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1、单击此处编辑母版标题样式过程控制工程“Process Control Engineering”第三章 单回路控制系统简单控制系统设计实例单击此处编辑母版标题样式本节目录CONTENS1简单控制系统系统设计步骤3变换炉工艺过程分析2合成氨生产工艺简介4控制方案设计5变送仪表和控制仪表选型单击此处编辑母版标题样式1.简单控制系统系统设计步骤简单控制系统系统设计步骤：被控过程分析（工艺流程）被控变量选择操纵变量选择检测变送环节选择控制阀选择控制器选择（正反作用确定）系统安装调试投运整定单击此处编辑母版标题样式2.合成氨生产工艺简介氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为
2、肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。制氨原料合成氨的直接原料为氢和氮。氮气可取之于空气，将空气液化分离而得氮气，或使空气通过燃料层燃烧，将生成的CO和CO2除去而制得。氢气一般常用含有烃类的各种燃料，即通过用焦炭、无烟煤、天然气、重油等为原料与水蒸气作用的方法来制取。单击此处编辑母版标题样式2.合成氨生产工艺简介单击此处编辑母版标题样式2.合成氨生产工艺简介单击此处编辑母版标题样式氨的生产过程，粗略的讲可分成四步：原料的生产；原料气的净化；氨的合成；氨的分离。除氨的合成外，其它过程的转化率和分离率都比较高。由于氨合成的转化率较低，反应
3、后的气体经氨分离后循环返回合成塔。在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换的目的就是把一氧化碳变换成氢和易于除净的CO2，变换过程既是原料气的净化，又是原料气制作的继续。变换后的气体称为“变换气”。2.合成氨生产工艺简介单击此处编辑母版标题样式3.变换炉工艺过程分析变换反应（可逆的放热反应）CO+H2O CO2+H2+Q副反应CO+H2 C+H2OCO+3H2 CH4+H2O变换炉工艺过程单击此处编辑母版标题样式温度降低，平衡变换率提高，变换气中一氧化碳的平衡含量减小；变换反应是等体积反应，
4、因此，压力变化对变换反应的影响不大；增加原料量有利于反应向正方向进行。3.变换炉工艺过程分析反应特点单击此处编辑母版标题样式被控变量直接:CO转换率；间接:变换炉温度可选操纵变量（扰动变量）煤气量（煤气压力、煤气温度、煤气成分）蒸汽量（蒸汽压力）冷激量4.控制方案设计单击此处编辑母版标题样式操纵变量冷激量对变换炉温度的增益为-0.8；蒸汽量对变换炉温度的增益为0.48；煤气量对变换炉温度的增益为0.31。选择绝对值较大（Ko=-0.8）的冷激量作为操纵变量。从控制通道的时间常数看，冷激量作为操纵变量时，变换炉的温度响应最快。此外，煤气流量和水蒸汽流量用配比控制。4.控制方案设计单击此处编辑母版
5、标题样式5.变送仪表和控制仪表选型(1)确定P&ID（Process&InstrumentDiagram工艺和仪表流程图)TT-101：控制室盘后安装温度变送器TIC-101：控制室仪表盘数字显示控制仪TV-101：现场气动控制阀单击此处编辑母版标题样式(2)确定检测变送环节检测元件热电偶：WRN-430型单支热电偶规格：L1(mm)=16501500保护套材质：1Cr18Ni9Ti5.变送仪表和控制仪表选型变换炉相关参数温度压力直径4805301.2MPa2.8m热电偶单击此处编辑母版标题样式5.变送仪表和控制仪表选型温度变送器DBW-4312型温度变送器，两线制，450550 补偿导线KC
6、B-G型普通级铜-铜镍40补偿型补偿导线温度变送器单击此处编辑母版标题样式(2)控制阀控制阀类型：气动薄膜直通单座阀流量特性：百分比流量特性控制类型：气开式额定压力：1.6MPa电气转换单元ZPD-2111阀门定位器输入信号：420mA输出：20100kPa5.变送仪表和控制仪表选型气动薄膜直通单座阀阀门定位器单击此处编辑母版标题样式(3)控制器和记录仪智能型调节仪表HNR-5100系列单回路数字显示控制仪5.变送仪表和控制仪表选型智能型调节仪表无纸记录仪记录仪无纸记录仪单击此处编辑母版标题样式(4)控制器正反作用被控对象Kp为负（冷激量，温度）检测变送环节Km为正（温度，输出）气开控制阀Kv为正（输入电流，流量）控制器选用正作用控制器，Kc为负（满足：KcKvKpKm 0）5.变送仪表和控制仪表选型单击此处编辑母版标题样式小小 节节系统设计步骤：被控过程分析（工艺流程）被控变量选择操纵变量选择检测变送环节选择控制阀选择控制器选择（正反作用确定）系统安装调试投运整定