DCS应用实例聚苯乙烯课件.ppt
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- DCS 应用 实例 聚苯乙烯 课件
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1、高抗冲聚苯乙烯中间试验装置高抗冲聚苯乙烯中间试验装置中应用中应用 电加热和电保温控制方案。被控制对象是具有纯滞后时间长、热惯性大的特点。由增韧溶胶、引发预聚、聚合反应、挤出造粒和导热油加热循环系由增韧溶胶、引发预聚、聚合反应、挤出造粒和导热油加热循环系统等组成。统等组成。聚合又分为塔式聚合和静态聚合,分别模拟二类不同的聚合反应过聚合又分为塔式聚合和静态聚合,分别模拟二类不同的聚合反应过程。程。目的是开发高抗冲聚苯乙烯新牌号的工艺流程和提供工业化装置设目的是开发高抗冲聚苯乙烯新牌号的工艺流程和提供工业化装置设计和操作用的基础数据等计和操作用的基础数据等 聚合反应温度控制的重要性聚合反应温度控制的
2、重要性 苯乙烯聚合的引发预聚反应是一个吸热过程苯乙烯聚合的引发预聚反应是一个吸热过程,进进入聚合反应后入聚合反应后,会释放出大量聚合热会释放出大量聚合热,又因聚合分又因聚合分子量增加子量增加,粘度增大粘度增大,传热效率会降低。所以在整传热效率会降低。所以在整个聚合反应过程中先要预热引发个聚合反应过程中先要预热引发,然后要及时撒热然后要及时撒热和恒温。和恒温。聚合反应温度对于产品质量影响巨大。温度过聚合反应温度对于产品质量影响巨大。温度过高将导致所生成的聚合物分子量降低,影响熔融高将导致所生成的聚合物分子量降低,影响熔融指数指数,使产品机械强度下降使产品机械强度下降;而温度过低又会使聚而温度过低
3、又会使聚合时间过长,无法发挥装置的生产能力合时间过长,无法发挥装置的生产能力.工艺要求工艺要求设定温度的波动范围在设定温度的波动范围在1以内。以内。聚合反应温度用导热油来控制聚合反应温度用导热油来控制聚合反应温度聚合反应温度,是由聚合反应器夹套内的导热油来是由聚合反应器夹套内的导热油来完成预热或撤热恒温的。导热油来自于导热油完成预热或撤热恒温的。导热油来自于导热油罐罐,采用双缸式计量泵进行恒流量循环采用双缸式计量泵进行恒流量循环.油温靠导油温靠导热油罐夹套内的远红外电加热元件来加热恒温。热油罐夹套内的远红外电加热元件来加热恒温。温度控制对象的特性 本装置的聚合反应温度对象由聚合反应器和导热油罐
4、组成,共有八套。被控温度对象被控温度对象具有纯滞后加一阶惯性特性。具有纯滞后加一阶惯性特性。从测试数据表明纯滞后时间与电加热功率有关:电加热功率大时,纯滞后时间较短;电加热功率小时,纯滞后时间较长纯滞后时间较长,最长为最长为10分钟左右分钟左右。也就是说,当电加热功率增加或减少时,导热油温度的变化最长可能要经过10分后才能被导热油罐上的铠装热电偶检测到,可见温度滞后现象是非常明显的。温度控制对象的特性 导热油的降温正常情况下是靠自然散热。因导热油罐夹套外有保温层,故散热缓慢.根据测试知道:当导热油温度为50,环境温度为23时,导热油温度降温速度仅为导热油温度降温速度仅为10/小小时左右时左右。
5、因此导热油在预热升温过程中,不不能有温度超调量出现能有温度超调量出现,否则使用人工加入泠油的办法来降温是很费时和耗能的。续 导热油循环管道电保温对象由循环管道和导热油循环管道电保温对象由循环管道和外缠电热带组成外缠电热带组成,设计上分成设计上分成45段。由于管段。由于管道保温段的长短不一道保温段的长短不一,所以每段保温对象的所以每段保温对象的纯滞后时间也各不相同。纯滞后时间也各不相同。PID采样控制的应用采样控制的应用 采样控制不需要预先己知对象的数学模型采样控制不需要预先己知对象的数学模型,其控制思想是其控制思想是用用“调一下调一下,等着瞧等着瞧”的方法的方法,对具有纯滞后特性的温控对对具有
6、纯滞后特性的温控对象较为有效。象较为有效。它是靠采样开关来实现的它是靠采样开关来实现的,在每个采样周期内进行一次采在每个采样周期内进行一次采样控制样控制,其输出变化是断续的其输出变化是断续的:在采样时间内在采样时间内,采样开关闭合采样开关闭合,则按则按PID控制规律输出变化控制规律输出变化(“调一下调一下”);当采样时间结束当采样时间结束,采样开关断开以后采样开关断开以后,则采用使输入偏差为零或零阶保持器则采用使输入偏差为零或零阶保持器技术技术,使控制输出保持不变使控制输出保持不变(“等着瞧等着瞧”)。采样周期一定要大于对象的纯滞后时间采样周期一定要大于对象的纯滞后时间,采样控制才能充采样控制
7、才能充分发挥其控制作用。若设定的采样时间等于采样周期时分发挥其控制作用。若设定的采样时间等于采样周期时,则采样控制的输出特性与一般则采样控制的输出特性与一般PID连续调节输出特性相一连续调节输出特性相一致。致。固态继电器在电加热控制中的应用固态继电器在电加热控制中的应用 在温度电加热控制中在温度电加热控制中,目前广泛使用交流固态继电目前广泛使用交流固态继电器(器(SSR)作为执行机构,它集可控硅和传统继)作为执行机构,它集可控硅和传统继电器的功能于一体,实现无触点化,其可靠性和电器的功能于一体,实现无触点化,其可靠性和安全性大大提高。安全性大大提高。它是一种四端有源器件,其中两端为输入控制它是
8、一种四端有源器件,其中两端为输入控制端,另外两端为输出受控端,输入与输出端之间端,另外两端为输出受控端,输入与输出端之间用光电隔离。当输入控制端加上用光电隔离。当输入控制端加上15伏的直流电伏的直流电压信号时,输出受控端就能从开路变成导通状态压信号时,输出受控端就能从开路变成导通状态.适用于温度控制或需要频繁开关的场合。为减少适用于温度控制或需要频繁开关的场合。为减少高次谐波的干扰高次谐波的干扰,污染电网污染电网,采用过零触发采用过零触发Z型交流型交流固态继电器固态继电器 交流固态继电器与电加热元件工作原理交流固态继电器与电加热元件工作原理导热油循环管道电保温的导热油循环管道电保温的PID采样
9、控采样控制方案制方案 控制回路的方块图如图所示控制回路的方块图如图所示,共设有共设有45个控个控制回路制回路聚合反应温度的聚合反应温度的PID采样控制方案采样控制方案 具有二个测温点自动选择的温度采样控制方块图共设有8个控制回 大纯滞后温度控制方案的实施大纯滞后温度控制方案的实施 仪表方案仪表方案二个仪表柜二个仪表柜+53台温度调节器台温度调节器+切换开关切换开关+二个电气柜二个电气柜大纯滞后温度控制方案的实施大纯滞后温度控制方案的实施 DCS方案方案 两个操作站两个操作站(OCS1和和OCS2),能同时对整个装置的运行进能同时对整个装置的运行进行监控和管理行监控和管理,互为备用。其中一台兼工
10、程师站。并设激互为备用。其中一台兼工程师站。并设激光打印机一台光打印机一台,用于试验报表和警报信息的打印。用于试验报表和警报信息的打印。控制站(控制站(FCS1)通过双层冗余过程控制网)通过双层冗余过程控制网SCnet连连接两个操作站接两个操作站,内部有内部有1个冗余电源箱机笼。个冗余电源箱机笼。利用控制站内部冗余网利用控制站内部冗余网SBUS连接连接6个个I/O机笼。机笼。系统系统I/O点数点数:模拟量输入(模拟量输入(AI)285点点;模拟量输出(模拟量输出(AO)25点点;开关量输入(开关量输入(DI)65点点;开关量输出(开关量输出(DO)108点。点。采用浙江中控采用浙江中控JX-3
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