反應釜溫度控制系統研究

反應釜溫度控制系統研究

作為一種重要的反應堆在化工生產過程中，特別重要的是準確、合理控制反應堆的溫度，這不僅有助于提高設備的效率，確保產品的質量，但也影響著順利操作設備和人身安全。因此，從多個方面研究反應釜溫度控制方案，不斷優化其自動控制方案，在實際生產中具有深遠的意義。

1 國內研究現狀及未來發展前景

1.1 研究現狀

我國工業自20世紀以來，得到了迅猛的發展。同時，我國飛速發展的科技以及應用不斷擴大的計算機行業，促進了自動控制系統在工業控制過程中的廣泛應用。溫度控制系統在國外有非常迅速的發展，在智能化、自動化等方面都獲得了很大的成功。在這方面，西方國家技術水平領先，并且已經將智能化、自動化溫控系統在化工生產領域進行了大力推廣及應用。由于擁有完善的自動控制理論作為技術支持，發達國家已將智能控制技術、微電子技術等各種新技術引入到反應器溫度控制中。

廣州黑燈科技有限公司是專業從事各類行業各種類型的自動化控制系統開發和自動化工程項目承接，機械自動化設備生產，化工設備研制生產（擁有D1,D2壓力容器生產許可），智能機械人研究制造，自動化生產流水線，可應用在各類工業生產上使用，技術團隊已在自動化控制方面積累了豐富的技術和經驗，是一家專注于自動化控制系統開發、自動化工程項目承接和技術服務的技術型企業。自動化配置緊自動急切斷聯鎖裝置，并且應配備光聲報警系統。能有限降低人員的傷亡的情況，減少財產損失。緊急切斷聯鎖裝置防止事故的發生。歡迎來電討論咨詢，關生18565060664   http://www.xm-fcx.com/

它的主要優點包括：

（1）構建的溫度控制系統結構復雜，擁有強大的功能，將化工生產中存在的滯后和慣性問題都一一解決，在實際應用中，溫控效果非常好。

（2）面對特殊工況，比如實際生產中無法對溫度進行有效控制的時候，建立基于控制系統的數學模型，通過模擬的形式，可以找出溫控問題的有效解決方案。

（3）將自適應控制、智能技術、模糊控制等不同類型的技術進行有效利用，在有效算法的支持下對反應釜溫度控制系統的服務功能進行優化，使其適用性更強。

（4）根據反應釜的溫控要求，能夠使溫度控制過程適應不同的參數變化，從而保證能夠充分發揮被控系統的控制功能。

（5）適用于反應釜溫度控制中的溫度控制器，對控制對象的特點及功能進行充分考量，使參數擁有自整定功能，同時將良好的自學效果賦予溫度控制器。在使用中，可將控制參數根據實際情況進行調整，以滿足不同工況下的溫控要求。

（6）通過集成計算機技術、自校正控制等不同技術，將運行過程中溫度控制系統的控制進度予以提高，并且提高了抗干擾性能，擴大了應用范圍。

以上內容綜合介紹了現階段溫度控制器的研究狀態。同時，針對反應器溫度控制研究，也提出了幾個不同觀點：（1）雙模控制。其實際功能取決于控制方式：BANG-BANG+PID。應在控制過程運行之前，將反應溫度提前設定好。通過反應釜的加熱和冷卻工作機理，保證了整個反應釜溫度變化的均勻性;（2）采用科學的估算方法分析反應熱，在PID的作用下實現對反應釜溫度的控制;采用科學的GMC溫度控制方法和模糊控制方法。

1.2 發展前景

隨著化工過程和化工設備技術的不斷發展，自動化技術也得到了相應的快速發展。隨著社會的發展，工廠對生產提出了更高的要求，對生產的穩定性也提出了更高的要求。隨著現代技術的發展，在溫度控制方面和自動化技術水平方面，也提出了更嚴格的要求。此外，市場競爭程度越來越激烈，就要求工廠必須努力提高自動化的技術水平。同時，信息技術的到來，推動了化工自動化技術向新方向發展，使其更加多樣化。反應釜溫度控制的有效性必將成為化工自動化未來發展中重要的技術指標，對不同控制方法在實際生產中產生的效果，也要進行科學地評價。

化工自動化未來的發展重點將是：

（1）通過現場總線控制技術的支持，以及計算機技術、人工智能技術的輔助，保證反應釜溫度控制工作取得良好的控制效果。

（2）實際應用中，反應釜的參數是不斷變化的，在未來化工自動化發展中，要保證反應釜溫控系統的穩定，使它與系統快性之間能夠協調發展。

（3）深入分析反應釜在化工自動化的發展中溫度變化特點，有必要考慮采用PID控制、預測控制、采用模糊控制等方法提高溫度控制系統的使用功能，優化反應裝置的工作性能。

2 反應器結構及工藝特點

在化學工業中，最常用的反應容器就是反應釜，而它的核心技術就是溫度控制。反應釜主要從兩個方面實現溫度控制，一個方面是熱水的進，另一個方面是冷水的進，通過閥門實現對這兩個方面的控制。不同的反應物通過內置在容器中的攪拌器混合，使它們得到均勻的加熱。反應釜內，當需要將溫度進行升高時，將熱水閥打開，通過換熱介質升高反應釜內溫度。當溫度達到要求溫度時，關閉熱水閥。一旦溫度過高，就將冷水閥打開，降低反應釜內溫度，當溫度達到需要的溫度時，將冷水閥關閉，以此來保持反應釜內溫度的恒定。

3 反應釜溫度控制系統設計

3.1 設計要求

（1）能快速方便地設置反應釜在過時需要和對反應溫度進行控制時，系統中的反應釜溫度能自動調節到設定溫度，并能保持溫度穩定，直至另一個設定，這是反應釜溫度自動控制系統。

（2）溫控系統的設備要使用常用的設備，這樣一旦損壞，就可以特別容易地在市場上購買更換設備。

（3）保證整個儀器可靠性高，且故障率低。

3.2 溫度控制系統組成

大多數的反應釜本質上是一個焊接筒體，由內外兩塊鋼板組成，除了一些加強之間的聯系外，甚至最小的熱傳遞介質的設備也沒有。雖然這種化學換熱介質對反應釜低速熱效率產生不了大影響，但化學工業換熱介質對高速反應器的熱效率影響很大。由于速度達到一定程度后，傳熱介質很容易在反應釜的進出口造成短路，傳熱介質停留在反應釜或其他地方，使其難以排出，會儲存較長時間，導致反應釜內外夾套難以實現均勻加熱，使反應釜內熱效率降低，進一步，反應釜內溫度也會下降，造成化工生產效率下降。

3.3 反應釜溫度控制系統報警和及停裝置

反應釜內的溫度在化工生產過程中的控制不容易，在化工生產中，如果在反應釜內溫度過高，反應釜內會產生壓力，隨著壓力的增加，則極易發生爆炸。因此，當反應釜因溫度過高而壓力過大時，有必要及時發出報警信號，讓工作人員及時進行處理，以免發生更大的事故，避免產生本可避免的傷害和損失。因此，有必要將報警裝置和緊急停車裝置設計進溫度控制系統中。為了保證其安全性和穩定性，應將自動控制和手動手柄控制結合使用。其工作流程如下：反應釜溫度上升，反應釜內的壓力逐漸變得更大，壓力測試系統與傳輸連接在一起，當傳輸數據大于報警設置數據，反應釜內的壓力報警系統將報警信號發送到員工，而自動停止裝置同時啟動，消除危險，再停后，必須采取相應的措施。首先，要及時關閉進料閥，避免反應物繼續往反應器進。將蛇形冷卻管打開，增加冷水量，確保冷卻管中有大量冷水進入，將反應釜內的溫度快速降低。之后打開排氣閥，將反應釜內的反應物和產物及時排空。這些系統在反應過程中獨立存在，自動和手動控制同時存在每個系統中。這些程序也可以手動完成，如果必要時，警報設備已被解報。

4 反應器結構分析及實際應用過程

反應釜熱交換的原理是，利用熱水、蒸汽或導熱油等，通過反應釜的熱交換裝置與物料進行熱交換，將釜內物料溫度予以提高。一般是根據溫度的范圍來測量釜內的溫度，在反應釜內導熱介質的管道上選用熱阻或熱電偶與調節閥形成控制回路，從而調控溫度。

傳統的反應釜溫度控制，只有簡單的PID單回路調節，組成部分主要為：被控對象（反應釜）、檢測和傳輸裝置（熱電偶或熱阻）、控制裝置（DCS）和執行調節機構（調節閥）。

如果導熱介質為熱水，如果反應堆的溫度沒有達到設定好的數值，熱水入口調節閥開大，這樣熱水和材料可以充分交換熱量，直到溫度達到設定值，熱水入口調節閥自動關閉，物料溫度能穩定在設定值，整個反應釜溫度即能實現自動控制。

但是對于一些比較復雜的反應過程，如：首先需要加熱反應釜才能啟動反應，反應開始后釋放大量的熱量。為了使反應順利進行，需要對反應釜進行冷卻。在這種情況下，要想啟動反應器、實現自動化生產，就有必要采用分區控制系統。

在一個簡單的控制系統中，一個調節器的輸出只驅動一個調節器。在分流控制系統中，一個調節器的輸出驅動兩個或多個調節器閥，每個調節器僅在其輸出的一定信號范圍內工作。

當反應釜內的溫度沒有達到設定溫度值時，調節器將引導蒸汽進氣閥打開并加熱反應釜。當反應開始時，調節閥逐漸關閉蒸汽進氣閥，慢慢打開冷卻水進氣閥，隨著反應熱逐漸釋放，將反應熱排出。這樣可以使反應釜的溫度從反應開始到反應穩定為止基本保持不變，從而達到自動控制的目的。

5 結語

增強反應釜溫度控制效果，能夠有助于優化設備性能，將整體生產效率逐步提高。為了實現科學控制反應堆的溫度，必須注意合理使用的模糊控制方法和預測控制方法在化工自動化的未來發展，確保反應堆的先進、有效的溫度控制。同時，要根據形勢的變化，提高對化工自動化發展的認識水平，從而為我國經濟社會發展提供不竭的動力。