第一节　控制方案的确定

一、控制方案的确定

进行生产过程的自控设计，首先要了解生产工艺过程的构成及特点。

石油化工生产过程的构成可由图3-1概括。

石油化工生产过程的主体，一般是化学反应过程。化学反应过程中所需的加工原料，首先送入输入设备。然后将原料送入前处理过程，对原料进行分离或精制，使它符合化学反应对原料提出的要求和规格。化学反应后的生成物进入后处理过程，在此将半成品提纯为合格的产品并回收未反应的原料和副产品，然后进入输出设备中储存。同时为了化学反应及前、后处理过程的需要，还有从外部提供必要的水、电、汽以及冷量等能源的公用工程。现代大多还有能量回收和三废处理系统等附加工程。

石油化工生产过程的特点是产品从原料加工到成品完成，流程都较长而复杂，并伴有副反应。工艺内部各变量间关系复杂，操作要求高。关键设备停车会影响全厂生产。大多数物料是以液体或气体状态在密闭的管道、反应器、塔与热交换器等内部进行各种反应、传质、传热过程。这些过程经常在高温、高压、易爆、易燃、有毒、有腐蚀、有刺激性臭味等条件下进行。

控制方案的正确确定应当在与工艺人员共同研究的基础上进行。要把自控设计提到一个较高水平，自控设计人员必须熟悉工艺，这包括了解生产过程的机理，掌握工艺的操作条件和物料的性质等。然后才能应用控制理论结合工艺情况确定所需的控制点，并决定整个工艺流程的控制方案。控制方案的确定主要包含以下几方面的内容：

①根据工艺要求，确定被调参数和调节参数，组成自动控制（调节）系统；

②确定所有的检测点及安装位置；

③生产安全保护系统的建立，包括声、光信号报警系统、联锁保护系统及其他保护性系统的设计。

二、在控制方案的确定中应处理好的几个关系

（一）可靠性与先进性的关系

在控制方案确定时，首先应考虑到它的可靠性，否则设计的控制方案不能被投运、付诸实践，将会造成很大的损失。在设计过程中，将会有两类情况出现，一类是设计的工艺过程已有相同或类似的装置在生产运转中，此时，设计人员只要深入现场进行调查研究，吸取现场成功的经验与原设计中不足的教训，其设计的可靠性是较易保证的；另一类是设计新的生产过程，则必须熟悉工艺，掌握控制对象，分析扰动因素，并在与工艺人员密切配合下确定合理的控制方案。

可靠性是一个设计成败的关键因素。但是从发展的眼光来看，要推动生产过程的自动化水平不断前进，先进性将是衡量设计水平的另一个重要标准。

先进性在很大程度上取决于仪表的选型，要从发展的角度看准那些有发展前景的、先进的、甚至超前的仪表。由于一个大的工程从设计到投产需要几年的时间，仪表选型过于保守，到投产之时仪表已经落后、淘汰。这也是一种浪费、损失。

当前，在设计工作中似乎已形成一个规矩：采用的方案必须是有依据的，经过实践检验是有效和成熟的。这样在某个生产过程中行之有效的先进控制方案，对于另一个生产过程来说，由于处理的介质不同，或者处理量的不同，推广应用也就成了问题。例如已很成熟的前馈控制系统，国内20世纪50～70年代的许多研究试验表明，它与一般反馈系统相比具有许多长处，但在设计中采用的还是不多。所以在考虑自控方案时，必须处理好可靠性与先进性之间的关系，一般来说，可以采用以下两种方法。

一种是留有余地，为下一步的提高水平创造好条件。也就是在眼前设计时要为将来的提高留好后路，不要造成困难。

另一种是作出几种设计方案，可以先投运简单方案，再投运下一步的方案。采用集散系统及数字调节器时，完全可以通过软件来改变方案。

（二）自控与工艺、设备的关系

要使自控方案切实可行，自控设计人员熟悉工艺，并与工艺人员密切配合是必不可少的。然而，目前大多数是先定工艺，再确定设备，最后配自控系统。由工艺方面来决定自控方案，而自动化方面的考虑不能影响到工艺设计的做法，是目前国内普遍采用的方法。自控人员长期处于被动状态并不是正常现象，相反在国外工艺、设备与自控三者的整体优化是现代石油化工工程设计的标志，这是大系统要解决的问题。

（三）技术与经济的关系

设计工作除了要在技术上可靠、先进外，还必须考虑经济上的合理性。所以在设计过程中应在深入实际调查的基础上，进行方案的技术、经济比较。

处理好技术与经济的关系。要看到自控水平的提高将会增加仪表部分的投资，但可能从改变操作、节省设备投资或生产效益、节省能源等方面得到补偿。但又要看到，自控方案越复杂，采用的仪表越先进，并不一定是自动化水平就越高。盲目追求而无实效的做法，不代表技术的先进，而只能造成经济上的损失。此外，自动化水平的高低也应从工程实际出发，对于不同规模和类型的工程，作出相应的选择，使技术和经济得到辨证的统一。