隨著社會的不斷發(fā)展,反應釜被廣泛應用于制藥、化工等領域中。但就當前的現(xiàn)狀來看,反應釜溫度控制在化工生產中仍然存在著某些不可忽視的問題,為此,基于化工領域可持續(xù)發(fā)展背景下,應注重強調對反應釜溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計,并注重結合反應釜工作特性,選用最優(yōu)控制器參數(shù),達到高效、穩(wěn)定溫度控制狀態(tài),提升控制系統(tǒng)整體的運行水平。
反應釜在生產過程中占據(jù)非常重要的地位,其與產品質量密切相關,因此有必要深入分析反應釜溫度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀,結合目前化工自動化發(fā)展,為我國工業(yè)生產水平不斷提升打下堅實的基礎?;诖耍头磻獪囟瓤刂蒲芯楷F(xiàn)狀與化工自動化發(fā)展展開論述。
作為化工生產過程中的重要反應器,對反應釜溫度的精確、合理控制顯得尤為重要,它不但有助提高裝置效率,保證產品質量,且對裝置的平穩(wěn)運行,人身安全等也影響巨大。因此,從多方面對反應釜溫度控制方案進行深入探討研究,不斷優(yōu)化其自動化控制方案,在實際生產中意義深遠。
反應釜是利用蒸汽、熱水或導熱油等,通過反應釜的換熱裝置與物料進行換熱,提高釜內物料的溫度。釜內溫度測量一般根據(jù)測溫范圍選用熱電阻或熱電偶,與進入反應釜導熱介質管線上的調節(jié)閥組成控制回路,達到溫度調節(jié)的目的。
常規(guī)反應釜溫度控制,僅需簡單的PID單回路調節(jié)即可,主要包括:被控對象(反應釜)、檢測變送裝置(熱電偶或熱電阻)、控制裝置(DCS)與執(zhí)行調節(jié)機構(調節(jié)閥)四大部分。以熱水導熱介質為例,當反應釜溫度未達到設定值時,熱水進水調節(jié)閥開大,使熱水與物料充分換熱,直到達到設定溫度時,熱水進水調節(jié)閥關小,使物料溫度維持在設定值,實現(xiàn)整個反應釜溫度的自動化控制。
但對一些較為復雜的反應過程,如:需先對反應釜進行加熱,起動反應,待反應起動后,放出大量熱量,為使反應平穩(wěn)進行,需對反應釜進行降溫。在這種場合,若想實現(xiàn)反應釜的啟動和正常生產自動化,須采用分程控制系統(tǒng)。
在簡單控制系統(tǒng)中,一個調節(jié)器的輸出只帶動一個調節(jié)閥。而在分程控制系統(tǒng),一個調節(jié)器的輸出去帶動兩個或兩個以上的調節(jié)閥工作,每個調節(jié)閥僅在調節(jié)器輸出的某段信號范圍內動作。
當反應釜內的溫度低于設定值時,調節(jié)器會指揮蒸汽進汽閥打開,對反應釜進行加熱。當反應開始后,隨著反應熱的逐步放出,調節(jié)器會逐步關閉蒸汽進汽閥,然后慢慢打開冷卻水進水閥,把反應熱取走。這樣,在反應釜的反應啟動開始,直到反應平穩(wěn)后,均可保持反應釜的溫度基本不變,從而實現(xiàn)了工藝過程的自動控制要求。
在化工生產過程中,反應釜作為原料向產品轉換的主要設備,其關系著整體生產效率。為此,為了適應當前化工領域的發(fā)展需求,在化工生產過程中應注重針對溫度控制問題,設計溫度控制系統(tǒng),從而加強反應釜溫度控制效果,滿足化工生產需求。以下就是對反應釜溫度控制系統(tǒng)設計路徑的詳細闡述,望其能為當前化工生產的健康穩(wěn)定發(fā)展提供一定的參考,并帶動反應釜控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化。
就當前的現(xiàn)狀來看,反應釜工作特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)反應釜在對化工生產溫度進行控制的過程中,將熱水閥門、冷卻水閥門作為控制工具,同時注重在溫度調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行空間,在加熱已達到預定反應溫度的基礎上,將多余熱量移走,由此滿足生產工藝的需求,達到最佳的生產工藝狀態(tài)。
(2)從反應釜操作流程角度來看,要求相關技術人員在操作過程中,應注重計量一批或幾批反應物,同時注重在加熱反應階段,嚴格控制加熱時間,并確保反應釜內處在持續(xù)升溫的狀態(tài)下,以保障溫度或壓力上升至開始反應過程的穩(wěn)定性,滿足生產工藝的需求。此外,在反應放熱階段,由于反應溫度、放熱速率間存在著正反饋自激關系,因而在反應釜系統(tǒng)操作過程中,應加強對溫度進行有效控制,即確保其始終處在低于警戒線的狀態(tài)下,規(guī)避“爆聚”,即能量或物質快速對稱地向內會聚的過程,提升生產工藝整體水平。
國外發(fā)達國家在豐富的自動控制理論支持下,引入各種新技術到反應釜溫度控制中,如智能控制技術、微電子技術等,其主要包括以下優(yōu)點:
(1)為解決化工生產中滯后、慣性等問題,構建功能強大的溫度控制系統(tǒng),且系統(tǒng)結構復雜,在實踐應用中取得很好的溫度控制效果;
(2)針對生產過程中難以進行有效溫度控制的特殊工況,通過構建基于受控系統(tǒng)數(shù)學模型,來模擬并解決了實際生產中的溫度控制要求;
(3)通過對模糊控制、智能技術、自適應控制等不同技術的高效利用,在有效的算法支持下,優(yōu)化反應釜溫度控制系統(tǒng)服務功能,使具有很強的適用性;
(4)針對反應釜溫度控制要求,能夠適應參數(shù)變化時的溫度控制過程,確保了受控系統(tǒng) 控制作用的充分發(fā)揮;
(5)應用于反應釜溫度控制中的溫控器,充分考慮控制對象的功能特性,通過增加參數(shù)自整定功能,促使溫控器具有良好的自學習效果,使用中能結合實際情況對控制參數(shù)進行調整,適應不同運行工況下溫度控制要求;
(6)通過對計算機技術、自校正控制等不同技術的整合利用,提高溫度控制系統(tǒng)運行過程中的控制進度,系統(tǒng)具有良好的抗干擾性,應用范圍廣泛。
未來化工自動化發(fā)展中,需充分考慮反應釜溫度控制是否合理、有效,并對不同控制方法的實際作用效果進行科學評估?;ぷ詣踊l(fā)展將會更加關注:
(1)現(xiàn)場總線控制技術作用下的反應釜溫度控制效果,并在人工智能、計算機技術等不同技術的共同支持下,保持反應釜溫度良好的控制效果;
(2)結合反應釜實踐應用中的參數(shù)變化機理,充分考慮未來化工自動化發(fā)展中反應釜溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,處理好其與系統(tǒng)快速性之間的矛盾;
(3)化工自動化發(fā)展中通過對反應釜溫度變化特點的深入分析,應考慮PID控制、預測控制、模糊控制等方法的配合使用,促使溫度控制系統(tǒng)的服務功能更加完善,優(yōu)化反應釜裝置的工作性能。
反應釜溫度控制效果的增強,有利于優(yōu)化設備工作性能,促進整體生產效率的提高。為實現(xiàn)對反應釜溫度的科學控制,未來化工自動化發(fā)展中應注重模糊控制方法、預測控制等方法的合理運用,確保反應釜溫度控制的先進性、有效性。同時,需根據(jù)形勢變化提升對化工自動化發(fā)展的認知水平,從而為我國經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的活力。