流程工業(yè)過程控制綜合實驗系統(tǒng)

1、流程工業(yè)過程控制綜合實驗(裝置)系統(tǒng)設計方案安徽工業(yè)大學杭州電子科技大學二O一O年十月流程工業(yè)過程控制綜合實驗系統(tǒng)1、典型化工流程過程控制綜合實驗系統(tǒng)的組成典型化工流程過程控制綜合實驗系統(tǒng)由：（1）、典型化工流程過程控制綜合實驗對象系統(tǒng)；（2）、典型化工流程過程控制綜合實驗系統(tǒng)檢測傳感執(zhí)行裝置；（3）、智能儀表及電器控制屏臺；（4）、典型化工流程過程控制綜合實驗DCS控制系統(tǒng)組成。（1）典型化工流程過程控制綜合實驗對象系統(tǒng)結構圖見化工過程控制實驗裝置系統(tǒng)結構圖。典型化工流程過程控制綜合實驗對象系統(tǒng)采用化工釜式反應系統(tǒng)的工藝控制流程且結構為開放式，學生可進入系統(tǒng)操作。對象系統(tǒng)由：實驗控制對象仿工

2、業(yè)設備結構。具有較強現(xiàn)場設備感；具有較豐富的設備種類，包括：l 框架系統(tǒng)：3000X2000X2800mm;（100×50×4mm方鋼管，50×5角鐵，60×6槽鋼，扶手護欄：1寸及4分鋼管）。防銹紅丹底漆，噴烤漆處理。l 反應器：采用蒸餾反應釜：不銹鋼，高徑比分別為1: 2（內膽配置冷卻盤管、耐壓0.6MPa、夾套加熱方式為熱水加熱），帶攪拌電機及及漿葉式攪拌漿）l 液位容器：采用377X800，及300X800不銹鋼密閉容器作為兩個高位槽儲罐.l 加熱容器：377X800加熱爐(外帶不銹鋼包裹的硅酸鋁保溫棉)；l 壓力容器：采用工業(yè)300X1000的

3、工業(yè)壓力儲罐做為壓力容器，安全且儲氣容量大，易做壓力控制實驗：l 換熱器：采用1597X1000工業(yè)標準列管換熱器，換熱效果明顯； l 滯后盤管：溫度滯后控制實驗用（滯后時間15秒）l 管道及閥門：DN25和DN20工業(yè)不銹鋼管道；永德信銅球閥及閘閥閥門。（2）典型化工流程過程控制綜合實驗對象系統(tǒng)工藝流程系統(tǒng)結構圖見化工過程控制實驗裝置控制系統(tǒng)流程圖儲水箱變頻調速原料泵P101孔板流量計（帶3151電容式差壓變送器）文丘里流量計（帶3151電容式差壓變送器）高位儲罐（帶擴散硅壓力/液位變送器）轉子流量計-反應釜內膽（帶電遠傳磁翻轉液位傳感器）列管換熱器電動調節(jié)閥-儲水箱儲水箱變頻調速原料泵P1

4、02渦輪流量計高位儲罐（帶擴散硅壓力/液位變送器）轉子流量計-反應釜內膽（帶電遠傳磁翻轉液位傳感器）列管換熱器氣動調節(jié)閥-儲水箱儲水箱變頻調速給水泵P103渦輪流量計加熱爐（帶擴散硅壓力/液位變送器）滯后盤管-儲水箱儲水箱變頻調速給水泵P103渦輪流量計反應釜內膽（冷卻盤管）-儲水箱加熱爐變頻調速熱水水泵P104渦輪流量計反應釜加熱夾套-加熱爐靜音空壓機壓力儲罐（空壓機自帶）壓力儲罐（實驗用）電動調節(jié)閥放空靜音空壓機壓力儲罐（空壓機自帶）壓力儲罐（實驗用）電動調節(jié)閥反應釜內膽2、典型化工流程過程控制綜合實驗系統(tǒng)管線敷設系統(tǒng)中的控制信號管線敷設采用易于拆裝式，與現(xiàn)場儀表裝置、控制臺（柜）接點均采

5、用接線端子連接?，F(xiàn)場信號線采用橋架引線，控制臺（柜）采用地溝引線方式。系統(tǒng)方便學生進行線路連接和敷設實驗。3、檢測和控制方案說明（1）檢測和控制點列表序號位號名稱測量/控制方式說明1FIC101孔板流量計泵1出口流量12FIC102電磁流量計泵2出口流量3FIC103渦輪流量計泵3出口流量4FIC104孔板流量計泵4出口流量5FI105轉子流量計儲罐V103反應釜流量6FI106轉子流量計儲罐V104反應釜流量7PI101擴散硅壓力變送器反應釜內膽壓力8PI102擴散硅壓力變送器儲氣緩沖罐壓力9PI101孔板流量計壓差測量泵1出口管路差壓110PI102文丘里流量計壓差測量泵1出口管路差壓21

6、1LIC101擴散硅壓力液位變送器儲罐V103液位13LIC102擴散硅壓力液位變送器儲罐V104液位14LIC103電遠傳磁翻轉液位傳感器儲罐V105液位15LIC104擴散硅壓力液位變送器反應釜V107液位16LIC105擴散硅壓力液位變送器加熱罐V106液位17TI101PT100（三線制）反應釜內膽溫度18TI102PT100（三線制）反應釜夾層溫度測量19TI103PT100（三線制）換熱器管程出口溫度20TI104PT100（三線制）換熱器可程出口溫度21TI105PT100（三線制）加熱罐溫度22TI106PT100（三線制）盤管出口溫度23FV101電動調節(jié)閥儲罐儲罐流量調節(jié)2

7、4FV102電動調節(jié)閥儲罐反應釜流量調節(jié)25AV101雙位雙通電磁閥儲罐儲罐通路26AV102雙位雙通電磁閥儲罐反應釜通路27P101變頻器泵3出口流量調節(jié)28P102變頻器泵4出口流量調節(jié)29LS101液位開關反應釜下液位開關30LS102液位開關儲罐V106上液位開關（2）控制方案說明系統(tǒng)能夠實現(xiàn)多種過程控制類型，覆蓋液位、流量、壓力、溫度等單回路控制、串級控制、選擇性控制、均勻控制、比值控制以及純滯后控制等等，并且系統(tǒng)還具有大量的安全聯(lián)鎖保護控制。通過系統(tǒng)閥門的切換，能夠滿足三個以上的獨立控制系統(tǒng)同時運行而互不影響。1、單回路控制方案說明（1）V103罐液位控制采用變頻泵P101控制儲罐

8、V103的液位。相關設備狀態(tài)：打開HV101、HV107、HV108（適度），關閉AV101，啟動P101（變頻）測量值：液位傳感器LIC101執(zhí)行器：變頻泵P101控制器：智能儀表，PLC，DCS（2）V104罐液位控制采用變頻泵P103控制儲罐V104的液位。相關設備狀態(tài)：打開HV103、HV109、HV110（適度），關閉AV102，啟動P103（變頻）傳感器：液位傳感器LIC102執(zhí)行器：變頻泵P103控制器：智能儀表，PLC，DCS（3）反應釜液位控制采用FV101控制反應釜中液位。相關設備狀態(tài)：打開HV102、HV114、HV106、FV101，關閉HV112、HV113，啟動P1

9、02（定頻率）傳感器：液位傳感器LIC104執(zhí)行器：氣動調節(jié)器FV101控制器：智能儀表，PLC，DCS（4）泵一線流量控制采用調節(jié)閥FV101控制泵一管線中的流量。相關設備狀態(tài)：打開HV101、HV107、HV108，關閉AV101，啟動P101傳感器：孔板流量計FIC101或文丘里流量計FIC102執(zhí)行器：調節(jié)閥FV101控制器：智能儀表，PLC，DCS（5）泵二線流量控制采用調節(jié)閥FV102控制泵二管線中的流量。相關設備狀態(tài)：打開HV102、HV114、HV106、FV101，關閉HV112、HV113，啟動P102傳感器：渦輪流量計FIC103執(zhí)行器：調節(jié)閥FV102控制器：智能儀表，

10、PLC，DCS（6）泵三線流量控制采用變頻泵P103控制泵三管線中的流量。相關設備狀態(tài)：打開HV103、HV109、HV110，關閉AV102，啟動P103（變頻）傳感器：渦輪流量計FIC104執(zhí)行器：變頻泵P103控制器：智能儀表，PLC，DCS（7）泵四線流量控制采用變頻泵P104控制泵四管線中的流量。相關設備狀態(tài)：打開HV104、HV111，啟動P104（變頻）傳感器：渦輪流量計FIC105執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS（8）反應釜內部溫度控制采用變頻泵P104控制反應釜內部反應溫度。相關設備狀態(tài)：打開HV104、HV111，關閉HV115，啟動變頻泵P104（變

11、頻）傳感器：溫度傳感器TIC101執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS（9）加熱罐溫度控制采用加熱器控制加熱罐中的溫度。相關設備狀態(tài)：啟動加熱器傳感器：溫度傳感器TIC105執(zhí)行器：加熱器控制器：智能儀表，PLC，DCS（10）換熱器出口溫度控制采用氣動調節(jié)閥控制換熱器出口溫度。相關設備狀態(tài)：打開HV106、HV102、HV113、打開變頻泵P104傳感器：TIC104執(zhí)行器：變頻泵P104控制器：智能儀表，PLC，DCS2、串級控制方案說明（1）溫度TI104-流量FI103串級控制回路以換熱器E101可程出口溫度TI104為控制目標，利用離心泵P102調節(jié)換熱器管程進口流

12、量FI103，從而實現(xiàn)控制目標。（2）溫度TI102-流量F105串級控制回路以反應釜D104夾層溫度TI102為控制目標，利用離心泵P104調節(jié)加熱罐出口熱水流量FI105，從而實現(xiàn)控制目標。3、選擇控制方案說明以反應釜內膽溫度控制器TIC101和夾層溫度控制器TIC102輸出作為選擇器HS的輸入，通過離心泵P104調節(jié)反應釜進口熱水流量以控制內膽溫度TI101和夾層溫度TI102。4、均勻控制方案說明液位LI101-流量FI102雙沖量均勻控制回路：以保證液位LI101均勻變化為控制目標，利用液位LI101和流量FI102構成雙沖量均勻控制回路。5、比值控制方案說明上儲罐D101進水流量F

13、I101與上儲罐D102進水流量FI104比值控制回路：通過離心泵P103調節(jié)上儲罐D102進水流量FI104，其設定值由FI101確定。6、聯(lián)鎖控制說明（1）加熱罐低液位LIC104控制聯(lián)鎖要求加熱罐液位LIC104低于某限值時，加熱罐停止加熱。（2）儲罐V103高液位LIC101控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC101高于某限值時，離心泵P101必須停止。（3）儲罐V103低液位LIC101控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC101低于某限值時，出口閥門AV101必須關閉。（4）加熱罐高液位LIC104控制聯(lián)鎖要求加熱罐液位LIC104高于某限值時，離心泵P102必須停止。（5）儲罐V104高液位LIC

14、102控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC102高于某限值時，離心泵P103必須停止。（6）儲罐V104低液位LIC102控制聯(lián)鎖要求上儲罐液位LIC102低于某限值時，出口閥門AV102必須關閉。（7）反應釜高液位LIC103控制聯(lián)鎖要求反應釜液位LIC103高于某限值時，進料閥門AV101、AV102必須關閉。（8）反應釜低液位LIC103控制聯(lián)鎖要求反應釜液位LIC103低于某限值時，加熱回路離心泵P104必須停止。1.4、過程控制綜合實驗裝置系統(tǒng)配置清單序號設備及材料名稱規(guī)格型號數(shù)量產地簡要說明一、過程控制實驗裝置對象系統(tǒng)1套1離心泵CHL2-20/功率0.37KW/流量2M3/H4臺南方泵業(yè)

15、2原料液儲水箱不銹鋼(500×1000×550)1臺杭州言實3有機玻璃三容水箱不銹鋼300×800mm3臺杭州言實4框架噴漆40×40mm；38×25mm40米杭州言實5有機玻璃復合加熱水箱300×300，吊掛單相1.5KW電加熱管?？煞奖惆惭bPT100/CU50熱電阻溫度傳感器，銅康銅熱電偶。1臺杭州言實6不銹鋼反應釜帶夾套、加熱管、內膽冷卻盤管、攪拌電機、液位計等1臺杭州言實7電器控制箱及強電控制面板鋁板噴塑爛字（內安裝漏電保護空氣開關、電流型漏電保護器充分考慮人身安全保護；配置帶鑰匙的電源啟動控制回路和多組保險絲，同時每一組強電

16、輸出都有旋鈕開，關控制，保證設備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關電源等。1套杭州言實8變頻器/可控控硅移相調壓器安裝面板安裝變頻器及可控控硅移相調壓器。1套杭州言實9網孔板安裝在對象的電器控制箱上部，分有電源區(qū)、隔離及多路變送模塊區(qū)、執(zhí)行器區(qū)、接線區(qū)，每區(qū)上部安裝有端子排及鋁合金走線槽；可方便學生將對象的一次檢測傳感器的供電及信號傳輸自行連接接線，測試無誤后，作為一個轉接區(qū)同上位控制柜二次控制儀表或控制器相連。1套杭州言實控制對象上安裝網孔安裝板，安裝板上安裝有電源及信號接線端子及鋁合金走線槽。方便學員自行對一次檢測傳感裝置接線。10不銹鋼球閥DN15，1.0MPa若干永德信D

17、N25，1.0MPa永德信11不銹鋼閘閥DN15，1.0MPa永德信DN25，1.0MPa永德信12不銹鋼法蘭不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機電13不銹鋼法蘭不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機電14不銹鋼工業(yè)管不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機電15不銹鋼工業(yè)管不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機電16不銹鋼焊接三通不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機電不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機電17不銹鋼焊接彎頭不銹鋼304；DN15，1.0MPa長城機電不銹鋼304；DN25，1.0MPa長城機電二、過程控制綜合實驗裝置智能儀表、電器標準工業(yè)控制柜1套

18、1標準工業(yè)控制柜采用標準工業(yè)控制柜，上置大功率通風扇，下有防水進風凹槽，前置高強度透明玻璃，其整體做前門，在不用打開柜門的情況下即可觀看整柜儀表運行情況，前后門均加工業(yè)控制柜專業(yè)用鎖，整柜體內外全噴塑防觸電結構，另有接地裝置，控制系統(tǒng)在控制柜中可分層擺掛，前置模塊化各類二次控制面板安裝板及各種標準件及控制儀表模塊等。1套寧波蘭貝各類二次儀表的安裝、調試、檢修、接線。2強電控制面板鋁板噴塑爛字（內安裝漏電保護空氣開關、電流型漏電保護器充分考慮人身安全保護；配置多組保險絲，同時每一組強電輸出都有旋鈕開，關控制，保證設備安全，操作控制便捷；裝有分相電壓表、指示燈，開關電源等。1套杭州言實3智能儀表控

19、制模塊安裝板鋁板噴塑爛字（帶智能儀表I/0端子接線排）；上安裝廈門宇電AI519A及AI719A智能調節(jié)儀2塊；智能流量積算儀2塊； 三路無紙記錄儀1塊2套杭州言實儀表全部24V供電，學生接線安全。AI519A智能光柱數(shù)顯調節(jié)儀（24V供電）1塊廈門宇電AI719A智能調節(jié)儀（24V供電）1塊廈門宇電AI708H智能流量積算儀（24V供電）1塊廈門宇電AI704A智能巡檢儀1塊廈門宇電5I/0接口轉切換板過程控制綜合實驗裝置對象系統(tǒng)一次檢測裝置總進、出線端子排；智能儀表I/0端子接線排1套杭州言實6其它線纜/接插頭/繼電器/安裝走線排等若干杭州言實三、現(xiàn)場一次檢測傳感裝置（安裝在對象上）1套(

20、一)、流量儀表1孔板流量計不銹鋼，角接取壓（DN 32-19）;法蘭焊接式安裝（帶電容式差壓變送器）1套濟南中自一臺設備孔板流量計（帶數(shù)字液晶就地顯示表頭及就地數(shù)字鍵盤量程和零點一鍵調整功能；安裝方式：水平臺式安裝，與帶三閥組體統(tǒng)一一體化安裝；精度：達0.075%供電電源: 24VDV；輸出信號: 4-20mA(可輸出開放信號) 與HART 協(xié)議兼容的數(shù)字信號傳感器：單晶硅諧振傳感器過程介質：壓縮空氣或水單向過壓能力，優(yōu)異完善的自診斷功能量程：1-100 (KPa)，最大工作壓力：16 (MPa);接口規(guī)格為M20×1.5標準螺紋；可通過BRAIN 協(xié)議由BT200 手持編程終端設定

21、。內置液晶數(shù)字顯示表帶測量范圍設置鈕；防爆結構型：ExiaIICT6IP67。附件：配三閥組、直通終端接頭、安裝套件。1-100KPa1套上海儀川一臺設備孔板流量計2文丘里流量計不銹鋼（DN 32-喉徑19）;法蘭焊接式安裝（帶電容式差壓變送器）1套濟南中自一臺設備文丘里流量計帶數(shù)字液晶就地顯示表頭及就地數(shù)字鍵盤量程和零點一鍵調整功能；安裝方式：水平臺式安裝，與帶三閥組體統(tǒng)一一體化安裝；精度：達0.075%供電電源: 24VDV；輸出信號: 4-20mA(可輸出開放信號) 與HART 協(xié)議兼容的數(shù)字信號傳感器：單晶硅諧振傳感器過程介質：壓縮空氣或水單向過壓能力，優(yōu)異完善的自診斷功能量程：1-1

22、00 (KPa)，最大工作壓力：16 (MPa);接口規(guī)格為M20×1.5標準螺紋；可通過BRAIN 協(xié)議由BT200 手持編程終端設定。內置液晶數(shù)字顯示表帶測量范圍設置鈕；防爆結構型：ExiaIICT6IP67。附件：配三閥組、直通終端接頭、安裝套件。1-100KPa1套上海儀川一臺設備文丘里流量計3渦輪流量計公稱口徑： DN10；精度等級：±0.5；連接方式：法蘭連接等；介質溫度：-20120；公稱壓力：1.6Mpa；顯示方式：420mA 標準信號； 供電電源：524VDC、24VDC3套上海虹益4電磁流量計精度等級：±0.5；襯里材質：聚氨脂；電極材質：不銹

23、鋼；連接方式：法蘭夾裝；介質溫度：070；公稱壓力：1.6Mpa；防護等級：IP65、；防爆標志：ExibCT6 ；工作電壓：220VAC口徑：DN20；一體化4-20mA信號輸出。1套上海儀川防爆標志：ExibCT6(二)、溫度儀表1PT1OO熱電阻WZP-231裝配式1套天津中環(huán)2銅-康銅熱電偶銅-康銅熱電偶（WRET-33）1套天津中環(huán)3鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳鉻-鎳硅熱電偶（WREK-33）1套天津中環(huán)(三)、壓力儀表1壓力儲罐壓力變送器擴散硅壓力變送器1套杭州西勒2普通壓力表0-0.25Mpa；精度：1.5%2套杭州鸛山普通壓力表0-0.6Mpa；精度：1.5%1套杭州鸛山普通壓力表-0.1-0 Mpa；精度：1.5%2套杭州鸛山（四）、液位/物位儀表1電遠傳磁翻板液位傳感器JYUHZ-517C10 0-600mm(帶4-20mA變送輸出及高底限報警功能)1套上海儀川2擴散硅壓力/液位變送器擴散硅壓力變送器3套杭州西勒（五）、執(zhí)行裝置1變