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反应釜自动控温系统的改造

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化工行业在我国国民经济发展中占有重要地位,其中反应釜作为化学合成中实现化学反应的主要设备。反应釜是化工行业最常用的一种反应容器之一,对保证产品质量的起重要作用。在化学物质进行生产的过程中,一方面,部分化学物品属于对人体有毒有害的化工原料,它们发生聚合反应的时候会产生大量有毒、易燃、易爆的气体;而精细化工生产过程复杂多变,加工现场通常需要众多化工管道以及各种阀门及仪表装置。因此,容易出现管道破裂、阀门仪表泄漏等问题,加大了人工操作的危险性。另一方面,在化工反应过程中,反应釜内的温度、压力、电机的搅拌速度等需精确控制。
反应釜的温度控制的品质直接影响产品质量和产量。反应过程既是放热的化学反应过程,又是物理变化过程,聚合反应机理复杂,如果不及时移去反应热,将使反应剧烈超出正常范围,易引起“爆聚”或产生安全阀跳;如果加入过量的冷水又将使反应激落,甚至造成“僵釜”现象,直接影响到产品的质量和产量,严重时还会危及工作人员的生命安全,因此反应釜温度控制对于保证间歇式反应釜旷产品质量和安全生产起着至关重要的作用。
随着工业自动化水平的不断提高,落后的人工操作已经不能满足现代生产的需求。为了改善化工反应工作环境、减少人力成本、提高反应釜控制过程的精度和稳定性,现代企业逐渐将自动化程度高的控制系统投入到化工生产过程中。反应釜自动控温系统不仅可以改善工人工作环境、增加安全性,还可以提高生产率、提高控制可靠率、为企业降本增效。因此,研发安全、智能、稳定的自动化控温系统是化工行业发展的必然趋势。
本文结合反应釜自动控温系统的结构和工作原理,采用PLC对反应釜自动控温系统进行改造,给出反应釜自动控温系统的改造方案,并完成反应釜自动控温系统的硬件和软件设计,为反应釜在化工行业中的应用提供理论依据与实践指导。

电气工程及其自动化设计
自动化控制系统发展的比较迅速,但仍有许多化工企业主要是依靠人工仪表等方式对反应釜进行温度控制的。人工仪表对反应釜温度进行控制就是指通过对电流表、电压表、热电阻、宇电表、压力表等仪表装置采集到的数据进行观察和判断,人工对反应釜进行控温的过程。在控温过程中,执行机构通常是通过一些接触器来控制搅拌电机或者泵的转速,也有一些电磁阀或气动阀来控制冷热水或者冷热油来改变反应釜的温度。本课题原先使用的就是人工仪表控温方式,工人通过对当前温度的观察,不断改变电磁阀的流量,不断向夹套里面输送热水或者冷水,从而改变夹套温度。夹套在温度发生改变的过程中,通过热传递影响反应釜内温度的变化,满足温控不同阶段的要求。
随着人们对反应釜自动控温系统的不断研究,当前反应釜自动控温系统大体有以下几种方法:DCS控制系统、FCS控制系统、PLC控制系统等。从广义上讲,这几种控制方法都是依据一些自动控制理论,利用智能化仪表和控制器对反应釜生产过程进行温度控制。
在反应釜自动控温系统工作原理方面,整个生产过程循序渐进,具有一定的逻辑性,从储料罐到聚合车间处于一条主轴线上,不需要分散控制。而DCS控制系统的特点是分散控制,集中显示。它控制的系统往往包括许多子系统,而每个子系统之间比较独立,各个子系统下面又包括相应的控制对象和控制方案。
在反应釜自动控温系统控制规模方面,化学物品反应釜自动控温系统的控制对象属于中小型系统,控制对象包括大量的数字量模拟量信号。而PLC的输入输出I/O模块通常有32或64个点、而DCS的输入输出模块则较多的为8个或16个点。
PLC控制系统具有经济可靠、技术成熟、抗干扰能力强、扩容性好的优点。除此之外,PLC还可以和许多组态进行通讯,例如WinCC、组态王、力控等。因此,无论从工作原理还是控制规模考虑,选择PLC对反应釜自动控温系统进行改造比较合理。

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