过程控制系统十篇

过程控制系统篇1

关键词:过程控制 仪表 系统

中图分类号:TH86 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0016-01

1、过程控制仪表与控制系统

如图所示是一个单元组合仪表构成的简单控制系统。图中控制对象代表生产过程中的某个环节,控制对象输出的被控变量(T P L F等),经变送、转换成相应的信号,送显示、记录、调节与给定单元来的给定值进行比较,将偏差值进行一定运算后,发出信号控制执行单元的动作,将阀门开大或关小,改变控制量,直到被控变量与给定值相等。

2、控制系统的工作原理

2.1 液位控制系统

图中,检测变送器检测到水位高低,当水为高度与正常给定水位之间出现偏差时,调节器就会立刻根据偏差的大小去控制给水阀,使水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。

2.2 温度控制系统

它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时,通过温度仪表测得的变化,并将其信号送至调节器与给定值进行比较,调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至调节阀,改变蒸汽量维持出口温度。

2.3 流量控制系统

它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时,流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件,把孔板上、下游的差压接至差压变送器,将流量信号标准信号;该信号送至调节器与给定值进行比较,流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀,改变阀门开度,就调整了管道中流体的阻力,从而影响了流量,使流量维持在设定值。

自控系统由被控对象、检测元件、控制器和调节阀四部分组成。组成方框图如下:

3、控制系统的分类

由于控制技术的广泛应用以及控制理论的发展,使得控制系统具有各种各样的形式,但总的来说分为两大类,即开环和闭环控制系统。

3.1 开环控制

这种控制方式又分两种、一种是按设定值进行控制。其操纵变量与设定值保持一定的函数关系,当设定值变化时,操纵变量随之变化。另一种是按扰动量进行控制,即所谓前馈控制,如图:在蒸汽加热器中,若负荷为主要干扰,如果使蒸汽流量与冷流体流量保持一定关系,当扰动出现时,操纵变量随之变化。

3.2 闭环控制系统

系统的输出(被控变量)通过测量、变送环节,又返回到系统的输入端,与给定信号比较,以偏差的形式进入控制器,对系统起控制作用,整个系统构成一个封闭的反馈回路,这种控制系统统称为闭环控制系统或反馈控制系统。

4、结语

通过上面论述表明,自动化程度的完善就等于生产力的提高,虽然先期阶段增大了投资费用,然而在长期正常的运转中可以实现各项能源的节约,其特点十分显着,其取得的收益远远大于先期的投入。

参考文献

过程控制系统篇2

关键词：集散控制系统　过程控制　JX-300XP　CS2000

所谓集散控制系统(Total Distributed Control System)是指以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自20世纪70年代中期第一套集散按制系统问世以来，集散控制系统取得了突飞猛进的发展，在化工、工业过程控制等领域得到了非常广泛的应用，已经成为工业过程控制的主流系统，具有非常广阔的发展空间。

集中管理和分散控制是集散控制系统的主要特性。而且，随着计算机技术和网络技术的飞速发展，集散控制系统不单单用于分散控制，而是向着集成管理的方向进行发展，集散控制系统的开放性不仅可以使不同制造厂商的集散控制系统产品可以进行互相连接，而且也可以进行数据的交换，具有较好的兼容性。正是因为集散控制系统具有的这些优点，才使得集散控制系统在冶金、炼油、建材、纺织、化工和制药等领域取得了广泛的应用，本文针对集散控制系统在化工过程控制中的应用进行了相应的阐述。

一、集散控制系统构成

一个最基本的集散控制系统DCS主要包括下面四个部分：现场控制站、操作员站、工程师站和系统网络。典型的DCS体结构如图1所示，图1中明确表明了DCS各主要组成部分及其它们之间的连接关系。

典型的DCS除了由上述四个基本部分组成之外，它还应该包括某些专门功能的站、扩充生产管理和信息处理功能的信息网络等。我们对其中的基本构成部分进行简要的介绍：

1.操作员站

操作员站的主要功能是进行人机界面的交互，通常采用桌面型通用计算机系统来实现。操作员站的计算机配置要与常规的桌面系统配置相同，但是要求有大尺寸的显示器(CRT 或液晶屏)和性能较好的图形处理器来进行图像的显示和操作。此外，我们为了提高画面的显示速度，通常都会配置较大的内存进行图像处理。

2.现场控制站

现场控制站作为集散控制系统DCS的核心组成部分，它的主要功能是进行对系统的控制操作。此外，由于集散控制系统的性能和可靠性等重要指标也都需要依靠现场控制站来进行保证，因此对现场控制站的设计、生产和安装都有着很高的要求，需要对现场控制站进行仔细研究。

3.工程师站

工程师站作为集散控制系统DCS 中的一个特殊功能站，它的主要作用是对集散控制系统DCS 进行应用组态。

4.服务器及其他功能站

在现代的集散控制系统DCS结构中，我们除了需要现场控制站和操作员站以外，还需要有许多执行特定功能的计算机来完成工业过程控制。例如，需要进行专门记录历史数据的历史站和需要进行高级控制运算功能的高级计算站等。

5.系统网络

系统网络是集散控制系统DCS 的另一个非常重要的组成部分，它是连接系统各个站之间的桥梁纽带。由于集散控制系统DCS是由具有各种不同功能的站组成的，这些站与站之间的数据传输都是通过网络系统来实现的。

6.现场总线网络

由于早期的集散控制系统DCS 在现场检测和控制执行这两个方面仍然都采用了模拟式仪表的变送单元和执行单元，只有当现场总线技术出现以后，这两个部分才被数字化，因此集散控制系统DCS 在未来的发展将会成为一种全数字化的控制系统，具有非常广阔的发展空间。

二、JX-300XP DCS 系统

本文以中控有限公司的JX-300XP DCS 系统及其CS2000 系统实验装置为研究对象,通过在化工过程控制中采用该系统可以方便实现对液位、温度、流量和压力等参数的过程控制，具有很好的性能。

1.系统结构图

JX-300XP DCS 系统由控制站、工程师站、操作员站以及过程控制网络组成。系统硬件结构如图2所示，由图2可知，该系统和典型DCS系统的结构基本相同。

2.被控对象

由于CS2000 装置将水箱、锅炉、换热器等经典控制对象都集成在同一个设备之上，从而与控制站和上位机一起构建成为一个完整的集散控制系统DCS，由于该系统具有体积小、能耗低、移动方便和控制系统集成度高等优点，因此在化工过程控制中取得了广泛的应用。

3.组态设计

所谓系统组态是指对集散控制系统DCS的软件和硬件构成进行具体配置的一个过程，它主要包括主机设置、I/O 组态、控制算法组态和操作小组组态等内容。下面我们对过程控制实验室的I/O 组态、控制算法组态和图形组态进行简要的介绍。

3.1所谓I/O 组态是根据工艺要求的检测点和控制点来完成I/O 卡件的选择、数据转发卡的选择、主控制卡的选择和对所选的I/O 卡进行每个测点组态。

3.2控制算法组态是通过SCKey 软件来实现的。由于CS2000 实验装置具有多种典型控制算法组态，从而可以来实现多种不同的控制功能，因此我们可以用EQ_UNIT模块实现实验的选择。

3.3所谓画面组态是指利用SCKey 组态软件来生成系统所需的总貌画面、分组画面、一览画面、趋势画面、流程图画面和报表画面等多种动态显示生产过程。操作人员通过对这些图形画面进行相应的分析，可以对化工生产情况进行实时了解，从而方便监控整个生产过程。

三、结语

综上所述，JX-300XP DCS 由于具有良好的人机界面，可以实现对温度、液位和流量等控制，因此在化工过程控制中取得了广泛的应用，具有非常广阔的发展空间。

参考文献

[1]李艾华,贺建军,吴同茂.DCS 控制系统在过控实验室中的应用[J].工业控制计算机,2007(11):24-25.

过程控制系统篇3

【关键词】过程控制系统；仪表设备；维修理念

0.引言

控制系统及仪表是工业连续生产的重要保障，控制系统及仪表的性能及稳定性对工业连续生产的影响也越来越重。尤其在过程控制系统及仪器仪表应用信息技术和自动化技术的程度越来越高的情况下，控制系统及仪表的自动化水平逐渐提升，控制系统及仪表在保证工业连续生产中发挥了不可或缺的作用[1]。基于过程控制系统就仪表的技术水平越来越高，重要性也来越大，从事自动化系统和仪表维修人员的素质要求也越来越高。维修人员维修过程控制系统及仪表的观念及方法都需要根据过程控制系统及仪表的改变而更新。

1.重视预防性维修管理

传统控制系统及仪表维修方法为被动式维修，既过程控制系统及仪表出现问题后，维修人员根据生产现场工作人员的反应情况前往现场观察控制系统及仪表出现的问题，查找系统及仪表出现故障的原因，再排除和解决系统及故障的方法。然而，随着控制系统及仪表技术水平的提高、系统及仪表应用程度提高，控制系统及仪表在工业生产过程中出现的故障和问题也从少到多、从简单到复杂。传统被动式的维修方法无法满足及时快速解决系统及仪表故障的要求，而过程控制系统级设备是保证持续生产的关键，无法及时快速解决故障让系统及仪表恢复正常状态，将给企业造成巨大的损失[2]。因此，过程控制系统及仪表维修要求维修人员提前做好准备工作，预防故障。

重视预防性维修管理也是一种符合生产质量管理规范的维修理念。随着社会对工业生产质量管理规范要求的提高，工业生产软件设备和硬件设备都应做好预防性维修。基于预防性维修理念，维修人员需要为过程控制系统及仪表建立维修管理文件，总结归纳系统及仪表维修项目及周期，使零散的设备维修工作得到规范化管理，让系统及仪表维修工作“有章可循”、“有文件可依”，使系统及仪表维修工作实现被动维修向主动预防维修转变。预防性维修对维修人员也提出更高的要求，它要求维修人员需要提高对过程控制系统及仪表服务对象的认识，树立其结。维修人员还需要不断强化服务意识，提高维修基本功训练，提高维修水平。只有这样，维修人员的素质才能满足提供主动预防性维修管理的要求。

2.面向系统及仪表维修向服务对象转变

传统工业生产中应用过程控制系统较少，仪表应用较多，因而日常维修工作以为此仪表维修工作为主。仪表维修的最大特点在于维修工作只需根据仪表的特点开展一些简单的日常维护手段。然而，由于控制工程成果在工业生产设备和系统中应用越来越多，仪表技术也得到质的飞跃，现代仪表维修和传统仪表维修有很大的区别。而且受生产的影响，不同生产对过程控制系统及仪表的选型要求不同，过程控制系统及仪表维修更要求结合多方面因素。

基于工业生产中过程控制系统及仪表的变化，过程控制系统及仪表维修也需要从面向系统及仪表维修向服务对象转变，既根据控制仪表选型及系统应用开发服务的对象确定维修方法。面向服务对象的维修是指维修人员不仅要了解过程控制系统及仪表的特点，还应计划对它们服务对象的属性的研究结果[4]。结合工业生产实际情况，在连续的生产过程中，过程控制系统及仪表可能会出现异常现象，异常现象可能有仪表及系统自身的很定失效或偶然失效引起，也可能又生产工艺过程的偶然变化或环境影响引起。在此情况下，维修人员应该对过程控制系统及仪表服务的对象有更多的了解，才能在维修中占据主动权。因此，维修人员需从面向系统及仪表维修向面向服务对象转变，掌握生产工艺及生产设备的特点。

3.重视维修方法设计

过程控制系统是一个复杂的大系统，实际应用中的复杂性更高。而仪表本身也属于高科技产品，仪表集成信息处理、电子电路、机械结构等多个学科的技术和知识，也是一个小系统，过程控制系统及仪表应用在实际过程中也需要考虑合理性。因而从宏观角度来看，控制系统系统是一个巨系统，各类仪表则是巨系统中的小系统。这要求在过程控制系统及仪表发生故障后，维修人员在实施维修操作前需要对故障或失效问题从整个系统角度进行诊断。如若过程控制系统及仪表自身具备故障诊断功能，维修人员则可直接利用故障诊断功能进行诊断，如不具备该功能，维修人员则需要利用自己的知识及经验设计故障诊断方法，确定故障诊断步骤[]。在众多的过程控制系统及仪表维修经验中，许多维修人员由于缺乏系统性观念，不懂得在采取维修操作前设计维修方法，导致错误维修系统及仪表，造成小问题愈发严重。因此，维修人员需要依据规程程序设计维修方法，再实施维修操作。

4.设备更新改造与维修结合

工业生产规模越来越大，生产设备也在不断增加，过程控制系统及仪表使用逐渐增多。许多企业已经将过程控制系统及仪表用于生产，过程控制系统系统的仪表已经进入故障频发时期，或者在未来一段时间内仪表将因使用年时间过长进入故障频发时期，过程控制系统及仪表潜在的隐患将对生产线持续生产形成巨大的威胁。而过程控制系统的仪表产生的问题已经无法通过简单的维修方式即可解决问题。因此，过程控制系统及仪表维修需要将设备更新改造与维修结合。

维修人员需要对现有过程控制系统及仪表的结构及性能进行分析，结合过程控制系统及仪表服务的对象，对现有过程控制系统及仪表的结构进行全面的改造，才能提高过程控制系统的使用性能和使用率。例如笔者曾对控制系统及信息显示系统进行分析，确认控制系统及信息显示系统存在问题后，对控制系统及仪表的特性进行摸底分析后，制定了系统预防更新改造方案。通过更新改造控制系统后，原有控制显示系统与更新改造后的控制显示系统完美兼容，极大地提升了控制系统及仪表的软件性能和硬件性，及时的解决了过程系统及仪表出现的故障，保证了系统及仪表的性能，还提高了维修效率，有效保障了生产持续进行。

5.结语

随着设备管理制的不断完善，过程控制系统及仪表制造企业纷纷推出资产管理系统或设备管理系统，设备管理制度及流程规范程度越来越高。尤其是信息技术和计算机技术的引入使过程控制系统级仪表维修管理也趋向于信息化管理模式。而且大量实践也证明信息化管理下的控制系统及仪表维修具有极高的效率。因而维修人员更需具备与时俱进的理念，结合不断发展的科技，才能实现过程控制系统及仪表维修理念的更新，形成更加完善的过程控制机仪表维修方法。

【参考文献】

[1]王庆锋，杨剑锋，刘文彬，袁庆斌，马宏伟. 过程工业设备维修智能决策系统的开发与应用[J]. 机械工程学报，2010，02（2）：168-177.

[2]赵维印. 企业设备维修备件管理综述[J]. 设备管理与维修，2014，07（01）：9-12.

[3]赵卉. 关键维修备件的库存管理刍议[J]. 物流技术，2014，03（21）：99-100+103.

过程控制系统篇4

关键词：热轧；非控平台HDP；二级过程控制；数学模型；粗轧

1580热轧工程是国内自主集成的热连轧系统，其自动控制系统集成了北科麦斯科（一级总承包）、北京金自天正（二级总承包）、澳大利亚IAS、ABB（传动）等国内外热轧领域的优秀单位，经过一年的安装、调试、冷试、热试、试生产、生产达产，设备逐渐进入稳定运行期，通过各方人员共同不断的摸索和优化，产品质量及新品种开发也有显著的提高，逐步成为京唐热轧的品种钢基地。

本文将以介绍该生产线的粗轧自动控制系统的二级过程控制为主，包括粗轧数学模型和软件平台的阐述。

1 运行平台简介

京唐1580热轧生产线的粗轧二级过程控制的软件运行平台是北京金字天正开发设计的HDP （Happy Develop Platform）平台，是支持过程控制系统开发的计算机系统开发平台。

HDP包含一个系统框架hFRAME和一批功能模板hTemplets。系统框架是过程控制系统的基础框架，它实现了进程与线程管理、共享区管理、报警与公共服务、系统监控维护和模拟测试等过程控制系统的基础功能，同时为集成系统的其它功能模块提供了简明规范的接口。功能模板可以生成与系统框架相适应的功能模块，利用它们能够迅速搭建你所需要的系统。

系统框架的程序模块已经固化，开发新系统时，所有基础功能均使用系统配置的办法实现，不需要编制任何程序。系统框架采用统一规范的接口与其它功能模块进行连接，因而采用HDP平台开发的过程控制系统的可靠性是有充分保证的。

1.1 系统的运行环境与开发环境 过程控制系统运行在安装有Windows2000 Server操作系统的PC服务器上，数据中心还需要Oracle数据库管理系统的支持。HDP的开发环境是VC++、Office以及Oracle Developer。

1.2 HDP系统框架 HDP系统框架hFRAME本质上是一个封装好的软件包，其范围几乎含盖整个过程控制系统，只有hPCS中的应用线程模块appThreads不在其中。系统框架的工具箱只包含系统监控程序Monitor这个基本的工具。

2 粗轧数学模型

概述 粗轧模型软件通过C++程序语言来实现模型具体功能的编程过程，以及模型程序同平台应用程序之间的数据交换和结构关系。

2.1 软件架构 粗轧模型系统以一个独立进程的方式存在于整个系统平台中，粗轧模型系统进程同其他应用进程之间的数据交换通过访问系统统一的共享区来实现，模型进程下创建有预设定线程、设定线程、自学习线程。模型进程的起停由HDP系统平台统一管理，模型进程下的应用线程同样由系统平台的事件来管理。粗轧模型系统的模型参数表，保存在由系统统一创建的模型共享区中。

2.2 模型控制系统 粗轧模型控制系统实现粗轧过程计算机的核心功能，它的任务是实时计算出粗轧轧制过程所需的各种基准值，和根据轧制中实测的数据自动学习、优化模型参数，并将计算出的基准值保存到数据通讯进程所需要的共享区。

粗轧模型控制系统的主要内容有：操作方式管理；模型预设定；模型重计算；模型自学习。

操作方式管理功能主要是负责处理操作工通过HMI画面选定的设备功能投用和参数修改，主要有：轧机甩架；除鳞方式改变；侧导板控制；轧制策略改变。

模型预设定主要是根据HDP控制逻辑进程触发时所发送的板坯号信息和PDI对应的板坯参数进行粗轧模型设定，主要有：加热炉入炉设定；加热炉出炉设定；加热炉即将出炉设定；HMI画面请求的模型再计算。

模型重计算是根据当前轧制道次所采集到的实际生产数据，修正计算剩余道次的轧制规程，除粗轧整个轧制道次的最后道次不进行重计算外，其余道次均根据实测数据进行重计算。

模型自学习是根据所采集到的实际轧制数据和模型设定的基础数据进行比较，通过自学习的方法对模型参数进行自动修正，主要有：轧制力、温度等的自学习（此功能在模型重计算中实现）；粗轧宽度自学习；对精轧出口宽度自学习。

操作方式管理：操作方式管理功能，主要是接收处理HMI画面上操作工所选定的设定功能，将HMI所选定的功能进行处理后传入模型设定模块，让模型按照HMI画面设定的要求进行功能设定，同时将HMI画面上所请求的参数输出到HMI画面上去。

①甩架功能设定，在HMI画面上操作工通过模型设定画面上的机架投用画面可以点击设备投用或设备甩架，甩架原则是：平辊甩架必须和立辊联合一起甩，立辊可以单独甩架。模型接收到甩架信息将所甩机架置上甩架的标志，模型计算时根据甩架的标志获取相应的模型参数。如果是立辊、水平辊联合甩架模型还将根据所甩设备的位置确定新的轧制策略。

a单甩立辊方式：模型依然按照粗轧两机架的方式进行轧制策略设定和水平辊的规程设定，只是在进行立辊模型设定时，如果该机架立辊道次有甩架标志，立辊道次的辊缝按没有立辊控制的辊缝进行设定。

b立辊、水平辊联合甩架：模型根据所甩机架的标志，重新分配粗轧的轧制策略，水平辊和立辊的规程都通过一个机架来设定。

②除鳞方式设定，当除鳞设定的HMI画面上选择是二级自动方式时，粗轧的所有除鳞方式按照模型表中默认的除鳞方式进行；当除鳞方式选择到二级手动时，模型根据HMI设定的除鳞方式进行模型设定。操作工设定除鳞方式时可以手动在模型现有设定方式基础上进行修改设定，也可以根据模型提供的不同除鳞策略自动选择设定。如果当操作工将某除鳞设备的工作状态选择成关闭，模型计算时遇到此除鳞设备时直接选择弃用除鳞的方式。

3 结语

粗轧区域的平台采用金自天正传统的HDP平台，其数学模型程序作为该平台的一个子进程运行。该控制模式在1580热轧线的应用很成功，模型设定精度很高，模型参数调整工具灵活、适用，二级维护人员可通过参考模型设定数据采集系统的日志文件和实时的数据PDA图形系统检查模型调整的效果。京唐1580粗轧模型通过精确的设定和完善的自学习系统及维护人员的及时调整，现在运行稳定、控制精确，有效地保证了该热轧线的宽度控制质量。

过程控制系统篇5

关键词：石油化工自动控制人工介入

前言：人工介入控制系统是以石油化工模拟原理和人机工程学原理为理论依据，运用计算机和网络通讯技术，对石油化工生产过程的操作人员进行管理，把生产过程中员工的监控管理和过程控制合二为一。作为一门新兴技术，人工介入控制系统的研究涉及十分广泛，包括很多计算机技术、网络技术等相关的知识。笔者通过对石油化工中自动或控制与人工介入进行了介绍，并其以石油化工工艺特点作为出发点，分析了人机系统中人的因素在石油化工生产过程中不可替代的作用，另一方面对人的可靠性进行了详细分析。在石油化工生产过程中引入人工介入控制系统，可以最大化的优化操作，并且很大程度上提高企业经济效益。

1.DCS控制系统在石油化工中的应用

石油化工过程中，炼油厂的最后一道工艺就是油品储存运输，炼油装置生产出来的成品油以及半成品油品经过调合之后就会出厂。为了便于管理和加强自动化控制，石化企业的油品贮运系统也采用了DCS控制系统。从我国的石化企业来看，其主要生产装置都已经采用DCS来进行控制，还有许多新建装置采用了新一代DCS来加强控制，然而，有些石化企业其DCS的功能并没有得到最大程度的利用，这不仅造成资源浪费，而且使得整个自动化系统显得冗余、复杂、使用效率低下。因此，提高DCS的应用水平是非常必要的，鉴于此，我们在石化企业中要全面开展DCS先进控制设备的培训以充分发挥DCS的作用，达到资源的优化配置和有效利用，在此基础上来取得更大的经济收益。近几年，国产新一代DCS也得到快速发展，重要的是，还配备了适合我国石化企业特色生产过程使用的专门软件， 使得国产DCS的功能持续增强，装置的可靠性进一步提高，将会在石化企业中扮演越来越重要的角色。此外，还可以可提供系统接口和网络接口用于与不同厂家产品管理系统、设备管理系统和安全管理系统进行通信。具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构成多工段，多集控单元，全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。石化企业的常减压、催化裂化、加氢裂化等炼油生产装置及乙烯装置均采用了DCS控制系统。全厂各生产装置的监视、控制与操作都集中在一个中心控制室内。

2.人为因素在人工介入控制系统中的表现

人在人机系统中的作用我们可以从以下几个方面入手：在操作上，完成自动化系统不能完成的操作。虽然系统的自动化程度有所提高，但是仍有一些工作只有通过人才能完成，这一方面是由于系统自动化程度不高，另一方面是需要人的行为主动调节系统。在监视与控制上，监视自动化系统的运行。在维护和检修方面：对设备进行使用、维护和检修，识别故障并排除故障。在决策上，自动化系统的设计、制造、组织、管理、维修、训练，均要由人来决策。在控制上，创造和管理其生产活动和作业环境。在现代大规模复杂的人-机-环境系统中，随着科技的发展与进步，系统软、硬件可靠性不断提高，引起的事故比例逐渐下降，而人因失误诱发的故障或事件却呈上升趋势。人因失误已成为大规模复杂系统失效或事故最重要的原因之一。对人因失误的研究与防范也更为突出与重要，人因失误可能引起人机系统运行中的机器损伤、时间损失、人员伤亡和任务失败。可见人为因素在人机系统中的重要作用。

3.石油化工中人工介入控制系统的发展

随着信息技术的应用和发展，现代企业自动化的概念已不单是生产过程的自动化，还包括企业信息管理和实验室灾难性的综合自动化，具体来说包括生产过程控制与管理、计划、设备、安全、财务、人事、市场和经营等的信息管理。大型石油化工企业必须综合应用自动控制技术、计算机技术、信息技术、网络技术等，扩大和加快企业综合自动化系统建设，提高信息集成化程度，提高管控一体化程度，从而达到降低原材料和能源消耗，降低成本，提高产品产量和质量，提高企业整体效益，强竞争能力的目的。通过不断的改造与优化，可以使装置功能进一步增强，从而保证设备以最高的效率得以运行和工作，从另一个角度来说，也是减少投资，并使装置利用率达到最高。在优化设计中要特别注意自动化系统的兼容性和扩展性，使得在实际应用中可以不必拆卸或废弃基本系统和一些装置就能够利用先进的自动化技术，使自动化系统的应用更加广泛和便利。

结束语：

我国的石化工业在近些年来得到了突飞猛进的发展，整体水平逐步提高，然而，与国外发达国家相比，我国的石化工业技术水平和规模还有待加强和提高。尤其是自动化控制系统，仍然过分依赖国外的技术和设备，而且装置出了故障维修起来很麻烦。为了使我国石化企业从根本上得以发展，可以从以下两方面进行：一方面，可以加大整个石化企业改革力度，从根本上改变管理方式和经营模式，进一步提高设备利用率，提高产品质量，安全生产，节能减耗；另一方面，也是最重要的方面，就是加强科技创新，培养优秀人才，努力研发新设备和新软件，使中国的石油化工日益强大，迈上一个新台阶。

参考文献：

过程控制系统篇6

关键词：加热炉；过程控制；节能降耗

1、轧钢加热炉过程控制系统的主要作用

该系统的主要作用有以下两点：（1）确保经过加热炉加热的钢坯，可以达到相关工艺指标以及参数要求。（2）钢坯的实际加热时间以及加热温度需要依靠特定的施工工艺条件来决定，依照工艺目的可以将其划分为以下几种：①运用等温处理方法来对钢坯进行加热；②控制钢坯表面含有的碳化物。就第一种工艺目标而言，借助钢坯加热炉控制过程中的等温处理方法，对其加以具体设置，经过设计之后的轧钢加热系统与钢件的工艺曲线结合，来对炉口温度、加热温度、保温时间、以及炉口温度进度严格设置，同时借助之后需要进行热处理的工艺对其进行相应的预备热处理，以确保达到保温效果，这样一来就能使组织晶粒的分布更加均匀，从而实现保障钢材性能的目的。总之，以上工艺目标的实现均离不开轧钢加热炉过程控制系统对施工工艺的理解以及精确控制，使用该工艺系统，同时还能够对钢件“工艺目标命中率”进行有效提升。

2、加热炉过程控制系统目标的实现

2.1、建立“透明加热炉”2.1.1、对炉内钢坯的位置状态进行实时跟踪以及提示，能够为操作人员清晰的显示出钢坯在炉内的所处位置，以此来达到炉内分布“透明化”目标。2.1.2、对炉内钢坯的加热环境进行实时跟踪以及提示，能够为操作人员显示加热炉中目前所处的实际炉温状态以及炉温控制规则，以此来达到加热环境在加热炉中的“透明化”状态。2.1.3、对炉内钢坯的温度状态进行实时跟踪以及提示，能够为操作人员提供钢坯的芯部温度以及表面温度等，以此来达到钢坯温度在加热炉中的“透明化”。2.2、支持加热炉生产操作决策2.2.1、提示目前加热炉中是否存在优化控制系统，能否对钢坯入炉时间、钢坯剩余可用空间进行实时检测，从而有效协助操作人员完成“钢坯装炉操作”操作。2.2.2、对目前加热炉的出钢条件、进行有效提示，如果钢坯没有满足出钢条件，系统将会提示等待时间，以此来协助操作人员来完成“钢坯出炉操作”操作。为了确保操作人员工作的精确度，控制系统能够对各加热炉的最新出炉钢坯温度、开轧表面检测温度等进行有效提示。2.2.3、加热炉中加热状态控制系统能够对操作人员做出炉内钢坯还有多少以及是是否满足要求的提示，一旦钢坯不能满足施工工艺要求，系统将会提示钢坯距离实现目标要求的时间，以此来帮助操作人员完成“炉温调整操作”。2.2.4、对目前加热炉中各个炉段的最优参照温度以及实际炉温偏差进行实时提示，以帮助操作人员进行“炉温调整量”操作。

3、控制系统结构与工作原理

该系统借助离线数学模型实现了在线实时最佳钢坯、开轧温度、钢坯开轧温度、待轧、冷热坯料混装、待温、空燃比例、冷热坯料混装、炉膛炉压以及轧制节奏等辅助优化动态模型和实时实时专家系统主控模型。一旦系统接收到钢坯入炉信号，借助轧制计划里模型数据库以及钢坯信息加热炉信息模型，系统将会自动在专家模型数据库中对与其有关的相应策略代号进行选择，借助钢坯炉的位置信息以及策略代号，能够制定适应的热工制度。借助轧钢生产的具体情况以及相应的控制要求，系统控制的最小设计容量体现在如下范围：(1)一类检测点30个，其中包括上下限报警设施，二类检测点有24个。(2)状态检测点有100个，状态检测点为50个。（3）控制回路25个，在此环节中，能够实现多种策略的共同运用，最终实现最优控制。此环节又可以分为以下3个层次：①以实现合理燃烧比例、控制燃料的有效利用为目的，以此来对燃烧环节中的自动化进行合理控制，也就是实现将钢温作为控制对象的控制系统。②为实现钢坯本身的加热控制，自动控制燃耗量以及燃炉温度，也就是实现接货组钢温为控制对象的优化控制目标。③以前后工序来达到检测监控自动化为基础，将对整个生产系统进行优化作为实际目标，对加热系统自动化进行合理调整，也就是借助全系统最优来实现对系统的控制。

4、轧钢加热炉节能降耗的措施

4.1、跟踪钢坯炉内运行速度通过实现对加热炉个炉道以及钢坯运行轨迹的跟踪，可以实现对钢坯炉中运行速度的合理计算，并将此运算结果作为钢坯温度模型中的边界信息。4.2、实时判定钢坯预期炉段温度通过对各个炉段内的当前加热环境、钢坯运行速度以及钢坯温度进行分析，能够对钢坯在到达出口时的离段温度，也就是说钢坯在离开目前所处禄段时的温度进行计算，一旦离段温度没有达到工艺标准需求，借助离段温度偏差，可以对“虚拟炉段温度”加以调整，直到离段温度满足标准要求，这时候的虚拟炉段温度也就是钢坯预期炉温。4.3、改进炉子设备的节能措施4.3.1、对炉体的绝热能力加以提升，同时提高辐射能力。在炉体传导过程中产生的热损失中，其中有很大一部分热量散失是由于炉体散热而引起的。在吊挂式的平顶加热炉结构中，炉顶表面积中约有8%无无绝热锚固砖材料，而是高热导率的高铝砖，这种的构造容易引发热短路，从而使得大量热量散失。在炉底内、炉墙以及炉顶应该粘贴较厚的高铝纤维毯，以此来提升加热质量。4.3.2、借助汽化冷却来对水冷却进行替换，不仅可以减少热量损失，同时还可以达到节约用谁的目的，从而有效降低水管和坯料接触而引起的水冷黑印，这样一来能够在很大程度上提升钢坯的加热效果，提升钢材成材率。

结束语：

总而言之，文中通过对轧钢加热炉的控制系统以及节能系统进行探讨，希望能为轧钢加热炉的使用提供更为可靠的理论依据。

参考文献：

过程控制系统篇7

关键词：自动发电控制、建模、辨识

Abstract: as the power plant control system is extremely complex, the delay, are the major factors to nonlinear, close. Classic identification method can not the identification. This paper makes use of the Matlab software adopts advanced identification algorithm and method of fuzzy control is to coordinate control system (CCS) and of automatic generation control (AGO system modeling, simulation and optimization, to overcome the shortcomings, hope and counterparts from common.

Keywords: of automatic generation control, modeling, identify

中图分类号： TM621文献标识码：A 文章编号：

火电厂过程控制系统

火力发电机组的生产过程自动化随着科学技术的发展和自动化水平的提高，它所包含的功能越来越丰富，概括起来有以下几个方面：自动检测，顺序控制，自动调节，自动保护。

单元机组自动控制的功能是通过各种自动化系统实现的.大容量单元发电机组的自动化系统土要可分为计算机监视(或数据采集)系统、单元机组协调控制系统、锅炉自动控制系统、汽轮机自动控制系统、发电机和电气控制系统、辅助设备自动控制系统等。

现代的AGC是一个闭环反馈控制系统，主要由两大部分构成:

（1）负荷分配器:根据测得的发电机实际出力、频率偏差和其它有关信号，按一定的调节准则分配各机组应承担的机组有功出力设定值。该部分由传统的电网调度功能实现。

(2)机组控制器:根据负荷分配器设定的有功出力，使机组在额定频率下的实发功率与设定有功出力相一致。电厂具备ACC功能时该部分由机组协调控制系统(CCS)自动实现。

自动发电控制( Automatic Generation Control)简称为AGC是建立在以计算机为核心的能量管理系统及发电机协调控制和高可靠信息传输系统基础之上的远程闭环控制系统。

自动发电控制(AGC)系统建模

对于多区域AGC系统建模，由于AGC系统位于电厂各个机组的上层，对该系统进行全面的建模是比较复杂的，因此，根据AGC系统的结构、物理机理，对控制对象进行适当简化，借助Matlab仿真软件1201211，建立如图2-2-4所示的简化后的AGC各区域控制机组模型图。

图1 AGC系统中Plant模块仿真模型

以两区域AGC模型为例，根据其运行机理，有如下的数学模型表达式：

上式中: -频率偏差信号；-发电功率偏差信号；-负荷需求变化；-控制器时间常数；-汽轮机时间常数；α12:两区域的功率比位；αβ:控制器死区常数。

根据相关原理及相关公式分析，假设只在第一个区域发生1%的负荷扰动，仿真结果如图2所示。从仿真结果中可以看出，通过对PTD参数进行调节，该系统可以使两区域频率偏差4"从调节到零，但是其超调量比较大，可以对控制器进行改进，采用模糊P1D控制器进行PID参数的自整定，以达到更好的控制效果。

图2 AGC系统仿真结果

协调控制系统(CCS)建模

ccs的仿真模型有很多，本文从中选取汽包炉的CCS系统建模研究对象，旨在研究汽包及蒸汽管道续热系数。

图3 汽包炉的CCS系统建模图

根据相关原理及公式，在该系统中选择燃料最指令和汽机阀门开度指令作为输入，主蒸汽流量(与实际功率相对应)和汽包压力作为输出，构成一个TITO(两输入、两输出)系统，考虑输入输出端口的匹配性，进行Mat lab仿真，其Simulink仿真图如图4所示。

图4 imulink仿真图

以上仿真结果表明，该方法改善了系统的控制效果。

结论

本文主要以火电机组的自动发电控制系统为例，借助Matlab软件采用先进算法及模糊控制方法对带协调控制系统((CCS)模型的自动发电控制((ACC)系统进行建模、仿真及其优化。研究表明，建立火电厂的Matlab纯软件仿真模型是完全可能如果条件允许.可建立硬件在回路仿真系统，结合软硬件各自的特以提高系统梢度、降低建模难度。

参考文献

吕崇德，大型火电机组系统仿真与建模，清华大学出版社.2002

过程控制系统篇8

一、运用“三论原理”，创新工作理念

在房屋征收项目实施过程中，我们力求理论创新，运用三论理论（信息论、控制论、系统论）指导房屋征收工作实践，做到了理论与实践相结合，并运用理论对房屋征收实践进行总结提升，形成了一套行之有效的房屋征收系统操作模式，突破房屋征收工作的瓶颈，使房屋征收工作更高效、更阳光、更和谐。

（一）运用信息论，抓好信息的输入和输出

首先是抓好信息输出关。在信息输出的形式上做到全覆盖，采取标语、编印小册子、流动广播、手机短信、广场大屏幕、入户讲解等方式深入宣传政策，政策信息完全向社会公开。在信息输出的内容上做到全方位，将补偿安置方案、安置套型、征收公告、房屋面积、违建面积、补偿总额、交钥匙时间等彻底公示。

其次是抓好信息输入关。通过听证会、入户走访、座谈会、模拟算账、公开征求意见等方式，收集被征收户对征收补偿方案和征收工作的意见，采集被征收人家庭成员构成、社会关系等信息，为控制管理奠定基础。

（二）运用控制论，做到全方位可控操作

根据法律、法规和相关制度及信息收集和分析结果，对房屋征收工作节点安排、工作人员行为、稳定风险进行有效控制，做到依法规范、科学高效、阳光和谐。

一是执行政策不走样、政策红线不突破，一杆尺子量到底。2012年以来，我们所有地块征收绝不暗箱操作解决问题，绝不让先签者吃苦，后签者得利。二是风险评估做在前、矛盾排查做在先，化解预案做详细，确保征收不出事，我们对每一个地块在启动前都由县维稳办牵头开展风险评估，而且风险评估工作不走过场、不搞形式，今年的水釜城北侧地块，由于存在风险，我们建议县领导责成相关部门将风险隐患全部化解，再做出房屋征收决定。三是公检法纪齐介入、约束机制定到位、行为规范有监督。为此县纪委、监察局专门出台《关于征收拆迁工作纪律规定》，要求所有参加征收拆迁的人员做到“六不准”；征收安置中心对具体操作的人员多次进行警示教育并印发行为规范手册，从而避免了政策不平等引发问题、风险不清楚引出事端、工作人员自由裁量激化矛盾，促进征收工作和谐可控。

（三）运用系统论，固化房屋征收工作模式

我们首先将房屋征收工作作为一个大系统，再分解成若干子系统，形成结构化的固定工作模式，进行有效的控制。

一是建立程序推进系统，保证征收工作自始自终合法合规，直至发出补偿决定后，经得起法院的审查，能够让法院及时裁决。二是建立文档管理系统，做到电子表格、纸质文档全部周密严谨，合乎规范要求，确保文档制作、采集、存放、调阅系统化。三是建立组织系统，固化指挥系统模式，每个地块都成立现场指挥部，组建“一室六组”即办公室、纪检效能督察组、政策咨询监督组、稳定组、动迁工作组、违法建设界定工作组、后勤保障组。

二、抓住核心环节，优化安置方案

新《条例》出台后，一段时期我们产生了很大的困惑，洪泽的拆迁一直体现着惠民富民的理念，通过调研对比，我们发现中心城区的房屋征收按《条例》实施，对于居民户来说，很多方面不如以前优惠。补偿是征收的核心环节，这个环节抓不好，整个工作就无法推进。为了解决好政策的拐点，我们做到：借鉴外地经验。我们先后赴盐城、宿迁和本市的淮安区、涟水县、清浦区、清河区等县市区学习，吸取成功经验，得到兄弟单位的支持，同时多次请市征收办给予指导，受到了很大的启发，为我们调整政策拐点积累了经验。争取领导支持。我们利用一切可以利用的机会把新《条例》的内容向县分管领导和主要领导汇报，让他们了解新《条例》与过去拆迁的不同之处，从而让上层领导有了三点共识：一是现在的征收必须严格按照程序办理，前置程序不到位，不能实施征收。二是必须就地或就近安置，否则拆不动又无法强制。三是市场类似房地产评估，可能增加货币补偿的比例，增加征收的现金流。领导有了这样的共识，就有利于征收方案的形成。2012年实施的几个地块全部是就近或就地安置。实施有效调整。洪泽一直执行等面积产权调换后剩余10平方米可以再拿一套安置的政策，超面积拿房的价格在新《条例》出台后发生了十分突出的落差，为了保持政策的平稳过渡，我们提出等面积政府优惠价安置，经过政府常务会议反复研究得以实施，效果明显。

集体土地上房屋拆迁，我们始终坚持“农村拆迁、进城安置，农民拆迁、城镇保障”指导思想，县开发区、盐化工区、工业集中区、城乡结合部等地块拆迁，全部安置到城市规划区内，并争取在新建的省重点中学周边建安置房，以提高安置房的经济价值。为改善群众的生活，解除后顾之忧，洪泽一直推行了“吉祥三保”拆迁制度：即享受“环保”、让安置区环境变美，生活质量提高；享受土地换“城保”，实施比农村社保高几倍的城保，让所有拆迁户退休后生活待遇与城市居民一样；享受城镇居民“医保”，让拆迁户得到更丰厚的医疗保障。这些举措有效调动了绝大多数群众参与城市拆迁的积极性。

三、突出工作重点，依法推进征收

我们实施的征收项目，除了按新《条例》规定的前置程序办理相关许可手续，按规定的流程组织实施推进外，突出抓好以下几个重点。

（一）抓公开透明

在征收实施过程中，针对以往拆迁过程中补偿不公开，“早签吃亏、迟签得利”等不正常现象，我们对房屋面积、违建面积、评估单价，特别对房屋补偿总额和交房时间进行彻底公开，签一户公示一户，真正做到公开透明。事实证明，这些做法打消了老百姓的顾虑，使其放弃观望态度；打消交办单位的顾虑，使其工作义无反顾；打消了一线工作人员的顾虑，使其工作更有信心，在政策的执行上切实保证了征收工作的公平公开。

（二）抓模拟算账

在房屋征收补偿安置方案征求意见期间，我们在实施过程中，除了向被征收人宣传政策外，工作人员还登门入户，逐一进行模拟算账。由于在此阶段，被征收房屋及安置房评估价格还未公布，在具体操作上，首先是将地块上的房屋进行分类，确定不同等级结构被征收房屋的均价，但在评估价格定位上，被征收房屋的价格略低于最终的评估价格，而安置房价格则略高于最终的评估价格，逐一对每户的补偿总额、安置房选择套型、安置房差价款等事项进行模拟算账。通过这样的方式，让被征收户在签协议前做到心中有底，节约正式签协议时的谈判时间。

（三）抓司法裁定

对在签约期限内，经多轮工作仍不能签订协议的被征收人，经征收部门申请，由县征收办召集征收双方当事人、实施单位、社区等部门召开协调会进行调解，经调解仍达不成协议的，由县政府依法下达房屋征收补偿决定书。在房屋征收补偿决定书送达后，在规定时间内既不申请行政复议也不提起行政诉讼，期满后由征收办再次向被征收人送达催告通知书，对拒不履行房屋征收补偿决定书的，由征收部门向县人民法院申请强制执行。我县的二中东侧汽车站等地块旧城改建项目，率先启动房屋征收补偿决定程序，对剩余的9户被征收人依法下达房屋征收补偿决定，并有5户经法院裁定准予强制执行。目前，已对其中2户制定出详细的强制执行方案，近期县政府将组织实施。

四、实施有效控制，促进有序安置

（一）细化安置流程

我们将分房组织流程进行细化，一是细化审核流程，特别是对残疾人的认定，由纪委牵头，组织残联、县医院医生对被征收人家庭成员残疾等级进行复核认定，只有下肢残疾二级以上的，才可以优先选择一套低楼层的安置房。二是细化选房流程，根据被拆迁户选择的安置房套型的不同，向被拆迁户发放不同颜色选房证，控制每个时段的选房人数，每种选房证上都注明安置房的套型、选房时间及具体的选择程序，只有在该套型安置房分配当天，拆迁户才可凭选房证到指定地点选房。三是细化交接流程，拆迁户选好安置房后，凭选房组出具的安置房选房单到财务结算组结算，结清楼层系数等差价后，凭结算清单与物管交接，拿到安置房钥匙。

过程控制系统篇9

    关键词:计算机应用;实验系统;设计;液位系统;控制算法;过程控制;实验平台

    1 研制液位过程控制综合实验系统的背景

    最近几年,科教仪器受到了高等院校的重视,硕士论文 许多教学实验设备都是由许多公司、企业和高等学校共同来完成的,由学校提供教学实验设备的想法和技术,由企业来实现。作为学校方既得到实验设备,更重要的是在生产过程中,教师通过这个途径来实现自己的设计并能在生产实践中不断总结改进,及时反馈给企业;而企业则获得了高校的技术支持并获取了经济效益,这显然是一个很好的思路,可达到双赢的目的。

    液位不仅是工业过程中的常见参数,且便于直接观察、容易测量,过程时间常数小。许多科教公司生产了不少液位过程控制系统,这些液位过程控制系统生产的目的是基于本科学生的实验教学,大都采用的一阶和二阶对象,提供了许多种控制手段,但是可扩展性不强,不利于更高层次科研开发的需要,而且售价高昂。因此,笔者考虑设计了如下的水箱系统,组建计算机液位过程控制系统。

    2 液位过程控制系统的基本组成

    液位系统的工作介质是水,其基本组成如图1所示。图1 中箭头表示水流方向。运行前,操作手动阀构成一定特性的被控过程,再接入调节器即可构成闭环系统。系统测量容器液位和管道压力的变送器,送给计算机的数据采集卡,并通过相应的控制算法输出控制信号给电动调节阀和变频器,来改变输入流量的大小,以实现对液位、压力等参数的控制。

    3 硬件电路设计

    硬件部分主要有水泵、数据采集部分、变频器和调节阀组成。

    3.1 PCI-1710 数据采集控制卡

    数据采集部分采用研华的PCI— 1710 数据采集控制卡。PCI— 1710 是一款PCI 总线的多功能数据采集卡。先进的电路设计使其具有更高的质量和功能。这其中包含最常用的测量和控制功能:12 位A/D转换、D/A 转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能,具有16 路单端或8 路差分或组合模拟量输入和2 路模拟量输出通道。

    3.2 DLL 技术

    由于本系统采用组态王的工控软件和Visual Basic 6.0 编程软件,医学论文 但VB 本身并不支持对硬件端口的操作。PCI—1710 的附带软件中包含了多种操作系统下的驱动程序,并可在VB 和VC++、BorlandC++、Delphi 等多种开发软件环境下使用,其中包含有一系列能对硬件设备进行底层I/O 操作的函数。从VB 调用DLL 函数时,先在全局模块或窗体的说明部分,用Declare 声明所要使用的DLL 函数;然后,像使用VB 自己的函数一样调用这些函数。进行动态链接库调用前,必须安装研华AdvantechDriver for WIN95/NT/XP 程序,程序安装结束后才会添加其相关的DLL 库到系统的Windows 安装目录下的System 子目录中(如Advapi32.d11 库等)。为方便用户,研华开发商制作了“ Driver.bas”文件,其中声明了有关DLL 函数及相应的结构,只需把“ Driver.bas”导入VB 工程的模块中,用户就可省去声明DLL 函数的麻烦。

    3.3 注意事项

    使用中,PCI— 1710 采集卡的信号线要尽可能远离电源线、发电机和具有电磁干扰的场所,也要远离视频监视系统,因为它会对数据采集系统产生很大的影响。在现场试验中,如果信号线和电源线必须并行(比如在同一个电缆沟里),则两者之间必须保持适当的安全距离,同时最好采用屏蔽电缆,以确保信号能够安全准确地传输。采集卡的每个通道的模拟量采集都有一个输入电压范围,超过了这一范围会造成采集卡A/D 转换部分的烧毁。所以在采集模拟信号时,要保证被采集的信号在设定的量程范围内。

    4 软件设计

    软件总体结构,如图2 所示。

    利用工控组态软件来实现控制系统示意图和动态显示,形成实验数据报表;利用VB 编写数据采集程序获取系统的液位和压力等参数;利用matlab软件实现参数辨识、控制算法的编写。

    5 控制算法设计

    本系统提供一个验证和比较各种控制算法的实验平台,控制算法的修改和参数摄制的变化均不影响其他的模块,这样可以为控制算法的验证提供一个通用的平台。选控制对象为单回路,出水阀门开度保持不变,采用PID 控制算法对其进行控制达到了很好的效果,响应曲线如图3 所示。

    6 结束语

    从目前实验效果上看,基本实现了设计的目标,对于单容对象的控制取得了较好的控制效果,职称论文 控制算法也只是PID 控制算法。但是,一个具有一定的通用性和扩展性的控制算法的实验验证平台基本建成。今后,对于具有耦合的多输入、多输出系统可以研制更好的控制算法,能够满足更高层次教学科研的要求。

    参考文献:

    [1] 邵惠鹤.工业过程高级控制[M].上海:上海交通大学出版社,1997.

    [2] 谢剑英,贾青.微型计算机控制技术(第3 版)[M].北京:国防工业出版社,2001.

    [3] 付家才.工业控制实践技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

    [4] 马明建,周长城.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,2003.

过程控制系统篇10

关键词：氨制冷；管道安装；要点控制

1 概述

氨，是一种无色气体，有强烈的刺激气味，极易液化，在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700KPa到800KPa，即液化成无色液体，同时放出大量的热。液态氨汽化时吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降。氨的蒸发潜热大，单位质量制冷量、单位容积制冷量均大，消耗臭氧潜能值ODP和使全球变暖潜能值GWP则均为零[1]，是一种非常理想的制冷剂。然而氨具有极大的危险性，在空气中爆炸极限为15%-28%，最高容许质量浓度为30mg/m3，当氨蒸汽在空气中体积分数达到0.5%-0.6%时，人在其中停留0.5 h即可中毒。

因此以氨作为制冷剂的制冷系统的关键问题是安全问题，其核心是管道安全。氨制冷系统管道安装工程质量的好坏，是影响氨制冷系统安全运行的重要因素。

2 安装过程中的要点控制

2.1 管道材料

选择合格的管道材料，是氨制冷系统安全运行的前提。在对材料的把控上，以下几点在安装过程中需要特别注意。

管道材料在安装前必须进行除锈、清洗和干燥，保证系统的清洁。氨制冷系统是一个封闭的系统，氨在系统内不停地进行液化-汽化循环。管道内部如果有铁锈、焊渣或污物，则有可能堵塞节流阀件、滤网，影响系统正常运行，降低氨压缩机的效率和使用寿命，如果杂物或焊渣进入压缩机气缸则可能会造成拉缸事故[2]。因此，安装前应做好管道材料的清洁工作，将钢管内的铁锈、污物除去，把管道内壁清理干净，为了确保系统洁净，采用氩弧焊打底的焊接工艺，以避免产生焊渣等杂物。

弯管在管道系统中是受力最为薄弱的地方，也是易形成应力集中的地方，为了减缓弯管所承受的应力，减小制冷剂在其流动的阻力损失，一般采用工厂预制的弯曲半径不小于3.5倍（热弯）或4倍（冷弯）管径的弯管。这类弯曲半径的弯管，在有制造许可的压力管道元件生产厂家是可以事先订制的。

氨制冷系统管道三通的做法与其他管道的也有所不同，为减少介质流动阻力，要求支管弯制成弧形，且弧形方向与介质流动方向一致，再与主管焊接，如图1所示；当支管与干管直径相同且直径小于50mm 时，则需将干管局部加大一号，再按上述要求焊接，如图2所示；当管道变径时，应采用同心异径管，如图3所示：

2.2 管道布置

在安装过程中，特别需要注意氨制冷系统管道的布置，既要避免形成“气袋”、“液囊”，也要分析管道柔性，合理设置补偿。

氨制冷系统管道的布置，对其供液管应避免形成“气袋”，回气管应避免形成“液囊”。在安装过程中，应严格按照要求，液体管道不得有局部向上的凸出部分，以免形成“气袋”；气体管道在走向上不得有局部下凹，以免形成“液囊”。水平布置的制冷系统的回气管外径大于108mm时，其变径元件应选用偏心异径管接头，并应保证管道底部平齐。同理，从液体干管引出支管，应从干管底部或侧面引出，从气体干管上引出支管，应从干管顶部或侧面接出。

低压侧制冷管道的直线段超过100m，高压侧制冷管道直线段超过50m时，应设置补偿器，并应在管道的适当位置，设置导向支架和滑动支、吊架。这一要求很容易被忽视。做一个简单的分析，就可以了解安装管道补偿器的必要性。低压侧管道的最低工作温度取-48℃，高压侧管道的排气温度取140℃，管道安装环境温度取20℃，低压侧管道按100m20无缝钢管计算得到的收缩量为70mm，高压侧管道按50m20无缝钢管计算得到的伸长量为70mm，应用胡克定律可以计算低压侧管道由热位移引起的轴向拉力为136MPa，高压侧管道由热位移引起的轴向压应力为266MPa，已经超出20无缝钢管的许用应力130MPa。这时如果没有合理设置导向支架，管道存在拉应力或压缩应力过大而导致破坏的可能[3]。因此，在管道安装过程中，对于较长的氨制冷直线管道，应安装补偿装置。

2.3 吹扫试验

管道的吹扫排污应在强度试验和严密性试验之前进行，吹扫合格以后进行强度试验。在这个环节常见的问题有吹扫不合格，强度试验不合格，严密性不合格。

整个氨制冷系统应是一个密封而又清洁的系统，不得有任何杂物存在，因此吹扫工作非常重要，必须严格按要求进行。安装工作完成后，必须用压缩空气对整个系统进行扫吹。吹扫应用0.8MPa（表压）的压缩空气，进行分段吹扫、排污。在每个分段的最低点设排污口，反复几次，直至将污物全部吹出。吹扫的顺序按主管、支管依次进行。吹扫出的脏物，不得进入已吹扫合格的管道。吹扫过程中，注意观察，目测排气无烟尘时，在距离排气口0.3m的地方设置一处白漆木靶，如果5min内木靶无铁锈、尘土、水分或其他杂物，即吹扫合格。

目前，安装单位对氨制冷系统管道的焊接质量控制都很严格，很少出现因为焊接或者装配原因导致强度试验不合格。但是在强度试验现场，常有试验不合格的情况出现，其原因是未在安装阀门前进行严密性试验，阀门产生内漏，导致试验不合格。氨制冷系统管道阀门在安装前每一个阀门都应清洗，除去油污和铁锈，并注意检查密封效果，作强度试验和严密性试验，其试验应力应按设计文件和设备技术文件的规定进行，合格后应保持干燥。

强度试验合格后，将系统压力降至其各自对应的设计应力，继续保持这个压力值，6h后开始记录压力表读数，经24h查验压力表读数。在此过程中，也有可能出现超过允许值的压力降。其原因是没有严格按照以上要求进行试验。安装单位通常采用空气作为试验介质，强度试验合格后，将系统压力降至严密性试验压力，然后马上开始记录压力表读数或者没有严格按规定6h后开始记录读数。这样做的后果就是管道内空气没有一个足够长时间的冷却稳压的过程，管道内因气体温降导致的压降难以计算，很容易导致严密性试验不合格。必须严格按照严密性试验的要求，稳压以后再进行读数，确保严密性试验的可靠、有效。

3 结束语

文章旨在叙述氨制冷系统管道在安装过程中的特殊规定，从管道材料、管道布置、吹扫试验三个方面提出一些需要特别注意或者容易忽视的地方，希望能为氨管道的安装、监督检验有帮忙、指导作用。

参考文献

[1]史国敏.氨作为制冷剂的技术分析[J].高桥石化，2005（1）：53.

[2]肖进华.氨制冷系统压力管道安装的注意事项[J].特种设备安全技术，2006（1）：44-45.