化工生產中反應釜溫度控制系統的設計研究

冀創新（中輕日化科技有限公司，山西太原 030001）

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化工生產中反應釜溫度控制系統的設計研究

冀創新
（中輕日化科技有限公司，山西太原 030001）

摘 要：隨著社會的不斷發展，反應釜被廣泛應用于制藥、化工等領域中。但就當前的現狀來看，反應釜溫度控制在化工生產中仍然存在著某些不可忽視的問題，為此，基于化工領域可持續發展背景下，應注重強調對反應釜溫度控制系統的優化設計，并注重結合反應釜工作特性，選用最優控制器參數，達到高效、穩定溫度控制狀態，提升控制系統整體的運行水平。

關鍵詞：化工；反應釜；溫度控制；設計

在化工生產過程中，反應釜作為原料向產品轉換的主要設備，其關系著整體生產效率。為此，為了適應當前化工領域的發展需求，在化工生產過程中應注重針對溫度控制問題，設計溫度控制系統，從而加強反應釜溫度控制效果，滿足化工生產需求。以下就是對反應釜溫度控制系統設計路徑的詳細闡述，望其能為當前化工生產的健康穩定發展提供一定的參考，并帶動反應釜控制系統的不斷優化。

1 化工反應釜工作特性

就當前的現狀來看，反應釜工作特性主要體現在以下幾個方面：

1）反應釜在對化工生產溫度進行控制的過程中，將熱水閥門、冷卻水閥門作為控制工具，同時注重在溫度調試過程中以均勻攪拌物料的方法控制溫度，并就此保障溫度的均勻性。此外，在工藝升溫階段，為了保持溫度恒定的運行空間，在加熱已達到預定反應溫度的基礎上，將多余熱量移走，由此滿足生產工藝的需求，達到最佳的生產工藝狀態。

2）從反應釜操作流程角度來看，要求相關技術人員在操作過程中，應注重計量一批或幾批反應物，同時注重在加熱反應階段，嚴格控制加熱時間，并確保反應釜內處在持續升溫的狀態下，以保障溫度或壓力上升至開始反應過程的穩定性，滿足生產工藝的需求。此外，在反應放熱階段，由于反應溫度、放熱速率間存在著正反饋自激關系，因而在反應釜系統操作過程中，應加強對溫度進行有效控制，即確保其始終處在低于警戒線的狀態下，規避“爆聚”，即能量或物質快速對稱地向內會聚的過程，提升生產工藝整體水平。

3）

2 化工反應釜溫度控制系統設計路徑

2.1 軟件配置設計

在反應釜溫度控制系統設計過程中，為了滿足合成釜、配料釜等的工藝溫度控制，并反饋液位、壓力、流量等測點的實時檢測數據，要求相關技術人員在對軟件進行配置過程中，注重將S7-300作為系統支撐條件，同時注重在軟件系統設計過程中配備軟件主界面、程序編輯器、符號編程器、硬件診斷等功能，由此實現對LAD、FBD、STL，即梯形圖語言、功能塊圖、指令表語言等的編程與分析，并實現對化工生產過程中數據的管理，滿足數據應用需求［1］。此外，在軟件配置設計過程中，亦應注重完善統一通信環境，即利用可編程序邏輯控制器，連接各網絡環境，同時將報警信息、通信信息、編程信息等反饋至人機操作界面平臺，最終實現對反應釜設備的有效管理。另外，在反應釜溫度控制系統設計過程中，亦應注重完善WINCC監控軟件，繼而便于用戶在對化工生產過程中的反應釜溫度進行有效控制時，可實時獲取現場控制畫面，且通過人機界面，調整反應釜加熱階段等溫度狀況，由此滿足生產工藝需求。

2.2 硬件配置設計

在硬件配置設計過程中，首先要求相關技術人員注重依據化工生產需求，將反應釜溫度控制系統以輸入模塊、輸出模塊、通訊模塊、數字量模塊進行劃分，且注重在模塊設計過程中調配硬件控制系統靈活度，如，在中央處理器設計過程中，將S7-300作為核心組成部分，同時注重運用遠程設備ET200，對調節閥、電機等現場設備的運行數據進行采集、整理，并將其以I/O數據形式輸出系統，供用戶使用。此外，在反應釜溫度控制系統設計過程中為了滿足系統設計需求，應注重在系統優化處理過程中配備1個以太網通訊模塊、3個溫度檢測模塊、6個模擬模塊等，由此來打造良好的溫度控制空間［2］。

2.3 人機操作界面設計

在反應釜溫度控制系統設計的基礎上，人機操作界面的設計應從以下幾個層面入手：

（1）在反應釜溫度控制系統處理過程中，為了便于用戶的操作需求，提升溫度控制的整體效果，應注重將WINDOWS 2007作為人機控制系統設計的核心部分，同時注重配置兩臺或以上的計算機，由此來實現對化工生產現場的實時監控，并以人機界面監控畫面的形式對化工生產過程中設備運行參數進行反饋，由此達到最佳的反應釜溫度控制效果［3］。

（2）在人機操作界面設計過程中，為了提升反應釜溫度控制的整體效果，亦應注重完善酯化縮聚畫面、總圖畫面等

反饋功能，由此實現對溫度的實時操控，且通過界面對設備運行曲線畫面的觀察，對溫度進行有效的調整，規避“爆聚”等不安全事故問題的凸顯。

2.4 參數因子自調整模糊控制器設計

在反應釜溫度控制系統設計過程中，為了滿足系統的穩定運行，應注重在系統優化處理過程中，從調整因子、量化因子等角度出發，對溫度控制系統參數進行選擇，并設定釜溫誤差、誤差變化分別為E、EC，繼而將釜溫誤差置入到對應域中，即：E（kT）=K1e（kT）［4］，且通過對現場環境的觀察，對量化因子參數等進行調整，最終將E控制在1.5左右，由此來達到最佳的系統溫度控制效果，同時依據監控畫面，觀察調試后參數變化狀態，實現對溫度工藝曲線的最優調整。

3 結論

綜上所述，基于現代化工領域可持續發展背景下，溫度控制問題逐漸引起了人們的關注。因而在此基礎上，為了打造良好的工藝生產環境，要求化工企業在實際生產過程中應注重從人機操作畫面設計、硬件配置設計、軟件配置設計等角度出發，對反應釜溫度控制系統進行優化處理，并致力于打造實時監控環境，以便于相關工作人員在實際生產過程中通過人機界面實時調試溫度狀況，最終滿足生產工藝需求。

參考文獻

［1］ 羅小燕，蔡改貧，熊奇，等.白鎢礦反應釜溫度控制系統設計與仿真［J］.中國鎢業，2015，12（02）：68-71.

［2］ 趙曉東，楊洋，孔亞廣.廢塑料煉油過程控制反應釜溫度控制系統設計［J］.杭州電子科技大學學報，2012，12（06）：121-124.

［3］ 高強，張勁松，佟璐，等.智能型實驗用紅外加熱反應釜溫度控制系統的設計與實現［J］.科技信息，2013，15（05）：1-2.

［4］ 安豐穎.無模型自適應控制系統在聚合反應釜溫度控制中的應用［J］.化學工程與裝備，2014，12（04）：71-74.

Chemical Reaction Kettle Temperature Control System Research and Design Research

Ji Chuang-xin

Abstract：With the continuous development of society，the reaction kettle is widely used in pharmaceutical，chemical，etc.But is the current situation，the reaction degree of the temperature control process activities in the process of carry out still exist some problems which cannot be ignored，therefore，based on the field of chemical industry under the background of sustainable development，should pay attention to emphasize the optimization of the reaction kettle temperature control system design，and pay attention to combining with the reaction kettle working characteristic，chooses the optimal controller parameters，temperature control to achieve high efficiency，stable condition，enhance the level of overall control system operation.

Key words：chemical industry；the reaction kettle；temperature control；design

中圖分類號：X734.2

文獻標志碼：B

文章編號：1003–6490（2016）02–0085–02

收稿日期：2016–02–07

作者簡介：冀創新（1972—）男，山西平遙人，工程師，主要從事表面活性劑的生產與研發工作。