对转化炉出口温度控制系统优化改进的研究

摘要

本课题是根据企业的实际生产需要，结合企业的科学研究与技术开发项目，针对现阶段宁夏石化公司二化肥合成氨一段转化炉出口温度控制系统存在的问题，分析工二艺原理及DCS系统的控制方式和控制功能，提出控制系统的优化改进技术方案。课题主要研究的内容有：
　　 1.研究一段转化炉的相关工艺流程和工艺设备，分析工艺原理，说明控制一段转化炉出口温度的原因，总结归纳出控制系统的影响因素。
　　 2.研究二化肥DCS控制系统的硬件组成及软件功能，在现有仪表控制设备的基础上，分析系统的相关控制原理，设计合适的DCS控制方式和数字PID控制功能。
　　 3.完成一段转化炉出口温度控制的优化改进方案设计。结合DCS控制功能的选择，根据串级控制、前馈控制，以及超驰控制等复杂控制的结构和原理，建立优化改进的控制系统模型，设计出系统的控制原理图。完成具体控制过程中被控制参数、控制变量的分析、选择，确定控制系统主环、副环中的控制参数。
　　 4.设计出DCS控制系统中的软件单元，并绘制出优化改进系统控制流程图，提出相应指示单元的范围，计算单元的公式、计算方法，得出计算结果，并对相关单元提出参数整定的方法。
　　 5.分析系统的逻辑控制顺序，设计优化改进控制系统投运的工作程序，投运顺序，写出控制系统的操作方法，制定出相应的安全措施。
　　 6.对控制系统分析假设应用条件，计算相关的热量数据，并使用这些数据进行仿真，绘制出仿真图形，说明仿真过程和结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的研究背景和来源

1.1.1课题的研究背景

1.1.2课题的研究来源

1.2课题的研究现状

1.2.1过程自动化的控制方式

1.2.2 DCS控制系统

1.3课题的研究目标和研究内容

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.4课题的控制难题和关键技术

1.4.1控制难题

1.4.2关键技术

1.5本章小结

第二章系统分析及控制方案选择

2.1 系统分析

2.1.1工艺特性分析

2.1.2控制系统分析

2.2反应原理及转化流程

2.3控制方案的选择

2.3.1串级控制

2.3.2前馈控制

2.3.3超驰控制

2.3.4数字PID控制

2.3本章小结

第三章系统控制方案设计及硬件设定

3.1系统控制方案设计

3.1.1 设计依据

3.1.2原理图设计

3.1.3图例单元说明

3.1.4工作过程设计

3.2系统的硬件设定

3.2.1操作控制设备的设定

3.2.2现场设备的设定

3.3本章小结

第四章控制系统软件设计

4.1 被控变量的设定

4.1.1主环被控变量的设定

4.1.2副环被控变量的设定

4.2操作变量设定

4.2.1 相关的操作变量

4.2.2主环操作变量的设定

4.2.3副环操作变量的设定

4.2.4前馈控制扰动变量选择

4.3计算单元设计

4.3.1一段炉燃料气总流量的计算单元FX01

4.3.2原料天然气流量温压补偿的计算单元FX04

4.4控制单元设计

4.4.1 一阶超前／滞后单元FX02

4.4.2总碳流量变化控制单元FX03

4.4.3压力高低选器FX05

4.5数字PID控制器的设计

4.6输入天然气成分设定

4.7总碳流量的计算

4.7.1原料天然气总碳数的计算

4.7.2总碳数输出变化率的参数设定

4.7.3原料天然气实际平均分子量的计算

4.7.4原料天然气流量转换补偿的计算

4.7.5总碳流量的计算单元

4.8 PID控制器参数整定

4.8.1 PID投自调

4.8.2 PID参数的变化

4.8.3整定方法

4.9控制系统投运设计

4.9.1 串级调节的投运顺序

4.9.2控制系统投运操作

4.9.3 PID调节器的运行方式和投运状态

4.9.4控制系统的切除操作

4.10安全措施设计

4.10.1 调节器投运的状态

4.10.2一段炉出口温度控制系统安全措施逻辑顺控

4.11 本章小结

第五章控制系统仿真及分析

5.1控制系统分析

5.1.1假设条件

5.1.2原料气、燃料气热量的计算

5.2控制系统结果分析

5.3本章小结

第六章结论与展望

参考文献

致谢