高含硫天然气净化厂尾气处理控制系统优化与应用

【摘要】：本文是建立在天然气净化厂加氢控制系统的基础之上,并结合天然气净化厂整套生产装置的特点：工艺流程比较繁琐,控制回路相互交错并且相对复杂；净化厂的控制系统(DCS)的控制功能能够起到集中管理的作用,因此套控制系统具有较高的灵敏性、良好的可拓展性以及优良的人机交互能力等,从控制系统的组态原理着手,通过对净化厂最为复杂的两个回路控制进行逐步研究与优化,使其达到：净化操作工可以熟练的进行操作应用、工艺技术人员可以清楚详细的掌握整个生产工艺的控制系统、仪表人员可以为系统正常的运行提供良好的维护保障,最终奠定一个有序生产、稳定控制的生产基础。自动控制系统是一种特殊的控制系统,其不需要人为直接控制,而是按照预定的计划或者提前设定的程序完成整个生产过程的控制。该系统主要包括四个主要部分：控制器、被控对象、执行机构以及变送器,它的主要目的就是为了实现自动化的结果。目前,此项系统获得了较快的发展,而且已经被推广应用到各个生产行业,尤其在生产加工行业更为突出。本课题通过采用双限幅交叉组态与模块编程结合的方式,设计一种欠氧燃烧闭环控制系统。通过对这两个复杂控制回路的研究与优化,达到这种效果：(1)当在炉温超过于设定值的大小时,温度控制器TC-40261先减小配风,再减燃料气；(2)当炉温低于设定值的大小时,温度控制器TC-40261会先提高燃料气的量,通过燃料气的量进一步调整风量,达到配风不过量,生产稳定的目的；(3)最终达到无论过程气量如何变化,在炉温自动控制的情况下,能始终保证整个控制系统处于一个欠氧燃烧存在还原性气体(H2,CO)的状态。 【关键词】：集散控制系统 组态 优化 双限幅交叉 控制回路
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X743;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 本课题相关研究领域的概况12-16
• 1.1.1 普光气田天然气净化厂及加氢系统概况12
• 1.1.2 净化装置工艺概况12-13
• 1.1.3 尾气处理单元的工艺原理13-16
• 1.2 尾气处理单元的主要工艺指标及技术指标16-18
• 1.2.1 设计物料平衡16-17
• 1.2.2 主要指标及能耗17
• 1.2.2.1 主要经济指标17
• 1.2.3 主要原料控制指标17-18
• 1.3 尾气处理单元存在问题18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第二章 集散控制系统在净化厂尾气处理单元的应用20-30
• 2.1 集散控制系统的介绍20-22
• 2.1.1 集散控制系统的概念20
• 2.1.2 集散控制系统的工作过程20
• 2.1.3 集散控制系统的特点20
• 2.1.4 集散控制系统的国内外研究现状分析20-21
• 2.1.5 DCS发展趋势21-22
• 2.2 净化厂集散控制系统组态软件简介22-24
• 2.2.1 集散控制系统组态的概念22-23
• 2.2.2 集散控制系统组态软件的工作原理23
• 2.2.3 组态软件的特点及发展趋势23-24
• 2.3 前人在本选题研究领域中的工作成果简述24
• 2.4 尾气处理装置-加氢进料燃烧炉燃烧空气及温度控制24-26
• 2.4.1 工艺控制原理24
• 2.4.2 回路控制24-25
• 2.4.3 回路组态25-26
• 2.4.4 实际应用26
• 2.5 尾气处理装置-尾气焚烧炉废热锅炉三冲量液位控制26-28
• 2.5.1 控制回路26-27
• 2.5.2 回路组态27
• 2.5.3 工艺控制原理27-28
• 2.6 尾气处理单元控制回路的不足之处28
• 2.7 本章小结28-30
• 第三章 尾气处理单元控制系统的优化30-44
• 3.1 系统设计优化30-44
• 3.1.1 原加氢控制系统存在的问题30
• 3.1.2 加氢控制系统优化改造的目的30-31
• 3.1.3 加氢系统中设计优化的实现方式31-32
• 3.1.4 双限幅交叉控制回路的设计研究32-37
• 3.1.4.1 控制系统组态逻辑33
• 3.1.4.2 关键控制模块33-37
• 3.1.4.3 总控制逻辑模块组态37
• 3.1.5 回路模拟实验37-40
• 3.1.6 减温蒸汽比率-切换调节组态40-41
• 3.1.7 本章小结41-44
• 第四章 加氢控制系统优化改造后的应用44-52
• 4.1 加氢单元工艺原理44
• 4.2 加氢炉工艺控制44-45
• 4.3 实际应用45-50
• 4.3.1 加氢炉入口温度控制45-46
• 4.3.2 现场装置实验结果46-49
• 4.3.3 氢气含量控制49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 结论52-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-58
• 研究成果及发表的学术论文58-60
• 作者和导师简介60-62
• 附件62-63

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