精馏塔温度控制系统设计
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辽 宁 工 业 大 学
过程控制系统 课程设计（论文）
题目： 精馏塔温度控制系统设计
院（系）： 电气工程学院
专业班级： 自动化093
学 号： 090302074
学生： 昌宝
指导教师： （签字）
起止时间：
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Word文档 课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院 教研室：自动化
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 090302074 学生 昌宝 专业班级 093
课程设计（论文）题目 精馏塔温度控制系统设计
课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数
实现功能
在精馏塔的精馏过程中，由蒸汽加热塔釜底部留出液体，变为蒸汽与进料逆向流动进行热交换，其间需要控制提馏段的温度恒定。液体进料量是随上游产量变化，波动较大；试设计精馏塔提馏段温度控制系统，采用适合的控制算法，输入设定温度值，并实时显示当前温度。
设计任务及要求
1、确定控制方案并绘制P&ID图、系统框图；
2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；
3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；
4、若设计由计算机实现的数字控制系统，应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；
5、在实验室进行计算机软件仿真，并给出仿真结果；
6、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数
测量围：0～1000℃；
控制温度：650±5℃；
最大偏差：10℃。
进度计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天，分散完成）
2、确定系统的控制方案，绘制P&ID图、系统框图。（1天，实验室完成）
3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天，分散完成）
4、确定控制器的控制规律、控制器正反作用方式以及保证系统无余差。（实验室1天）
5、仿真分析或实验测试、答辩。（3天，实验室完成）
6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成）
指导教师评语及成绩
平时： 论文质量： 答辩：
总成绩： 指导教师签字：
年 月 日
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Word文档 摘 要
随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。
精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时，除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外，还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。
前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。
前馈反馈综合控制在结合二者的优点后，可以提高系统响应速度
关键词：提馏段 温度 前馈-反馈 串级控制
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Word文档 目 录
第1章 绪 论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
第2章 控制方案 ................................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 概述 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
2.2系统组成的总体结构 .................................................................................................. 2
第3章 系统仪表选择 ........................................................................................................ 7
3.1 检测变送器的原理 ..................................................................................................... 7
3.1.1 温度变送器的选择......................................................................................... 7
3.1.2 流量变送器的选择......................................................................................... 8
3.1.3 液位变送器的选择......................................................................................... 9
3.2 执行器的选择 ............................................................................................................ 10
3.3 调节器的选择 ............................................................................................................ 10
3.4 调节器与执行器、检测变送器的选型 ............................................................... 11
第4章 系统仿真 ................................................................................................................. 13
4.1串级控制系统matlab仿真分析 ........................................................................... 13
4.2液位控制系统仿真分析 ........................................................................................... 14
第5章课程设计总结 ......................................................................................................... 16
参考文献 ................................................................................................................................... 17
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Word文档 第一章 绪论
精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到工厂的产品的质量、产量和能量的消耗，因此精馏塔的自动控制长期以来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入多输出的对象，它由很多级塔板组成，在机理复杂，对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别，这需要深入分析特性，结合具体塔的特点，进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是：在保证产品质量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。
按提馏段指标的控制方案：当塔釜液为主要产品时，常常按提馏段指标控制。如果是液相进料，也常采用这类方案。这是因为在液位相进料时，进料量的变化，首先影响到塔底产品浓度，塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变化，所以采用提馏段控制温度比较及时。另外如果对釜底出料的成分要求高于塔顶出料，塔顶或精馏段板上温度不能很好反映组分变化和实际操作回流比大于几倍最小回流比时，可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标，而以改变再沸器加热量作为控手段的方案，就是提馏段温控。
