化工过程控制工程实验报告本科

化工控制原理解析实验

1.课程设计目的

通过对本任务书所指定的课题，模拟的进行完整的设计，理论联系实际，运用和巩固在《化工过程控制工程》课程和本专业的其他相关课程所学的知识，培养独立思考、分析和解决实际问题的能力。通过本次设计使学生熟悉工程设计的思维方式和步骤，并了解如何进一步根据确定的设计方案合理选择自动化仪表，培养学生查阅资料，独立获取知识，新信息的能力。

2.题目描述和要求

2.1题目描述

加氢加热炉温度控制系统：原料油（加氢裂化尾油）经过加氢进料泵P101A/B抽出、升压进入加氢进料加热炉F201进行加热升温，控制物料出F201的温度达到要求温度后，进入加氢反应器F201进行加氢反应。

该加热炉的重要操作在于控制稳定的加热炉出口温度，这样可以使后序加氢反应达到预期效果。

2.2题目要求

加氢尾油处理装置中，加热炉是重要装置的设备之一，它的任务是把原油加热至一定温度，然后进行加氢反应。加热炉出口温度是否平稳直接影响加氢反应效果。因此要求加热炉的出口温度要严格控制。

要求设计符合要求的控制系统。画出控制原理图，选择合适的自动化仪表，进行系统的连接和所选仪表作用方式的确定。

原料：加氢裂化尾油。

工艺要求：加热出口温度，318℃

3. 加氢加热炉温度控制系统设计报告内容

3.1 设计方案的选定与说明。

串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

串级控制系统--------应用于容量滞后较大的过程；应用于纯时延较大的过程；应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程；应用于参数互相关联的过程；应用于非线性过程。

3.1.1 基本概念即组成结构

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

3.1.2 串级控制系统的工作过程

当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析：

1扰动作用于副回路

2扰动作用于主过程

3扰动同时作用于副回路和主过程

分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。