最新第五章-自动监控与安全联锁课件ppt

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❖ 2、变速搅拌
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变速搅拌多为通过改变电动机的转速来达到改变搅拌
速度这一目的的。
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改变电动机转速常用的有通过改变电动机的磁场极数及
改变输入电动机动力电源的频率两种形式。采用变极电机调
速是有级的，一般为双速；采用变频电机，在一定范围内可
进行无级调速，由于这两种电机都属于异步电动机，只要级
数确定或频率确定后，搅拌转速就基本确定了，由此一般只
❖ 在聚合工艺中有恒速和变速搅拌两种形式，恒 速搅拌是在整个反应过程中搅拌转速始终是不变的。 变速搅拌是在反应过程中，搅拌转速根据各反应阶 段对搅拌转速的不同要求而变化的搅拌形式。
❖ 1、恒速搅拌
❖ 由于目前搅拌浆多为通过三相异步电动机和固 定速比减速器驱动的，三相异步电动机的转速是基 本恒定的（它与同步转速之间的速差随输出力矩的 大小变化而变化，但变化不大），因此一旦电机及 减速器确定了，搅拌转速基本恒定，不需对其进行 监测。但聚合工艺到后期粘度较高，容易引起电机 过载，另外也不能排除因机械故障引起电动机的堵 转现象。为了保证电机不因过载或堵转而烧毁，因 此电气设计中对电动机都设有过载保护，如有必要， 也可增加对电动机输入电流的监测和报警，以便操 作人员及时发现和处理。
❖ （四）冷却水流量的监控
❖ 冷却水流量对反应温度有着重要的影响，但它 不是我们直接需要控制的指标参数，因此在一般情 况下，冷却水流量是不直接控制的，它是通过反应 器温度间接控制的，但有时需要通过知道冷却水是 否“断水”或流量太小来预知反应温度即将失控这 一信息，因此，在许多聚合工艺中（尤其是对温度 较敏感的反应），要设置冷却水水流开关或冷却水 水量指示。
需开环控制就可以满足要求了，即控制电机极数或控制电源
频率就可以了，不需要通过测速装置直接测得搅拌转速信号
后来调整电动机转速（即闭环控制），但测量电机电流及过
载保护装置也是需要的。
若对搅拌速度有很高要求的聚合工艺，则要通过 测速/调频的闭环控制来达到目的。
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图7 搅拌转速闭环控制流程图
❖ 说明：图中A表示输入动力电源电流的测量；
压力的调节。
（三）反应过程中单体或引发剂流量的监控
1、对于单体或引发剂利用位差（高位槽）或离 心泵加入反应釜的聚合工艺。
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图4 单体或引发剂流量控制流程图
❖ 说明：将检测到的流量信号送给计算机，由计算 机通过与流量的工艺给定值进行比较，后发出差值
信号，给执行结构――流量调节阀FV。通过改变流
量调节FV阀的开度，使进入反应器的单体或引发剂
第五章-自动监控与安全联锁
常见的聚合方法有本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮 聚合等四种。 表1 四种常用聚合方法的比较：
❖ 由某一原因引起反应温度失控后，反应温度、反 应速度、反应放热速率将形成一个闭环的正反馈 （恶性循环），最终发生暴聚、暴沸事故。
❖ 采用计算机系统(DCS、PLC)来实行生产控制和 安全联锁。
❖ 图6 反应器温度/冷却水流量串级调节流程图
❖ 说明：该流程最终要控制的参数是反应器的温度，它与 用温度信号直接调节调节阀开度的温度调节系统（如图1-1 所示）的区别在于温度信号是通过改变流量调节系统的给定 值从而改变冷却水流量来达到调节温度目的的。它是一种温 度串级调节系统，与温度直接调节系统相比，调节更稳定， 同时在计算机屏上可直接显示冷却水流量参数。
❖ （五）聚合工艺反应釜搅拌速率的监控
❖ 搅拌在聚合工艺中对传热、传质均起到重要作 用。搅拌效果的好坏将直接影响反应是否会产生局 部（或全部）过热，是否会产生许多副产物等等。 在反应搅拌浆形式、大小选定的情况下，搅拌转速 是直接影响搅拌效果的唯一指标。因此对搅拌转速 的监控，在聚合工艺中尤为重要。
1、冷却水水流开关
图5 冷却水水流开关流程图 ❖ 说明：图中右边双点划线框内为前面所叙述的
反应温度控制的一个方案；FS为水流开关，当有水 流过或没水流过，它发出不同的开关信号，当计算 机接到没水流过的“断水”信号后，立即发出报警， 促使操作人员注意，并按一定的顺序去处理。
2、冷却水流量的指示及控制
❖ 2.对于反应压力主要来源于工艺压缩机的聚合 工艺（如高压聚乙烯反应）。
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图3 聚合工艺压力控制流程图
❖ 说明：由于考虑到生产过程中的一些不稳定因 素以及工艺压缩机使用一段时间后，其能力的正常
下降，设计选用的工艺压缩机其公称能力一般均比
工艺要求高通调节阀的开度，就能实现反应器
❖ 为了防止一套计算机系统发生故障引起的事故， 亦可将安全联锁计算机系统设计为独立的系统 （SIS）。
❖ 聚合工艺应重点监控的工艺参数有：反应釜内 的温度、压力，搅拌器转速，加入反应器的聚合单 体或引发剂的流量，冷却水流量等。
❖ ⑸对于溶液聚合工艺，由于反应热可通过溶剂 的蒸发带走，因此反应温度除通过夹套、盘管中的 冷却水流量来进行调节外，更大程度上可通过回流 冷凝器的冷却水的量来进行调节。TV1，TV3除可以 同时调节外，更多的可以进行双程调节，如计算机 先可通过TV3进行温度调节，此时TV1在关闭状态， 当TV3开度100％（全开）时反应温度还高于设定值 T1时即TV1开始进行调节，TV1的设定温度T1’比T1 稍高一些，但必须在反应温度的允许范围内。
❖ （二）反应器的压力监控
❖ 1.对于一般的聚合工艺，反应釜的温度与压力 是一一对应的，因此只需控制反应温度在正常范围 内，反应压力也就控制在正常范围内。因此只要在 反应釜上设一压力表（或压力传感器）就可以实现 反应压力监测了。如果发现温度正常，但压力超高 的异常情况，计算机会自动启动压力安全联锁系统， 使压力降至设备允许的安全范围内。
的流量符合工艺对流量的要求。
❖ 2、对于单体或引发剂利用计量泵输入反应器的 聚合工艺，流量的控制依靠调节计量泵的输出流量 来调节。
❖ 由于计量泵为精密的柱塞式泵，它的输出流量 是通过改变柱塞的行程或改变柱塞的往复速度（频 常）来进行调整，改变行程是通过手工来实现的； 改变柱塞往复频率是通过调频器改变电动机转速来 实现。