温度22TI106PT100（三线制）盘管出口温度23FV101电动调节阀储罐－储罐流量调节24FV102电动调节阀储罐－反应釜流量调节25AV101双位双通电磁阀储罐－储罐通路26AV102双位双通电磁阀储罐－反应釜通路27P101变频器泵 3 出口流量调节28P102变频器泵 4 出口流量调节29LS101液位开关反应釜下液位开关30LS102液位开关储罐 V106 上液位开关（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8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 AV101，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 AV102，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 AV101，启动 P101传感器：孔板流量计 FIC101 或文丘里流量计 FIC1029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 AV102，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，DCS10（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，DCS2、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TCFC温度设定流量设定进料出料流量检测 FIC103温度检测 TIC104换热器 P102（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11TCFC温度设定流量设定夹层温度流量检测 FIC105温度检测 TIC102反应釜 P1043、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 TI102P104HS上储罐 D104TCTC温度检测 TIC102温度检测 TIC1014、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。
LC液位设定 流量检测 FIC102液位检测 LIC101上储罐D101 P101+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12FC流量设定流量检测 FIC104P103K流量检测 FIC1016、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 AV101 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 AV102 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 AV101、AV102 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序 号设备及材料名称规格型号数量产地简要说明一、过程控制实验装置过程控制实验装置对象系统1 套1离心泵CHL2-20/功率 0.37KW/流量 2M3/H4 台南方泵业132原料液储水箱不锈钢(500×1000×550)1 台杭州言实3有机玻璃三容水箱不锈钢 φ300×800mm3 台杭州言实4框架喷漆 40×40mm；38×25mm40 米杭州言实5有机玻璃复合加热 水箱Φ300×300，吊挂单相 1.5KW 电加 热管可方便安装 PT100/CU50 热 电阻温度传感器，铜－康铜热电偶1 台杭州言实6不锈钢反应釜带夹套、加热管、内胆冷却盘管、 搅拌电机、液位计等1 台杭州言实7电器控制箱及强电 控制面板铝板喷塑烂字（内安装漏电保护空 。