醋酸乙烯化工畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1 引言1.1 課題意義醋酸乙烯是一種無色透明、有強(qiáng)烈氣味的液體，是世界上產(chǎn)量最大的50種化工原料之一10。醋酸乙烯單體(VAM)是醋酸及其衍生物中最主要的初級衍生物加工產(chǎn)品，也是有機(jī)合成(聚合物工藝學(xué))中的主導(dǎo)型原料之一，有較高的生產(chǎn)制備及衍生加工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值：作為醋酸的再加工物，醋酸乙烯的生產(chǎn)狀況對醋酸行業(yè)的整體發(fā)展具有日益顯著的影響作用14。醋酸乙烯主要用來生產(chǎn)聚乙烯醇、 醋酸乙烯共聚物等；聚乙烯醇的主要用途是生產(chǎn)維綸、 紡織漿料、粘合劑、涂料、 紙張?jiān)鰪?qiáng)劑及涂層、 產(chǎn)業(yè)聚合助劑等12。在我國典型的VAc電石法生產(chǎn)工藝占絕對的統(tǒng)治地位。我國在引進(jìn)技術(shù)、 消化吸收的基礎(chǔ)上 ,在工藝和催化

2、劑研究方面也取得了顯著的成果16。但從全球的發(fā)展看，在催化劑的水平和時(shí)空收率的應(yīng)用上，和最先進(jìn)的流化床技術(shù)的差距還是顯而易見的。因此，我們有必要引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展我國的流化床技術(shù)。DISTRIBL TED CONTR0L SYSTEM，就是我們常說的集散控制系統(tǒng)。這門技術(shù)常應(yīng)用于模擬量回路控制較多的行業(yè)。把所設(shè)計(jì)到的危險(xiǎn)分別管理控制，這樣就縮小了發(fā)生危險(xiǎn)的可能性，這種自動(dòng)化的高技術(shù)產(chǎn)品將顯示與管理集合于一體。真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，加快了工業(yè)產(chǎn)業(yè)化步伐。分級分布式控制，是集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在物理上真正的分散控制。通過一根總線，把總站和分站連接在一起，數(shù)據(jù)的一致性得到了保證，由此，也進(jìn)一步提高

3、系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。（1）DCS完善了管理體系的科學(xué)性與實(shí)踐性，是資源得到了優(yōu)化配置（2）DCS還使得企業(yè)更具有競爭力，使開發(fā)的產(chǎn)品的品質(zhì)和數(shù)量大幅增加，同時(shí)也提高了生產(chǎn)的效率，有利于技術(shù)的進(jìn)步（3）DCS系統(tǒng)使得對于設(shè)備的維修與更換更加簡單，快捷和經(jīng)濟(jì)（4）采用DCS可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制和管理，節(jié)省了大量的人力、物力資源（5）化工產(chǎn)業(yè)通過對DCS的應(yīng)用，是管理更加規(guī)范，同時(shí)也在一定程度上降低了運(yùn)營成本。1.2 相關(guān)技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在工業(yè)化的過程中，一共出現(xiàn)過三種合成醋酸乙烯的方法，分別是石油乙烯法、天然氣乙炔法和電石乙炔法，三種方法各有利弊，下面我將三種方法介紹如下：（1）石油乙烯

4、法用石油裂解聯(lián)產(chǎn)得到的乙烯，通過多管型固定床反應(yīng)器，合成醋酸乙烯。這種方法在國內(nèi)采用的比較多。（2）天然氣乙炔法四川川維公司使用的是天然氣乙炔法，顧名思義，原料就是平常常見的天然氣，這種技術(shù)多用固定床反應(yīng)器，也是應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)。（3）電石乙炔法在國內(nèi)，還有一種比較常見的方法，就是電石乙炔法，它是用水與電石發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生乙炔，一般采用沸騰床反應(yīng)器合成醋酸乙烯，國內(nèi)大概有10家公司采用此種方法進(jìn)行生產(chǎn)。Leap 技術(shù)作為一種新興的乙烯氣相法工藝 ,無論是工藝原理還是操作過程 ,都與傳統(tǒng)的乙烯氣相法的醋酸乙烯工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)(Bayer 技術(shù)與 USI技術(shù))非常相似16。但是 ,BP 公司開發(fā)的 L

5、eap 技術(shù) ,采用流化床反應(yīng)器,改善了反應(yīng)過程的傳熱 ,從而提高了醋酸乙烯的產(chǎn)率 ,單臺(tái)反應(yīng)器生產(chǎn)能力與傳統(tǒng)的乙烯氣相法相比提高了一倍，催化劑壽命也延長一倍以上16。對于流化床反應(yīng)器的應(yīng)用，從而使很多設(shè)備變得不再不可或缺，比如說氣體預(yù)熱交換器等，這樣和固定床工藝所需要的設(shè)備相比較，流化床技術(shù)可以使工藝過程變得簡單，經(jīng)濟(jì)，也可以使設(shè)備的投資減少大概30%左右，綜合上述的介紹與實(shí)踐，用乙烯氣相法制備醋酸乙烯的Leap技術(shù)目前走在了工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的最前端，將是醋酸乙烯合成的趨勢與進(jìn)步的關(guān)鍵。1.3本課題要求本課題擬從理論上，利用最新的流化床技術(shù)，設(shè)計(jì)出合成醋酸乙烯的工藝流程，縮小與國外的差距，加快

6、工藝規(guī)模放大和工業(yè)化進(jìn)程。選擇合適的催化劑，提高空時(shí)收率，將發(fā)展策略轉(zhuǎn)向流化床工藝技術(shù)。運(yùn)用DCS集散控制系統(tǒng)，通過對反應(yīng)器中文的控制以及反應(yīng)物料的調(diào)節(jié)，提高醋酸乙烯的合成技術(shù)。我國提升VAM生產(chǎn)能力勢在必行，但解決由流化床乙烯法替代高能耗，高污染的電石乙炔法尤為重要。從以上幾點(diǎn)完成本次工程設(shè)計(jì)，以提高國內(nèi)的醋酸乙烯產(chǎn)量以及對環(huán)境保護(hù)問題予以解決。本課題在保證醋酸乙烯生產(chǎn)過程穩(wěn)定、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全的前提下，對生產(chǎn)過程的主要技術(shù)參數(shù)如溫度，壓力，液位以及流量等加以嚴(yán)格控制。因此要求我們認(rèn)真收集資料，進(jìn)行調(diào)查研究，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和方案比較，選出先進(jìn)可靠、合理的自控方案。采用合適的儀表控制回路，

7、如單回路，串級控制回路，分程控制回路等。選擇合適的檢測儀表及DCS卡件，即各個(gè)管道控制部位的溫度、壓力、流量等。貫徹執(zhí)行國家、部頒的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)文件的編制工作，繪制正確、可行的施工圖紙，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。2 工藝流程簡介及控制要求2.1基本原理簡介合成工段的基本任務(wù)本工段通過羅茨鼓風(fēng)機(jī)將乙炔氣鼓入氣體混合槽，同時(shí)將來自于醋酸加料槽的醋酸經(jīng)由醋酸加料泵送入倒醋酸蒸發(fā)器，在醋酸蒸發(fā)器中通過水蒸氣加熱將醋酸汽化，送入氣體混合槽。在氣體混合槽中乙炔氣與醋酸蒸汽混合，經(jīng)過混合氣體第一預(yù)熱器和第二預(yù)熱器，進(jìn)入合成反應(yīng)器中，在一定的溫度條件下，在以活性炭為載體的醋酸鋅的催化作用下進(jìn)行反應(yīng)生成

8、醋酸乙烯。影響合成反應(yīng)的因素及控制要求在主反應(yīng)聚合反應(yīng)中影響反應(yīng)的因素很多，主要包括以下五個(gè)因素：（1）活性炭的影響活性炭本身即是觸媒的載體，另一方面活性炭上的羰基起著活性中心的作用，所以活性炭在這里起著雙重作用。（2）反應(yīng)溫度的影響合成醋酸乙烯的反應(yīng)是醋酸與乙炔通過吸附在活性炭上的醋酸鋅的而發(fā)生的。而首先就要使乙炔在活性炭表面上產(chǎn)生化學(xué)吸附，這個(gè)吸附溫度最低也要160 左右，所以要使反應(yīng)能夠進(jìn)行起碼也要將溫度控制在160 以上。隨著反應(yīng)溫度的提高，反應(yīng)速度常數(shù)也增大，觸媒的活性也就提高，空間收率也就高，但同時(shí)付產(chǎn)品增加，反應(yīng)液質(zhì)量下降。所以選用反應(yīng)溫度要綜合各項(xiàng)指標(biāo)，考慮到產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、觸

9、媒的消耗等方面因素，并根據(jù)當(dāng)時(shí)的主要矛盾來確定。一般情況下每個(gè)列之間相差10 左右能最大發(fā)揮觸媒的作用。（3）壓力的影響由于乙炔與醋酸合成醋酸乙烯的反應(yīng)是一個(gè)體積減少的反應(yīng)所以理論上講增加壓力對合成是有利的。當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)壓力上升時(shí)（例如，由于反應(yīng)出口管被聚合物附著而阻力升高時(shí)）對反應(yīng)來講是有利的，但這就要求鼓風(fēng)機(jī)打出更高的壓頭，對設(shè)備的要求也更高，尤其對鼓風(fēng)機(jī)的加工、安裝要求更嚴(yán)格也比較困難。另外乙炔在壓力高時(shí)不太穩(wěn)定，再者由于大部分氣體循環(huán)使用，乙炔的轉(zhuǎn)化率只有10 %左右，對整個(gè)系統(tǒng)來講，體積的減少是有限的。增加一些壓力對反應(yīng)的效果影響不是很大，而同時(shí)卻帶來一系列問題，所以本反應(yīng)是在常壓下操

10、作，系統(tǒng)內(nèi)保持正壓。在反應(yīng)器底部為克服觸媒的壓力，壓力般在0.8 kg/cm左右。（4）其它因素的影響對合成反應(yīng)的影響因素，除上述主要方面外，還有一些次要因素，如沸騰床流化狀態(tài)的好壞，分布板的設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)，床內(nèi)是否有構(gòu)件。另外操作水平也對合成反應(yīng)有影響。反應(yīng)溫度的控制是否平穩(wěn)，中溫忽高低都影響到觸媒的活性和壽命。2.2合成工藝流程敘述本工序的任務(wù)是將原料乙炔與原料醋酸蒸氣混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行反應(yīng)得到醋酸乙烯并把未反應(yīng)的乙炔分離、回收進(jìn)行循環(huán)使用。采用吸附在活性炭上的醋酸鋅為觸媒的沸騰床操作法生產(chǎn)。工藝流程主要包括：(1)乙炔與醋酸蒸氣的混合;(2)混合體的預(yù)熱;(3)反應(yīng)器的控制.3 系統(tǒng)

11、控制方案的設(shè)計(jì)合成工段主要是對醋酸蒸發(fā)器、合成反應(yīng)器以及鼓風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。被控變量的選擇原則：從間接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的方面考慮，這個(gè)參數(shù)需要有充足的靈活性，這樣才能更細(xì)致的反應(yīng)產(chǎn)品的質(zhì)量程度。在直接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的選擇上，作為首選的應(yīng)該是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。當(dāng)沒有直接參數(shù)作為被控變量時(shí)，我們可以選擇一個(gè)和主要參數(shù)有直接對應(yīng)關(guān)系的間接標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)作為參考和被控變量。除了需要考慮被控變量的參數(shù)外，我們還需要綜合考慮工藝的可實(shí)施性以及國內(nèi)外的生產(chǎn)水平及狀況。操作變量的選擇原則：作為控制變量，最基礎(chǔ)和重要的一點(diǎn)就是變量具有可控性。當(dāng)擾動(dòng)通道的放大倍數(shù)是一定時(shí)，我們選擇的變量最好應(yīng)該是通道放大倍數(shù)中比較大的參數(shù)。選擇

12、較小的控制時(shí)間通道參數(shù)有助于操作變量的記錄，而比較大的擾動(dòng)通道時(shí)間參數(shù)也可以達(dá)到此目的。選擇較小的通道純滯后時(shí)間。還有一點(diǎn)需要注意的就是干擾點(diǎn)的選擇接近控制閥，遠(yuǎn)離被控參數(shù)，同樣，除此之外，還需考慮工藝的可實(shí)施性以及生產(chǎn)水平?？刂崎y的選擇： 開閉形式的選擇。 口徑大小的選擇。 流量特性的選擇。 結(jié)構(gòu)形式的選擇?？刂崎y開閉形式的選擇原則：合成工段選用的為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，控制閥接收電氣轉(zhuǎn)換器傳來的信號(hào)，壓力與控制閥的開度成正相關(guān)，兩者同時(shí)增大或減小，這種情況稱為氣開閥。同理，當(dāng)壓力與控制閥的開度成負(fù)相關(guān)，則為氣閉閥。當(dāng)具體給定系統(tǒng)情況時(shí)，選擇哪種形式的控制閥，沒有固定的模式，要根據(jù)具體的工藝流程及

13、要求來考慮。一般來說，要根據(jù)以下幾條原則進(jìn)行選擇：安全生產(chǎn)為第一要素。在安全的基礎(chǔ)上，要盡量提高質(zhì)量水平。降低成本，節(jié)省資源也需要考慮在內(nèi)。從實(shí)際出發(fā)，具體情況具體分析。3.1合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)（1）合成是乙炔和醋酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成醋酸乙烯的過程，醋酸乙烯的濃度要求非常高，達(dá)到99.9%以上。為保證合成氣的質(zhì)量，工藝要求對反應(yīng)器反應(yīng)溫度進(jìn)行控制。合成反應(yīng)器的中溫要求178±0.5攝氏度。（2）合成反應(yīng)的簡單工藝過程為乙炔氣和醋酸氣在混合器中混合后，分別經(jīng)冷路和有預(yù)熱器加熱的熱路合成一定溫度的混和氣體熱氣體后，進(jìn)入醋酸乙烯合成反應(yīng)器（沸騰床），在一定溫度條件下，在以活性炭為載體的醋

14、酸鋅的作用下，進(jìn)行合成化學(xué)反應(yīng)。但在反應(yīng)器反應(yīng)溫度控制系統(tǒng)的控制通道中包含了兩個(gè)具有非線性的熱交換器，因而使整個(gè)對象的特性隨負(fù)荷的變化而變化，采用單回路控制系統(tǒng)已不能滿足控制要求，為此，在熱交換器的出口設(shè)置了一個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn)，并以他為副變量組成一個(gè)溫度與溫度的串級控制系統(tǒng)。在串級控制系統(tǒng)方案中，由于熱交換器這個(gè)具有非線性特性的環(huán)節(jié)包含在副回路中，負(fù)荷的變化所引起的對象影響就被副回路所克服，因此對主回路的影響就很小了。本系統(tǒng)采用串級回路控制，它能有效的提高控制效率，完善單一控制不能全面控制的缺點(diǎn)，串級控制系統(tǒng)就是將兩個(gè)單回路控制系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)姆绞秸蠟橐粋€(gè)控制系統(tǒng)。它與單回路控制最大的不同點(diǎn)是其對控

15、制的精密程度有了很大的提高，它所謂的“串級”是在結(jié)構(gòu)上副回路的數(shù)量有所增加，當(dāng)存在干擾時(shí)，它具有保持穩(wěn)定的性能。在工作性能方面，其有如下優(yōu)點(diǎn)： 對于進(jìn)入副回路的干擾具有極強(qiáng)的克服能力。 改善了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，提高了工作效率。 對負(fù)荷和操作條件的變化具有一定的適應(yīng)能力。（3）反應(yīng)溫度的控制是通過反應(yīng)器入口的混合氣的溫度來控制的，即反應(yīng)溫度有所上升時(shí)，則通過降低入口氣體溫度的方法來控制，可以通過調(diào)節(jié)第一預(yù)熱加熱器的蒸汽量來調(diào)節(jié)，但由于傳熱滯后比較大，調(diào)節(jié)不靈敏，故增設(shè)了一套正逆閥裝置來調(diào)節(jié)反應(yīng)器入口溫度，混合氣體從氣體混合槽出來后分成兩路，一路不加熱，稱為冷路，另一路經(jīng)加熱器，稱為熱路，在冷熱

16、路上各加一調(diào)節(jié)閥，用調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)冷熱路混合比例，就很容易調(diào)節(jié)反應(yīng)器入口溫度，也就比較容易調(diào)節(jié)反應(yīng)器中溫。正逆閥有一個(gè)信號(hào)指揮，一個(gè)開，另一個(gè)就關(guān)，兩開度加起來為100%。主被控變量：合成反應(yīng)器中溫副被控變量：熱交換器的出口溫度操縱變量：冷熱路氣體混合比例冷路控制閥：氣閉閥熱路控制閥：氣開閥主控制器：反作用副控制器：反作用（4）控制流程圖，如圖3.1所示：合成氣換熱器換熱器TC1TC2圖3.1 醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)流程圖干擾方框圖，如圖3.2所示：合成氣溫度控制器溫度控制器執(zhí)行器反應(yīng)器溫度變送器_溫度變送器給定_換熱器出口管道圖3.2 醋酸乙烯合成反應(yīng)器中溫控制系統(tǒng)方框圖從串級控制系統(tǒng)

17、的方框圖可以看出，該系統(tǒng)有兩個(gè)環(huán)路：一個(gè)內(nèi)環(huán)和一個(gè)外環(huán)。習(xí)慣上稱內(nèi)環(huán)為副環(huán)，外環(huán)為主環(huán)。處于副環(huán)上的控制器、對象和變送器分別稱副控制器、副對象和副變送器。副對象的輸出稱副變量。處于主環(huán)上的控制器、對象和變送器分別稱主控制器、主對象和主變送器主對象的輸出稱主變量。在此串級控制系統(tǒng)中，溫度控制器為主控制器，溫度為主變量，流量控制器為副控制器，流量為副變量。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，控制器的輸出去操縱控制閥，以實(shí)現(xiàn)對變量的定值控制。串級控制系統(tǒng)的目的是為了更好地穩(wěn)定主變量，使之等于給定值，而主變量就是主回路的輸出，所以說主回路是定值控制系統(tǒng)28。副回路的輸出是副變量，副回路的給定值是主控制

18、器的輸出，所以在串級控制系統(tǒng)中，副變量并不是不變的，而是要求隨主控制器的輸出變化而變化，因此是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)28。3.2 醋酸蒸發(fā)器液位控制系統(tǒng)（1）為了保證合成反應(yīng)的速度和生成醋酸乙烯的濃度，通過醋酸蒸發(fā)器的液面來調(diào)整加入醋酸量，用加熱蒸汽來控制蒸發(fā)量。加入醋酸量一定，釜液排出量一定，用加熱蒸汽將蒸發(fā)器液面維持一定，則蒸發(fā)量一定。（2）綜合以上考慮。選擇了單回路反饋控制系統(tǒng)。單回路系統(tǒng)是實(shí)際生產(chǎn)過程中最基本，同時(shí)也是最常見應(yīng)用最多的系統(tǒng)，大部分的其他控制系統(tǒng)一般都是以單回路系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，所以說單回路控制系統(tǒng)的分析方法以及分析結(jié)論是所有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。復(fù)雜控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)都是以單回路控制系統(tǒng)

19、的分析設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的。單回路系統(tǒng)由四部分相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)組成，這四部分分別是被控制的參數(shù)，變送設(shè)備以及控制器和閥。（3）被控變量：醋酸蒸發(fā)器液位操縱變量：加入醋酸蒸發(fā)器的蒸汽流量控制閥：氣開閥控制器：正作用（4）控制流程圖，如圖3.3所示：LC蒸汽流量SP圖3.3醋酸蒸發(fā)器液位控制流程圖方框圖，如圖3.4所示：給定液位控制器控制閥醋酸蒸發(fā)器液位變送器+流量_圖3.4醋酸蒸發(fā)器液位控制方框圖3.3 醋酸加料泵出口管道流量控制系統(tǒng)（1）合成反應(yīng)是乙炔和醋酸蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成醋酸乙烯的過程，為了保證化學(xué)反應(yīng)中的摩爾比（物質(zhì)的量之比），使反應(yīng)速度一定且生成醋酸乙烯的濃度較高，必須對醋酸加料泵出

20、口管道流量進(jìn)行控制。（2）采用直接節(jié)流法的控制方案，即可滿足設(shè)計(jì)要求。（3）被控變量：醋酸加料泵出口管道流量操縱變量：醋酸加料泵出口管道流量控制閥：氣開閥控制器：反作用（4）控制流程圖，如圖3.5所示：FC醋酸圖3.5 醋酸加料泵出口管道流量控制流程圖方框圖，如圖3.6所示：給定流量控制器控制閥泵流量變送器+流量_圖3.6 醋酸加料泵出口管道流量控制方框圖3.4 乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道流量控制系統(tǒng)（1）合成反應(yīng)是乙炔和醋酸蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成醋酸乙烯的過程，為了保證化學(xué)反應(yīng)中的摩爾比（物質(zhì)的量之比），使反應(yīng)速度一定且生成醋酸乙烯的濃度較高，必須對乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道流量進(jìn)行控制。（2）控制采用改變旁

21、路回流量的方案，既可滿足設(shè)計(jì)要求。（3）被控變量：乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道流量操縱變量：乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道回流量控制閥：氣開閥控制器：正作用（4）控制流程圖，如圖3.7所示：乙炔FC圖3.7乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道流量控制流程圖方框圖，如圖3.8所示： 給定流量控制器控制閥鼓風(fēng)機(jī)流量變送器+流量_圖3.8乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道流量控制方框圖4 儀表選型4.1 檢測儀表選型溫度儀表該工段共有13個(gè)溫度參數(shù)需要檢測并集中顯示，這13個(gè)溫度參數(shù)的范圍是25-185，如下表4.1所示：表 4.1 溫度信號(hào)位號(hào)描述溫度TE-101混合氣第一預(yù)熱器出口145TE-102混合氣第二預(yù)熱器出口180TE-103醋酸蒸發(fā)器10

22、0TE-104醋酸蒸發(fā)器出口78TE-105乙炔鼓風(fēng)機(jī)出口60TE-106吸附槽出口25TE-107醋酸加料槽35TE-108合成反應(yīng)器出口178TE-109粉末分離器出口25TE-110合成反應(yīng)器下部160TE-111合成反應(yīng)器中部178TE-112合成反應(yīng)器上部185TE-113合成反應(yīng)器178由表中數(shù)據(jù)可以看出這些溫度參數(shù)都屬于較低溫，所以可選擇熱電阻進(jìn)行測量，所以選擇WZP-120熱電阻，該型熱電阻主要技術(shù)參數(shù)為：分度號(hào)：Pt100，溫度范圍：-200420，熱響應(yīng)時(shí)間90S。壓力儀表本工段需要檢測的壓力參數(shù)共有9個(gè)，如表4.2所示，分別為：表 4.2 壓力信號(hào)位號(hào)描述壓力(KPa)備

23、注PZ-101醋酸蒸發(fā)器82集中PZ-102乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口5集中PZ-103醋酸加料泵出口497集中PZ-104反應(yīng)器出口23集中PZ-105反應(yīng)器入口69集中PZ-106預(yù)熱器蒸汽入口600集中PZ-107新乙炔壓力報(bào)警7.5集中PZ-108鼓風(fēng)機(jī)出口壓力報(bào)警75集中PZ-109觸媒取出槽頂5集中反應(yīng)器出口采用型號(hào)為WP201A-60kpa-5D24E2的差壓變送器，其主要技術(shù)參數(shù)為：測量范圍：060kpa；準(zhǔn)確度度等級：0.5級；工作電源：24VDC。醋酸蒸發(fā)器、反應(yīng)器入口、鼓風(fēng)機(jī)出口壓力報(bào)警均采用型號(hào)為YTP-100的防腐膜片壓力表，其主要技術(shù)參數(shù)為：精確度等級：1.6級；測量范圍： -

24、0.10.5MPa。醋酸加料泵出口、預(yù)熱器蒸汽入口采用型號(hào)為WP401A-1.6Mp-5G24E2的壓力變送器，其主要技術(shù)參數(shù)為：量程：01.6 Mp；工作溫度：-4085；輸出信號(hào)：420Ma;工作電源：24VDC。流量儀表合成工段的流量參數(shù)一共有2個(gè)，如表4.3所示，分別為：表 4.3 流量信號(hào)位號(hào)描述流量備注GT-101乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道3 M3/H集中GT-102醋酸加料泵出口管道0.8 M3/H集中乙炔鼓風(fēng)機(jī)入口管道、醋酸加料泵出口管道采用H250系列金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，H250型系列金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)為全金屬結(jié)構(gòu)?；谀K化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出，開關(guān)信號(hào)輸出，累計(jì)量顯示，HART協(xié)議執(zhí)行

25、，Profibus-PA總線，均可以全部根據(jù)用戶需求即時(shí)安裝與使用。高溫、高壓設(shè)計(jì)，防腐材料選用，X射線探傷，可以保證產(chǎn)品適用于任何現(xiàn)場需求。其主要技術(shù)指標(biāo)為：量程范圍：0-100%精度等級 1,6工作溫度 -80-300/-112-572 最高環(huán)境溫度 70 / 158 4.1.4液位儀表選型及原則標(biāo)準(zhǔn)選型原則：以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為基準(zhǔn)，便于安裝和維護(hù)為參考。對于材質(zhì)的選擇，我們應(yīng)充分考慮所測量介質(zhì)對儀表的負(fù)面作用，比如說腐蝕、結(jié)晶，這樣會(huì)使儀表的使用期限變短或者測量不準(zhǔn)確，更嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)或事故，所以充分考慮所測介質(zhì)的性質(zhì)很重要。對于儀表的測量，還應(yīng)該注意所在測量環(huán)境的溫度，根據(jù)所在的

26、溫度選擇適當(dāng)?shù)膬x表，會(huì)使測量更加精確。與溫度同樣需要考慮的還有壓力，壓力的大小也將影響儀表檢測的性能，所以應(yīng)充分考慮壓力值，選擇適當(dāng)?shù)膬x表。從投資的方面來看，選擇普通型的變送器，會(huì)節(jié)約大量的資金，但使用這種變送器的前提是所要檢測的介質(zhì)沒有腐蝕或者結(jié)晶等性質(zhì)，還就是這樣也要求工作人員需要定期進(jìn)行維護(hù)和檢修。從選擇儀表的精確性方面來講，變送器都有自身的測量范圍，如果沒有特殊要求，應(yīng)當(dāng)把所測介質(zhì)的范圍設(shè)置在儀表的1/4到3/4處，對于現(xiàn)場情況，需要對儀表測量范圍進(jìn)行遷移的，應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)的計(jì)算方法，是遷移量不對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，這樣也可以提高測量的精確性。液位儀表本工段液位參數(shù)有1個(gè)，集中顯示，如表4

27、.4所示，為：位號(hào)描述液位（%）HLT-101醋酸蒸發(fā)器液位0100表4.4 液位信號(hào)醋酸蒸發(fā)器液位采用型號(hào)為EJA118W的雙法蘭差壓變送器，其優(yōu)點(diǎn)是精度高，溫度影響可忽略不計(jì), 靜壓影響可忽略不計(jì)，具有雙向通訊功能（BRAIN/HART協(xié)議，F(xiàn)F現(xiàn)場總線）和完善的自診斷功能。4.2電氣閥門定位器選型在調(diào)節(jié)閥的附件中，最為重要的就是電氣閥門定位器。它一方面接收調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)，另一方面，它也控制調(diào)節(jié)閥的開閉，起到了中轉(zhuǎn)接收控制的作用，所以選擇合適的電氣閥門定位器是控制過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。閥門定位器能增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號(hào)傳遞滯后，加快閥桿移動(dòng)速度，能夠提高閥門線性度，克服閥桿磨

28、擦力并消除不平衡力影響從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位15。閥門定位器按照其工作原理和結(jié)構(gòu)形式可以分為氣動(dòng)閥門定位器、電氣閥門定位器和智能式閥門定位器。該工段的閥門定位器選用的是電氣閥門定位器，其是按力平衡原理設(shè)計(jì)的，工作原理是在氣動(dòng)閥門定位器的基礎(chǔ)上開發(fā)而成的電流信號(hào)來控制閥門定位器。本工段采用YT-1000系列電氣閥門定位器，YT-1000型電氣閥門定位器。其與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥聯(lián)合使用，構(gòu)成閉環(huán)控制回路，把系統(tǒng)給出的直流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作。同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行反饋，使閥門位置能夠按系統(tǒng)輸出的信號(hào)進(jìn)行正確定位。該電氣定位器可用于單作用型和雙作用型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu).由于本定位器具

29、有防爆結(jié)構(gòu)，故能使用于危險(xiǎn)場所。其特點(diǎn)有： 該定位器在很大范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生共振效果；定位器中的磁電部分應(yīng)用了新的動(dòng)圈技術(shù)，是定位器更加安全，穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線性程度高； 安全性能有了很大提高，除接線盒外，其他組件均可以在危險(xiǎn)場所直接打開并進(jìn)行檢修與維護(hù)； 擁有IP66的級別確認(rèn)，同樣擁有防爆級別確認(rèn)；該定位器的配件與其他設(shè)備大部分都相符，所以安裝，維修簡單快捷； 控制方式簡單，我們可以輕易的在正反作用以及單雙作用上自由選擇和轉(zhuǎn)換，不用其他附件即可實(shí)現(xiàn)1/2的分程控制檢測；該定位器由于為組合而成，而每一部分都是精密加工，采用先進(jìn)工藝技術(shù)鑄造而成，在抗腐蝕性等特殊情況中安全穩(wěn)定，是各種復(fù)雜環(huán)境的良好選擇；

30、 從實(shí)際情況出發(fā)，此定位器能根據(jù)特定情況，應(yīng)用活動(dòng)可調(diào)節(jié)阻尼部分，完成對輸出的控制； 多也形式的設(shè)計(jì)理念，讓導(dǎo)氣管的連接更加隨意和方便。其技術(shù)參數(shù)為：輸入信號(hào)：4-20mA；電阻：250±15 ；供氣壓力：1.4-7；行程：10-150mm；電源接口：PF1/2（G1/2）；導(dǎo)管接口：PT(NPT)1/4 ；壓力表接口：PT(NPT)1/8 ；防爆等級：Exia IIBT6,Exdm IIBT6；防護(hù)等級：IP66 ；環(huán)境溫度：-2070(標(biāo)準(zhǔn))；靈敏度：±0.2%，±0.5%；線性度：±1%，±2%；滯后度：1%；流量：80LPM；材料：壓鑄

31、鋁；空氣消耗量：3LPM。4.3控制閥選型本工段使用的均為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的型號(hào)為HTS，HTS為氣動(dòng)薄膜單座調(diào)節(jié)閥，其技術(shù)指標(biāo)為：公稱通徑：DN40DN200；公稱壓力：PN16/PN40/PN64；適用溫度：250  ， 425；連接方式：法蘭式；氣源壓力：140kpa400kpa；適用介質(zhì)：水及液體、油、蒸汽；控制方式：調(diào)節(jié)型（氣開/氣關(guān)）。HLS為小口徑單座調(diào)節(jié)閥，可用于控制各種不同壓力和溫度的流體,閥體呈S流線型的通道,壓降損失小,流量大,可調(diào)范圍廣,流量特性精度高,調(diào)節(jié)閥配用多彈簧式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,輸出力大。技術(shù)指標(biāo)為；公稱壓力:ANSI1

32、25、150、300、600JIS10、16、20、30、40K、PN1.6、4.0、6.4MPa；連接型式:法蘭式；上閥蓋:常溫型(P):-17+230；伸長I型(E1):-45-17，+230+566；伸長II型(E2):整體式(E2I):-100一45，焊接式(E2W):一196-100；壓蓋型式:螺栓壓緊式；閥芯型式:單座柱塞型閥芯；流量特性:金屬閥座:CV值從0.414的高精度流量特性符合IEC534一2。5 DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 DCS系統(tǒng)介紹DCS，它分為兩個(gè)部分，一為控制，二為監(jiān)控，他們通過總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，組成一個(gè)多級的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它具有多項(xiàng)功能，除了控制與監(jiān)控，還能做

33、到通信與顯示的作用。它最主要的作用，總結(jié)起來就是分散監(jiān)控，集中控制，分層分段管理以及方便靈活的組態(tài)系統(tǒng)。DCS的結(jié)構(gòu)很靈活，功能也有很大的不同，但是他們的作用是相同的，都是分散監(jiān)控，集中控制。將其分開介紹，可以有如下6點(diǎn)：首先，是分散處理的智能化，把計(jì)算機(jī)應(yīng)該集中處理的功能拆散開，分給各個(gè)層次的單元與微處理器，各種控制方法都是自行計(jì)算，可以獨(dú)立進(jìn)行的。第二，顯示的分散性，總操作控制站與各個(gè)單獨(dú)的本地控制操作站，都能獨(dú)立顯示控制過程，這其中可以從3個(gè)特點(diǎn)來介紹：顯示具有實(shí)時(shí)性，可以看到最新的控制情況；總操作控制站匯集了所有的本地控制站點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)與控制情況，這都能在總控制站顯示出來；每個(gè)分控制站

34、也可以調(diào)用其他分控制站及總控制站的數(shù)據(jù)與資源。第三，是數(shù)據(jù)庫的共享與分散，分布式的設(shè)計(jì)方案，可以在每個(gè)控制站都裝有單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫，然后通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的共享。第四，數(shù)據(jù)的傳輸更具有效率，所有的通信都是相同地位的，沒有優(yōu)先級，這就是通信更加通暢。第五，供電系統(tǒng)也分散供給，這樣一方面可以節(jié)省資源，另一方面也可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。第六，由于控制的分散性，使控制變得簡捷直接，同時(shí)也縮小了很大程度上總控制站的負(fù)荷。由于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，這就減小了由于儀表故障造成對總生產(chǎn)控制結(jié)構(gòu)的影響，使生產(chǎn)更加連貫持續(xù)。DCS為完成分散監(jiān)控，集中控制，專門設(shè)有DDC分站，它可以獨(dú)立進(jìn)行控制任務(wù)，控制、數(shù)據(jù)收集等功

35、能集合于一體，而DCS系統(tǒng)就是由這些分站以及計(jì)算機(jī)連接起來組成的系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)是由操作站，控制站等一系列結(jié)構(gòu)站構(gòu)成的，對于現(xiàn)場的輸出信號(hào)，首先通過總線和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳遞給現(xiàn)場控制站以及數(shù)據(jù)采集站，并傳遞到相關(guān)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)。對于集散控制系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)的集中處理十分重要，這樣就可以實(shí)現(xiàn)故障的診斷，優(yōu)化計(jì)算的目的本工段的DCS系統(tǒng)選用的是浙大中控JX-300系列，JX-300X基本組成包括工程師站（EX）、操作站（OS）、控制站（CS）和通信網(wǎng)絡(luò)Scnet ，Scnet 遵循開放的TCP/IP協(xié)議。工業(yè)以太網(wǎng)擁有100Mbps的傳輸速率。對于今后規(guī)模的發(fā)展，設(shè)備的擴(kuò)容，也只需要增加控制站及操作站即可

36、，對于以前的控制沒有任何影響。只需要采用操作員站，控制站，操作站各一個(gè)，我們就可以完成醋酸乙烯的合成。5.2 控制站的設(shè)計(jì) JX-300XJX-300X DCS 系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5.1所示：圖圖5.1集散控制系統(tǒng)DCS的典型體系結(jié)構(gòu)JX-300X 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程控制的主要設(shè)備之一是控制站，其核心是主控制卡。主控制卡一般插在過程控制站的最上部機(jī)籠，通過高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)SBUS擴(kuò)充各種功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場信號(hào)的輸入與輸出，同時(shí)完成過程控制中的優(yōu)化控制等各種控制算法以及數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制。控制站主要由機(jī)柜、機(jī)籠、供電單元和卡件組成。JX-300X結(jié)構(gòu)如圖5.2所示：信息管理網(wǎng)工程

37、師站操作員站現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站現(xiàn)場控制站網(wǎng)橋圖5.2 JX-300X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2.2DCS機(jī)柜的選型機(jī)柜選擇SP202?；境叽纾?100（H）×800（B）×600（D）mm；頂部安裝四個(gè)散熱風(fēng)扇（選配）作為散熱方式；安裝方法：焊接或螺栓固定；內(nèi)部機(jī)籠安裝：架裝結(jié)構(gòu)（電源機(jī)箱、I/O 單元、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）；控制站機(jī)柜為拼裝結(jié)構(gòu)，包括機(jī)柜門在內(nèi)的每個(gè)子部件電氣上均為連通（導(dǎo)通電阻小于0.5歐姆），以保證整個(gè)機(jī)柜使用過程中可靠接地，提高了系統(tǒng)抗干擾的能力。機(jī)柜底部安裝有可調(diào)整的電纜線入口，機(jī)柜側(cè)面安裝有可活動(dòng)的匯線槽，安裝空間為200×400mm，為信號(hào)電纜

38、準(zhǔn)備了足夠的空間，同時(shí)可以方便地增加、移動(dòng)、整理來自現(xiàn)場的電纜。機(jī)柜最多可安裝一個(gè)控制站的電源單元、6 個(gè) I/O 單元（機(jī)籠）和相關(guān)的端子板。由于輸入輸出卡件（包括冗余卡）一共有34個(gè)，而一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可帶16個(gè)卡件，所以選擇兩組互為冗余的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡SP233以及兩個(gè)一體化機(jī)籠SP211。電源單元使用UPS，UPS的意思是不間斷電源(uninterruptible power system)，是能夠提供穩(wěn)定、持續(xù)、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。5.1.1DCS卡件的選型控制站的軟硬件核心是主控制卡，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)控制站內(nèi)的所有的軟硬件關(guān)系以及各項(xiàng)控制任務(wù)，主控卡的功能和性能將直接影響倒系統(tǒng)的實(shí)

39、時(shí)性、可用性、可維護(hù)性和可靠性。主控卡我選擇SP243X，其技術(shù)特點(diǎn)是采用雙微處理器結(jié)構(gòu)，協(xié)同處理控制站的任務(wù)，功能強(qiáng)，速度快；支持冗余或非冗余配置，冗余方式為11熱備用，互為冗余的兩個(gè)卡件安裝在主控制卡槽位內(nèi)，能自動(dòng)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，使工作/備用卡件之間的狀態(tài)同步；128個(gè)控制回路，可接8個(gè)冗余的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡；帶算術(shù)，邏輯，控制算法庫；卡件供電：DC5V，280mA；DC24V，5mA。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡作為主控制卡聯(lián)接I/O卡件的中間環(huán)節(jié)，它一方面驅(qū)動(dòng)SBUS總線，另一方面管理本機(jī)籠的I/O卡件，是系統(tǒng)I/O機(jī)籠的核心單元。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡選擇的是SP233，其技術(shù)特點(diǎn)是支持冗余結(jié)構(gòu)，每個(gè)機(jī)籠可配置雙SP

40、233卡，互為備份；卡件板上具有WDT看門狗復(fù)位功能，在卡件受到干擾而造成軟件混亂時(shí)能自動(dòng)復(fù)位CPU，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行20。在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)卡件故障，SP233可自動(dòng)無擾動(dòng)切換到備用卡件，并可實(shí)現(xiàn)硬件故障情況下軟件切換和軟件死機(jī)情況下的硬件切換，確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行；可方便擴(kuò)展I/O機(jī)籠；可對本機(jī)籠的供電情況施行自檢20。性能指標(biāo)為：卡件供電：DC5V，80mA通訊方式：冗余高速SBUS總線通訊規(guī)約擴(kuò)展方式：015可用的BCD碼地址設(shè)置冗余方式為11熱備用冷端溫度測量范圍：-2040±1合成工段共有29個(gè)信號(hào)點(diǎn)，其中25個(gè)輸入信號(hào)，4個(gè)輸出信號(hào)，13個(gè)熱電阻信號(hào)和12個(gè)電流信

41、號(hào)組成了輸入信號(hào)，而輸出信號(hào)則均為電流信號(hào)。熱電阻輸入信號(hào)選用的是SP316卡，冗余方式為11熱備用，SP316是熱電阻信號(hào)輸入卡，是專用于測量熱電阻信號(hào)的，每一路分別可接收Pt100、 Cu50兩種熱電阻信號(hào)，將其調(diào)理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給SP243X。其性能指標(biāo)為：輸入點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)（相互隔離）；分辨率為15bit，帶極性；輸入阻抗大于1M；隔離電壓：現(xiàn)場側(cè)500VAC通道間500VAC;共模抑制比大于等于120db；卡件供電：+5V<35mA對于不同的輸入信號(hào)，SP316可調(diào)的范圍及精度如表5.3：表5.3 SP316可調(diào)的范圍及精度信號(hào)類型測量范圍精度Pt100-200850±

42、0。1%FSCu50-50150±0。1%FSSP313卡件是電流信號(hào)輸入卡，是一塊智能型的、帶有模擬量信號(hào)調(diào)理的四路信號(hào)采集卡，12個(gè)電流輸入信號(hào)均選用SP313，冗余方式為11熱備用，每一路可接受型和型電流型號(hào)，并為四路變送器提供+24V隔離電源。其性能指標(biāo)為：輸入點(diǎn)數(shù)4點(diǎn)；分辨率：15bit，帶極性；輸入阻抗250；隔離電壓：現(xiàn)場側(cè)500VAC；共模抑制比大于等于120db；卡件供電：+5V<35mA +24V：(四路均配電)：130mA（四路均不配電）：30mA對于不同的輸入信號(hào)，SP313可調(diào)的范圍及精度如表5.4：表5.4 SP313可調(diào)的范圍及精度信號(hào)類型測量范圍

43、精度標(biāo)準(zhǔn)電流420 mA±0。1%FS標(biāo)準(zhǔn)電流010 mA±0。1%FS4個(gè)輸出信號(hào)采用SP322卡，該卡件為模擬信號(hào)輸出卡，冗余方式為11熱備用，是4路點(diǎn)點(diǎn)隔離型電流信號(hào)輸出卡，作為帶CPU的高精度智能化卡件，它允許主控制卡監(jiān)控正常的輸出電流，具有實(shí)時(shí)檢測輸出狀況的功能。其性能指標(biāo)為：輸入點(diǎn)數(shù)4點(diǎn)（點(diǎn)點(diǎn)隔離）；隔離方式為點(diǎn)點(diǎn)耦合；輸出信號(hào)：010mA或420mA，可組態(tài)選擇；輸出負(fù)載：<1.5K（010mA）；750（420mA）；隔離電壓500VAC；卡件供電：+5±0.3V：30mA；+24±0.7V：100mA；精度滿量程為0.2%所需的I

44、/ O卡件數(shù)如表5.5所示:表5.5I/0卡件數(shù)量圖卡件SP243XSP233SP316SP313SP322X作用主控制卡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡熱電阻信號(hào)輸入卡電流信號(hào)輸入卡模擬信號(hào)輸出卡數(shù)量24731軟件方面，如表5.6所示：表5.6 DCS系統(tǒng)軟件及其它設(shè)備選型序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量1AdvanTrol套12操作系統(tǒng)WIN 200套16系統(tǒng)組態(tài)6.1 組態(tài)的概念組態(tài)，就是為了滿足我們進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程，它對于各種確切要求和與應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行相應(yīng)的選擇與定義，使我們可以通過軟件模擬實(shí)際的控制過程，這樣可以讓我們更加直觀的了解設(shè)計(jì)方案的利弊?？梢赃M(jìn)行數(shù)據(jù)收集和對反應(yīng)過程控制，這是組態(tài)軟件的基本特征。

45、它能夠滿足不同的要求，用各種不同的組態(tài)方式提供個(gè)用戶方便快捷的操作方法，各種預(yù)設(shè)置的模塊也可以是設(shè)計(jì)控制過程變得更加順暢，各項(xiàng)功能可以使控制設(shè)計(jì)更加接近現(xiàn)實(shí)。組態(tài)軟件既能支持多廠商的設(shè)備，也可以通過網(wǎng)絡(luò)與實(shí)際工程控制相結(jié)合，與控制和管理層相連接，系統(tǒng)也可以進(jìn)行集成。6.2 DCS系統(tǒng)基本配置組態(tài)DCS組態(tài)工作的內(nèi)容主要包括:系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、控制策略組態(tài)、流程圖組態(tài)、報(bào)表組態(tài)等26。硬件部分設(shè)計(jì)完成后即可進(jìn)行軟件組態(tài)，首先進(jìn)入浙大中控JX-300系統(tǒng)組態(tài)軟件，在總體信息下完成系統(tǒng)單元的組態(tài)，系統(tǒng)單元主要是構(gòu)建控制站和操作站，針對本工段DCS系統(tǒng)而言，控制站中需要添加兩個(gè)主控制卡，一個(gè)作為工

46、作卡，另一個(gè)作為冗余卡。圖6.1 主機(jī)設(shè)置然后進(jìn)行控制組態(tài)的設(shè)計(jì)，控制組態(tài)主要包括I/O組態(tài)和常規(guī)控制方案兩項(xiàng)內(nèi)容。I/O組態(tài)首先要添加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，本課題中共有兩組互為冗余的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，添加了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡后，就要進(jìn)行I/O卡件的設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行卡件及其通道信號(hào)的添加，其中輸入卡包括14個(gè)互為冗余的SP316和10個(gè)互為冗余的SP313，輸出卡為8個(gè)互為冗余的 SP322X。輸入輸出卡件和信號(hào)點(diǎn)添加完畢后要對信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，包括該檢測參數(shù)的量程，工程單位，信號(hào)類型等信息，而輸出信號(hào)則要注明該信號(hào)的信號(hào)制和閥特性。圖6.2 I/O輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡圖6.3 I/O卡件圖6.4 I/O點(diǎn)圖6.5模擬量輸入常

47、規(guī)控制方案即是對14個(gè)控制回路進(jìn)行設(shè)置，包括控制方案，輸入輸出信號(hào)，串級控制系統(tǒng)還需要分別對主回路和副回路的輸入信號(hào)進(jìn)行設(shè)置。圖6.6 回路設(shè)置操作組態(tài)的主要內(nèi)容有標(biāo)準(zhǔn)畫面和流程圖，其中標(biāo)準(zhǔn)畫面又包括系統(tǒng)總貌，趨勢曲線，控制分組和數(shù)據(jù)一覽。系統(tǒng)總貌。操作組態(tài)是為了更好的服務(wù)于操作員對生產(chǎn)過程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)總貌畫面是監(jiān)控操作畫面的總目錄。主要用于顯示重要的過程信息，或作為索引畫面用?？勺鳛橄鄳?yīng)畫面的操作入口，也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成特殊菜單頁，每頁最多顯示32塊信息。圖6.7 總貌畫面設(shè)置趨勢組態(tài)可以讓我們更直觀的了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況與工藝的具體要求，趨勢組態(tài)每頁可以設(shè)置8個(gè)趨勢位號(hào)，自行設(shè)置記錄

48、數(shù)據(jù)的間隔與位號(hào)，時(shí)間間隔可以在1-3600秒之間根據(jù)要求隨意設(shè)定。另外，每個(gè)數(shù)據(jù)都是獨(dú)立存儲(chǔ)，這樣每個(gè)趨勢組態(tài)都是相互獨(dú)立的，便于我們存儲(chǔ)與載入。圖6.8趨態(tài)組態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)一覽畫面，我們可以隨時(shí)了解合成過程中的數(shù)據(jù)與情況，一頁畫面，我們可以設(shè)置32個(gè)位點(diǎn)。圖6.9 一覽畫面設(shè)置圖6.10 合成反應(yīng)器中溫控制流程圖在完成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置后，我們還需要繪制流程圖，它是我們對整個(gè)組態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)反映，在流程圖上的仿真，使很大程度上的的數(shù)據(jù)和控制過程都可以呈現(xiàn)在我們面前，我們也可以更加方便，直觀的了解反應(yīng)情況，從而更加完善組態(tài)系統(tǒng)。流程圖主要包括靜態(tài)圖形，和動(dòng)態(tài)參數(shù)。靜態(tài)圖形類似于設(shè)備連接等，動(dòng)態(tài)參數(shù)是真實(shí)反應(yīng)

49、的數(shù)據(jù)，通過在流程圖上的觀察與判斷，我們可以判斷合成過程是否和預(yù)計(jì)的一樣，提高了反應(yīng)的安全系數(shù)的同時(shí)，降低了出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能。完成軟硬件的設(shè)計(jì)后還要考慮整個(gè)系統(tǒng)的安全性，主要包括電源和接地，DCS系統(tǒng)的供電要求電壓穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定，不間斷，無干擾供電。因此，在從外部提供兩路獨(dú)立的供電輸入的同時(shí)，還應(yīng)設(shè)置不間斷電源供電系統(tǒng)UPS，當(dāng)電源失電時(shí)，UPS將向系統(tǒng)供電。除了電源，接地也是DCS系統(tǒng)的一項(xiàng)必不可少的環(huán)節(jié)，要求系統(tǒng)安全接地以及信號(hào)接地。結(jié)論本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)醋酸乙烯生產(chǎn)合成工段DCS系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)。合成工段主要是對合成反應(yīng)器、醋酸加料泵、醋酸蒸發(fā)器以及乙炔鼓風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。運(yùn)用了串

50、級控制系統(tǒng)和單回路控制系統(tǒng)。根據(jù)控制任務(wù)的要求，通過進(jìn)一步的對生產(chǎn)原理的了解與工藝過程的研究，最后確定并撰寫控制方案分析與設(shè)計(jì)。具體過程如下：首先根據(jù)工藝流程確定控制方案，再按照控制方案繪制管道及儀表流程圖（AutoCAD繪制）。然后對系統(tǒng)DCS硬件選型，其中都包括編制DCS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表，集散控制系統(tǒng)選型，現(xiàn)場控制站硬件配置，編寫現(xiàn)場控制站硬件一覽表，I/O卡件清單，機(jī)柜、機(jī)籠卡件布置圖，操作員站硬件配置及設(shè)備表，儀表回路圖，端子接線圖。完成上面內(nèi)容之后，最后對SUPCON JX-300X集散控制系統(tǒng)軟件組態(tài)，完成系統(tǒng)登錄和I/O組態(tài)，控制回路組態(tài)，操作組態(tài)，監(jiān)控畫面組態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)（包括：趨勢圖、數(shù)據(jù)一覽表、調(diào)整畫面和報(bào)警畫面等）。最終完成本設(shè)計(jì)。由于水平不足和經(jīng)驗(yàn)的缺乏，設(shè)計(jì)中也難免有設(shè)計(jì)不全面的地方。本設(shè)