DCS控制典型化工生产流程综合实训系统.docx
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DCS控制典型化工生产流程综合实训系统
五、DCS空制典型化工生产流程综合实训系统
---双釜反应-双塔串联精馏连续化工流程
我们将一套间歇反应实训装置单元和两套精馏实训装置单元有机结合，组成
一套典型连续流程的化工生产综合实训装置。
整套系统装置体现单元组合的化工连续生产的流程，系统既可连续生产；又可单元操作（故障点的设置需在单元操作中进行）；DCS空制中控室要按照标准工业化中控室建设。
5.1FYFSX-A反应釜系统（间歇反应中试装置）
系统由间歇反应釜实训设备对象（由一台蒸馏搅拌反应釜和一台中和釜组成，两釜可独
自成体系工作，通过压缩氮气输送相互倒料，反应釜采用间歇反应工作方式）；钢质安装框
架（两层设计，一层平面方便操作、检修、出入，二层有安全斜梯通上并有护栏、防滑花纹板）；就地仪表电器操作台；倾角嵌入式就地计算机控制台；就地智能仪表控制上位监控软件（以工控组态软件为平台）；外置配套设备（氮气钢瓶）等组成。
1、系统的特点
1.1、反应釜采用工业标准压力反应釜。
1.2、两台反应釜即可独自成体系工作，也可串联工作，一台作为搅拌中和反应釜：
不
锈钢50升，高径比为1:
1.2（不配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器，耐压0.6Mpa、
夹套加热方式为电加热导热油加热方式）；一台作为蒸馏反应釜：
不锈钢50升,高径比分别
为1:
2（配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器，耐压0.6MPa、夹套加热方式为电加
热导热油加热方式）。
蒸馏反应釜系统
蒸馏反应釜为过程工业中常见的带搅拌釜式反应器系统（CSTR，属于间歇反应过程，
反应器为标准盆头釜。
反应过程为A、BC三种物料在反应釜中经夹套加热适度的热量后，
将发生复杂的化学反应，产生反应最终产物D及其副产物。
其工艺流程图见附件一：
PLC和
DCS控制典型化工流程过程控制综合实训对象系统流程图。
釜式反应器（CSTR是化工过程中常见的单元操作。
本系统反应釜采用间歇反应工作方
式，反应釜夹套带有电加热器，导热油夹套加热。
系统采用自带的小循环导热油加热系统，夹套带有电加热器工作）。
中和釜实训系统
中和釜实训系统同反应釜实训系统机械结构及控制系统都一样，不同之处是：
没有配套
的竖式冷凝器、卧式冷凝器。
反应釜检测控制系统
中和釜/蒸馏釜各有一套下列检测控制系统
釜内胆温度控制：
热电偶+可控硅移向调压器
釜夹套温度控制：
热电偶+可控硅移向调压器
2个高位槽流量控制：
转子轮流量计
2个高位槽液位控制：
法兰式可变色液位计
釜内胆液位控制：
磁翻板液位计（带4-20MA远传信号及高底位报警）
釜内胆压力检测：
压力变送器+压力定值调节阀
釜搅拌器转速控制：
转速传感器+1个变频器
釜内胆冷却盘管流量控制：
涡轮+变频器
釜内胆第三种反应物料控制：
柱塞计量泵
1.3、装置主管道上的连接基本上采用法兰连接。
2、反应釜单元实训系统的功能
项目
操作实训内容
开车准备
1、工艺流程图的识读与表述。
2、熟悉现场装置及主要设备、仪表、阀门的位号、功能、工作原理和使用方法。
按照要求制定操作方案。
检查流程中各设备、管线、阀门是否处于正常开车状态。
引入公用工程（水、电、油）并确保正常。
装置上电，检查各仪表状态是否正常；动设备试车。
开车
1、按正确的开车步骤开车，调节原料流量、温度、压力、搅拌转速到指定值。
2、能执行换热器的切换操作。
正常操作
按照指令改变原料流量、温度、压力、液位、转速等操作参数到指定值并建立正常操作。
按照要求巡查各流量、温度、压力、液位、转速等操作参数并做好记录，能及时判断各指标否正常。
按照要求巡查动设备（离心泵、计量泵）的运行状况，确认并做好记录。
观察正常操作时反应釜的操作状况，并指出可能影响其正常操作的因素。
能按正常操作进行间歇反应的进、出料操作。
能按照不冋要求进行夹套、盘管、外冷却器等的换热切换。
能按照不冋要求进行夹套、电加热等的切换操作。
停车
按正常的停车步骤停车。
检查停车后各设备、阀门的状态，确认后做好记录。
事故处理
能通过对操作参数的观察、分析了解反应釜的操作状况，在改变某些参数的情况下能及使对系统作出调整，使反应正常进行。
能对不冋的控制方式进行切换，并使系统恢复稳定操作。
能判断引起操作异常的原因并作出相应的处理使系统恢复稳定操作。
设备维护
1、离心泵、计量泵的开、停、正常操作及日常维护。
2、换热器的构造、工作原理、正常操作及维护。
3、主要阀门（电动调节阀，电磁阀，减压阀、背压阀、疏水阀）的位置、类型、构造、工作原理、正常操作及维护。
各种温度、流量、压力、液位传感器的测量原理；温度、压力、液位显示仪表及流量控制仪表的正常使用。
不冋形式搅拌器的结构、原理、及操作方式。
控制仪表
1、温度、流量、压力传感器的测量原理；温度、压力显示仪表及流量控制仪表的正常使用。
2、控制执行装置调压器、电动调节阀、变频器的正常使用。
3、了解反应釜控制时需要检测及控制的参数、检测位置、检测传感器及控制方法。
监控软件
1、上位监控平台软件的熟悉、了解及使用
DCS中控系统应用
DCS集散控制系统操作技能培训
3、反应釜单元实训设备配置清单
类别材料名称
规格型号
数量
备注
一、设备主体：
对象部分：
长X宽X高4000X2200X3200mm钢质安装框架（两层设计，一层平面方便
操作、检修、出入，二层有安全斜梯通上并有护栏、防滑花纹板）防锈红丹底漆，喷烤漆处理；钢质喷塑就地仪表电器操作台（含仪表、嵌入式微机位及开关位，并内含DCS接入口。
）；倾角嵌入式就地计
算机控制台；就地智能仪表控制上位监控软件（以工控组态软件为平台）；外置配套设备等组成。
动设备
原料输送离心泵
CHLF2-20不锈钢水泵
2台
冷凝水泵
CHLF2-20不锈钢水泵
1台
计量泵
20L/H
1台
填料密封搅拌器
304不锈钢，锚式和浆式搅拌桨
2台
静设备
中和搅拌反应釜
不锈钢50升，高径比为1:
1.2
（不配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器，耐压0.6Mpa、夹套加热方式为蒸汽及电加热导热油两种加热方式）
1台
蒸馏反应釜
不锈钢50升，高径比分别为1:
2
（配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器，耐压0.6MPa、夹套加热方式为蒸汽及电加热导热油两种加热方式）
1台
均质器
304不锈钢，$50X500mm
1台
原料液储罐
304不锈钢，$377X600mm
2台
高位槽储罐
304不锈钢，$377X600mm
2台
蒸馏反应釜反应釜蒸汽冷凝液储罐
304不锈钢，$377X600mm
1台
反应釜产品储罐
304不锈钢，$400X500mm
1台
蒸馏反应釜竖式分馏柱
304不锈钢，$76X500mm
1台
蒸馏反应釜蒸汽卧式冷凝器
304不锈钢列管，$108X600mm
1台
蒸馏反应釜蒸汽竖式冷凝器
304不锈钢列管，$76X500mm
1台
反应釜产品卧式冷凝器
304不锈钢列管，$108X600mm
1台
小循环导热油储罐（兼事故罐）
304不锈钢，$377X1000mm
1台
小循环导热油膨胀槽
304不锈钢，$250X600mm
1台
小型均化器
304不锈钢，$50X500mm
1台
N2钢瓶及加压阀
工业n2
1套
二、检测控制参数
变量
检测机构
显示控制仪表及型
号
数量
控制机构
检测控制参数
反应釜温度
K型热电偶
精度：
1%FS
宇电AI-519AV24X
S2台精度：
0.5%FS
2
可控硅移相调压器或
电动调节阀
反应釜夹套温度
K型热电偶
精度：
1%FS
宇电AI-519AV24X
S2台
精度：
0.5%FS
2
可控硅移相调压器或
电动调节阀
反应釜蒸汽冷凝液温度
PT100热电阻精度：
0.5%FS
宇电智能巡检仪一
台
3
反应釜压力检测
国标指针压力表和扩散硅压力传感器
精度：
0.5%FS
宇电智能巡检仪
精度：
0.5%FS
1
压力定值调节阀
高位槽储罐液控制
法二式可变色液位计
就地
2
釜内胆液位控制
磁翻板液位计（带智
4-20MA远传信号及
咼低位报警）
智能数显表
2
反应釜搅拌器转速
霍尔转速传感器
数字转速表精度：
0.5%FS
2
变频调速器
原料进料流量
转子流量计
精度：
1%FS
转子流量计就地显示
1
反应原料进料流量
转子流量计+微计量柱塞泵
精度：
1%FS
转子流量计就地显示
宇电智能调节仪
1
微计量泵
冷却液流量
LWGY-15涡轮流量计精度：
0.5%FS
宇电智能流量积算仪
1
高位槽储罐液位
机械平衡放料管控制
宇电智能调节仪
2
闪光报警器
AI-302M8路
宇电AI-302M
1
执行器
可控硅移相调压器
STY-380D35
1台
变频器
FRS520-0.4
2
球阀，截止阀，疏水阀、背压阀等
不锈钢
一批
三、智能仪表电器控制台及计算机控制操作台
就地智能仪表电器控制台
钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；同时每一组强电输出都有旋钮开关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相指示灯，开关电源，接触器，自锁开关，塑铜线，橡套线，屏蔽线，铝合金线槽等。
就地控制计算机
品牌计算机：
联想双核2.0G，内存1GDDR2硬盘250G,光驱，鼠标，键盘，3年
质保，显示器：
17”液晶，全国联保；操作系统：
正版WINDOWSXP
四、计算机控制软件
上位监控软件
1、MCGST控组态软件；2、上位监控软件（以工控组态软件为平台软件）
5.2双塔精馏实训装置系统子系统介绍
1、主框架级平台楼梯系统
系统为二层框架平台结构：
2.1.1、双塔串联串级精馏实训系统两层平台结构框架：
碳钢框架：
两层设计，长X宽
X高4800X2200X3500mm整机采用钢质安装框架（两层设计，一层平面方便操作（2000mm
高度）、检修、出入，双塔串联串级精馏实训系统二层有安全平台楼梯通上并有护栏、防滑
花纹板；100X50X6mn方钢管，50X5角铁，60X6槽钢，扶手护栏：
©32*2及©20*2钢管，
3mm厚碳钢花纹板）。
防锈红丹底漆，喷烤漆处理。
2、双塔串连串级精馏实训系统
双塔串联串连精馏实训系统由一台筛版精馏塔和一台填料精馏塔组成，两塔可独自成体
系工作，也可组成串连精馏操作系统。
系统组成见附件一：
双塔串连串级精馏实训系统实训对象系统流程图。
2.1筛版精馏塔实训系统
系统由筛版精馏塔精馏实训装置对象；就地仪表电器操作台；倾角嵌入式就地计算机控制
台；就地智能仪表控制上位监控软件（以工控组态软件为平台）；外置配套设备等组成。
装置运
行介质为乙醇-水体系，塔顶产品乙醇浓度不低于92%..:
筛版精馏塔实训系统装置对象：
筛版精馏塔塔体：
主体不锈钢076X100X4mm16节塔节，带两个玻璃观测段；塔板
为筛板；。
冷凝面积0.5（m2）;设备总高度3500mm；
板式精馏塔加热釜：
60升、电加热管加热。
板式精馏塔塔底产品冷却器：
冷凝面积0.5（m2）
板式精馏塔加料预热器：
功率1kW
板式精馏塔塔顶冷凝器：
冷凝面积0.5（m2）
筛版塔原料罐：
80升
筛版塔塔底产品罐：
80升
筛版塔侧线采出罐（兼萃取剂加料罐）：
80升
筛版塔塔顶产品罐：
80升
筛版塔塔顶回流罐罐：
70升
真空缓冲罐：
60升
2.2填料精馏塔实训系统
系统由填料精馏塔精馏实训装置对象；就地仪表电器操作台；倾角嵌入式就地计算机控制
台；就地智能仪表控制上位监控软件（以工控组态软件为平台）；外置配套设备等组成。
装置运
行介质为乙醇-水体系，塔顶产品乙醇浓度不低于92%..:
填料精馏塔塔体：
主体不锈钢076x4mm不锈钢制作，带两个玻璃观测段；填料为C6
B环填料；冷凝面积0.5（m2）;设备总高度3500mm。
填料精馏塔加热釜：
60升、电加热管加热。
填料精馏塔塔底产品冷却器：
冷凝面积0.5（m2）
填料精馏塔加料预热器：
功率1kW
填料精馏塔塔底产品冷凝器：
冷凝面积0.5（m2）
填料塔原料罐：
80升
填料塔塔底产品罐：
80升
填料塔塔顶产品罐：
80升
填料塔塔顶回流罐罐：
70升
2.3筛板/填料塔检测控制系统
筛板/填料塔各有一套下列检测控制系统
1、再沸器温度控制：
PT100+可控硅移项调压器+智能调节仪（可手、自动切换）
2、进料流量控制：
精微计量泵+智能调节仪（可手、自动切换）
3、回流罐液位控制：
磁翻板液位计（带4-20MA远传信号及高底位报警）+精微计量泵+转子流量计+智能调节仪（可手、自动切换）
4、回流流量控制：
精微计量泵+转子流量计+智能调节仪（可手、自动切换）
5、塔顶产品流量控制：
精微计量泵+转子流量计+智能调节仪（可手、自动切换）
6、冷凝水流量控制，涡轮流量计+转子流量计+变频器+智能调节仪（可手、自动切换）
7、进料温度控制，PT100+可控硅移项调压器+智能调节仪（可手、自动切换）
8、进料浓度控制：
电磁阀+远传红外开关发射器。
6、塔板温度检测：
PT100+智能数字数显变送仪表
7、塔压降检测：
膜盒压力表
8、塔釜液位检测：
法兰式变色液位计
2.4冷却循环水系统
冷却循环水系统包含：
304不锈钢板制作的循环水箱（800x500x7000），循环水箱带一
希望是本无所谓有，无所谓无的。
这正如地上的路；其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。
个南方泵业生产的CHLF2-20/0.37不锈钢卧式单级离心泵。
。
304不锈钢板制作的循环水箱（1000x800x1000）安装在双塔串联串连精馏实训系统框架平台底部的右侧面。
2.5就地智能仪表电器控制台
就地智能仪表电器控制台：
钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；同时每一组强电输出都有旋钮开关控制，保证设备安全，操作控制便捷;装有分相指示灯，开关电源，接触器，自锁开关，塑铜线，橡套线，屏蔽线，布线槽等。
倾角嵌入式就地计算机控制台：
钢制喷塑结构，嵌入式安装
就地控制计算机：
品牌计算机：
CPU双核2.0，2GDDR2内存，硬盘160G以上，光驱,
鼠标，键盘，显示器：
17”液晶显示屏。
三年质保。
分析仪器：
酒精比重计：
玻璃分析仪器，含酒精密度全量程。
气相色谱（学校自配或选配，设备本体不含）。
3、双塔精馏实训装置配置清单
序号
主要部件名称
规格
数量
备注
1
碳钢框架
长x宽x高4800x
2200x3500mm
1套
两层设计，一层平面方便操作、检修、出入，二层有安全斜梯通上并有护栏、防滑花纹板
（100X50X4mn方钢管，50X5角铁，60X6槽钢，扶手护栏：
1寸及4分钢管，3mm厚碳钢花纹板）。
防锈红丹底漆，喷烤漆处理（筛板同填料共用）。
2
原料、成品及塔底不锈钢储罐
0377x600mm
8个
2mm厚304不锈钢材料
3
真空不锈钢储罐
0250x600mm
1个
2mm厚304不锈钢材料
4
不锈钢储罐回流罐
0300x600mm（下部锥体）
2个
2mm厚304不锈钢材料
5
再沸器
0300x600mm
2个
3mm厚304不锈钢材料（外带不锈钢包裹硅酸铝保温棉保温）
6
进料预热器
0108x150mm带上下法兰。
2个
3mm厚304不锈钢材料（外带不锈钢包裹硅酸铝保温棉保温）
7
精馏塔塔体
筛板精馏塔体：
主体不锈钢076x100x4mm16节上，带两个玻璃观测段；塔板为筛板。
填料精馏塔塔体：
主体不锈钢076x4mm不锈钢制作，带两个玻璃观测段；填料为C60环填料。
2套
304不锈钢076x4mm
8
塔顶产品列管换热器
不锈钢$108x800mm
2个
304不锈钢
9
塔底产品列管换热器
不锈钢$108x800mm
2个
304不锈钢
10
冷凝水循环水箱
800X500X700（长X宽X
高）
1个
304不锈钢厚2mm
11
管道、三通、活接、法兰
若干
304不锈钢
12
4分铜球阀及铜闸阀
4分
40个
永德信重型阀门
13
冷凝离心水泵
CHLF2-20不锈钢多级
低噪离心泵
1个
0.37KW/扬程12m不锈钢多级低噪离心泵（电机变频特性好）
14
物料循环泵
WG-18循环水泵
1个
15
真空泵
不锈钢，380V,2L/S
1个
旋片式真空泵
16
*精微计量泵
30L/S
6个
进料/回流/成品/计量控制
17
PT100热电阻
PT100热电阻（德标）
精度：
0.5%FS
20个
再沸器温度/精馏塔塔结1、2、5、8、11、14、
16/塔顶升气段/回流液进口温度/进料液进口温度两个/预热器温度
18
塔釜液位传感器
法兰式变色液位计
2个
0-600mm
19
回流液位传感器
磁翻板液位传感器（带上下限报警）
2个
0-600mm
20
塔底及塔顶压力
扩散硅压力传感器
4个
膜合压力表
4个
0-20KPa
21
可控硅移相调压器
STY380-25（带4-20mA
控制信号输入）
4个
杭州西子
22
转子流量计
LZB-10
8个
进料/回流/成品/计量（冋精微计量泵计量系统冗余）
23
涡轮流量计
涡轮流量计
1个
冷凝水流量计量
转子流量计「
LZB-15
2个
24
智能调节仪
AI519A
7个
厦门宇电
25
智能流量积算仪
AI708H
1个
厦门宇电
26
智能数显仪
AI501A
16个
厦门宇电
27
开关量计算机控制器
ICP7060D
1个
台湾
28
闪光报警器
AI-302M
装置安全报警
1个
八通道
29
就地智能仪表控制上位监控软件
以MCG工控组态软件为平台组态编程
30
就地智能仪表
电器控制台
钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护；
同时每一组强电输出都有旋钮开关控制，保证设备安全，操作控制便捷；装有分相指示灯，开关电源，接触器，自锁开关，塑铜线，橡套线，屏蔽线，铝合金线槽等。
31
就地控制计算机
联想品牌计算机：
CPU双核2.0,2GDDR2内存，硬盘250G以上，光驱，鼠标，键盘，显示器：
17”液晶显示屏。
三年质保。
32
就地控制计算
钢制喷塑倾角嵌入式就地计算机控制台
机潘台
33
酒精比重计
玻璃分析仪器，含酒精密度全量程
34
色谱分析仪
热导式气相色谱仪：
包括六通阀+色谱工作站+色谱柱+H2钢瓶（学校自配或
选配，设备本体不含）
35
其它附件
4、双塔精馏实训装置系统功能
项目
基本理论及专业课程的实验教学
实验教学
1）了解板式/填料精馏塔的结构，熟悉板式/填料式连续精馏塔的工作原理、基本结构及物料流程。
2）通过高硼硅玻璃观察塔板上气一液传质过程全貌，学会和掌握测定筛板式精馏塔的全塔效率和单板效率。
3）可以完成全回流和部分回流各种条件下精馏操作实验。
4）掌握精馏塔的操作方法。
观察和测定筛板精馏塔中灵敏塔板的温度变化。
5）了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数、检测位置、检测传感器及控制方法。
6）学习掌握精馏塔智能仪表控制系统软硬件控制知识。
实训功能
操作实训内容
开车准备
1、工艺流程图的识读与表述
2、熟悉现场装置及主要设备、仪表、阀门的位号、功能、工作原理和使用方法
3、按照要求制定操作方案
4、检查流程中各设备、管线、阀门是否处于正常开车状态
5、引入公用工程（水、电、汽）并确保正常
6、装置上电，检查各仪表状态是否正常；动设备试车
开车
1、按正确的开车步骤开车，调节精馏塔达到平衡点
正常操作
1、能改变进料流量、塔釜温度到指疋值并重新建立正常操作
2、按照要求巡查各温度、压力、流量并做好记录，能及时判断各指标否正常
3、按照要求巡查动设备（水泵）的运行状况，确认并做好记录
4、观察正常操作时精馏塔的操作状况，并指出可能影响其正常操作的因素
5、能按正常操作调节进料流量及塔釜温度
6、能测定精馏塔的全塔效率。
7、能够进行常规连续精馏操作和间歇精馏操作，单塔操作、串连操作及组合操作。
停车
1、按正常的停车步骤停车
2、检查停车后各设备、阀门、储液罐的状态，确认后做好记录
事故处理
1、会观察、分析因溢泛引起的系统操作异常并恢复至正常操作状态
2、通过玻璃视盅观察塔板上气一液传质过程全貌、分析精馏塔系统操作异常并恢复至正常操作状态。
3、可观察塔板及填料气液接触状况及塔中灵敏板温度变化。
4、会观察、分析因进料温度变化引起的系统工况变化。
5、会观察、分析因回流量变化引起的系统工况变化。
6、会观察、分析因进料浓度变化引起的系统工况变化。
7、会观察、分析因进料位置变化引起的系统工况变化。
设备维护
1设备的开、停、正常操作及日常维护
2、精馏塔的构造、工作原理、正常操作及维护
3、主要阀门的位置、类型、构造、工作原理、正常操作及维护
控制仪表
1温度、流量、压力传感器的测量原理；温度、压力显示仪表及流量控制仪表的正常使用。
2、控制执行装置变频器、调压器的正常使用。
3、了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数、检测位置、检测传感器及控制方法。
监控软件
1上位组态监控平台软件的熟悉、了解及使用
DCS中控
系统应用
DCS转接卡（本系统留有DCS集散控制系统备用接口；方便以后系统扩展）
5.3SunyTDCS9200DCS中控室系统
1、DCS中控室概述
本项目设置一个独立的总控制室，所有需集中的控制信号均接至DCS控制站。
控制室内
配置有工业操作台、计算机、DCS控制柜、网络部件、投影仪和液晶显示屏等。
DCS自动控制系统主要由三大部份组成。
一部份是起控制作用的全套自动化装置；另一
部份是受自动化装置控制的被控对象；最后是起到控制系统和对象之间信息联系的控制网
络。
因此，建
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