利用仪表回差实现水箱温度的控制
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摘要：根据化工企业生产工艺及工况环境的特殊性，按照实际需要，如何通过仪表来实现化工反应过程中水浴加热所需的恒温水的水箱温度控制要求，选用符合安全及生产工艺要求的控制方案，同时又考虑了制造成本及使用方便的目的，体现在控制目的实现过程中对性价比要求的满足。本文正是利用仪表回差方法，经过实际控制应用的设计、安装、调试及投入运行，说明通过使用仪表及相关组件构成的控制回路，能够满足实际生产中对恒温控制要求的控温方案的应用实例。
关键词：仪表 回差 控制 温度 方案 实例 应用
自动控制的目的是为了更好地为生产、生活服务，如何经济、合理地实现控制目的，满足生产生活中对控制内容的要求，是使用者和现场施工、维护技术人员都在逐渐重视的问题。因此，这就要求我们在不同控制方案中作出合理的选择。比如，在一些化工生产的过程中，其最佳的反应环境条件往往要求在某一相对恒定的温度区间内进行，这样才能确保几种参与反应的物料之间能够得到充分、完全、安全的反应。反之，当环境条件温度低于要求的反应温度时，就会造成物料之间的反应不够充分、完全；而当环境条件温度高于要求的反应温度时，则又会造成物料的过度反应及物料分解，以上两种情况都会影响生产的产品收率、造成原才料的浪费，以及可能会产生不安全因素。所以，这就要求我们能够通过一些相应的控制技术方法，来实现和满足这一生产工艺的要求。下面就是通过一个项目实例，来表述如何通过仪表的回差功能，来实现和满足在生产过程中对温度控制的工艺控制要求的实现过程。
一、生产工艺要求
生产要求公用系统提供30±2℃的恒温循环水（液），通过反应釜内置盘管，实现对反应釜内物料的恒温水浴反应加热，该反应过程为吸热反应。
二、根据生产工艺要求画出工艺控制流程简图如下
三、调节、控制设备以及原器件的选用及说明
1.选择用来测量水箱温度的热电阻型号为WZP-230-1200、Pt100（百特工控），选用1200mm长度是为了尽可能测量热水箱(水箱尺寸为：3.5米×2.5米×2米)中心区域的温度，保证所测温度的准确、可靠性；
2.选用温度控制仪表的型号为：XMT-8000(百特工控)，在此考虑经济实用性，我们利用温控表的回差进行控制，这样相关控制器件选用的性价比就比较高，该仪表能够提供24VDC馈电，可以用来连接中间继电器KA1（JQX-13F/24VDC），通过KA1的辅助触点来控制二位三通电磁阀YV（SP-3V310-08）的通断，这样就可以实现切断阀FSV的开启和关闭，进而能够控制进入水箱加热盘管的蒸汽的通断。同时，通过KA1的另一个辅助触点去控制减速搅拌电机M的启停，实现对水箱内液体的搅匀功能的控制;
3.蒸汽入口阀门的选用考虑到是利用温控表的回差实现控制目的，而不是采用PID控制目的，所以没有选用调节阀，而是选用电磁阀控制汽缸动作实现阀门的开启和关闭，进而控制高温蒸汽进入水箱盘管实现对水箱的加热，本工程选用的是上海范式电磁气动切断阀，型号为：ZSRJ-DN25/CS304/SR-105气开(失去控制电、气能源时处于关闭状态，保证控制系统的安全)/供气压力0.4-0.7MPa；
4.为了尽可能使水箱内的水温达到温度均衡，在此选用1Kw减速搅拌电机M(配备11:1减速箱)安装在水箱上，在加热的同时通过中间继电器KA1的辅助触点控制它的开启和停止，对水箱内的水进行充分搅匀；
5.热水箱采用内盘管式蒸汽加热方式，这样可以选用不同介质进行加热，而且蒸汽和被加热介质不会互相混合，有利于实现在不同物料和工况条件下满足对温度控制的要求；
四、根据以上的控制目的和所选用的设备，绘制本过程控制的电气控制原理图如下
五、进行电气连接及调试运行
将设备安装就位后，按照设计的电气控制原理图进行相关仪表设备的连接。检查无误后，根据生产工艺要求进行调试如下：①先关闭气源，按下紧急按钮，确保上电后不会自动开启控制回路；②然后依次闭合QF1、QF2空气开关，先给仪表上电，进行仪表参数设定；③进行仪表参数设置过程为：设置输入类型为热电阻Pt100，将温度控制的设定值(SV)设定为30℃，温度报警ALM值设定为30℃，将温度报警输出回差设定为1，将报警输出继电器延时时间设定为5秒，确认退出设定界面；④温度控制参数设定好了已后，闭合搅匀电机主回路空气开关QF3，打开气源供气阀门，然后恢复急停按钮进行试运行。刚开始观察到仪表显示的实测温度为13℃，切断阀FSV延时5秒打开开始通入蒸汽进行加热，同时搅拌电机也开启运转，持续运行半小时后，当检测到水箱温度达到31℃时，延时5秒后切断阀FSV关闭，搅拌电机停止运转；⑤开启循环泵给反应釜进行加热，观察到反应釜内测量温度显示值在28.5～31.5℃之间变化，完全满足此次生产工艺对温度控制的要求。
当然，以上控制过程要求也可以选用带PID调节功能的温度控制仪表和调节阀等相关组件组成的闭环控制回路，来实现温度控制的目的，水箱温度均衡搅拌电机也可以使用温度控制并采用延时控制其启停的功能，这样可以减少搅匀电机的频繁启停，温度控制过程也会更加趋于线性过程。由于它们的选型、成本及电气控制回路与本控制过程有所差异，限于篇幅较多，在此不再赘述。
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