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液位控制系统单元

 

液位控制系统单元仿真培训系统

操作说明书

 

2010年10月

 

一、工艺流程说明

1.工艺说明

本流程为液位控制系统,通过对三个罐的液位及压力的调节,使学员掌握简单回路及复杂回路的控制及相互关系。

缓冲罐V101仅一股来料,8kg/cm2压力的液体通过调节产供阀FIC101向罐V101充液,此罐压力由调节阀PIC101分程控制,缓冲罐压力高于分程点(5.0kg/cm2)时,PV101B自动打开泄压,压力低于分程点时,PV101B自动关闭,PV101A自动打开给罐充压,使V101压力控制在5kg/cm2。

缓冲罐V101液位调节器LIC101和流量调节阀FIC102串级调节,一般液位正常控制在50%左右,自V101底抽出液体通过泵P101A或P101B(备用泵)打入罐V102,该泵出口压力一般控制在9kg/cm2,FIC102流量正常控制在20000kg/hr。

罐V102有两股来料,一股为V101通过FIC102与LIC101串级调节后来的流量;另一股为8kg/cm2压力的液体通过调节阀LIC102进入罐V102,一般V102液位控制在50%左右,V102底液抽出通过调节阀FIC103进入V103,正常工况时FIC103的流量控制在30000kg/hr。

罐V103也有两股进料,一股来自于V102的底抽出量,另一股为8kg/cm2压力的液体通过FIC103与FI103比值调节进入V103,比值系数为2:

1,V103底液体通过LIC103调节阀输出,正常时罐V103液位控制在50%左右。

2.本单元控制回路说明

本单元主要包括:

单回路控制系统、分程控制系统、比值控制系统、串级控制系统。

2.1单回路控制回路

单回路控制回路又称单回路反馈控制。

由于在所有反馈控制中,单回路反馈控制是最基本、结构做简单的一种,因此,它又被称之为简单控制。

单回路反馈控制由四个基本环节组成,即被控对象(简称对象)或被控过程(简称过程)、测量变送装置、控制器和控制阀。

所谓控制系统的整定,就是对于一个已经设计并安装就绪的控制系统,通过控制器参数的调整,使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。

本单元的单回路控制有:

FIC101,LIC102,LIC103。

2.2分程控制回路

通常是一台控制器的输出只控制一只控制阀。

然而分程控制系统却不然,在这种控制回路中,一台控制器的输出可以同时控制两只甚至两只以上的控制阀,控制器的输出信号被分割成若干个信号的范围段,而由每一段信号去控制一只控制阀。

本单元的分程控制回路有:

PIC101分程控制冲压阀PV101A和泄压阀PV101B。

如下图

 

2.3比值控制系统

在化工、炼油及其他工业生产过程中,工艺上常需要两种或两种以上的物料保持一定的比例关系,比例一旦失调,将影响生产或造成事故。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统,称之流量比值控制系统。

比值控制系统可分为:

开环比值控制系统,单闭环比值控制系统,双闭环比值控制系统,变比值控制系统,串级和比值控制组合的系统等。

FFIC104:

为一比值调节器。

根据FIC1103的流量,按一定的比例,相适应比例调整FI103的流量。

对于比值调节系统,首先是要明确那种物料是主物料,而另一种物料按主物料来配比。

在本单元中,FIC1425(以C2为主的烃原料)为主物料,而FIC1427(H2)的量是随主物料(C2为主的烃原料)的量的变化而改变。

2.4串级控制系统

如果系统中不止采用一个控制器,而且控制器间相互串联,一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值,这样的系统称为串级控制系统。

串级控制系统的特点:

(1)能迅速地克服进入副回路的扰动。

(2)改善主控制器的被控对象特征。

(3)有利于克服副回路内执行机构等的非线性。

在本单元中罐V101的液位是由液位调节器LIC101和流量调节器FIC102串级控制。

2.5设备一览

V-101:

缓冲罐

V-102:

恒压中间罐

V-103:

恒压产品罐

P101A:

缓冲罐V-101底抽出泵

P101B:

缓冲罐V-101底抽出备用泵

二、装置的操作规程

1.冷态开车规程

本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

装置的开工状态为V-102和V-103两罐已充压完毕,保压在2.0kg/cm2,缓冲罐V-101压力为常压状态,所有可操作阀均处于关闭状态。

1.1缓冲罐V-101充压及液位建立

(1)确认事项

V-101压力为常压。

(2)V-101充压及建立液位

①在现场图上,打开V-101进料调节器FIC101的前后手阀V1和V2,开度在100%。

②在DCS图上,打开调节阀FIC101,阀位一般在30%左右开度,给缓冲罐V101充液。

③待V101见液位后再启动压力调节阀PIC101,阀位先开至20%充压。

④待压力达5kg/cm2左右时,PIC101投自动。

1.2中间罐V-102液位建立

(1)确认事项

①V-101液位达40%以上。

②V-101压力达5.0kg/cm2左右。

(2)V-102建立液位

①在现场图上,打开泵P101A的前手阀V5为100%。

②启动泵P101A。

③当泵出口压力达10kg/cm2时,打开泵P101A的后手阀V7为100%。

④打开流量调节器FIC102前后手阀V9及V10为100%。

⑤打开出口调节阀FIC102,手动调节FV102开度,使泵出口压力控制在9.0kg/cm2左右。

⑥打开液位调节阀LV102至50%开度。

⑦V-101进料流量调整器FIC101投自动,设定值为20000.0kg/hr。

⑧操作平稳后调节阀FIC102投入自动控制并与LIC101串级调节V101液位。

⑨V-102液位达50%左右,LIC102投自动,设定值为50%。

1.3产品罐V-103建立液位

(1)确认事项

V-102液位达50%左右。

(2)V-103建立液位

①在现场图上,打开流量调节器FIC103的前后手阀V13及V14。

②在DCS图上,打开FIC103及FFIC104,阀位开度均为50%。

③当V103液位达50%时,打开液位调节阀LIC103开度为50%。

④LIC103调节平稳后投自动,设定值为50%。

2.正常操作规程

正常工况下的工艺参数如下:

(1)FIC101投自动,设定值为20000.0kg/hr。

(2)PIC101投自动(分程控制),设定值为5.0kg/cm2。

(3)LIC101投自动,设定值为50%。

(4)FIC102投串级(与LIC101串级)。

(5)FIC103投自动,设定值为30000.0kg/hr。

(6)FFIC104投串级(与FIC103比值控制),比值系统为常数2.0。

(7)LIC102投自动,设定值为50%。

(8)LIC103投自动,设定值为50%。

(9)泵P101A(或P101B)出口压力PI101正常值为9.0kg/cm2。

(10)V-102外进料流量FI101正常值为10000.0kg/hr。

(11)V-103产品输出量FI102的流量正常值为45000.0kg/hr。

3.停车操作规程

本操作规程仅供参考,详细操作以评分系统为准。

3.1正常停车

(1)关进料线

①将调节阀FIC101改为手动操作,关闭FIC101,再关闭现场手阀V1及V2。

②将调节阀LIC102改为手动操作,关闭LIC102,使V-102外进料流量FI101为0.0kg/hr。

③将调节阀FFIC104改为手动操作,关闭FFIC104。

(2)将调节器改手动控制

①将调节器LIC101改手动调节,FIC102解除串级改手动控制。

②手动调节FIC102,维持泵P101A出口压力,使V-101液位缓慢降低。

③将调节器FIC103改手动调节,维持V-102液位缓慢降低。

④将调节器LIC103改手动调节,维持V-103液位缓慢降低。

(3)V-101泄压及排放

①罐V101液位下降至10%时,先关出口阀FV102,停泵P101A,再关入口阀V5。

②打开排凝阀V4,关FIC102手阀V9及V10。

③罐V-101液位降到0.0时,PIC101置手动调节,打开PV101为100%放空。

(4)当罐V-102液位为0.0时,关调节阀FIC103及现场前后手阀V13及V14。

(5)当罐V-103液位为0.0时,关调节阀LIC103。

3.2紧急停车

紧急停车操作规程同正常停车操作规程。

 

4.仪表一览表

位号

说明

类型

正常值

量程高限

量程低限

工程单位

高报

低报

高高报

低低报

FIC101

V-101进料流量

PID

20000.0

40000.0

0.0

Kg/h

FIC102

V-101出料流量

PID

20000.0

40000.0

0.0

Kg/h

FIC103

V-102出料流量

PID

30000.0

60000.0

0.0

Kg/h

FIC104

V-103进料流量

PID

15000.0

30000.0

0.0

Kg/h

LIC101

V-101液位

PID

50.0

100.0

0.0

%

LIC102

V-102液位

PID

50.0

100.0

0.0

%

LIC103

V-103液位

PID

50.0

100.0

0.0

%

PIC101

V-101压力

PID

5.0

10.0

0.0

Kgf/cm2

FI101

V-102进料液量

AI

10000.0

20000.0

0.0

Kg/h

FI102

V-103出料流量

AI

45000.0

90000.0

0.0

Kg/h

FI103

V-103进料流量

AI

15000.0

30000.0

0.0

Kg/h

PI101

P101A/B出口压

AI

9.0

10.0

0.0

Kgf/cm2

FI01

V-102进料流量

AI

20000.0

40000.0

0.0

Kg/h

22000.0

5000.0

25000.0

3000.0

FI02

V-103出料流量

AI

45000.0

90000.0

0.0

Kg/h

47000.0

43000.0

50000.0

40000.0

FY03

V-102出料流量

AI

30000.0

60000.0

0.0

Kg/h

32000.0

28000.0

35000.0

25000.0

FI03

V-103进料流量

AI

15000.0

30000.0

0.0

Kg/h

17000.0

13000.0

20000.0

10000.0

位号

说明

类型

正常值

量程高限

量程低限

工程单位

高报

低报

高高报

低低报

LI01

V-101液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

LI02

V-102液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

LI03

V-103液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

PY01

V-101压力

AI

5.0

10.0

0.0

Kgf/cm2

5.5

4.5

6.0

4.0

PI01

P101A/B出口压力

AI

9.0

18.0

0.0

Kgf/cm2

9.5

8.5

10.0

8.0

FY01

V-101进料流量

AI

20000.0

40000.0

0.0

Kg/h

22000.0

18000.0

25000.0

15000.0

LY01

V-101液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

LY02

V-102液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

LY03

V-103液位

AI

50.0

100.0

0.0

%

80

20

90

10

FY02

V-102进料流量

AI

20000.0

40000.0

0.0

Kg/h

22000.0

18000.0

25000.0

15000.0

FFY04

比值控制器

AI

2.0

4.0

0.0

2.5

1.5

4.0

0.0

PT01

V101的压力控制

AO

50.0

100.0

0.0

%

LT01

V101的液位调节器的输出

AO

50.0

100.0

0.0

%

LT02

V102的液位调节器的输出

AO

50.0

100.0

0.0

%

LT03

V103的液位调节器的输出

AO

50.0

100.0

0.0

%

三、事故设置一览

下列事故处理操作仅供参考,详细操作以评分系统为准。

1.泵P101A坏

原因:

运行泵P101A停。

现象:

画面泵P101A显示为开,但泵出口压力急剧下降。

处理:

先关小出口调节阀开度,启动备用泵P101B,调节出口压力,压力达9.0atm(表)时,关泵P101A,完成切换。

处理方法:

(1)关小P101A泵出口阀V7。

(2)打开P101B泵入口阀V6。

(3)启动备用泵P101B。

(4)打开P101B泵出口阀V8。

(5)待PI101压力达9.0atm时,关V7阀。

(6)关闭P101A泵。

(7)关闭P101A泵入口阀V5。

2.调节阀FIC102阀卡

原因:

FIC102调节阀卡20%开度不动作。

现象:

罐V101液位急剧上升,FIC102流量减小。

处理:

打开付线阀V11,待流量正常后,关调节阀前后手阀。

处理方法:

(1)调节FIC102旁路阀V11开度。

(2)待FIC102流量正常后,关闭FIC102前后手阀V9和V10。

(3)关闭调节阀FIC102。

四、仿真界面

本工艺单元设计DCS流程图画面一幅,现场图画面一幅。

如图1所示为液位控制系统DCS图,如图2所示为液位控制系统现场图,在此根据培训意义的大小对现场图做了适当的简化。

图1液位控制系统DCS图

图2液位控制系统现场图

思考题

1.通过本单元,理解什麽是“过程动态平衡”,掌握通过仪表画面了解液位发生变化的原因和如何解决的方法。

2.请问在调节器FIC103和FFIC104组成的比值控制回路中,哪一个是主动量?

为什么?

并指出这种比值调节属于开环,还是闭环控制回路?

3.本仿真培训单元包括有串级、比值、分程三种复杂调节系统,你能说出它们的特点吗?

它们与简单控制系统的差别是什么?

4.在开/停车时,为什么要特别注意维持流经调节阀FV103和FFV104的液体流量比值为2?

5.请简述开/停车的注意事项有哪些?

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