润滑油白土.doc

摘 要
随着当前科学技术的迅猛发展，世界各国对产品的质量要求越来越高。新的机械设备不断向着更小、更轻、高效、可靠及保护环境的方向发展，这势必对工业润滑油的质量提出了更高的要求，白土补充精制作为加工润滑油的一种方法，同样也受到了广泛的关注。
本文针对润滑油白土精制装置进行控制系统设计。简单介绍了润滑油白土精制装置的装置概况、生产原理以及工艺流程。根据润滑油白土精制操作规程的要求，详细地设计了控制方案。包括在燃料输送部分采用比值来控制润滑油和白土的比例，在润滑油和白土混合罐的出口采用比较先进的选择控制来控制混合罐液位和出口流量，并在白土精制加热炉和蒸发塔先后采用了串级控制。根据装置各种实际情况选定了合适的仪表，最后根据性价比选择了由浙大中自集成控制股份有限公司生产的sunyTDCS9200集散控制系统。
设计完成后，希望可以运用到实际生产过程当中，在满足工艺要求、使装置安全平稳运行的情况下，能够提高目的产品的收率，带来较好的经济效益。
关键词：润滑油，白土，集散控制系统

Abstract
Along with current science technical fast fierce development，the international community has more and more high request to the quality of product. New equipments continuously develop to smaller, more light, efficient, reliable and environmental protection. This certainly will put forward higher request to the quality of industrial lubricant. Clay complement refined is a kind of method which processes lubricant, also was subjected to extensive concern.
This article introduced the design a refined device control system for the unit. In brief introduced the device general situation of the lubricant with clay refined device and produce principle and craft process. According to the request of lubricant with clay refined operation regulations to design a control project. Including in order to control the ratio of lubricant with clay I adopted ratio control at the fuel of transporting, In the lubricant and clay mixture export of bottle adoption choice control to control the liquid level and export discharge. Also adopted cascade control in the clay refined heating stove and the evaporation tower. According to actual circumstance to make selection of suitable meter, finally according to the cost performance we choose suny TDCS 9200 gather to spread a control system。
After designing completion，I hope it can make use to an actual course of production. Under the situation that satisfy a craft to request, make to equip safe and steady movement, it can raise an acceptance of purpose product rate and bring better economic performance.
Key words:Lubricant; clay; DCS

目 录
摘 要 I
Abstract II
前言 1
第1章 工艺部分 3
1.1 白土的组成及性质 3
1.1.1 白土的组成 3
1.2 白土的性质 4
1.2.1 活性度 4
1.2.2 游离酸含量 4
1.2.3 粒度 4
1.2.4 水分 4
1.3 生产原理 5
1.3.1 白土精制润滑油的原理 5
1.3.2 混合吸附 6
1.3.3 过滤部分 6
1.3.4 白土输送部分 6
1.4 操作的主要因素 7
1.4.1 白土用量 7
1.4.2 精制温度 7
1.4.3 精制时间 7
1.5 白土精制的工艺流程简述 8
第2章 控制方案的选择 11
2.1 原料油和白土进料量控制 11
2.2白土加热炉炉内温度控制 12
2.3 白土蒸发塔液位控制 14
2.4 白土混罐液位及出口流量控制 15
2.5 原料油的流量控制 17
2.6 成品油罐液位控制 18
图2.6成品油罐液位控制 19
2.7 板机进料罐液位控制 20
第3章 仪表选型 22
3.1温度测量 22
3.2 流量测量 22
3.2.1 涡轮流量计 23
3.2.2 电磁流量计 23
3.2.3 超声流量计 24
3.3 压力测量 25
3.4 液位测量 25
3.4.1 浮子液位计 25
3.4.2 电动浮筒式液位计 26
3.5 双座阀 27
3.6集散控制系统 28
3.6.1 概念 28
3.6.2 集散控制系统的基本结构 28
3.6.3集散控制系统的特点 29
3.6.4集散控制系统的构成 30
3.6.5选型 31
3.7 仪表清单 38
3.8 控制系统投资概算 38
第四章 结论 39
谢 辞 40
参考文献 41

41

前言
随着石油价格的不断上涨，石油及它的相关产品的利用率已经成为了全世界普遍关注的问题。润滑油作为其产品的一种，也受到了广泛的关注，在润滑油中加入适量白土，它的性能活性会得到大大的改善。
白土是以优质天然钙基膨润土经提纯、化学处理而制成。它具有较大的比表面积，具有丰富的多孔结构及表面酸中心，具有较强的物理和化学吸附性能及阳离子交换性能，遇水膨胀性能。活性白土吸附脱色性能好，吸附容量大，过滤速度快，带油率低等特点。 它按性能分为CS—1020、CS—1040、CS—1050、CS—1060四个品种。主要用于石油产品、润滑油、白油、柴油、汽油、煤油、石蜡、凡士林等特色精制。
润滑油的氧化安定性能主要和油品的化学组成有关，一般认为含氮化物、特别是碱性氮化物对对油品的氧化安定性起副作用，它们的存在，使油品的氧化安定性能变坏，而含硫化合物则起正作用，不同硫化合物的影响不尽相同。氮化物对油品氧化安定性的负作用远远大于硫化物的正作用，因此要制备氧化安定性好的基础油必须适当的保留其中的含硫化合物，尽量脱除含氮化合物。
白土精制工艺对油品的外观，碱氮、总氮等指标都有很大改观，精制后基础油的质量均达到基础油质量标准的要求。尤其突出的是，白土补充精制的脱氮、脱碱氮效果都比较好，脱硫效果则不明显，基本上起到了后精制保硫脱氮的作用，因此精制后油品的旋转氧弹值提高比较大。
长期以来，润滑油白土装置一直采用活性白土作为精制添加剂，虽然能够达到质量要求，但装置能耗较高，而且生产过程中产生的大量废渣也是环保难点。润滑油白土精制是物理吸附过程，它利用活性白土对油品中的胶质、沥青质和其它的极性物质有较强的吸附能力，而组成润滑油基本组分的各种烃类则不被吸附，从而改善油品的颜色、残炭、抗氧化性及安定性，使润滑油得到精制，提高其使用性能。
在我国，目前的润滑油生产主要还是依靠“老三套”工艺，即容器精制、溶剂脱蜡、白土补充精制（我们本文所介绍的）。润滑油后精制的作用，主要是为了进一步去除油品中的杂质和残余溶剂，降低油品的碱氮含量，提高油品的氧化安定性。
在目前全社会大力创建资源节约的形势下，怎样应用先进计算机过程控制使润滑油和白土的比值、温度等参数达到最佳，从而达到资源的高度利用，在现实中非常有意义。

第1章 工艺部分

1.1 白土的组成及性质
1.1.1 白土的组成
白土有天然白土和活性白土两种，天然白土就是风化的岩石，经采掘、破碎、干燥磨细而制得。活性白土是天然白土经预热、粉碎、酸活化，再经水洗、干燥、粉碎等过程而制得。由于活性白土的脱色能力比天然的白土大4—10倍，因而被工业上广泛采用。活性白土是由粘土矿中的膨润土生产的，其主要成分是硅酸铝。膨润土的主要矿物成分是蒙脱土，它由火山灰蚀而成。用于制造活性白土的膨润土是指含蒙脱土大于85%的优质膨润土。
膨润土按可交换的阳离子及其交换容量的比例为钠膨润土和钙膨润土。前者可交换的钠离子大于可交换阳离子总和的50%，后者可交换的钙离子大于可交换的阳离子总和的60%。
蒙脱土是由两个硅—氧四面体层，中间一个铝—氧（部分为OH），八面体层组成，其结构单元为四面体—八面体—四面体的三层膨胀型粘土矿物。没有结构置换的蒙脱土理论式为（OH）·Si·AlO·HO。由于同晶置换作用，四面体层中的部分Si被Al等取代，八面体中部分Al被Mg等取代，剩余一定数量的负电荷。这样层间就吸附了一定数量的可交换阳离子。蒙脱土经酸处理后，H替换了层间可交换的阳离子，同时溶解部分八面体中部分Al，使八面体中剩余的Al的配位数由6变为4.结果，膨润土变成了具有多孔结构、较大比表面积和良好吸附性能的活性白土。此外，用酸处理时，膨润土中MgO、FeO
也溶解在酸中，使活性白土的活性增加。
1.2 白土的性质
1.2.1 活性度
活性度是判断白土对极性化合物吸附能力的一个重要指标。活性度越大，吸附能力越强，表明白土质量越好，精制能力越强。白土的吸附能力大小，不仅与活性度有关，而且与其表面和空隙是否清洁和堵塞有关，与活性组成和颗粒大小有关，有时白土的活性很高，但精制效果并不高。
1.2.2 游离酸含量
游离酸含量是表明白土在用硫酸活化后，碱中和与水洗程度好坏的指标，要求白土游离酸含量要低。游离酸的含量高，易造成精制油的酸值增高，腐蚀不合格。白土水洗次数越多，白土游离酸含量越低。
1.2.3 粒度
粒度表明白土的粉碎程度，粒度太大，白土容易沉降到搅拌器的底部，而不能充分发挥作用，随着白土颗粒的减小，油和白土接触的表明增大，精制效果越好，但粒度过小时，白土和油混合易粘糊滤布，过滤困难。
1.2.4 水分
白土中的水分也会影响其活性，为此，白土干燥温度不能超过400℃，高于400℃时，白土活性便开始下降。高于800℃由于白土构造的破坏而使活性完全丧失。白土中含适当的水分，在精制过程中加热水分可以汽化除去，使润滑油和白土搅拌加强，白土空隙中不含水，杂质就容易进入白土内，使吸附能力大大降低。但白土中水分过高时，不仅对设备处理能力有影响，白土下料困难、计量不准、运费增加，而且大量水分气化，还困难引起炉管压力升高，在塔内形成大量泡沫以致溢出造成事故白土质量指标见表4.
表4
项目
指 标
水分 % 不大于
8
游离酸 % 不大于
0.2
活性度 不小于
220
粒度（通过0.074mm筛）不小于
90
1.3 生产原理
1.3.1 白土精制润滑油的原理
白土补充精制主要是把残留的少量胶质、沥青质、环烷酸、磺酸、酸渣及选择性溶解、水分、机械杂质等除去。这些物质大部分为极性物质，白土对它们有较强的吸附能力，而对理想组分的吸附能力及其微弱，这就是选择白土作为吸附剂的原因。白土对不同物质的吸附能力各不相同，润滑油中的树脂物和沥青质最容易被吸附，氧化物和硫化物也很容易被吸附。白土吸附各种烃类能力的顺序为：胶质、沥青质>芳烃>环烷烃>烷烃，芳烃和环烷烃的环数越多，越易被吸附。吸附是一种物质的原子或分子依附于另一种物质表面上的现象。在吸附过程中，能将另一种物质吸附于其表面上的物质为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质，吸附过程分物理吸附和化学吸附两类。物理吸附是吸附剂和吸附质之间借分子引力的作用形成吸附，化学吸附是吸附剂和吸附质之间形成吸附化学键。吸附有选择性，极性吸附能优先吸附那些有极性基团的物质。白土是一种多孔性物质它的表面具有很强的吸附性能，能吸附极性物质，如油中的杂质、胶质、环烷酸、硫化物、残余溶剂等，以提高油品的氧化安定性、抗乳化性。从而达到改变油品色泽、降低残炭的目的。
1.3.2 混合吸附
为了充分发挥白土的吸附能力，以最小的白土用量达到所需要的精制深度。首先要使油和白土充分混合形成糊状物。白土和油的混合是在白土混合罐内进行的，糠醛精制油经换热至75℃左右入混合罐内，白土由白土加料器控制按比例均匀加入混合罐内，混合罐内液面控制在1.5-2m之间，
罐内有搅拌器，使白土、润滑油充分混合，大约45分钟，白土和油即形成糊状物后，由于原料粘度较大，不利于分子扩散，同时，白土中有部分水，这些都会影响白土对油中杂质的吸附。因此，白土和油糊状物需送至白土加热炉中加热，使原料油的粘度减小，分子运动加快，排出白土孔隙中活性表面上的空气和水分，从而增加油与白土活性表面接触的机会。白土与油的糊状物被加热至最佳吸附温度后，进入白土蒸发塔，让白土和油有一定接触时间，这样就能使原料油内的杂质分子较完全的扩散到白土活性表面上，并被吸附在这个表面上。同时，原料中残余溶剂，轻质馏分，水分从塔顶流出。
1.3.3 过滤部分
白土和油混合后白土充分吸附油中杂质，吸附完杂质的白土需与油分开，这个分离过程是通过过滤完成的。为保证产品质量，油与白土糊状物经两次过滤。一次过滤为粗虑，二次过滤为细虑。均为间歇操作。
1.3.4 白土输送部分
白土输送部分为正压输送，输送动力为工业风。白土料斗在混合罐正上方，靠自重压通过白土叶轮给料器加入到混合罐中。
1.4 操作的主要因素
1.4.1 白土用量
白土用量应根据白土吸附性能、原料性质以及产品质量的要求而定。在一定条件下，白土用量越大，产品质量越好，但白土用量的改变与产品质量的变化不成正比关系。一般情况下，随白土用量的增加，油品颜色变浅，酸值降低，抗氧化安全性提高，但白土量过大，容易造成混合不均或因过深精制会把油品中天然抗氧化剂少量胶质，沥青质去掉，从而引起油品抗氧化安定性降低。

1.4.2 精制温度
白土和油接触精制的温度，对白土精制效果影响较大。因为，油品粘度越小，其流动性越好，与白土混合的越好，油品中非理想组分易扩散到白土内，白土表面充分发挥作用，白土精制效果好。而油品粘度与温度成反比，因此，一般讲温度高好。但由于白土空隙存在少量空气，白土表面能促进油品氧化，温度过高造成油品分解，精制温度的选择由油品分解温度和精制深度决定，通常选择比油品闪点低20℃左右的接触温度下进行。温度选择适当，白土用量可减少，产品收率可提高。
1.4.3 精制时间
精制时间包括在混合罐内白土和油混合时间和白土与油混合物在炉管内，蒸发塔内的停留时间。精制时间必须保证吸附和扩散时间，时间太短，白土不能充分发挥作用，油品不能充分扩散到白土的表面去，而时间过大，又会增加油品的氧化，影响设备处理能力。故精制时间有一定的范围。经验证明，在正常的情况下，一般在混合罐中20-30分钟，在炉管和蒸发塔内为30分钟或稍偏大一些。效果较好。
1.5 白土精制的工艺流程简述
如附图1所示，白土精制包括：原料油与白土混合、加热反应、过滤分离三个主要过程。原料油经缓冲罐再送入混合罐，白土经给料器加入混合罐，经搅拌混合，再与蒸发塔底油换热后进入加热炉，加热到所需温度后进蒸发塔。蒸发塔采用减压操作。塔顶油气、水分经冷凝冷却后流入真空罐，再流入馏出油分水罐（罐内设有隔板）。水从罐底排出，馏出油送出装置。蒸发塔底油与原料油进行换热冷却到130℃左右，进入过滤机进行粗滤和细滤，分离出废白土渣，所得精制油冷却到40～50℃后送出装置。
白土补充精制是利用白土颗粒多孔、比表面积大（1g白土的表面积达150~450m）、吸附能力强的特点，将油品中胶质、沥青质，残余溶剂等杂质除去，达到改善油品安定性的目的。
白土精制工艺对油品的外观，碱氮、总氮等指标都有很大改观，精制后基础油的质量均达到基础油质量标准的要求。尤其突出的是，白土补充精制的脱氮、脱碱氮效果都比较好，脱硫效果则不明显，基本上起到了后精制保硫脱氮的作用，因此精制后油品的旋转氧弹值提高比较大。
表1 白土精制装置主要操作条件
项目
HVI200
HVI400
HVI650
精制温度/℃
190
200
205
精制时间/min
40
45
50
白土加入量/％
4
6
7
系统真空度/kPa
40
60
60
润滑油基础油氧化安定性好坏是润滑油产品性能中最为敏感的问题。基础油的氧化安定性与其化学组成有关，研究表明：基础油中硫化物对氧化有一定的抑制作用，而氮化物则起促进作用，尤其是碱性氮化物，具有跟明显促进作用。我国原油的特点是高氮低硫，造成润滑油基础油馏分中氮化物含量偏高，
实际生产中，如果白土精制原料变化不大，严卡工艺指标进行操作，白土补充精制装置的产品都能达到润滑油基础油的质量标准，装置也可以根据不同油品、不同的精制深度来调节操作。
白土补充精制能够提高油品的外观质量，除去油品中的残余溶剂和水，提高油品的抗乳化性。其缺点是成品油收率低，HVI200油料的收率为98.2%，HVI400为97.5%，HVI650为97%（1997年装置的累计数据）。由于生产中消耗大量的白土，在白土的输送、计量时，会造成白土粉尘扩散到大气中，环境污染比较严重。另外，含油量在25%左右的废白土渣很难进行处理，环保问题突出，这是白土补充精制工艺的另一缺点。
对于重质油的脱氮效果不好，主要是该脱氮系统的沉降罐设计不合理。脱氮后残渣和油品在电沉降罐靠电场的作用进行分离，重质油品的粘度比较大，采用立式沉降罐不利于残渣的沉降，分离效果不好，致使残渣随精油带走。

第2章 控制方案的选择
2.1 原料油和白土进料量控制
白土和润滑油精制混合的重要因数之一就是它们的比值，白土和润滑油要按一定的比例均匀混合地加入混合罐。在一定条件下白土用量越大，产品质量越好，但白土用量的改变与产品质量的变化不成正比关系。一般情况下，随白土用量的增加，油品颜色变浅，酸值降低，抗氧化安全性提高，但白土量过大，容易造成混合不均或因过深精制会把油品中天然抗氧化剂少量胶质，沥青质去掉，从而引起油品抗氧化安定性降低。
根据以上所述，这部分采用单闭环比值控制。选取原料油为主流量，白土加入量为副流量。当主流量变化时，其流量信号经测量变送送到比值计算器R，比值计算器按事先设置好的比值系数使输出成比例变化，并作为副流量控制器的设定值，此时副流量调节式一个随动系统，白土加入量经调节作用自动跟随原料油流量变化，使其在新的工况下保持两流量比值不变。当白土加入量由于自身的干扰而变化时，因为它是一个定值系统，经控制后可克服自身的干扰。且一般流量控制器都采用PI作用，能消除余差，使工艺要求的流量比保持不变。
单闭环比值控制的优点是两种物料流量之比值较为精确，实施也较方便，所以得到了广泛的应用。然而，两物料的流量比值虽然可以保持一定，但由于原料油的流量是可变的，所以进入的总流量是不固定的。因为负荷波动会给反应过程带来一定影响，可能使整个反应器的热平衡遭到破坏，甚至造成严重事故，但由于控制装置不是直接去化学反应器，又由于双闭环比值控制所用仪表较多，投资高。一般情况下，采用单闭环比值控制系统也可达到目的。
白土

原料油

混合液
R
FC
混
和
罐

●
●

图2.1原料油和白土进料量控制
2.2白土加热炉炉内温度控制
白土和油接触精制的温度，对白土精制效果影响较大。因为，油品粘度越小，其流动性越好，与白土混合的越好，油品中非理想组分易扩散到白土内，白土表面充分发挥作用，白土精制效果好。而油品粘度与温度成反比，因此，一般讲温度高好。但由于白土空隙存在少量空气，白土表面能促进油品氧化，温度过高造成油品分解，精制温度的选择由油品分解温度和精制深度决定，通常选择比油品闪点低20℃左右的接触温度下进行。温度选择适当，白土用量可减少，产品收率可提高。所以对白土加热炉出口温度的控制采用通过控制加热炉燃料油入口流量来实现对出口温度的串级控制。
一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值，这样连接起来的两个控制器称作是“串级”控制。两个控制器都有各自的测量输入，但只有主控制器具有自己独立的设定值，副控制器的输出信号送给被控制过程的执行器。这样组成的控制系统成为串级控制系统。串级控制系统从总体上看，仍然是一个定值控制系统。因此主变量在扰动作用下的过渡过程和单回路定制控制系统的过渡过程具有相同的品质指标。但是，串级控制系统和单回路系统相比，在结构上，从对象中引出了中间变量（即副变量）构成了一个回路。
和单回路相比它有许多优点；
（1）副回路作用快速，发生在副回路的扰动在影响主变量之前即可由副控制器予以校正；
（2）副回路改善了主回路的响应速度，这对克服主、副回路的扰动都是有力的；
（3）串级系统对副对象及控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性；
（4）当副变量为流量时，副回路可以按照主回路的需要对于质量流和能量流实施精确的控制。
在设计串级控制场合，流量特性总有较大的滞后，所以温度控制器采用PID控制器是必要的。而流量控回路是随动回路，允许存在余差。从这个角度来说，流量控制器不需要积分作用。这样可以将副回路的开环静态增益调整得较大，以提高克服干扰的能力。但是当副回路是流量系统时，它的开环静态增益就比较小，若不加积分，会产生很大余差。所以在实际生产上，流量控制器常采用比例加积分形式。
这种方案的优点是当燃料流量发生变化时，还未影响到炉子出口温度之前，其内环即先进行调节，以减小甚至消除燃料流量的干扰，从而改善了控制质量。

●
●
白土混合液
燃料油
TC
PC
白土混合液

图2.2白土加热炉炉内温度控制流程图
2.3 白土蒸发塔液位控制
蒸发塔的液位是通过蒸发塔底油泵来控制的，由于蒸发塔进料是白土和润滑油的混合液体，而出去的是油汽和水蒸汽。所以如果控制不当极容易造成蒸发塔内液位过高。这里选用油汽和水蒸汽的压力作为主变量，而蒸发塔液位作为副变量。前面已经介绍了串级控制的特征和优点，所以不再重复。

●
油汽、水蒸汽
PC
LC

●

蒸发塔底油

图2.3白土蒸发塔液位控制流程图
2.4 白土混罐液位及出口流量控制
该白土混合罐采用的是选择性控制系统。在生产上，往往要求白土混合罐的出口流量稳定，这样就构成了以白土和原料油混合出口流量为被控变量，以原料油入口流量为操纵变量的控制方案。如图，白土混合罐实质上是一个单输入（原料油流量）两输出（液位和流量）系统。原料油流量即会影响液位又会影响出口流量，液位和出口流量有一种粗略的对应性。通过工艺的合适设计，在正常情况下当出口流量的得到控制后液位也应该在一定允许之间，即1.5～2m。
选择性控制一般是从生产安全角度提出来的。极限控制的特点是：在正常工况下该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非正常工况下，该参数会达到极限值，这时要求采取强有力的控制手段，避免超限。参数达到极限时报警→设法排除故障→在这同时，改变操作方式，使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防止该参数进一步超限。这种操作方式一般不会使控制质量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。超驰控制就是为了实现软保护而设计的控制系统。
超限现象总是因为出现非正常工况的缘故。在这里，不妨假设流量测量增加，使液位下降，这就要求原料油入口流量阀开大，为了保证白土和原料油按比例混合，液位就会继续升高，却可能带来生产事故。为了保持足够的汽化空间，就要使白土和原料油液位不得高于某一最高限值。为此需在原有流量控制基础上，增加一个防液位超限的控制系统。正常情况下，由流量控制器操纵阀门进行流量控制，而当出现非正常工况，引起白土和原料油的液位达到高限时出口流量即使仍偏高，但是此时流量的偏高成为次要因素，而保护白土混合罐不致损坏已上升为主要矛盾。于是液位控制器取代流量控制器工作。待不正常的因素消失，液位恢复到正常区域，此时又恢复流量控制器的闭环运行。
如图，白土混合罐的出口流量是通过加热炉进料泵来实现的。当电动机转速改变时，出口流量也发生相应的变化。

白土原料油

FC
白土混合罐

●
LC

●

白土混合液

HS

M

图2.4 白土混罐液位及出口流量控制
25 原料油的流量控制
白土和润滑油的混合精制过程中，润滑油作为主要的参数在控制过程中受到了最主要的关注。由于反馈控制的闭环系统其特点是当被控过程受到扰动后，必须等到被控变量出现偏差时，控制器才开始动作以补偿扰动对被控变量的影响。而前馈控制方法则无须等到扰动量引起被控变量出现偏差时才去控制以补偿扰动对被控变量的影响。而是直接利用测量到的扰动量去补偿扰动对被控变量的影响。
所以我选用前馈控制来控制原料油的流量
和其它的控制方案相比，它的优越性也是无法替代的。首先，前馈控制时、是按照扰动作用的大小进行控制的，如果控制作用恰到好处，一般比反馈控制要及时。由于前馈是按扰动作用的大小进行控制的，而被控变量偏差产生的直接原因是扰动作用，因此当扰动一旦出现，前馈控制器就直接根据检测到的扰动，按一定规律去进行控制，这样当扰动发生后被控变量还未发生变化，前馈控制器就产生了控制作用，从理论上可以把偏差彻底消除。显然，前馈控制对于扰动的克服要比反馈控制及时的多。其次，前馈控制属于开环控制系统，反馈控制是一个闭环控制系统。从某种意义上讲是前馈控制的不足之处，反馈控制系统由于是闭环控制系统，控制结果能够通过反馈获得检验。而前馈控制的效果并不通过反馈加以检验。因此前馈控制对被控对象的特性了解必须比反馈控制清楚得多，才能得到比较合适的的前馈控制作用。再有，就是前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用” 控制器。一般的反馈控制系统均采用通过的PID控制器，而前馈控制器是专用控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器的形式将是不同的。

白土
白土混合罐

FC
●

原料油

白土混合油

图2.5原料油的流量控制流程图
2.6 成品油罐液位控制
本控制成品油罐是通过控制成品油罐的出口控制阀开度的大小来实现对成品油罐的液位控制。由于该装置对实现平均液位要求不严格，所以只采用单回路控制既可，并且控制器采用比例控制器。
生产余差是由于比例调节时被调参数的大小与阀门的开度是一一对应的，有一个阀门的开度就有一个对应的参数当负荷改变时，要使系统恢复平衡调节阀必须动作使其开度适应负荷的变化，因此被调参数必然发生变化偏离给定值，这是比例调节规律本身的特性所决定的。对于某固定系统，当负荷变化时，余差的大小与比例度有关，比例度越大，余差越大，比例度越小，则余差越小。因此余差和系统负荷有关，也和所用调节器的比例度大小有关。负荷越大，余差越大，比例度越大，余差也越大，反之如此。
比例调节系统会产生余差，这是一个缺点。如果工艺生产允许系统有一定的余差，则比例调节器是可以采用的，而且不用采取其它措施。如余差超过工艺生产所允许的范围，为了减少或消除余差，可采用人工调节。

成品油出装置

●
LC

成
品
油罐
合格成品油

图2.6成品油罐液位控制

2.7 板机进料罐液位控制
该装置是将从全自动过滤机进行粗滤后滤出的油品送入板机进料罐，再通过对板机进料罐出口流量阀开度的大小来控制板机进料罐的液位。这个装置和上一个液位控制相同，都是系统要求不太严格的液位控制，所以仍采用比例控制。
比例度越大，调节过程曲线变化越平稳，但余差越大;比例度越小，调节过程曲线的振荡越加剧，比例度过小时，就可能出现发散振荡的情况。比例度对调节过程有这种影响是因为比例度与放大倍数成反比关系。当比力度大即放大倍数小时，干扰作用后，调节器的输出变化较小调节阀开度改变也小，因而调节作用也较弱，被调参数的变化也就缓慢，当比例度减小时，调节器放大倍数增大，即在同样的偏差下，调节器输出较大，调节阀开度改变就大，调节作用增强，最大偏差变小，被调参数变化也比较灵敏，开始轻微振荡，余差也不大。当比例度再减小，调节阀开度改变就更大，大到有点过头的时候，被调参数也就跟着过分的变化，等到被拉回来时又拉过了头结果就会出现激烈的振荡。当比例度继续减小到某一数值时，系统出现等幅振荡，这时的比例度称为临界比例度。在多大比例度时会出现临界情况，则随系统的不同而异。一般除反应很快的流量及管道压力等系统外，大多出现在比例度小于20%的时候。当比例度小于临界比例度时，系统在干扰产生后将出现不稳定的发散振荡，这是很危险的，甚至会造成重大事故。所以并不是装了调节器后就一定能起到自动调节的效果，还需要正确使用调节器才行。一般，若对象本身的滞后较小，时间常数较大，以及放大倍数较小时，调节器的比例度可以选小一些以提高整个系统的灵敏度，使反应加快一些，这样过度过程曲线就可以得到更好的形状。反之，若对象滞后较大，时间常数较
小以及放大倍数较大时，比例度就必须选的大些，否则就达不到稳定的要求。工艺生产通常要求衰减比为4：1，而余差又不大的调节过程。

白土混合液
白土混合液
●
板机进料罐
LC

图2.7板机进料罐液位控制

第3章 仪表选型
3.1温度测量
防爆热电偶是利用间隙隔爆原理，设计具有足够强度的接线盒等部件，将所有会产生火花，电弧和危险温度的零部件都密封在接线盒腔内，当腔内发生爆炸时，能通过接合面间隙熄火和冷却，使爆炸后的火焰和温度传不到腔外，从而进行隔爆。
这篇文章所涉及的温度测量由于测量范围较大（0～300℃）且工作环境比较恶劣，所以我们选用的是郑州银环仪表成套销售有限公司防爆热电偶。
型号：WRN
技术参数
1.分度号：K
2.允差值：±1.5°C
3.测温范围：-40～+375（℃）
4.在环境温度为20±15°C，相对湿度不大于80%，试验电压为500±50V（直流）电极与外套管之间的绝缘电阻>1000Ω.M
3.2 流量测量
流量测量是工业生产中一个重要参数。流量的测量与控制是生产过程自动化的重要环节。不同生产过程中各种物料平衡都与流量控制有关。本文在测量白土输送，润滑油输送，以及各个罐的出口流量时，都用到了测流量的仪表。流量的测量对稳定工艺条件，生产的高产优质和保障安全运行及实施最优控制方案等具有重要意义。
选用的仪表具体如下：
3.2.1 涡轮流量计
涡轮流量计我选用的是大连西格玛仪表有限公司所生产的LWGY系列涡轮流量计，该系列流量计是该公司采用国外技术生产制造的，是最理想的计量液体的流量计之一。它具有结构简单，计量精度高，使用寿命长，操作简单，容易检修等特点。该产品广泛适用于：冶金、化工、石油等液体流量的检测。
主要技术参数：
1.传感器精度为：±0.5%;±1%
2.环境温度：-20～+500℃
3.相对湿度：5%～9%
4.介质温度：0℃～120℃
5.外电源供电+12VDC或+24VDC，远传距离250m.
3.2.2 电磁流量计
郑州银环仪表成套销售有限公司LD电磁流量计由传感器和转换器两部分构成。它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于5μS/cm导电液体的体积流量，是一种测量导电介质体积流量的感应式仪表。除可测量一般导电液体的体积流量外，还可用于测量强酸、强碱、等强腐蚀液体和泥浆、矿浆、纸浆等均匀的液固两相悬浮液体的体积流量。广泛应用于石油、化工、冶金、轻纺、造纸、环保、食品等工业部门及市政管理、水利建设、河流疏浚等领域的流量计量。

技术参数：
1.介质电导率：>5
2.流速：0.3～12m/s
3.精度：±0.5%，±1%
4.介质温度：≤180℃
5.环境温度-10-100℃
3.2.3 超声流量计
唐山博宇电子有限公司生产的MLF－100H超声流量计以速度差法为原理，测量圆管内液体流量。本系列仪表采用了数字发射、数字接收、数字分析、数字输出等先进的微功耗数字化设计技术，仪表计量准确、运行可靠、更适于工业现场的需求。
MLF-100H技术参数：
1.陶瓷传感器、金属合金粘接剂。强度高、耐磨损、耐腐蚀、不易结垢。特别适合于高温、高腐性液体的测量。使用金属粘接剂，粘接更加牢固，使用温度可达160℃，特别适于声传感器，使传感器的工程实用性大大提高。
2. 微功耗、数字化设计。整机采用微功耗硬件及软件设计，对超声波信号进行数字发射、数字接收和数字分析，达到了全面的数字化设计，整机功耗小于0.3W。电池供电型整机功耗只有0.2mW。
3.卓越的计量和管理功能。在软件设计上采用先进的分析和计算技术，保证准确的计量功能。另外设计了先进的管理功能，该系列仪表能在任何时间查阅前十年任何时候的仪表运行数据。
3.3 压力测量
北京瑞利威尔科技发展有限公司生产的RL系列压力变送器是引进美国技术，采用不锈钢全封焊结构，具有良好的防潮性能和优良的介质兼容性，可用于许多工业过程场合较弱的腐蚀性介质中；电路部分的关键元器件、压力敏感芯子均选用国际著名品牌，高精度、低漂移可以测量有腐蚀性气体、液体的绝压、表压、负压；广泛运用于冶金、航空、航天、石化、电力、医药、食品等自动化控制领域。具有防爆、防潮、防腐产品，可用来测量水、油类、粘稠液体等多种介质。
主要技术参数：
1.测量范围：-0.1－250 Mpa内各量程任选
2.输出：mv信号；4—20MA.，0-5V，1-5V，0-10V
3.测量介质：对液体