本文是基于一次企业过程控制培训演讲而成,将探讨过程控制方案中至关重要的四个原理:工艺原理、设备原理、操作原理和控制原理。理解并确保这四个原理的一致性,对于实现整个控制方案的合理性、有效性、稳定性和安全性具有决定性作用。
首先,让我们来明确工艺原理。工艺原理是整个过程的起点和核心,它确定了我们最原初的生产目的。例如,用蒸汽通过再沸器加热塔底物料,工艺原理就是利用蒸汽热量释放,将塔釜物料加热到所要求的温度并保持稳定。这一目标是整个操作的基础,也是我们后续设计和实施的指引。
再看设备原理。设备原理关乎设备的结构和工作机制。对于上述例子中的再沸器,其可能是管式换热器,通过蒸汽在管内流动进行换热;也可能是浸没式的,依靠换热面积的改变以及蒸汽的冷凝相变热来实现热量传递。不同的结构和工作机制决定了设备的性能特点和适用范围。只有充分了解设备原理,我们才能理解并确保其能够高效、稳定地运行。
最后是控制原理。控制原理旨在将人的正确操作设备方式,借助 DCS 或其他自控仪表系统进行固化,实现自动操作,原则上是一个服从工艺目的工具。在我们的例子中,关键是要搞清楚哪个阀或单元对目标变量存在单值因果关系,并将这种关系嵌入到控制仪表系统中。同时,还需要考虑参数的配合问题,确保符合闭环稳定性条件,保证因果的单值性以及对不同干扰的适应能力。
常见的问题有三类:
设备原理和工艺原理不一致。这一般出现于新工艺装置开车后才发现的。比如结晶器大小和结构不合理,造成产品质量出问题。这类问题往往需要做技术改造。最近几年在企业中新材料生产中,特别是很多工艺,在从中试放大到生产规模化后,质量问题大多是这类问题。
操作原理和设备原理不一致。这种情况大多出现于缺乏对设备原理不了解,特别是对设备优化条件没有进行研究和测试,长期处于高能耗运行和亚健康运行,新装置加上缺乏有经验的操作工和工程师,在新企业里问题比较严重。也有的老企业,很少和外界交流,多年都自以为是地运行在非优化状态,也不少见。
综上所述,工艺原理、设备原理、操作原理和控制原理相互关联、相互影响,缺一不可。只有当这四个原理保持高度的一致性,我们才能设计出合理、高效、稳定且安全的过程控制方案。在实际工作中,大家需要不断积累经验,深入研究每个环节,加强同业技术交流,互相学习。积极学习数据分析方法,大胆尝试新技术,以先进理念指导精益运行,使我们的工艺过程始终处于最佳运行状态。
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