化工生產(chǎn)中反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

冀創(chuàng)新（中輕日化科技有限公司，山西太原 030001）

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化工生產(chǎn)中反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

冀創(chuàng)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(fā)展，反應(yīng)釜被廣泛應(yīng)用于制藥、化工等領(lǐng)域中。但就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，反應(yīng)釜溫度控制在化工生產(chǎn)中仍然存在著某些不可忽視的問題，為此，基于化工領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展背景下，應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)對反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并注重結(jié)合反應(yīng)釜工作特性，選用最優(yōu)控制器參數(shù)，達(dá)到高效、穩(wěn)定溫度控制狀態(tài)，提升控制系統(tǒng)整體的運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：化工；反應(yīng)釜；溫度控制；設(shè)計(jì)

在化工生產(chǎn)過程中，反應(yīng)釜作為原料向產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的主要設(shè)備，其關(guān)系著整體生產(chǎn)效率。為此，為了適應(yīng)當(dāng)前化工領(lǐng)域的發(fā)展需求，在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)注重針對溫度控制問題，設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)，從而加強(qiáng)反應(yīng)釜溫度控制效果，滿足化工生產(chǎn)需求。以下就是對反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑的詳細(xì)闡述，望其能為當(dāng)前化工生產(chǎn)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供一定的參考，并帶動反應(yīng)釜控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。

1 化工反應(yīng)釜工作特性

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，反應(yīng)釜工作特性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）反應(yīng)釜在對化工生產(chǎn)溫度進(jìn)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(shí)注重在溫度調(diào)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(yùn)行空間，在加熱已達(dá)到預(yù)定反應(yīng)溫度的基礎(chǔ)上，將多余熱量移走，由此滿足生產(chǎn)工藝的需求，達(dá)到最佳的生產(chǎn)工藝狀態(tài)。

2）從反應(yīng)釜操作流程角度來看，要求相關(guān)技術(shù)人員在操作過程中，應(yīng)注重計(jì)量一批或幾批反應(yīng)物，同時(shí)注重在加熱反應(yīng)階段，嚴(yán)格控制加熱時(shí)間，并確保反應(yīng)釜內(nèi)處在持續(xù)升溫的狀態(tài)下，以保障溫度或壓力上升至開始反應(yīng)過程的穩(wěn)定性，滿足生產(chǎn)工藝的需求。此外，在反應(yīng)放熱階段，由于反應(yīng)溫度、放熱速率間存在著正反饋?zhàn)约りP(guān)系，因而在反應(yīng)釜系統(tǒng)操作過程中，應(yīng)加強(qiáng)對溫度進(jìn)行有效控制，即確保其始終處在低于警戒線的狀態(tài)下，規(guī)避“爆聚”，即能量或物質(zhì)快速對稱地向內(nèi)會聚的過程，提升生產(chǎn)工藝整體水平。

3）

2 化工反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑

2.1 軟件配置設(shè)計(jì)

在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)的實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，要求相關(guān)技術(shù)人員在對軟件進(jìn)行配置過程中，注重將S7-300作為系統(tǒng)支撐條件，同時(shí)注重在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)對化工生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的管理，滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用需求［1］。此外，在軟件配置設(shè)計(jì)過程中，亦應(yīng)注重完善統(tǒng)一通信環(huán)境，即利用可編程序邏輯控制器，連接各網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，同時(shí)將報(bào)警信息、通信信息、編程信息等反饋至人機(jī)操作界面平臺，最終實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)釜設(shè)備的有效管理。另外，在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，亦應(yīng)注重完善WINCC監(jiān)控軟件，繼而便于用戶在對化工生產(chǎn)過程中的反應(yīng)釜溫度進(jìn)行有效控制時(shí)，可實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場控制畫面，且通過人機(jī)界面，調(diào)整反應(yīng)釜加熱階段等溫度狀況，由此滿足生產(chǎn)工藝需求。

2.2 硬件配置設(shè)計(jì)

在硬件配置設(shè)計(jì)過程中，首先要求相關(guān)技術(shù)人員注重依據(jù)化工生產(chǎn)需求，將反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)以輸入模塊、輸出模塊、通訊模塊、數(shù)字量模塊進(jìn)行劃分，且注重在模塊設(shè)計(jì)過程中調(diào)配硬件控制系統(tǒng)靈活度，如，在中央處理器設(shè)計(jì)過程中，將S7-300作為核心組成部分，同時(shí)注重運(yùn)用遠(yuǎn)程設(shè)備ET200，對調(diào)節(jié)閥、電機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理，并將其以I/O數(shù)據(jù)形式輸出系統(tǒng)，供用戶使用。此外，在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中為了滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，應(yīng)注重在系統(tǒng)優(yōu)化處理過程中配備1個(gè)以太網(wǎng)通訊模塊、3個(gè)溫度檢測模塊、6個(gè)模擬模塊等，由此來打造良好的溫度控制空間［2］。

2.3 人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)

在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，人機(jī)操作界面的設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾個(gè)層面入手：

（1）在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)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(yīng)注重將WINDOWS 2007作為人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，同時(shí)注重配置兩臺或以上的計(jì)算機(jī)，由此來實(shí)現(xiàn)對化工生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并以人機(jī)界面監(jiān)控畫面的形式對化工生產(chǎn)過程中設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行反饋，由此達(dá)到最佳的反應(yīng)釜溫度控制效果［3］。

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

反饋功能，由此實(shí)現(xiàn)對溫度的實(shí)時(shí)操控，且通過界面對設(shè)備運(yùn)行曲線畫面的觀察，對溫度進(jìn)行有效的調(diào)整，規(guī)避“爆聚”等不安全事故問題的凸顯。

2.4 參數(shù)因子自調(diào)整模糊控制器設(shè)計(jì)

在反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，為了滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)注重在系統(tǒng)優(yōu)化處理過程中，從調(diào)整因子、量化因子等角度出發(fā)，對溫度控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行選擇，并設(shè)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(yīng)域中，即：E（kT）=K1e（kT）［4］，且通過對現(xiàn)場環(huán)境的觀察，對量化因子參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，最終將E控制在1.5左右，由此來達(dá)到最佳的系統(tǒng)溫度控制效果，同時(shí)依據(jù)監(jiān)控畫面，觀察調(diào)試后參數(shù)變化狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對溫度工藝曲線的最優(yōu)調(diào)整。

3 結(jié)論

綜上所述，基于現(xiàn)代化工領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展背景下，溫度控制問題逐漸引起了人們的關(guān)注。因而在此基礎(chǔ)上，為了打造良好的工藝生產(chǎn)環(huán)境，要求化工企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)注重從人機(jī)操作畫面設(shè)計(jì)、硬件配置設(shè)計(jì)、軟件配置設(shè)計(jì)等角度出發(fā)，對反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化處理，并致力于打造實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境，以便于相關(guān)工作人員在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過人機(jī)界面實(shí)時(shí)調(diào)試溫度狀況，最終滿足生產(chǎn)工藝需求。

參考文獻(xiàn)

［1］ 羅小燕，蔡改貧，熊奇，等.白鎢礦反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真［J］.中國鎢業(yè)，2015，12（02）：68-71.

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［4］ 安豐穎.無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)在聚合反應(yīng)釜溫度控制中的應(yīng)用［J］.化學(xué)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(xiàn)標(biāo)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(chuàng)新（1972—）男，山西平遙人，工程師，主要從事表面活性劑的生產(chǎn)與研發(fā)工作。