液位控制系统单元.docx
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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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- 关 键 词:
- 控制系统 单元