反應(yīng)釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動(dòng)化發(fā)展

楊 輝

（山東齊魯石化工程有限公司，山東淄博 255400）

反應(yīng)釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動(dòng)化發(fā)展

楊 輝

（山東齊魯石化工程有限公司，山東淄博 255400）

反應(yīng)釜在生產(chǎn)過(guò)程中占據(jù)非常重要的地位，其與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)，因此有必要深入分析反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合目前化工自動(dòng)化發(fā)展，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于此，就反應(yīng)釜溫度控制研究現(xiàn)狀與化工自動(dòng)化發(fā)展展開(kāi)論述。

反應(yīng)釜；溫度；研究現(xiàn)狀；化工自動(dòng)化

作為化工生產(chǎn)過(guò)程中的重要反應(yīng)器，對(duì)反應(yīng)釜溫度的精確、合理控制顯得尤為重要，它不但有助提高裝置效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，且對(duì)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，人身安全等也影響巨大。因此，從多方面對(duì)反應(yīng)釜溫度控制方案進(jìn)行深入探討研究，不斷優(yōu)化其自動(dòng)化控制方案，在實(shí)際生產(chǎn)中意義深遠(yuǎn)。

1 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)及實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程分析

反應(yīng)釜是利用蒸汽、熱水或?qū)嵊偷龋ㄟ^(guò)反應(yīng)釜的換熱裝置與物料進(jìn)行換熱，提高釜內(nèi)物料的溫度。釜內(nèi)溫度測(cè)量一般根據(jù)測(cè)溫范圍選用熱電阻或熱電偶，與進(jìn)入反應(yīng)釜導(dǎo)熱介質(zhì)管線上的調(diào)節(jié)閥組成控制回路，達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的。

常規(guī)反應(yīng)釜溫度控制，僅需簡(jiǎn)單的PID單回路調(diào)節(jié)即可，主要包括：被控對(duì)象（反應(yīng)釜）、檢測(cè)變送裝置（熱電偶或熱電阻）、控制裝置（DCS）與執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）四大部分。以熱水導(dǎo)熱介質(zhì)為例，當(dāng)反應(yīng)釜溫度未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，熱水進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開(kāi)大，使熱水與物料充分換熱，直到達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，熱水進(jìn)水調(diào)節(jié)閥關(guān)小，使物料溫度維持在設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)整個(gè)反應(yīng)釜溫度的自動(dòng)化控制。

但對(duì)一些較為復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，如：需先對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，起動(dòng)反應(yīng)，待反應(yīng)起動(dòng)后，放出大量熱量，為使反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，需對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行降溫。在這種場(chǎng)合，若想實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜的啟動(dòng)和正常生產(chǎn)自動(dòng)化，須采用分程控制系統(tǒng)。

在簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)中，一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出只帶動(dòng)一個(gè)調(diào)節(jié)閥。而在分程控制系統(tǒng)，一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出去帶動(dòng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥工作，每個(gè)調(diào)節(jié)閥僅在調(diào)節(jié)器輸出的某段信號(hào)范圍內(nèi)動(dòng)作。

當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度低于設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)器會(huì)指揮蒸汽進(jìn)汽閥打開(kāi)，對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱。當(dāng)反應(yīng)開(kāi)始后，隨著反應(yīng)熱的逐步放出，調(diào)節(jié)器會(huì)逐步關(guān)閉蒸汽進(jìn)汽閥，然后慢慢打開(kāi)冷卻水進(jìn)水閥，把反應(yīng)熱取走。這樣，在反應(yīng)釜的反應(yīng)啟動(dòng)開(kāi)始，直到反應(yīng)平穩(wěn)后，均可保持反應(yīng)釜的溫度基本不變，從而實(shí)現(xiàn)了工藝過(guò)程的自動(dòng)控制要求。

2 反應(yīng)釜溫度控制研究現(xiàn)狀分析

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在豐富的自動(dòng)控制理論支持下，引入各種新技術(shù)到反應(yīng)釜溫度控制中，如智能控制技術(shù)、微電子技術(shù)等，其主要包括以下優(yōu)點(diǎn)：

1）為解決化工生產(chǎn)中滯后、慣性等問(wèn)題，構(gòu)建功能強(qiáng)大的溫度控制系統(tǒng)，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)踐應(yīng)用中取得很好的溫度控制效果；

2）針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中難以進(jìn)行有效溫度控制的特殊工況，通過(guò)構(gòu)建基于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，來(lái)模擬并解決了實(shí)際生產(chǎn)中的溫度控制要求；

3）通過(guò)對(duì)模糊控制、智能技術(shù)、自適應(yīng)控制等不同技術(shù)的高效利用，在有效的算法支持下，優(yōu)化反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)服務(wù)功能，使具有很強(qiáng)的適用性；

4）針對(duì)反應(yīng)釜溫度控制要求，能夠適應(yīng)參數(shù)變化時(shí)的溫度控制過(guò)程，確保了受控系統(tǒng) 控制作用的充分發(fā)揮；

5）應(yīng)用于反應(yīng)釜溫度控制中的溫控器，充分考慮控制對(duì)象的功能特性，通過(guò)增加參數(shù)自整定功能，促使溫控器具有良好的自學(xué)習(xí)效果，使用中能結(jié)合實(shí)際情況對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)不同運(yùn)行工況下溫度控制要求；

6）通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、自校正控制等不同技術(shù)的整合利用，提高溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的控制進(jìn)度，系統(tǒng)具有良好的抗干擾性，應(yīng)用范圍廣泛。

以上內(nèi)容系統(tǒng)地闡述了溫度控制器研究現(xiàn)狀。同時(shí)，在反應(yīng)釜溫度控制研究中還有一些不同的觀點(diǎn)：①雙模控制。其實(shí)際作用發(fā)揮中所依賴的控制方式為：bang-bang+PID。控制過(guò)程中需預(yù)先設(shè)定反應(yīng)溫度，通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)的加熱與冷卻工作機(jī)制，確保整個(gè)反應(yīng)釜內(nèi)溫度變化均勻性；②運(yùn)用科學(xué)的估計(jì)方法對(duì)反應(yīng)熱進(jìn)行分析，在PID的作用下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜溫度控制；③科學(xué)的GMC溫度控制方法及模糊控制法。

3 化工自動(dòng)化發(fā)展分析

未來(lái)化工自動(dòng)化發(fā)展中，需充分考慮反應(yīng)釜溫度控制是否合理、有效，并對(duì)不同控制方法的實(shí)際作用效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。

化工自動(dòng)化發(fā)展將會(huì)更加關(guān)注：

1）現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)作用下的反應(yīng)釜溫度控制效果，并在人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)等不同技術(shù)的共同支持下，保持反應(yīng)釜溫度良好的控制效果；

2）結(jié)合反應(yīng)釜實(shí)踐應(yīng)用中的參數(shù)變化機(jī)理，充分考慮未來(lái)化工自動(dòng)化發(fā)展中反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，處理好其與系統(tǒng)快速性之間的矛盾；

3）化工自動(dòng)化發(fā)展中通過(guò)對(duì)反應(yīng)釜溫度變化特點(diǎn)的深入分析，應(yīng)考慮PID控制、預(yù)測(cè)控制、模糊控制等方法的配合使用，促使溫度控制系統(tǒng)的服務(wù)功能更加完善，優(yōu)化反應(yīng)釜裝置的工作性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

反應(yīng)釜溫度控制效果的增強(qiáng)，有利于優(yōu)化設(shè)備工作性能，促進(jìn)整體生產(chǎn)效率的提高。為實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜溫度的科學(xué)控制，未來(lái)化工自動(dòng)化發(fā)展中應(yīng)注重模糊控制方法、預(yù)測(cè)控制等方法的合理運(yùn)用，確保反應(yīng)釜溫度控制的先進(jìn)性、有效性。同時(shí)，需根據(jù)形勢(shì)變化提升對(duì)化工自動(dòng)化發(fā)展的認(rèn)知水平，從而為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入新的活力。

[1] 胡亞南.間歇反應(yīng)釜溫度控制算法的研究及實(shí)現(xiàn)[D].西安：陜西科技大學(xué)，2016.

R e s e a r c h S t a t u s o f R e a c t o r T e mp e r a t u r e C o n t r o l a n d D e v e l o p me n t o f C h e mi c a l A u t o ma t i o n

Yang Hui

The reactor occupies a very important position in the production process，which is closely related to the quality of the product.Therefore，it is necessary to analyze the current situation of the temperature control system of the reactor，and combine with the current development of chemical automation to lay a solid foundation for the continuous improvement of industrial production in China basis.Based on this，this paper discusses the status quo of reactor temperature control and the development of chemical automation.

reactor；temperature；research status；chemical automation

TQ273

A

1003-6490（2017）08-0140-02

2017-06-06

楊輝（1981—），男，山東淄博人，工程師，主要研究方向?yàn)橹饕ぁ捰托袠I(yè)的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)。