制浆造纸废水调试及运行中的一点经验总结
制浆造纸废水调试及运行中的一点经验总结(201*-03-1815:10:01)
分类：造纸－环保类
制浆造纸废水调试及运行中的一点经验总结
桂琪（广州中环万代环境工程有限公司工艺部广州511430）关键字：制浆造纸废水、延时曝气、接种驯化、漂泥
摘要：接种驯化要在小池体进行，然后批式推流到大池，将缩短周期。营养物投加，要因地制宜，灵活多样。微生物出现先后顺序。调整DO为0.6~1.0mg/l，取得明显效果，漂泥现象得到遏制。
本污水处理工程处理对象为广东省某集团公司的中性亚硫酸镁法蔗渣制浆中段废水，废水水量2.5×104m3/D。进水主要指标：BOD580~120mg/l；CODCr700~1000mg/l；SS≤450mg/l；pH值5.7~7.5。废水中含有大量可溶性有机物，同时还夹有一定量的纤维素和半纤维素、木素及其衍生物、挥发性酸等污染物,该污水BOD/COD值很低,属于难降解废水。主工艺为：“初沉+选择池+延时曝气+二沉”，选择池停留时间0.6小时,曝气池停留时间22小时。其中关键设备及曝气池工艺设计全部有美国贝克公司提供，曝气方式为8m水深加压射流曝气，曝气器三组。始建于201*年8月，于201*年4月进入调试运行。在试车中，我们采用同步驯化与接种相结合的方法，在40天内成功培养出良好的活性污泥，保证了系统进入生产，并顺利达标验收。一、培养场所的选择
曝气池是延时曝气单组池，池容23000m3，接种污泥采用110公里的制浆造纸废水新鲜未脱水浓缩污泥（含水率97%~99%），每车（10T）运费高达600元/车。考虑到曝气池体积太大，要达到接种泥快速生长下限浓度将需大量泥源，且泥源无法保证连续供给。最后决定用曝气池前段选择池（660m3）作为接种育菌场所。在选择池底加穿孔管，引风至该池曝气，投加池体总容积15%的接种泥。当选择池污泥增长至3500mg/l左右时推泥50%到曝气池，然后利用剩余污泥在选择池继续培养，此时不需进泥，等再次长到3500mg/又推至曝气池，同样重复该周期。连续20天左右，就将曝气池污泥浓度达到1000mg/l。接种驯化要在小池体进行，然后批式推流到大池，将缩短周期，节约费用。二、接种驯化过程中营养物投加的多样性
废水中的微生物要不断的嗫取营养物质，经过分解代谢（异化作用）使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢（同化作用）利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢废物排泄到体外，进行生长繁殖。接种驯化阶段为缩短周期，常用的投加的营养物质有粪便等。由于生活粪便市区取的浓度不高且含有汽油等非活性有机物投加效果不明显，动物粪便由于常含有草料、羽毛等杂物，羽毛等轻杂质漂浮吸附活性污泥形成污泥漂浮层，草料沉积池底造成曝气器堵塞，且投加不卫生操作环境恶劣。恰逢我公司另一分厂有生物发酵法生产食用酵母，其废液BOD530000mg/l，CODCr100000mg/l，经小试确定该高有机浓废水对污泥生长有非常明显效果。故在调试中初期投加粪便效果不明显后，立即改投加该酵母废水，不仅节约费用而且效果非常明显。这次经验结论为营养物投加，要因地制宜，灵活多样。三、培养过程中的环境因素
1.适宜的温度：温度在10~38℃，一般制浆造纸中段水温度都不会有问题；
2.pH值：微生物的生命活动，物质代谢与PH值密切相关。大多数细菌。原生动物的最适PH值为6.5~7.5，在此环境中生长繁殖最好，它们对PH值的适宜范围在4~10。活性污泥法处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5~8.5PH值条件下可产生较多粘性物质，形成良好的絮状物。根据我公司废水的特征，本废水pH值为6.8，适宜生长；3.营养物：造纸废水中不缺乏生长因素、且富含纤维素，半纤维素等，可保证碳源（ＢＯＤ５）但应按ＢＯＤ５：Ｎ：Ｐ＝１００：5：１的比例补充氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件；
4.溶解氧：在育菌期溶解氧尽量保持较低水平，一般在1~2mg/l。5.制浆造纸中段废水污泥接种驯化过程中微生物出现的先后顺序：
细菌植鞭毛虫类动鞭毛虫类变形虫游泳型纤毛虫类固着型纤毛虫类（钟虫）后生动物（轮虫）
6.运行初期出现问题及其解决办法（1）漂泥现象出现：二沉池小颗粒污泥上浮，出水SS悬浮物增加。问题出现后经仔细分析，采取稳定其他参数仅调整一个参数，最后得出主要原因为：过度曝气引起。在调整前由在线检测DO为2.0~2.5mg/l.我们最后大胆调整为0.6~1.0mg/l，取得明显效果，漂泥现象的到遏制，运行正常。分析可能是由于进口ＢＯＤ５为120~80mg/l较低，过分充氧造成污泥大量自身氧化而老化，活性降低菌胶团分泌菌胶液减少。同时由于充氧过于剧烈，使原本活性下降的菌胶团被打碎，形成上浮漂泥。采取措施有减少风机风量，适当增加营养物投加比ＢＯＤ５：Ｎ：Ｐ＝8０：5：１，使污泥运行正常。
大块污泥上浮：终沉池出现异常大块污泥上浮。从上浮污泥颜色为色泽淡，带有铁锈色、不臭。经分析可能为反硝化所至。解决办法为：适当减少N的加入量；加大回流比；减小泥龄，多排泥；通过上述一系列措施，污泥停止上浮，恢复正常。
扩展阅读：第04章 制浆造纸过程中的简单调节系统
第4章制浆造纸过程中的简单调节系统
纸是日常生活中不可缺少的重要消费品，也是工业生产的重要原料和包装材料。随着社会生产水平和人们物质文化生活水平的提高，对纸产品的产量和质量要求越来越高。为了提高纸的产量和质量，人们不断采用新的造纸工艺和设备，扩大纸机规模，提高纸机车速。另一方面，日益严重的世界性能源紧张和工业污染问题迫使能量消耗多、污染影响大的制浆造纸工业采取各种措施来减少污染、降低能耗。这样，就使得整个制浆造纸生产过程变得越来越复杂，人工操作已很难保证达到所要求的产品质量。因此，自动控制系统将在生产中发挥越来越重要的作用。
造纸过程控制的意义，还着重表现在制浆、碱回收、黑液提取、漂白、抄纸等生产过程的局部控制上，这些内容将在以后论述各个工段的控制时详细说明。
本章介绍简单调节系统，它是由一台变送器、一台调节器和一台执行器与一个调节对象构成的一个闭环调节系统。因为被调参数只有一个，所以又称单参数自动调节系统。这种调节系统在自动调节系统中占有相当大的比重，例如某造纸厂有自动调节系统162条，其中简单系统137条，占总数的85%。简单系统是生产过程自动化的基本环节，因此，简单自动调节系统，在自动化事业中，占有重要地位。
4.1简单调节系统的基本问题
4.1.1制浆造纸过程对象的特性
造纸过程是一个复杂的传质传热过程，造纸对象是一个复杂的多变量控制对象。造纸过程有十多个被控变量，但两个基本指标是定量和水分，影响这两个指标的因素有30多个，如纸浆的打浆度、湿重、浓度和流量，白水的浓度和流量，填料的浓度和流量，蒸汽的过热度、压力和流量，敞开网前箱的浓度、液位和温度，封闭网前箱的总压、液位和上部空间压力，铜网部的真空度，压榨部的线压力，烘干部的烘缸表面温度，胶液的浓度和流量，纸机的车速，空气的温度和湿度，铜网和毛毯的磨损与老化等，都会影响成纸的定量和水分。在如此之多的影响因素中，通常选择纸浆流量（浆料阀）和蒸汽流量（蒸汽阀）作为整机控制的控制变量。对于网前部、铜网部、压榨部和烘干部等的局部控制，被控变量与控制变量的选择视不同纸机而异。造纸过程控制是复杂的、困难的，造纸过程控制有一系列特点。
（1）对象的不确定性
造纸过程扰动因素多，特别是白水的浓度、纸机的车速、压辊的线压、铜网的老化、毛毯的磨损这些时变特性，促使造纸过程模型结构的不确定性和参数的不确定性。空气温度和湿度的变化，纸浆打浆度和湿重的变化，也会引起造纸过程模型结构的摄动和参数的摄动。纸种规格型号的改变（如书写纸有60克/米、70克/米、80克/米
222等），将会导致
操作条件的变化，操作条件的变化又会造成造纸过程控制对象特性的变化。传感器和执行器的特性漂移和失效，显而易见地会造成造纸过程广义对象特性的改变。此外，造纸过程某些局部具有严重的非线性，在外界扰动作用下，纸机的操作点就会移动，对象特性就会变化。如此种种变化，都说明造纸过程作为控制对象的特性是不确定的，这给造纸过程控制带来复杂性和困难性。
（2）状态的不完全性
1造纸过程控制的状态不完全性，指的是纸页在抄造过程中，不少状态变量和扰动变量无法直测得到，这样就无法实现各种形式的状态反馈控制，也无法实现前馈补偿的各种控制。在许多状态变量和扰动变量中，贮浆池的打浆度和湿重，白水的浓度，网前箱纸浆的浓度，填料的浓度，胶液的浓度，施胶前纸页的定量和水分，对成纸的定量和水分都有明显影响，而且都是无法直接测量的。我们知道，纸张的质量主要取决于打浆的质量，如果纸浆的打浆度、湿重和浓度不合格，造纸机不可能生产出合格的纸张，可见纸浆的打浆度、湿重和浓度对成纸定量和水分的影响极大。此外，白水的浓度和网前箱纸浆的浓度很低，分别为0.085~0.15%和0.65~0.35%，对于这样低的浓度，目前还没有在线测量仪表，但白水浓度和网前箱纸浆浓度对成纸定量有着至关重要的影响。同时，填料的浓度和胶液的浓度波动会直接引起成纸定量的变化。最后施胶前纸页定量和水分，是成纸定量和水分的导前信号，如果能够对此进行测量和控制，对于减小定量和水分的偏差、节约纸浆和节省蒸汽，具有十分重要的意义。遗憾的是人们至今无法对它们进行直测，这给造纸过程控制无疑带来了不少麻烦。
（3）对象的强耦合特性
造纸过程是一个复杂的多变量过程，变量与变量之间相互关联、相互耦合，这是造纸过程的又一个特点。从整机控制的角度看，成纸定量由浆门控制，成纸水分由蒸汽阀门控制，可见它们是相互关联、相互耦合的。当成纸定量提量或降量时，成纸水分也会相应的增加或减少，反之亦然。对于精密纸机的网前箱，由浆门控制纸浆浓度，由蒸汽阀门控制纸浆温度，由白水阀门控制网前箱液位，它们也是相互关联的。当网前箱纸浆浓度改变时，网前箱液位和纸浆温度都会随之引起变化。对于高速纸机的封闭式网前箱，总压、液位和上部空间压力，分别由纸浆流量或白水流量和压缩空气量来控制，它们是严重相关的，网前箱液位升高或降低，总压和上部空间压力都会相应变化。此外，某些纸机烘干部几组烘缸表面温度控制，往往选择每组烘缸反应最灵敏的表面温度即灵敏点温度作为被控变量，并分别由相应的蒸汽阀门控制，这样的控制更是严重耦合的。由于上述各种变量的耦合都是强耦合，这样就增加了造纸过程控制的困难程度和复杂程度。
（4）对象的纯滞后特性
造纸过程具有纯滞后特性，有的造纸过程具有特大纯滞后。纯滞后时间与纸机车速、定量和流程长度有直接关系。一般来说，纯滞后时间与定量和流程长度成正比，而与纸机车速成反比。对于生产高定量纸的纸机，由于流程长，纸张厚，烘缸多，车速慢，纯滞后时间特大，一般在5分至50分的数量级；对于生产低定量纸的纸机，由于流程短，定量低，烘缸少，纯滞后时间在10秒至60秒之间；对于生产中定量纸的纸机，纯滞后时间在1分至3分的范围内；对于高速纸机，纯滞后时间极小，一般只有几秒至十几秒。从这里我们可以看出，造纸过程控制系统，是一个时滞不平衡系统，定量回路和水分回路的纯滞后时间一般不相等，扰动通道与调节通道的纯滞后也不相等，有的相差极大，这对造纸过程控制系统的设计与综合将是一个令人头痛的问题。更有甚者，对于某些高定量纸机，纯滞后时间远远大于时间常数，如果不采取有效措施，将会出现极差的控制品质。
（5）对象的非线性特性
造纸过程具有非线性，在某些局部非线性还十分严重。在网前部，等效网前箱的液位与出口纸浆流量呈二次方关系；在铜网部，案辊脱水方程和真空箱脱水方程都是指数关系；在压榨部，几道压榨的脱水方程同样是指数关系；在烘干部，传质、传热方程是高次方的
1非线性方程，从烘缸内蒸汽冷凝，产生冷凝潜热传递给烘缸表面，由烘缸表面经纸页传递给毛毯，最后由毛毯传递至大气，每一个传递过程都是非线性过程。此外，水分由纸页至毛毯、由毛毯至大气的扩散和蒸发，也是非线性过程。造纸过程的每个局部都呈现非线性特性，整个纸机的状态方程当然也是非线性方程。但是，非线性严重的程度随不同的纸机而异，大多数都可以在工作点附近用线性方程来近似，有的还可以用双线性方程来替代，可是也有某些纸机非线性十分严重，只有用非线性方程来描述它的特性。我们应该看到，造纸过程本身是非线性过程，不管用哪种方法（线性、双线性、非线性）来描述，都会给设计人员带来设计和综合过程中的困难，当然，这也给设计人员提供了更加广阔的回旋余地。
4.1.2简单控制系统的构成原理
自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的，所以先分析人工操作过程。图4-1-1所示是一个液体贮槽，在生产中常用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个工序来的物料连续不断地流入槽中，而槽中的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流入量Qi（或流出量Q0）波动时会引起槽内液位的波动，严重时会溢出或抽空。解决这个问题的最简单办法，是以贮槽液位为操作指标，以改变出口阀门开度为控制手段，如图4-1-1(a)所示。当液位上升时，将出口阀门开大，液位上升越多，阀门开得越大；反之，则关小出口阀门。为了使液位上升和下降都有足够的余地，选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度，通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上，这样就不会出现贮槽中液位过高而溢出槽外，或使贮槽内液体抽空而发生事故的现象。归纳起来，操作人员所进行的工作有三方面[如图4-1-1(b)所示]。
1）检测用眼睛观察玻璃管液位计（测量元件）中液位的高低，并通过神经系统告诉大脑。
2）运算（思考）、命令大脑根据眼睛看到的液位高度，加以思考并与要求的液位值进行比较，得出偏差的大小和正负，然后根据操作经验，经思考、决策后发出命令。
3）执行据大脑发出的命令，通过手去改变阀门开度，以改变出口流量Q0，从而使液位保持在所需高度上。
QiQi玻璃管液位计hh眼看脑想手动Qo（a）Qo（b）
图4-1-1液位人工控制
眼、脑、手三个器官，分别担负了检测、运算和执行三个作用，来完成测量、求偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。由于人工控制受到人的生理上的限制，因此在控制速度和精度上都满足不了大型现代化生产的需要。为了提高控制精度和减轻劳动强度，可用一套
1自动化装置来代替上述人工操作，这样就由人工控制变为自动控制了。液体贮槽和自动化装置一起构成了一个自动控制系统，如图4-1-2所示。
自动化装置给定值变送器h控制器Qo
图4-1-2液位自工控制
为了完成人的眼、脑、手三个器官的任务，自动化装置一般至少也应包括三个部分，分别用来模拟人的眼、脑和手的功能。如图4-1-2所示，自动控制系统的主要组成部分分别是：
1）测量元件与变送器它的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）；
2）自动控制器它接受变送器送来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，并按照某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去；
3）执行器通常指控制阀，它与普通阀门的功能一样，只不过它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
显然，这套自动化装置具有人工控制中操作人员的眼、脑、手的部分功能，因此，它能完成自动控制贮槽中液位高低的任务。
4）被控对象在自动控制系统的组成中，除了必须具有上述的自动化装置外，还必须具有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。图4-1-2所示的液体贮槽就是这个液位控制系统的被控对象。造纸生产中的各种浆塔、浆池、换热器、泵和压缩机以及各种容器、贮槽都是常见的被控对象，甚至一段输汽、输浆管道也可以是一个被控对象。在复杂的生产设备中，如连蒸、连漂、连续打浆、配浆、干燥等，在一个设备上可能有好几个控制系统。这时在确定被控对象时，就不一定是生产设备的整个装置。譬如说，一个干燥过程，不仅需要控制各段蒸汽压力和差压等，汽水分离器的液位、冷凝水的温度等也需要控制，在这种情况下，就只有干燥的某一与控制有关的相应部分才是某一个控制系统的被控对象。例如，在讨论主管道蒸汽压力的控制系统时，被控对象指的仅是主蒸汽管道及阀门等，而不是整个干燥过程。
4.1.3简单调节系统的基本问题
（1）被调参数的选择
被调参数从工艺方面说，是决定产品数量、质量和生产安全的因素；从调节方面说，要能获得且具有足够大的灵敏度，并有现成仪表可进行检测的参数。决定被调参数要工艺人员与自控人员共同完成。具体途径有两条：
1）直接指标以工艺控制指标为被调参数。例如在造纸工业中，为了准确配浆，需
1对配装箱中的浆位进行调节，从而保证浆料在调节阀的阀门开度一定时，流量一定。以工艺参数液位为被调参数建立的配浆箱浆料位自动控制系统，如图4-1-3所示。
3456浆P2+H1图4-1-3配浆箱液位自动调节系统图
1－配浆箱；2－差压变送器；3－气动三针记录仪；4－色带指示仪；
5－气动薄膜调节阀；6－阀门定位器
配装箱1中的浆液位，用气动差压变送器2测量并转换成标准气压信号，送给气动色带指示仪3指示，同时送给调节器4与给定信号进行比较，若有偏差，调节器进行数据处理并对气动薄膜调节阀5发出命令，改变阀门的开度，调节浆液的输入量，使液位稳定，满足工艺要求。6为阀门定位器。
另外，为了提高化学反应的速度，充分利用能量和物料；为了提高碱液、浆液等的温度；为了满足工艺的其他条件，需对温度进行调节。温度也是个直接指标。此外浓度和流量也视为直接指标。
2）间接指标当工艺生产是按质量指标进行控制时，理应以质量指标作为直接指标进行控制。但是，如果缺乏合适的直接获取质量信号的工具（仪表），或即使能取得信号，但信号太弱，还需要放大等处理，而信号滞后太大，调节质量降低时，只能采用与直接指标有单值关系的、反映快的间接指标为被调参数。
例如，在硫酸盐法蒸煮过程中，蒸煮过程的质量指标，是浆料的硬度和强度，为了保证蒸煮质量，最好能直接测量和控制这些指标，但是，目前缺乏合适的工具，只好选用在其它条件一定的条件下，与这些指标有单值关系的温度、压力等间接指标，作为被调参数。调节方案是从工艺角度出发，分析干扰之后决定的。具体方案是分别把关的观点，建立原料装锅量的调节；蒸煮药液浓度和用量的调节及蒸煮温度、压力和时间的调节。从热力学观点得知，温度和压力这两个参数之间是有关联的，即调节温度对压力有影响，反之亦然。而在蒸煮过程中，温度、压力都有调节，这要决定工艺过程中压力和温度的关系，是否都是独立变量。判断的依据是物理化学中的相律关系。即FCP2，（式中F是自由度，C和Na2S），则
是组分数，P是相数）。蒸煮过程中，P=3(气、液、相)，C调节，因C1（水），P23（木片、NaOH
F2。所以，蒸煮过程要建立两个调节系统。而对一个生产饱和蒸汽的锅炉其蒸汽质量的
（气、液），则F1。所以，压力、温度仅选一个参数就够了。
因压力的测量元件时间常数小，所以，选定压力调节系统。
（2）调节参数的选择
在被调参数确定之后，就要考虑影响被调参数的因素（干扰），及采用什么手段来克服干扰，使被调参数满足工艺规定的条件，这个用来克服干扰的参数称为调节参数。化工上用得最多的是流量，也有以转速、电压为调节参数的。
1干扰作用和调节作用是一对矛盾，同时作用在一个对象上与被调参数分别构成干扰通道（干扰作用被调参数）和调节通道（调节作用被调参数）。如图4-1-4所示。由图可知，调节作用克服干扰作用与对象特性有直接关系。因此，必须从对象特性对调节质量的影响入手，研究选择调节参数的原则。
f1f2f3干扰作用调节作用干扰通道调节通道被调对象被调参数
图4-1-4对象的干扰、调节通道
1）对象静态特性的影响
对象的静态特性由放大倍数K描述如图4-1-5所示。
ff12y2k2ftty1k1f0
图4-1-5对象的静态特性对被调参数的影响
图4-1-5表示不同对象在相同的阶跃干扰作用下，被调参数的动态特性曲线。对象1的放大倍数K1大于对象2的放大倍数K2。
对于干扰通道，经历同样时间t后，放大倍数Kf小的被调参数变化小(Y2和调节有利（生产条件偏离工艺条件小易于凋节），所以，希望Kf小。
对于调节通道，若放大倍数K0大，则相同的调节作用对被调参数改变也大，即调节作用灵敏、有效，这一点从生产和调节的角度来看都是受欢迎的。
再从调节系统的结构上分析，调节器、调节阀和调节对象是串联关系，总的放大倍数是三者连乘，由于一般调节阀的放大倍数是不可调的，在对象的放大倍数足够大时，可通过调整调节器的放大倍数来满足系统的要求。若调节通道总的放大倍数K0太小，则调节器可调余地也随之变小。
2）对象动态特性的影响
对象的动态特性由时间常数T和滞后时间来描述。
图4-1-6和图4-1-7表明了在平衡状态下，不同对象在相同阶跃干扰作用下，被调参数随时间变化的过程（动态特性曲线）。单容量的对象1和2其时间常数T1的时间t后，时间常数越大被调参数变化越小Y1荡。
Y2T2Y1)，对生产
，则经历相同
，这时对生产和调节都有利。所以，
希望干扰通道的T越大越好，而调节通道的T适当的小些为好，因为大小会引起系统的振
1ff1y1y22t0T2T1t
图4-1-6对象的时间常数对被调参数的影响
1－单容量对象1；2-单容量对象2
由于纯滞后0的存在，在干扰通道，使被调参数推迟0时间反映干扰作用，波形不发生变化；在调节通道，使调节作用落后于干扰作用，调节不及时，质量下降。
由于容量滞后0的存在，在同样的条件下，双容量的对象比单容量的对象被调参数变化小，Y3Y2。所以，希望干扰通道是双容量的对象，调节通道是单容量的对象。
fyfy21y32300tct图4-1-7对象的之后时间对被调参量的影响1－单容量对象1；2－单容量对象2；3－双容量对象3
从上面的分析，可以得出选择调节参数的原则：首先，要考虑到工艺上的合理性，除物料平衡调节外，一般为了保证生产的稳定性避免选用主物料流量为调节参数。第二，调节参数应有克服干扰作用的校正能力；第三，调节通道相对干扰通道应有较大的放大倍数和较小的时间常数。
（3）关于测量问题
测量和转换装置组成调节系统的感觉器官变送器。它是调节系统进行工作的依据。所以，要求它能准确及时地反映被调参数的状况，否则将会造成失调、误调。从而降低调节质量。目前生产上使用的变送器大部分输出与输入之间的关系是线性的，而且出厂前都经过校准，所以测量问题主要是测量元件安装地点、本身特性及信号传送等带来的滞后问题。
1）测量元件安装地点的选择
测量元件的安装地点应具有代表性和尽量减小纯滞后。例如二元组分精馏塔的温度调节系统。塔顶塔底接近纯组分，温度基本不变，为了更好地控制塔的操作，不应选塔顶或塔底为测量元件的安装地点，应选反应塔温度较灵敏的塔顶精馏段灵敏板或提馏段灵敏板为测量元件的安装点。
生产中有些系统受工艺条件或安装条件的限制，测量元件的安装不合理，在系统中引
1入纯滞后，造成了调节质量的下降。如图4-1-8所示的转子式纸浆浓度调节系统。测量元件（转子式纸浆浓度变送器）安装地点与管道之间的距离为L，纸浆在支管中的流速为V，这样便引入了测量纯滞后时间0L/V。
电动调节记录仪浆电气转换器取样箱取样管L转子式浓度变送器控制信号稀释水浆池泵图4-1-8转子式纸浆浓度调节系统
目前以物性作为被调参数时，往往有此情况，这时引入微分调节作用是徒劳的，应想办法尽量缩短信号传送距离，增加物料运动速度，即减小纯滞后时间，对于纯滞后特别大的系统，只有求助于复杂调节系统了。
2）测量元件的特性
测量元件插入温度介质中，由于它本身存在热容和传热阻力，具有一定的时间常数Tm，因而造成测量滞后（容量滞后）。
由于测量滞后的存在，使调节器接到幅值变小、相角滞后的失真信号，则测量系统不能正常发挥作用。
克服测量滞后的办法，是选择快速测量元件，若能使测量元件的时间常数为对象的时间常数的1/10以下最好。在测量元件之后，引入微分调节作用，补偿测量滞后的动态误差，也是有效的办法。
3）传递滞后（纯滞后）的考虑
实现了集中控制的工厂，测量元件、变送器和调节阀安装在现场，调节器和显示机构安装在控制室，它们之间的距离可达几百米或上千米。通常把测量元件的传递滞后看作测量装置特性的一部分；把调节器输出信号的传递滞后看作调节阀特性的一部分。
在这种情况下，必须考虑气动信号的传递滞后时间，克服的办法是：一般气动信号传递距离不超过300m，超过了的用气-电-气线路，信号转换用气-电转换器、电-气转换器或阀门定位器，并装有气动继动器增大输出功率。电动信号的传递滞后时间是可以忽略的。
（4）调节器调节规律的选择
上面介绍了被调参数和调节参数的选择，其中介绍了调节对象的特性在调节系统中的作用；又介绍了测量元件的安装地点和特性对调节系统的影响。在前一章介绍了调节阀的结构、工作原理、特性和选择原则。在这里可以说一个广义的对象（包括被调对象、测量变送器和执行器）已经确定了。再选一台合适的调节器就构成了一个简单调节系统。
1目前，工业上常用的调节规律有：比例P、积分I和微分D三种。调节器有：比例P、比例积分PI、比例微分PD和比例积分微分PID四种。它们的适用场合如下：
比例调节器是最简单最基本的调节器。它的主要特点是响应快，能使受干扰的系统恢复平衡。另外因为只有一个参数(比例度)，整定简便；最大的缺点是调节结果有残留偏差（余差）。所以只能应用在对象调节通道的/T小，负荷变化不大，被调参数从工艺上允许
存在一定偏差的场合。如中间贮罐的液位、不太重要的蒸汽压力等调节系统。
比例积分调节器，这种调节器的动作比单纯积分调节要快，又能消灭比例调节产生的余差，能满足一般工艺生产的需要，所以应用面很广。但稳定性差。应用在调节通道容量滞后小，负荷变化不大，工艺不允许有余差的场合。如流量、压力及要求严格的液面调节。
比例微分调节器。微分调节作用，使系统的放大系数增大加快调节作用。减小系统的静、动态误差，从而增加系统的稳定性，但微分调节的这种作用是有限度的。由于微分调节作用对高频干扰敏感，所以，比例微分调节器应避免应用在有高频干扰和有周期性干扰的场合。
反微分器有较强的滞后作用，适用于响应快和噪声大的对象。
比例积分微分调节器是功能最全的调节器。适用于条件复杂，又要求调节质量高的场合。如对象的动态响应慢的温度调节系统、pH等成分参数的调节系统。有三个可调参数，应注意它们之间的配合。
4.2压力调节系统
4.2.1制浆造纸过程常见的压力对象
制浆造纸的生产过程中许多工艺设备的压力要求进行测量与控制。例如蒸煮过程中蒸煮锅压力、漂白工段储氯灌的液氯压力、造纸机上的吸水箱与真空伏辊的真空度、纸机烘缸内的压力、纸机气垫网前箱气垫压力、浆管道浆压力、进入打浆设备的浆压力、进入压力筛和除渣器的压力等。工艺过程和设备的压力测量与控制是保证生产过程的正常运行，达到高产优质、低消耗和安全生产的一个重要方面。4.2.2管道蒸汽压力调节系统
众所周知，一般造纸机上纸页是利用蒸汽进行干燥。由于锅炉或配汽站来的蒸汽压力波动，会直接影响纸页水分的稳定，因此按生产工艺要求，进入烘缸前的蒸汽压力需进行自动调节，使之控制在一定的数值上以保证产品质量的稳定和生产的安全。另外对降低蒸汽消耗也有一定作用。
PIC102锅炉房来新鲜蒸汽P抄纸车间烘缸烘缸
图4-2-1蒸汽管道压力自动调节系统
图4-2-1为蒸汽管道压力自动调节系统。
1（1）系统组成
被控对象：锅炉房或配汽站送往造纸车间的蒸汽总管道；被控变量：蒸汽压力；
操纵变量：锅炉房或配汽站送入管道的蒸汽量；
现场仪表：蒸汽压力变送器、气（电）动薄膜调节阀或气（电）动V型调节球阀；控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
压力检测点必须在调节阀之后。（3）调节原理
当配汽站来的蒸汽压力波动，管道内的蒸汽压力高于给定值时，压力变送器的输出信号就增大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后（PI）送出信号使调节阀门开大(调节器用正作用)或调节阀门关小(采用气闭阀)，蒸汽压力就减小而接近给定值；反之，若蒸汽压力低于给定值时，压力变送器输出减小，调节器输出亦变小，调节阀开大，使蒸汽压力回升而接近给定值。这样就能使总管蒸汽压力不会随锅炉房蒸汽压力波动而大幅度波动，而能稳定在给定值附近，达到自动调节蒸汽压力的目的。4.2.3管道浆压力调节系统
管道浆压力是由浆泵产生的，由于浆泵转速的波动或与浆泵连接的浆池液位的变化或用浆量的波动都会使浆泵送入管道的浆压力产生波动，影响生产过程的正常进行。图4-2-2为浆管道浆压力调节系统示意图。
PIC压力筛、除渣器等设备P浆池
图4-2-2浆管道浆压力调节系统
（1）系统组成
被控对象：浆泵和送浆管道；被控变量：管道浆压力；
操纵变量：浆泵的转速或调节阀的开度；
现场仪表：压力变送器、气（电）动V型调节球阀或变频器；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
压力检测点必须在调节阀之后。（3）调节原理
当管道浆压力波动时，管道内的浆压力高于给定值时，压力变送器的输出信号就增大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后（PI）送出信号使调节阀门关小，浆压力就减小而接近给定值；反之，若浆压力低于给定位时，压力变送器输出减小，调节器输出信号变小，调节阀开大，使浆压力回升而接近给定值。这样就能使管道浆压力
1不会大幅度波动，而能稳定在给定值附近，达到自动调节浆压力的目的。4.2.4调浓白水压力调节系统
调浓白水压力一般是由水泵产生的，由于泵转速的波动、或与浆泵连接的水池液位的变化、或用白水管道稀释水调节阀门开度的变化都会使水泵送入管道的白水压力产生波动，会使浓度波动影响正常生产。图4-2-3为调浓白水压力调节系统示意图。
（1）系统组成
被控对象：水泵和白水管道；被控变量：管道白水压力；操纵变量：浆泵的转速；
现场仪表：压力变送器、水泵转速调节用的变频器；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
压力检测点必须装在水平管道。（3）调节原理
PIC102白水管道P稀释阀白水池图4-2-3调浓白水压力调节系统
当管道白水压力波动时，管道内的白水压力高于给定值时，压力变送器的输出信号就增大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后（PI）送出信号使水泵转速降低，水压力就减小而接近给定值；反之，若白水压力低于给定值时，压力变送器输出减小，调节器输出信号变小，水泵转速升高，使白水压力回升而接近给定值。这样就能使管道白水压力不会大幅度波动，而能稳定在给定值附近，达到自动稳定白水压力进而稳定浓度的目的。
流浆箱总压调节的原理与白水调节原理基本相同，这里不再赘述。4.2.5双位置压力调节
双位置压力调节也称为二位置控制，是各种压力调节规律中最简单的一种。它利用各种带有上、下限触点的压力检测仪表并根据需要配上一些控制设备，如：中间继电器、磁力起动器、调节阀、电磁阀、电动执行机构等就可以实现双位调节。由于因陋就简，控制设备简单，维护量少，投资低，在调节品质要求不高的系统中，获得广泛应用。例如，空气压缩机贮气罐的压力控制，小型造纸机烘缸的蒸汽压力控制等。由于调节原理简单，所以不再叙述
4.2.6烘缸压力调节系统
为保证纸张的产、质量，必须控制好烘缸表面的温度。烘缸以蒸汽为热源，由于蒸汽压力与温度之间有一定的函数关系，又由于压力较温度的动态响应快，所以，在生产中，常用调节烘缸压力来控制温度。
1烘缸压力调节系统的组成、控制原理等基本上与蒸汽管道压力自动调节系统相同，参见4.2.1的内容，在这里我们就断纸控制给予介绍。
在湿纸页干燥过程中，当纸页发生断头时，必须把烘缸温度降低下来，以免干毯过热，给引纸带来困难。为了满足这个要求，调节器中送出信号使烘缸蒸汽压力降低，若出现长时间断纸，不能让烘缸温度太低，以免湿纸页粘缸，要把烘缸温度升高一些，这时调节器送出信号使烘缸压力升高，这样周期循环直至纸机正常生产。烘缸温度控制原理如图4.2.4所示。
Pt1t2P1P2t3断纸正常图4.2.4断纸烘缸压力调节曲线
4.3液位调节系统
4.3.1制浆造纸过程常见的液位对象
①开口容器液位：如浆池、喷放仓、碱液槽、黑液槽等，并且大多数物料是悬浮物（纸浆）、粘度较大的黑液、有腐蚀的碱液及漂白液等。
②有压容器液位：这类液位对象气相的有蒸汽，如立式连续蒸煮锅内的液位、列管式换热器中冷凝水液位；也有的以压缩空气为气相的，如气垫网前箱的液位。4.3.2液位控制方案
液位控制方案比较简单，液位对象大多数是单容量对象。根据被测介质的腐蚀性、沉淀、结晶等特点，选用适宜的法兰式差压变送器。根据被测对象的特点和安装条件，考虑迁移的问题。液面测量分为两类：一类是宽量程的，用于测量容器内的贮存量或消耗量，标尺零点在一端；另一类是窄量程的，用于测量恒定液面的偏差，标尺的零点在中间。若工艺允许液面在一定范围内波动，可选用比例调节器，若要求严格就要选用比例积分调节器，并加监护性的显示仪表和报警装置。4.3.3机外白水池液位控制
机外白水池用来将中浓浆和白水混合后，并经冲浆泵送往纸机流送系统。白水池的液位稳定才能保证上浆量均匀，进而稳定成纸定量。图4-3-1为机外白水池液位调节系统示意图。
1LIC清水102机外白水池H中浓浆冲浆泵图4-3-1机外白水池液位调节系统
（1）系统组成
被控对象：机外白水池；被控变量：机外白水池液位；操纵变量：加入白水池的清水流量；
现场仪表：液位变送器、气（电）动V型调节球阀；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
液位检测点必须在白水池的底部。（3）调节原理
当白水池的液位波动时，若液位低于给定值时，液位变送器的输出信号就减小，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后（P或PI）送出信号使调节阀门开大，白水池的液位上升而接近给定值；反之，若白水池的液位高于给定位时，液位变送器输出增大，调节器输出信号变大，调节阀关小，使液位降低而接近给定值，当液位太高时会从溢流口溢出。这样就能使白水池的液位不会大幅度波动，而能稳定在给定值附近，达到自动调节白水池液位的目的。4.3.4配浆池液位控制
配浆池是几种浆料以及辅料混合后的成浆贮存池，以便为纸机提供合适的浆料，配浆池液位过低将不能提供纸机用浆，配浆池液位过高，有可能溢浆，造成浆料浪费。因此配浆池液位的控制有重要的价值。图4-3-2为配浆池液位调节系统示意图。
针浆阔浆损纸浆LIC102纸机图4-3-2配浆池液位调节系统
1（1）系统组成被控对象：配浆池；被控变量：配浆池液位；
操纵变量：进配浆池浆料的流量；
现场仪表：液位变送器、气（电）动V型调节球阀（多台）；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
液位检测点必须在白水池的底部。（3）调节原理
当配浆池液位越来越低时，说明用浆量大于配浆量，液位变送器的输出信号变小，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后送出信号使流量调节阀门适当的开大，配浆池的液位会回升而达到设定值。当配浆池液位越来越高时，说明用浆量小于配浆量，液位变送器的输出信号就变大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后送出信号使流量调节阀门适当的关小，配浆池的液位会降低达到设定值。若配浆池的液位保持恒定不变，说明这时配浆量等于用浆量，浆料调节阀门不动，配浆池液位稳定。
4.3.4汽水分离器液位控制
汽水分离器收集烘缸出来的乏汽，进一步将汽和水分离，冷凝水送下一段和锅炉房，蒸汽可重复利用。当液位太低时，会使空气进入汽水分离器和烘缸，降低烘缸传热效率。当烘缸液位过高时，降低烘缸排水和闪蒸效率。图4-3-3为汽水分离器液位调节系统示意图。
烘缸乏汽汽LIC102水去锅炉房或下一段
图4-3-3汽水分离器液位调节系统
（1）系统组成
被控对象：汽水分离器；被控变量：汽水分离器液位；操纵变量：冷凝水的排除量；
现场仪表：液位变送器、气（电）动V型调节球阀；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
液位检测必须是两点，一点测汽水分离器底部压力，另一点测汽水分离器上部蒸汽压
1力，即差压法测量液位。
（3）调节原理
当汽水分离器液位波动时，若液位高于给定值时，液位变送器的输出信号就增大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后（PI）送出信号使调节阀门开大，液位就减小而接近给定值；反之，若液位低于给定位时，液位变送器输出信号减小，经过调节器运算后（PI）送出信号使调节阀门关小，使液位回升而接近给定值。这样就能使汽水分离器液位不会大幅度波动，而能稳定在给定值附近，达到自动调节液位的目的。4.3.5损纸坑液位控制
损纸坑收集纸机生产过程中的损纸，经水力碎浆机碎解后送往损纸池，损纸坑的液位需要控制以满足碎解要求。图4-3-4为损纸坑液位调节系统示意图。
损纸清水LIC102图4-3-4损纸坑液位调节系统
（1）系统组成被控对象：损纸坑；被控变量：损纸坑液位；
操纵变量：清水加入量或损纸浆送出量；
现场仪表：液位变送器、气（电）动V型调节球阀或变频器；
控制器：调节记录仪表或智能调节器或工业控制计算机或PLC或DCS。（2）安装要求
液位检测点必须在损纸坑的底部。（3）调节原理
当损纸坑液位越来越低时，液位变送器的输出信号变小，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后送出信号使清水调节阀门开大，损纸坑的液位会回升而达到设定值，但液位上升太慢，可适当降低送浆泵的转速或者把泵关掉。当损纸坑液位越来越高时，液位变送器的输出信号就变大，该信号与给定值进行比较输送给调节器，经过调节器运算后送出信号使清水调节阀门关小，损纸坑的液位会降低达到设定值。但液位降低太慢，可适当提高送浆泵的转速。
4.4流量调节系统
4.4.1制浆造纸过程的流量对象
1制浆造纸过程是个连续化生产过程，它的物料大多数是以液态或气态的形式在管道中连续地流动。这些物料借助泵或鼓风机获得能量，克服流动阻力。因此，流量的调节几乎都以管路特别是以由离心泵和管路组成的系统为对象。显然，流量的大小决定于泵的转数和管道阻力即阀门开度的大小，一般是用调节阀的开度来控制流量的大小。4.4.2控制方案
l）图4-4-1为流量的调节方案1此为应用最广的方案。值得注意的是调节阀应装在泵的出口管线上，而不应装在吸入管线上。如果阀装在泵的吸入口上，由于在阀上有一个压差P，使泵的入口压力比无阀时更低一些。这样可使液体由于压力低而使部分液体汽化，使泵的出口压力降低，流量下降，甚至使液体送不出去。同时，液体在吸入端汽化后，到排出端受到压缩，可能重新凝聚，产生冲击，甚至严重到损坏翼轮和泵壳。调节阀宜装在检测元件（如孔板）的下游，这样将保证测量的准确度。
FIC102浆 浆池
图4-4-1流量调节方案1
FIC102浆浆池
图4-4-2流量调节方案2
2）图4-4-2为流量的调节方案2用改变回流阀开度的方法来调节泵的排出量。优点是阀的口径比方案1小，但机械效率低，多用于流量变化较小的场合。
3）图4-4-3为流量的调节方案3根据泵的转速快慢来调节流量的大小。优点是节能，特别适合于管道直径较大和较小的情况。
在选用调节器时，要注意到流量调节系统的特点：
l）流量常有脉动现象，加上节流元件后又会产生高频湍流，因而带有高频干扰，因微分调节作用对高频信号敏感，所以流量调节一般不加微分调节。有时为了消除干扰增加系统的稳定性而加反微分器。
2）管路对象的时间常数很小，因此调节器的比例度要大些，才能保持系统的稳定性。但比例度大，则余差大，为此，必须引入积分调节作用消除余差。有时为了增加系统的稳定性还要加反微分器。
3）采用节流装置时，调节系统存在严重的非线性问题。为此要选用合适的调节阀流量
1特性补偿这种非线性，或把测量信号经开方器开方后再送入调节器。
FIC102浆池浆
图4-4-3流量调节方案3
4.4.3绝干浆量调节
纸浆流量的测量，从生产工艺角度的要求，最终的目的是想要知道纸浆的实际绝干量。当纸浆浓度经常在变化的情况下，测量这个纸浆的体积流量，其使用价值就不是很大。因此，在一般情况下，这个流量测量系统中另外还配有纸浆浓度调节器以保证被测量纸浆浓度的一致。对于这个浓度调节系统如果选用刀式纸浆浓度调节器时，要求被测纸浆流量保持在一定的范围内，因此为了使浓度变送器获得准确的信号，又要求对纸浆流量进行自动调节，这样在流量测量与调节系统中，常同时存在纸浆浓度与流量二个自动调节系统，调节方案如图4-4-4所示。
白水FIC102CIC102浆池绝干浆量
图4-4-4绝干浆量控制
4.5温度调节系统
4.5.1制浆造纸过程的温度对象
在制浆造纸的生产中，需要测量的温度范围很广，从-30℃（液态氯的沸点）到+1300℃（沸腾炉中混合气体温度，碱液喷射炉里的温度）。这就几乎要用到所有的各种类型的接触式测温仪表如水银式温度计、压力式温度计、热电阻温度计和热电偶温度计。但需要实现温度自动调节的对象，总的来说，还不是很多的，主要有连蒸、蒸煮立锅（或蒸球）的温度控制，漂白塔的温度控制，普通机械木浆的磨浆温度与坑下白水温度控制，沸腾炉温度控制等。
制浆造纸生产过程中，需要对温度参数进行调节的对象，绝大多数以蒸汽为载热体去加热对象中的物料，有两种加热方式：
(1)直接加热
蒸汽与物料直接混合，以提高物料温度。例如：蒸汽与冷水（或碱液）混合变成热水（热碱液），纸浆与蒸汽混合提高浆液的温度等。这类对象中的物料温度直接由蒸汽的加入量来决定。这种方法设备简单，见效快。当被加热物料不允许增加冷凝水的时侯，就不能用此方法。
(2)间接加热
1用换热器的间壁将蒸汽与加热的液体隔开，通过间壁进行热交换。达到加热液体的目的。
4.5.2间接加热调节方案
图4-5-1是蒸煮过程中药液外循环间接加热器。蒸煮温度对药液在原料中的渗透，蒸煮反应速率，纸浆质量和产量等方面都有明显影响，所以在蒸煮过程中要对温度进行控制。
为了保证蒸煮器内的温度选用换热器出口药液温度为被调参数。调节参数的选择，则要先对干扰因素进行分析，这里影响药液出口温度的因素有：冷药液的温度和药量；蒸汽的流量、压力；冷凝水的液面高度等。因此，可以选择三个调节参数，建立三个调节系统。
蒸汽热药液冷凝水冷药液
图4-5-1间接加热调节方案的确定
取药液流量为调节参数。冷药液直接进入换热器，滞后最小，对出口药液温度校正作用最灵敏，而且干扰位置靠近调节阀，可以及时有效地被克服。似乎药液流量最适宜作为调节参数。但药液流量的稳定将是整个生产过程稳定的保证，所以药液流量不宜有波动，也就不宜作为调节参数。
取蒸汽或冷药液溶量为调节参数所构成的调节系统都是使被调对象的调节通道成为具有纯滞后的多容量对象。影响纯滞后和时间常数的原因是热交换器中列管两侧的流体停留时间，停留时间短，则纯滞后和时间常数都较小。
以蒸汽流量为调节参数。当传热面积有裕量时，即蒸汽冷凝后继续冷却的情况。增大蒸汽流量，使传热量增加，因而提高了出口药液温度。当传热面积起限制作用时，调节蒸汽的阀门开度，则改变了蒸汽压力和温度。阀门开大，换热器内压力提高，相应的冷凝温度也提高，增加了传热量，提高药液出口温度。在阀前后的压力稳定时，蒸汽流量仅与阀门开度成正比，可采用直线流量特性调节阀。工业上用此方案较多。
以冷凝液排出量为调节参数，即改变传热面积的方案。如果温度高于规定值，调节阀关小，于是冷凝水会积聚起来，减小换热器的蒸汽有效冷凝面积，结果，传热量减小，使药液出口温度下降；反之，调节阀开大，温度上升。本方案的优点是，药液出口温度可达到稳定；缺点是，调节过程反映迟缓。调节阀关小时，冷凝面要逐渐减小，而调节阀开大时，冷凝面很快增加，对象特性不断变化，调节器参数很难整定，所以，非必要时，不采用此方案。
关于调节器的选择。由换热器对象特性决定，在温度调节时，采用PID调节器，加微分调节作用为的是克服容量滞后和时间常数大。4.5.3漂白塔温度串级调节
在多段连续漂白过程中，为了稳定漂白过程的工艺条件，需要对漂白塔中的浆料温度进行控制。
1脱水机双辊混合器V-7FT漂白塔浆泵
图4-5-2漂白塔温度串级控制系统
由于漂白塔的容积比较大，有的塔高达12～16米，被调对象干扰多，如塔的上部来自投料方面的干扰就有浆料浓度不匀，浆料流量与温度的不一致；从来自蒸汽方面干扰有流量、压力、温度等的不一致。因此，这个系统的温度控制，当采用简单调节系统时就会发现它反应不灵敏，动作较迟缓，过渡过程长，超调量大。因此有的浆厂就采用如图4-5-2所示串级温度调节，来实现对塔里面浆料的温度控制。这个串级调节系统把塔内浆料温度确定为主参数，它直接影响浆料的质量，蒸汽流量是副参数，它的变化是塔内温度的主要干扰信号。为了消除残余偏差，主回路应使被调参数受扰动后准确地回到给定值。因此主调节器选用比例积分调节器，副回路选用比例调节器或者比例积分调节器。漂白塔串级调节原理方框图如图4-5-3所示。该调节系统的控制参数及组成如下：
干扰++TC1TC2V干扰Z1Y1Z2Y2--TT1TT2图4-5-3漂白塔温度串级控制系统
1）主参数（Y2）：是该自动调节系统中需要控制的工艺参数漂白塔浆料温度。2）副参数（Y1）：是影响主参数的主要变量或为满足某种关系的需要而引入的辅助参数，如这个系统中的蒸汽流量。3）主对象（Z2）：是生产过程中所要控制的，由主参数表征其主要特征的工艺生产设备，如漂白塔。
4）副对象（Z1）：为影响主参数，由辅助参数表征其特性的工艺设备及管道，如蒸汽管道。
5）主变送器（TT2）：串级调节系统中的两个变送器，根据其接受主、副参数的信号而区分为主变送器和副变送器，一般可简称为“主变”与“副变”，这里主变测量的是漂白塔浆料温度，副变是测量蒸汽流量。
6）主调节器（TC1）：接受主变送器送来的主参数信号，与工艺指标的给定值进行比较，其输出信号送往另一调节器作为副参数的给定值。因为这调节器在串级调节系统起主导作用，因此叫做主调节器，简称为“主调”。
7）副调节器（TC2）：接受副变送器送来的副参数信号，与由主调节器输出决定的给定值进行比较，这个副调节器的输出直接操纵执行器，简称为副调。
18）主、副回路：
主回路：由主变送器、主调节器、执行器和主对象所构成的闭合回路。也就是副回路反馈断开后的整个回路。
副回路：由副对象、副变送器、副调节器及执行器所构成的闭合回路，根据主、副回路的位置，副回路因在主回路之内，因而称之谓内环，主回路则称之谓外环。
串级调节系统从整体上来看和简单调节系统一样属于定值调节系统，但从它所能完成的任务来看，克服干扰快，调节精度高，却是简单的调节系统无法比拟的，总的来说它具有如下优点：
1）有二个以上的一次变送器和两个以上调节器串接在一起进行调节，改善了系统的特性，提高了系统的调节精度。这里的主调节器输出是作为副调节器的给定。
2）由二个闭合回路组成，即主回路与副回路。多了一个闭合的副回路，能改善对象的特性，提高系统克服干扰的能力。
两个或两个以上的调节器串联在一起进行调节，这是串级调节系统名称的来源。4.5.4蒸汽温度控制
在许多小型的工业锅炉中，并不单独地对蒸汽温度进行控制。当锅炉供出的是饱和蒸汽（不是过热蒸汽）时，蒸汽温度和蒸汽压力是互相联系的。如保持恒定的压力，蒸汽温度将是一个常数。
TRTC612327A44B358
图4-5-4蒸汽温度调节方案（单段过热器）1汽包；2－给水入口；3过热器；4蒸发器；5非调节；6蒸汽出口；7一给水；8单段喷水降温
1）不控制温度的锅炉有一些锅炉中装有不受控制的或“任其自然”的过热装置。在这些锅炉中都安装一个较小的过热器，以提供轻度的过热。这时人们并不去控制温度，而只是对温度做出记录（图4-5-4A）。
2）单冲量调节现有两种常用的控制过热蒸汽温度的方法：
①喷雾型过热蒸汽降温器将水从过热器入口处喷入蒸汽中，如图4-5-4B所示。或者在具有两个过热段的锅炉中，将水喷入第一段与第二段之间（图4-5-5）。
1K(-K)TTCT6145TT15422TC3A7B3图4-5-5蒸汽温度调节（两段过热器）A．两段喷水降温，B．两段浸入降温
1第一段过热器；2进水；3蒸发器；4第二段过热器；
5蒸汽出口；6给定；7进水
②一些锅炉使用一个浸在汽包中的热交换器来降低过热蒸汽温度，如图4-5-5所示。离开第一段过热器的部分蒸汽，转向过热蒸汽降温用热交换器，然后重新送到第二段的入口处，以控制出口的温度。这里使用两个程控阀门，其一个开启时另一个关闭。这种过程的响应是十分缓慢的。这是因为通过过热蒸汽降温用热交换器及第二段过热器时存在着传递滞后。通过这两个单元的时间常数较长，另外，流动速率（锅炉负荷）对传递滞后也有很大的影响。总之，这个过程是很难控制的，滞后时间可达数分钟。当面临突出的经济问题或希望负荷不经常变换或缓慢交换时，我们通常采用这种单冲量系统。
（3）双冲量调节（图4-5-6）这是一个常规的串级调节系统。它通过一个闭合的控制过热蒸汽降温器出口温度的副回路。来稳定最后一段过热器的入口温度。这个回路的给定值是通过最后一段或第二段过热器出口温度调节器来确定的。
TT1TT3Ad/dtF/BKKATA2图4-5-6双冲量蒸汽温度调节
1降温器出口；2前往降温调节（阀）；3后段过热器出口
在锅炉低负荷的情况下，由于过热器本身的一些限制，一般达不到设计的出口蒸汽温度，这就使控制系统又增加了一项保证系统稳定化（antiwinduP）的要求。
为此，应用了与前述的双调节器、三冲量汽包液位调节系统相同的积分反馈结构。过热蒸汽降温器出口的温度信号反馈到最后一段过热器出口处的温度控制器中。当满
1负荷的蒸汽温度不能达到所要求的温度时，过热器的调节阀将达到极限位置，但过热蒸汽降温器的出口温度将不能与过热器的出口温度调节器的给定值相一致。由于反馈到后一调节器的是过热蒸汽降温器出口处的温度，所以积分作用自动停止，这个调节器将在无积分作用的情况下无限地等待下去，直到锅炉的负荷条件再一次达到设计所要求的蒸汽温度为止。
与此类似，低值限位器及过热蒸汽降温器的出口温度调节器的附加反馈特性，也会在阀位达到极限时，阻止调节器的积分作用。由于这种稳定特性，使该系统能在任何负荷状态下正常地维持自动状态。
4.6浓度调节系统
纸料制备过程中必须控制纸浆的浓度。这里的“浓度”是指绝干纤维料在纸浆和水的混合物中的重量百分数。人工测量浓度的方法包括取样、称重、除去试样中的水分、再称出剩余试样的重量等步骤。这种方法适合于抽样检查，但不适合于连续控制。连续控制时要求对浓度的变化进行实时的、在线的检测。工艺上一般要在高浓下储存纸浆，以减小储浆池的容积。但是用管路输送高浓纸浆不但比较困难，而且效率低下。因此通常采用浓度控制系统向储浆池出口的纸浆中加入稀释水。4.6.1单稀释控制系统
图4-6-1是一个典型的单稀释控制系统，通常这种系统使纸浆浓度降低0.5%~1%。该系统由浓度检测单元CE-1、浓度变送器CT-1、辅助记录仪VPR-1、浓度记录控制器CRC-1，以及安装在稀释水管上的控制阀CV-1所组成。
2VPR1CRC1CV-1CT13CE-11
图4-6-1典型的单稀释浓度控制系统1一储浆池；2一稀释水；3一浆流
4.6.2双稀释控制系统
当要求纸浆浓度的稀释量超过0.5%~1%时，通常使用图4-6-2所示的双稀释控制系统，通过两步加水来实现。在浓度大于6%的高浓浆池上普遍使用该方案。为了便于泵输送纸料，在储浆池底部即稀释区加水，把纸料浓度稀释到4%左右，再用类似于图4-6-1所示的浓度控制系统进行二次浓度控制。一次稀释是通过控制器CIC-1A和控制阀CV-1A加入大部分水来完成的。这个一次浓度控制器一般可使用标准比例控制器，或位式控制器。该控制器的输入信号来自二次回路中的控制器CRC-1向控制阀CV-1输出的信号。4.6.3流量补偿
1双稀释浓度控制系统在大多数工厂能满足生产要求。但是当储浆池的通过量或浆的流速有较大变化时，必须对控制方案进行改进。在图4-6-3中，双稀释系统又补充了一个取自于电磁流量计FE-2的流量信号来实现浓度控制。该流量信号在计算继动器中与副控制器CIC-1A的输出信号汇合，计算继动器在这里充当了一个带有正偏差的1:1中继器，其偏值由流量变送器FT-2提供，并且可以通过人工进行调整。这样当浆料的通过量发生较大的变化时，可以重调一次稀释水控制阀CV-1A，从而改变加水量，使浆料的浓度维持在理想的数值上。
2CIC1AVPR1CRC1CT11CV-1ACE-134CV-1
图4-6-2双稀释浓度控制系统
1一高浓储浆池；2一次稀释水；3－二次稀释水；4一浆流
CIC1A1:1REPCV-1A13CE-1FE-2VPR1CRC1FR22CT1FT2CV-1
图4-6-3具有流量补偿的双稀释浓度控制系统
l－高浓储浆池；2一次稀释水；3－二次稀释水；4一浆流
4.7调节器参数的工程整定方法
一个自动控制系统的过渡过程或者控制质量，与被控对象、干扰形式与大小、控制方案的确定及控制器参数整定有着密切的关系。在控制方案、广义对象的特性、控制规律都已确定的情况下，控制质量主要就取决于控制器参数的整定。所谓控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的控制器比例度、积分时间TI和微分时间TD。当然，这里所谓最好的控制质量不是绝
1对的，是根据工艺生产的要求而提出的所期望的控制质量。例如，对于单回路的简单控制系统，一般希望过渡过程是4:1（或10:1）的衰减振荡过程。
控制器参数整定的方法很多，主要有两大类，一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法。
理论计算的方法是根据已知的广义对象特性及控制质量的要求，通过理论计算出控制器的最佳参数。这种方法由于比较繁琐、工作量大，计算结果有时与实际情况不甚符合，故在工程实践中长期没有得到推广和应用。
工程整定法是在已经投运的实际控制系统中，通过试验或探索，来确定控制器的最佳参数。这种方法是工艺技术人员在现场经常遇到的。下面介绍其中的几种常用工程整定法。4.7.1临界比例度法
这是目前使用较多的一种方法。它是先通过试验得到临界比例度K和临界周期TK，然后根据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。具体作法如下。
在闭环的控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，即将TI放大“”位置上，TD放在“0”位置上，在干扰作用下，从大到小地逐渐改变控制器的比例度，直至系统产生等幅振荡（即临界振荡），如图4-7-1所示。这时的比例度叫临界比例度K，周期为临界振荡周期
TK。记下K和TK，然后按表4-7-1中的经验公式计算出控制器的各参数整定数值。
表4-7-1临界比例度法参数计算公式表
控制作用比例比例+积分积分时间比例度/%TI/min2K2.2KTD/min微分时间控制作用比例度/%积分时间TI/min微分时间TD/min0.1TK0.85TK比例+微分比例+积分+微分1.7K1.8K0.5TK0.1TK临界比例度法比较简单方便，容易掌握和判断，适用于一般的控制系统。但是对于临界比例度很小的系统不适用。因为临界比例度很小，则控制器输出的变化一定很大，被调参数容易超出允许范围，影响生产的正常进行。
fyTktt图4-7-1临界振荡过程
临界比例度法是要使系统达到等幅振荡后，才能找出K与TK，对于工艺上不允许产生等幅振荡的系统本方法亦不适用。4.7.2衰减曲线法
1衰减曲线法是通过使系统产生衰减振荡来整定控制器的参数值的，具体作法如下：在闭环的控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，并将比例度预置在较大的数值上。在达到稳定后，用改变给定值的办法加入阶跃干扰，观察被控变量记录曲线的衰减比，然后从大到小改变比例度，直至出现4:1衰减比为止，见图4-7-2（a），记下此时的比例度s（叫4:1衰减比例度），从曲线上得到衰减周期Ts。然后根据表4-7-2中的经验公式，求出控制器的参数整定值。
有的过程，4:1衰减仍嫌振荡过强，可采用10:1衰减曲线法。方法同上，得到10:1衰减曲线[见图4-7-2（b）]后，记下此时的比例度"s和最大偏差时间T升（又称上升时间），然后根据表4-7-3中的经验公式，求出相应的、TI、TD值。
ftyTst（a）yT升t（b）图4-7-24:1和10:1衰减振荡过程
采用衰减曲线法必须注意以下几点。
1）加的干扰幅值不能太大，要根据生产操作要求来定，一般为额定值的5％左右，也有例外的情况。
2）必须在工艺参数稳定情况下才能施加干扰，否则得不到正确的s、Ts或"s和T升值。3）对于反应快的系统，如流量、管道压力和小容量的液位控制等，要在记录曲线上严格得到4:1衰减曲线比较困难。一般以被控变量来回波动两次达到稳定，就可以近似地认为达到4:1衰减过程了。
表4-7-24:1衰减曲线法控制器参数计算表
控制作用比例比例+微分比例+积分+微分/%s1.2s1.8sTI/minTD/min0.5Ts0.3Ts0.1Ts衰减曲线法比较简便，适用于一般情况下的各种参数的控制系统。但对于干扰频繁，
1记录曲线不规则，不断有小摆动的情况，由于不易得到准确的衰减比例度和衰减周期，使得这种方法难于应用。
表4-7-310:1衰减曲线法控制器参数计算表控制作用比例比例+微分比例+积分+微分/%TI/minTD/mins1.2s0.8s"""0.2T升1.2T升0.4T升4.7.3经验凑试法
经验凑试法是长期的生产实践中总结出来的一种整定方法。它是根据经验先将控制器参数放在一个数值上，直接在闭环的控制系统中，通过改变给定值施加干扰，在记录仪上观察过渡过程曲线，运用、TI、TD对过渡过程的影响为指导，按照规定顺序，对比例度、积分时间TI和微分时间TD逐个整定，直到获得满意的过渡过程为止。
各类控制系统中控制器参数的经验数据，列于表4-7-4中，供整定时参考选择。
表4-7-4控制器参数的经验数据表
控制对象流量对象特征对象时间常数小，参数有波动，要大；TI要短；不用微分对象容量滞后大，即参数受干扰后变化迟缓，应小；TI要长；一般需加微分压力液位对象的容量滞后一般，不算大，一般不加微分对象时间常数范围大。有求不高时，可在一定范围内选取，一般不用微分30～7020～800.4～3/%TI/minTD/min40～1000.3～1温度20～603～100.5～3表中给出的只是一个大体范围，有时变动较大。例如，流量控制系统的值有时需在200％以上；有的温度控制系统，由于容量滞后大，TI往往要在15min以上。另外，选取值时尚应注意测量部分的量程和控制阀的尺寸，如果量程小（相当于测量变送器的放大系数即
KKm大）或控制阀的尺寸选大了（相当于控制阀的放大系数Kv大）时，应适当选大一些，小一些，这样可以适当补偿Km大或Kv大带来的影响，使整个回路的放大系数保持在
c一定范围内。
整定的步骤有以下两种。
l）先用纯比例作用进行凑试，待过渡过程已基本稳定并符合要求后，再加积分作用消除余差，最后加入微分作用是为了提高控制质量。按此顺序观察过渡过程曲线进行整定工作。具体作法如下。
根据经验并参考表4-7-4的数据，选定一个合适的值作为起始值，把积分时间放在“
，微分时间置于“0”，将系统投入自动。改变给定值，观察被控变量记录曲线形状。”
如曲线不是4:1哀减（这里假定要求过渡过程是4:1衰减振荡的），例如衰减比大于4:1，说明选的偏大，适当减小值再看记录曲线，直到呈4:1衰减为止。注意，当把控制器比例度改变以后，如无干扰就看不出衰减振荡曲线，一般都要稳定以后再改变一下给定值才能看到。若工艺上不允许反复改变给定值，那只好等候工艺本身出现较大干扰时再看记录
1曲线。值调整好后，如要求消除余差，则要引入积分作用。一般积分时间可先取为衰减周期的一半值，并在积分作用引入的同时，将比例度增加10％～20％，看记录曲线的衰减比和消除余差的情况，如不符合要求，再适当改变和TI值，直到记录曲线满足要求。如果是三作用控制器，则在已调整好和TI的基础上再引入微分作用，而在引入微分作用后，允许把值缩小一点，把TI值也再缩小一点。微分时间TD也要在表4-7-4给出的范围内凑试，以使过渡过程时间短，超调量小，控制质量满足生产要求。
经验凑试法的关键是“看曲线，调参数”。因此，必须弄清楚控制器参数变化对过渡过程曲线的影响关系。一般来说，在整定中，观察到曲线振荡很频繁，须把比例度增大以减少振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，须把比例度减小。当曲线波动较大时，应增大积分时间；而在曲线偏离给定值后，长时间回不来，则须减小积分时间，以加快消除余差的过程。如果曲线振荡得厉害，须把微分时间减到最小，或者暂时不加微分作用，以免更加剧振荡；在曲线最大偏差大而衰减缓慢时，须增加微分时间。经过反复凑试，一直调到过渡过程振荡两个周期后基本达到稳定，品质指标达到工艺要求为止。
在一般情况下，比例度过小、积分时间过小或微分时间过大，都会产生周期性的激烈振荡。但是，积分时间过小引起的振荡，周期较长；比例度过小引起的振荡，周期较短；微分时间过大引起的振荡，周期最短，如图4-7-3所示，曲线a的振荡是积分时间过小引起的，曲线b是比例度过小引起的，曲线c的振荡则是由于微分时间过大引起的。
图4-7-3三种振荡曲线比较图
比例度过小、积分时间过小和微分时间过大引起的振荡，还可以这样进行判别：从给定值指针动作之后，一直到测量指针发生动作，如果这段时间短，应把比例度增加；如果这段时间长，应把积分时间增大；如果时间最短，应把微分时间减小。
如果比例度过大或积分时间过大，都会使过渡过程变化缓慢，如何判别这两种情况呢？一般地说，比例度过大，曲线波动较剧烈、不规则地较大地偏离给定值，而且，形状像波浪般的起伏变化，如图4-7-4曲线a所示。如果曲线通过非周期的不正常路径，慢慢地回复到终值，这说明积分时间过大，如图4-7-4曲线b所示。应当注意，积分时间过大或微分时间过大，超出允许的范围时，不管如何改变比例度，都是无法补救的。
ab被控变量t
1图4-7-4比例度过大、积分时间过大时两种曲线比较图
2）经验凑试法还可以按下列步骤进行：先按表4-7-4中给出的范围把TI定下来，如要引入微分作用，可取TD(13~14)TI。然后对进行凑试，凑试步骤与前一种方法相同。
一般来说，这样凑试可较快地找到合适的参数值。但是，如果开始TI和TD设置得不合适，则可能得不到所要求的记录曲线。这时应将TD和TI作适当调整，重新凑试，直至记录曲线合乎要求为止。
经验凑试法的特点是方法简单，适用于各种控制系统，因此应用非常广泛。特别是外界干扰作用频繁，记录曲线不规则的控制系统，采用此法最为合适。但是此法主要是靠经验，在缺乏实际经验或过渡过程本身较慢时，往往较为费时。为了缩短整定时间，可以运用优选法，使每次参数改变的大小和方向都有一定的目的性。值得注意的是，对于同一个系统，不同的人采用经验凑试法整定，可能得出不同的参数值，这是由于对每一条曲线的看法，有时会因人而异，没有一个很明确的判断标准，而且不同的参数匹配有时会使所得过渡过程衰减情况极为相近。例如某初馏塔塔顶温度控制系统，如采用如下两组参数时；
15%35%
TI7.5min
TD3min系统都得到10:1的衰减曲线，超调量和过渡时间基本相同。
最后必须指出，在一个自动控制系统投运时，控制器的参数必须整定，才能获得满意的控制质量。同时，在生产进行的过程中，如果工艺操作条件改变，或负荷有很大变化，被控对象的特性就要改变，因此，控制器的参数必须重新整定。由此可见，整定控制器参数是经常要做的工作，对工艺人员与仪表人员来说，都是需要掌握的。
4.8仪表图例与仪表位号的字母代号
在工艺流程确定以后，工艺人员和自控设计人员应共同研究确定控制方案。控制方案的确定包括流程中各测量点的选择、控制系统的确定及有关自动信号、联锁保护系统的设计等。在控制方案确定以后，根据工艺设计得出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便构成了工艺管道及控制流程图（PID）。
压缩空气蒸汽LICPdIC201白水净化CIC201FIC102SI201压榨部水分干燥部PIC202SPMRC201压光机卷纸机201PIC201PHIC网P白水201明矾定量BIC201*图4-8-1控制流程图举例
图4-8-1是抄纸过程的工艺管道及控制流程图。为了说明问题方便，对实际的工艺过程及控制方案都作了部分修改。成浆经高位箱、冲浆泵、流浆箱喷向网部，在经压榨、干燥、压光、卷曲后送完成工段处理。
在绘制控制流程图时，图中所采用的图例符号要按有关的技术规定进行，可参见化工部设计标准HGJ7-87《化工过程检测、控制系统设计符号统一规定》下面结合图4-8-1对其中一些常用的统一规定作一简要介绍。
测量点图4-8-2测量点的一般表示方法
4.8.1图形符号
（1）测量点（包括检出元件、取样点）
是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点，一般无特定的图形符号，如图4-8-2所示。图4-8-1中的塔顶取压点和加热蒸汽管线上的取压点都属于这种情形。必要时，检测元件也可以用象形或图形符号表示。
（2）连接线
通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用图4-8-3的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线也可按气信号、
电信号、导压毛细管等等采用不同的表示方式加以区别。
（3）仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号
仪表的图形符号是一个细实线圆，直径约10，对于不同的仪表安装位置的图形符号表示可参见附录8仪表安装位置的图形符号表示。
对于处理两个或两个以上被测量，具有相同或不同的功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同一图纸上），如图4-8-4所示。4.8.2字母代号
在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内，一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用被测变量和仪表功能的字母代号见附录7自控工程设计字母代码。
以图4-8-1的抄纸过程控制流程图来说明如何以字母代号的组合来表示被测变量和仪表功能的。进高位箱的浓度控制系统中的CIC-201，其中第一位字母C表示被测变量为浓度，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，CIC的组合就表示一台具有指示功能的浓度控制器。该控制系统是通过加入白水来稳定送入网部浆
160
图4-8-4复式仪表的表示方法交叉相接方向图4-8-3连接线的表示方法的浓度。同样，流浆箱总压控制系统中的PIC-201是一台具有指示功能的压力控制器，它是通过调节冲浆泵的转速来维持流浆箱的总压进而保证稳定均匀的向网部喷浆。
当一台仪表同时具有指示、记录功能时，只需标注字母代号“R”，不标“I”，所以MRC-201可以同时具有指示、记录功能。在干燥部的差压控制系统中的PdIC代表一台具有指示、控制功能的差压控制器。仪表圆圈外标有“H”、“L”字母，表示该仪表同时具有高、低限报警。4.8.3仪表位号
在检测、控制系统中，构成一个回路的每个仪表（或元件）都应有自己的仪表位号。仪表位号是由字母代号组合和阿拉伯数字编号两部分组成。字母代号的意义前面已经解释过。阿拉伯数字编号写在圆圈的下半部，其第一位数字表示工段号，后续数字（二位或三位数字）表示仪表序号。图4-8-1中仪表的数字编号第一位都是2，表示抄纸过程在造纸生产中属于第二工段。通过控制流程图，可以看出其上每台仪表的测量点位置、被测变量、仪表功能、工段号、仪表序号、安装位置等。例图4-8-1中的SI-201表示测量点在网部的网速指示仪表，该仪表为测控仪表，工段号为2，仪表序号为01。而PIC－202表示同一工段的一台压力控制仪表，其压力的测量点在主蒸汽管道，控制阀也安装在主蒸汽管道。
4.9调节系统的工程设计、调试和投运
4.9.1自动化系统的工程设计
（1）工程设计的内容及基本程序
制浆造纸工业自动化仪表的工程设计是用图纸和文字资料，表达其生产过程自动化的全部内容的一项工作。在一般情况下，大致有如下具体内容：
①根据生产工艺对工业自动化仪表的要求，经过调查研究，从我国的具体实际情况出发，并根据投资的比例，确定这个工程项目的工业自动化仪表的水平。
②制定生产控制的流程图及设计主要参数的调节系统。
③根据生产工艺提供的各种参数与生产工艺过程的特点，确定自动化仪表的选型。④生产过程有关联锁保护与必要报警信号的设计。④控制室与仪表盘的设计。⑥仪表供气和供电系统的设计。
⑦各种连接导线和管径的选择与敷设设计。
⑧仪表车间或仪表修理间的设计，以及维修调校仪表所必需的设备、工具与仪器的确定。
作为一个大的工程项目，由于涉及面广，影响大，技术复杂，设计大致分扩大初步设计、技术设计、和施工设计三步。初步设计的主要内容包括自动化仪表总体水平的确定，重要控制系统说明，仪表、设备、材料大体数量和规格的确定、以便报请主管部门审批，并为订货作好准备。在同意初步设计以后，即可进行技术设计与施工图设计。技术设计是把初步设计在技术上具体化，施工图是进行施工的技术依据，它必须从施工角度出发，使施工能保质保量更快地进行。
（2）增添与改造有关仪表的工程没计
在有些已经运行生产的工厂也经常遇到自动化仪表的工程设计，这主要由于：造纸生产工艺在不断地向前发展，原来设计的一套工业自动化仪表已不能适应新的生产工艺的要
1求；原有一套工业自动化仪表经过几年运行之后，因仪表性能不好或没有备品已不能继续运行；在一些投产较早的生产工序，过去没有设计与安装过工业自动化仪表。
1）设计时注意事项
设计人员必须要深入现场，深入实际，认真进行调查研究，总结有关方面的经验。熟识该工程项目的生产工艺、主要机械设备的特点、构造与机理、控制对象与物料的特性、生产工艺参数与操作条件、操作岗位分布和定员。并与工艺人员共同研究哪些是操作中的关键参数，需要配以自动调节；哪些参数需要集中测量、累计与记录；哪些参数需要就地测量；哪些需要设置报警和自动联锁保护装置等等。有些环节采用自动调节系统之后则可以简化工艺流程，取消或增加工艺设备和泵等。通过增设的工业自动化仪表来达到提高产品质量、产量、降低成本与达到安全生产的目的。应该看到一个生产过程的自动化水平高低，并不是看其安装多少自动调节系统与采用什么形式的仪表，而是在于，看其促进和解决这个生产过程中存在问题的实际能力。因此，在确定一个生产工序的自动化仪表的水平与规模时，应该从实际情况出发与可能提供的投资比例，合理地制定这个生产过程自动化的方案。
①要正确地设计自动调节系统。设计人员在熟识工艺的基础上，还要掌握对象特征，正确地选择被调参数和操作参数，分析各种干扰和负荷变化因素以及滞后对调节系统的影响。根据这些情况，选择需用的测量元件、调节器、调节阀和确定测量位置，来达到组成简单或复杂调节系统。
测量元件的滞后对调节质量的影响很大，要尽量减少或想法克服这种滞后对系统所带来的不良影响。
调节阀是调节系统中的一个重要单元。经验证明，调节系统不能正常运行的原因经常发生在调节阀上。因此对调节阀的选用应引起足够重视。
对于滞后很大、负荷变化也很大的对象，以及操作条件严格，而且参数间相互关系复杂的对象，简单调节系统无法满足要求时，应设计复杂的自动调节系统（如串级、比值、均匀和前馈调节系统等），以进一步加强抗干扰能力，满足工艺生产的要求。在采用这些复杂调节系统时应持慎重态度，能用简单调节系统解决问题时，就不要用复杂调节系统。虽然复杂调节系统性能优于简单调节系统，但是，前者使用仪表多，而且启动、整定也比较麻烦。因此，在选用复杂调节系统前应该掌握其特点、应用条件和范围以及其实施方案，以便充分发挥复杂调节系统的优越性。
②为了保证生产过程中的人身与设备的安全，在进行自控仪表的工程设计时，对于有关安全措施应给予充分的重视，虽然这样将增加一些投资，但为了保证安全生产，这些必需的安全措施还是需要的。
③在进行工程设计时，要深入实际进行调查研究和收集国内外有关自控仪表的资料，并对本工程项目自动化仪表的方案进行经济与技术方面的比较，使该项目不但在技术上要先进、可取，而且在经济上也要合理。
2）改造工程设计的基本内容一般情况下主要包括如下方面：①控制流程图的制定。②各种仪表的选型。
3）控制室的设计在设计控制室时，应该考虑如下方面的一些问题：
1①控制室的位置应选择在工艺设备的中心地带，如有4台排成一行的200米2蒸煮立锅，则控制室应设在接近中间两台立锅的地方。这样不但与操作岗位容易取得联系，同时还可以减小电线、管线的敷设长度。
②控制室的位置还应该远离振动大的机器（如削片机、空压机等）、配电室和大功率的电气设备（如变压器等）。以消除振动与电磁对仪表的干扰。
③室内要有良好的通风、照明、采暖和隔音设施，保证光线充足。照明灯光要求柔和均匀。
④仪表盘在室内布置，以观察方便、紧凑美观为原则，可采用弧型、Π型、Γ型、直线型。仪表盘与墙之间要留有1.5米距离以上，以便于在盘后进行仪表安装与检修工作。有些组装的附件如变送器、转换器、接线箱等可以安装在墙边。仪表盘盘前到墙的操作面距离一般不少于4米，若有操作台，还要适当加宽。特别是对于仪表组数量比较多的控制室，在条件允许的情况下，这个距离尽量大一些，以考虑外来人员的参观。
⑤控制室内墙壁、地板、门窗的设计，要考虑到仪表对温度、湿度和防尘的要求以保证仪表的精度。并要使控制室内的噪声减少到最低程度。
4）仪表盘的设计。
5）模拟盘的设计有如下要求：
①模拟板的尺寸与整个仪表盘大小比例要合适。半模拟仪表盘下半部的仪表应与上半部控制点流程图对应。一般情况下，要从左向右地进行绘制。
②半模拟仪表盘的模拟流程图设计应包括塔、罐、炉、池等主要设备。其它设备如加热器、泵、管路、阀门与仪表盘上的仪表有关系时，或者为了说明工艺的主要流程，也必须画出。图中符号和线路的颜色应符合规定要求，特别是色彩要协调，管线应绘出介质流向，并根据管内介质不同给以不同颜色，以示区别。如：蒸汽管线用红色、造纸原材料和纸浆用黄色、清水用蓝色、白水用绿色等。表示参数与仪表功能的基本符号及文字应符合有关规定。
③要大方、美观，图形和符号要清晰，图例要统一，大小要适当。模拟图案上设备与设备之间，设备与管线间，其图形大小不取统一缩小比例。总的来说，对于图案，既要注意整齐美观，又要具有示意性且布置匀称，不要装饰一些与生产无关的东西。
6）导管的选择7）导线的选择8）仪表供气源的设计9）施工图的设计
施工图是进行施工时的依据，由于本节介绍的增添与改造有关仪表的工程大部分由本单位自行施工，因此施工图纸可以简单些。除控制流程图、复用图纸之外，主要包括：
①仪表盘的正面布置图。如果仪表盘自行加工制造还要有仪表盘加工制造图，作为仪表盘制造和安装的指导。用1:10的比例进行绘制。
②仪表盘盘后接线，接管图。
③带有半模拟板时，应画出半模拟板的正面布置图与板后接线图、模拟板上主要设备、管线、控制点以及调节阀等符号，图形要明显，比例要适当。
④继电与联锁信号的原理图与测量、控制仪表的单元系统图。
⑤接管箱、接线箱、供电箱、联锁继电器箱等的接线图，安装图以及正面布置图。
1⑥控制室平面布置图与控制室外的管、线、缆平面敷设图。⑦各设备及管道的取样点、开孔图及一次取样脉冲管路敷设图。4.9.2现场仪表设备的选型
自控设计人员按照控制流程图制定调节系统方案和对变送器、调节器、调节阀等的选型和确定数量，但在进行仪表选型时还应考虑：
国内仪表的供应情况与可能；生产工序对仪表的具体要求；安装仪表的周围环境；工艺操作条件；介质特性；安装方式等。
对于某些生产工序，原来已经安装一批仪表，在进行技术改造的工程设计时，凡是可以使用的应该继续利用，使之做到物尽其用。
为了便于概算、领料与做好施工前的准备工作，需要列出主要仪表、设备、材料的汇总表。即包括仪表和主要元部件（热电偶、热电阻、调节阀等）、加工件以及表盘、保温箱、电缆、补偿导线、管缆、特种金属管材、合金钢等设备材料的名称、规格、型号和数量。其内容和表格形式如表4-9-1和表4-9-2所示。
表4-9-1控制测量仪表表格形式
控制测量仪表一览表安位号用途仪表名称及规格型号数量装地点123456789101112化学成分及比重技术数据温度压力流量液面备注
表4-9-2电气设备和主要材料表格形式
电气设备和主要材料表格形式
序号1名称、型号及技术规格2单位3数量4备注5位号是仪表或设备在该项工程中的代号。每一个装置在全套设计中都有一个位号，此位号在各种图纸和表盘中保持不变。4.9.3现场仪表设备的安装
过程检测与控制系统的安装工作好坏，直接影响到仪表的测量精度和调节系统的质量。如流量测量系统安装不合理，仪表就无法投运与精确显示；一次测温、测压位置安装不好，可能带来测量误差；在有的高压设备上，安装马虎，还可能引起生产事故；管线敷设不合理也给测量带来误差；调节阀的安装位置不合适，要影响调节质量。因此必须重视安装工作，以保证自动化仪表的测量精度、调节质量和安全运行。
1（1）安装前的准备工作
工业自动化仪表的安装要遵照设计图纸与有关安装规范。安装前必须做好准备工作，以保证施工工作的顺利进行。
1）熟识情况与确定一次元件取样位置
在仪表安装之前，要了解各种仪表的工作原理、使用方法，了解生产工艺，领会设计意图，掌握安装技术。在熟识设计资料过程中，还要与设计部门会审一下，对不足之处提出意见与修改，资料不全的由设计部门进行补做。有些工作在设计时不能单独进行，要在现场进行观察加以确定，例如有些一次元件安装的具体位置，与一些管线的走向，由于在设计图纸上只能标出一个示意图，在安装时，要由仪表设计、仪表安装、生产工艺三方人员共同协商来确定。当遇到工艺管线与仪表管线相碰时．仪表管线就得重新安排，改变走向，有些对检测质量有着直接影响的地方，如孔板在安装时也会出现与工艺管道产生矛盾地方，此时就得与工艺人员联系，使工艺管道的安装能满足仪表的特殊要求。仪表管线穿孔及设备支承则要求土建施工中能预先给以安排，以免在施工中造成返工。
2）检查、校验各种仪表、执行机构
在安装之前对各种仪表、执行机构等进行全面检查与校验，核实型号、数量、规格是否与设计相符合。
3）连接管路与取样阀的各种接头的核对
各种工业仪表的一次取样阀门、脉冲管路和气动仪表的连接管路，所用的各种连接头，其规格和品种十分繁杂。为了使施工过程中能顺利进行，必须对这些连接件进行逐一核对，使之规格、品种与数量能满足整个安装工程的需要。
4）非标准件的加工
有些仪表的安装支架、连接头、法兰等属于非标准件，在施工之前要预先安排计划进行加工制造。
5）管路与调节网复查与吹洗
一次取样脉冲管路、气动管路、调节阀等在输运与存放过程中可能要进入一些杂物，为了保证以后调试工作的顺利进行，需对这些设备与管线在施工前进行检查，必要时需进行预先吹洗。
6）各种安装材料的核实与消耗材料的准备
按施工图纸做好预算，领取各种规格的管子、电缆、气缆、钢材等，并与现场实际安装情况进行核实，规格不合适或数量不足时，及时提出，进行补充与修改，以免影响施工。对于施工中需用的普通消耗材料如塑料带、白布带、胶布带、砂纸、汽油、酒精、氨水、石棉巴金垫、电焊条等也要事前做好准备。
（2）一次仪表的安装
一次仪表是直接安装在生产设备和工艺管道上，与被测介质直接接触。正确地安装好一次仪表，乃是关系到测量与调节系统能否正确运行的前提，因此无论在设计和安装中都必须充分给予重视。
根据一次仪表的特点和它们在系统中的地位，安装时必须注意如下事项：要保证仪表应有的精度，减少以至消除安装中可能引入的误差；一次仪表的安装要安全可靠，维护检修要方便。
下面介绍几种常用一次仪表有关安装方面的要求：
11）压力元件
在压力的测量中，取压装置安装不正确，会给精确测量带来了较大的影响，而且这种影响很难加以校正。因此，选择取压口和安装取压管，必须符合如下几项要求：压力和负压取样源部件的安装位置，应选择在流速稳定的直线管段上，不应在管道的弯曲、死角或流束呈漩涡状态等处；在水平或倾斜管道上的取源部件，应安装在下列位置上：
①测量气体时，在管道的上部。
②测量液体时，在管道下半部与管道水平中心线成45°夹角的范围内。就地安装的压力表，可以安装在上部。
③测量蒸汽时，在管道上半部与水平中心线成0～45°的夹角范围内，或在管道水平中心线上。
④取源部件的位置一般应距焊缝100毫米、法兰300毫米以上。如在同一管段上安装两个以上取源部件时，其间距不应小于150毫米。
⑤安装取源部件时，开孔孔径应与取源部件相适应，开孔后应清除毛刺。取源部件一般不得伸入设备和管道内。
⑥安装测量具有灰尘或带有固体沉淀物等污浊介质的压力或负压的取源部件，应顺流束成锐角插入。
⑦就地安装的压力表，检测的介质温度超过60℃或低于-5℃时，在测压点与压力表阀门之间应加“U”型弯或环形弯。若压力是脉动的。则应装上缓冲器。
2）温度元件
在测量温度时，测温元件能否感受被测介质的真实温度，与元件是否正确的安装有着很大关系。因此，对温度一次元件的安装应遵照如下一些要求进行：
①测温元件应安装在能灵敏准确测量介质温度的位置，不应安装在死角处。
②当安装水银温度计或热电偶温度计时，如工艺管道公称直径小于50毫米，应加扩大管。当安装电阻温度计或双金属温度计时，如工艺管道公称直径小于80毫米，应加扩大管。
③对于电阻温度计和热电偶，当它们在管道上安装时，为了保证感温元件的中心对准流束的中心线，热电偶保护套管末端应越过流束中心线约5~10毫米；电阻温度计保护管的末端应越过流束中心线。距离如下：
铂丝电阻温度计为30~70毫米；铜丝电阻温度计为25~30毫米。
④热电偶不应安装在具有强磁场的地方。
⑤一次测温元件的安装宜与工艺管道中心线相垂直。3）节流装置
采用节流装置以产生差压的流量测量系统，要求被测介质在节流装置前后保持稳定的流动状态，与在管道整个断面完全充满被测介质。因此，对于节流装置的安装有如下要求：
①节流装置安装在管道内径不变的直线管道上，其前后的直线管段长度应符合前10后5的规定，在这一管段上不得安装其它取源部件。
②节流装置应安装在被测介质完全充满的管道上。
③在节流装置安装处前后2D范围内．管道内表面应光滑，无明显的凹凸现象，其内径偏差不应超过下列规定值。
当(dD)0.552时，为0.005D
1当
d(dD)0.552时，为0.02D
节流装置镗孔内径管道内径
D④采用对焊法兰时，其法兰内径应与管道内径相同。
⑤安装法兰时，法兰面与管道轴线的垂直偏差不应大于1毫米。法兰焊接后应将管道内壁的焊渣、毛刺等清除干净。
⑥节流装置不宜在介质束由上向下的垂直管道上安装。节流装置安装在地下管道上时，应设人井，以便检修。
⑦在水平或倾斜的管道上安装节流装置时，取压孔的引出方向应符合下列规定：a．测量气体时，在管道的上半部。
b．测量液体时，在管道的下半部与管道水平中心线成45的夹角范围内。
c．测量蒸汽时，在管道的水平中心线上，或与管道水平中心线成45夹角范围内。4）物位元件
对于物位测量的安装主要有如下要求：
①物位的取源部件应安装在设备上，不应安装在有介质流动的管道上。②安装取源部件时，应保证使物位计处于垂直状态。
③特殊构造的物位计，应按其出厂说明书中的有关规定进行安装。（3）气动薄膜调节阀的安装
气动调节阀应该安装在便于调整、拆卸的地方。在保证安全生产的同时也应该考虑节约投资，整齐美观。对调节阀的安装位置选择与安装方式总的来说有如下一些要求：
1）气动调节阀最好正立垂直安装于水平管道上。在特殊情况下，需要水平或倾斜安装，除小口径调节阀外，一般要加支撑。
2）选择调节阀的安装位置时，应争取其前后有不小于10D（D为管道的直径）的直管段，以免影响调节阀的工作特性，使调节系统的调节质量降低。
3）为了便于维修，气动调节阀应安装在靠近地面或楼板的地方，在管道标高大于2米时，调节阀应尽量放在平台上。
4）为了避免膜片受热老化，保证管线连接方便，以及能在原位取顶部膜头等，调节阀上膜盖与其它载热体及上部管道距离（保温后的净空）应大于200毫米。同时，调节阀应尽量避免安装在旁路阀的下方，以免旁路阀内介质泄漏在调节阀上。
5）生产现场有检测仪表时，调节阀应尽量与其靠近，以便于调整。在不采用阀门定位器时，建议在膜头上装一个小压力表，以指示调节阀的输入信号压力。
6）要注意工艺过程对调节阀位置的要求，如高位槽出口流量调节的调节阀应装得低一些，以减少液面波动时对调节阀工作的影响。在高位槽进行液面调节时，则应使调节阀装得高一些，以保证调节的灵敏度。在一些特别重要场合（如锅炉给水调节阀）为了安全起见，气动调节阀应加旁路管线，以便在调节阀发生故障或维修时，通过旁路使生产过程继续进行。
7）调节阀应顺着介质流动的方向安装，检查的办法是看阀体上的箭头是否与流向相同。4.9.4控制系统的电气线路与管道敷设
（1）电气线路的敷设
电气线路的敷设主要有如下方面的要求：
11）敷设电缆、电线、补偿导线之前，应进行外观检查，护套与绝缘层不得有损伤，并用500伏兆欧表测定芯线间及芯线对外皮间的绝缘电阻，一般阻值应高于5兆欧。敷设完毕，终端接线前，其芯线间及芯线对地间的绝缘电阻值一般应高于5兆欧，但某些仪表因有特殊规定者，则应符合特殊规定值。
2）线路的敷设应做到：
①按最短距离集中成排敷设，横平竖直，减少弯曲，避免各种管道和电线相交。若避免不了，导线应从管路的上方通过。
②对有些电线可以结成束，或置于同一保护管内。但高压的动力线和低压引信线必须分开。如对没有金属屏蔽外层的低压微压信号电线、补偿导线或电缆，应与输送强电或易产生较大磁场的线路保持一定的距离或单独敷设。
③线路方向的变化，不能有锐角出现。因为过分的弯曲，会影响导线的机械强度，同时给安装时穿线带来困难。
④应预防机械损伤的可能，避免高温、潮湿、腐蚀、爆炸危险及电磁场的干扰。并要避开入孔、设备起吊孔、窥视孔、阀门等。同时还要便于日常的维护和检修。
3）线路中间应避免接头，若无法避免时，应放在接线盒内。导线接头处应焊接，其外面应包扎，确保其绝缘良好。导线接头处不应处于受力状态。
4）当敷设多芯电缆或在一根保护管内敷设多根导线时，应根据工作芯数留有备用芯数：工作芯数（根）最少备用芯数（根）4～15116～24225以上35）线路中支架间距离要求如下：
电缆：水平敷设时，0.5～0.8米；垂直敷设时，0.8～1.2米。
电气保护管：管径12""～34""，2～2.5米；管径1""～32""，2.5～3米；管径2""以上，3～5米。
6）电气保护管不得有变形及裂缝，内部不得有毛刺及其它杂物，管口应光滑，不得有锐角。保护管内径的大小及弯曲半径。应保证向管内穿线时不致损伤导线绝缘层，其规定如下：①保护管内径应大于管内导线束、电缆束总外径的1.5倍；②保护管的弯曲角度不应大于90度；③保护管的弯曲半径不应小于保护管外径的6倍，如穿铠装电缆时，不应小于10倍。
7）沿支架敷设电缆时，应在以下各点用卡子固定：①垂直敷设时，在所有支架上；②水平敷设时，在每隔1～2个支架上；③线路拐弯处、中间接头处、伸缩缝交接处，在其两侧的1、2两个支架上；④电缆终端处，在共终端的1、2两个支架上。
8）各种电缆的最小弯曲半径如下：①铠装电缆电缆外径的10倍；②聚氯乙烯护套电缆电缆外径的8倍；③橡皮绝缘电缆电缆外径的6倍。
9）电缆和管道并列敷设时，电缆一般应放在管道上面。电缆和电缆间，电缆和管道间的距离应符合下列要求：①电压等级相同的仪表电缆，可以并列敷设，不留距离；②仪表用电缆和仪表用测量管道之间不小于50毫米；③仪表用电源电缆和高压动力电缆之间不小于250毫米；④仪表用电缆和已保温隔热的热力管道之间不小于200毫米；⑤仪表用电缆
1和其它工艺管道之间不小于150毫米。
10）补偿导线应用保护管或汇线槽敷设。
聚氯乙烯护套的补偿导线，在不易受机械损伤的位置，可以明设。补偿导线中间不应有接头，若必须接头时，应保证其接触良好。补偿导线和仪表之间没有手动切换开关时，应直接和仪表连接。补偿导线的总电阻值，不应大于仪表所规定的外部电阻值。
（2）管道的敷设
1）管道分类仪表管道按其作用可分为：①测量管道，传送被测介质的管道；②信号管道：仪表（包括执行机构）之间传送信号的管道；③伴热管道：为仪表设备和测量管道保温用的伴管；④气源管道；⑤放空排污管道；⑥冲洗油管道。
2）管道安装要求管道的安装在整个仪表安装工作中占很大部分。由于施工现场情况复杂多样，有时设计人很难作出十分精确具体的规定。这样就要从仪表安装规程的基本原则出发，在现场灵活地进行安装。对于造纸厂中常用管道的安装主要有如下方面要求：
①测量管道应按现场具体情况敷设，不应强求集中，管道应尽量短，一般不应超过15米。敷设时应尽量减少弯管，其最小弯曲半径不得小于管子外径的3倍，不得弯曲成“Ω”形。
②敷设测量管道时，应注意它的最小倾斜度，一般规定：a．压力表、负压表及气体分析器1:50b．测量液体、蒸汽及气体流量、液位1:20c．液位调节器的连接管线1:10d．排水管1:20
气动调节器的气动管线及管内压力超过0.75公斤/厘米2的连接线，可以没有倾斜度。
③传递介质为液体的测量管道最高点，应安装排气装置，传递介质为气体的测量管道最低点，应安装排液装置。
④当被测介质在环境温度影响下易冻、易凝固或易液化时，其测量管道应有伴热保温，对于低温管路应保冷。
⑤敷设信号管道时，应尽量集中，横平竖直，减少拐弯与交叉，要整齐美观。⑥敷设的管缆应避免阳光直射，其周围环境温度不得高于60℃，以防老化变质。⑦敷设管缆时，应遵守下列规定：
a．当周围环境温度低于-15℃时，应进行预热；b．防止机械损伤与交叉摩擦；
c．应留有适当的备用芯数与备用长度，固定时应保持其自然挠度，弯曲半径不小于管缆外径的8倍。
d．敷设可以直接埋地的管缆，管缆的上下应铺上100毫米厚的砂子，上部垫一层砖，埋没深度应在冻土层以下，但最小不应少于700毫米。
e．在管缆的分支处应加管缆盒，其安装位置应考虑维修方便。⑧管道支架的制作和安装应注意的事项：
a．支架制作和安装应牢固、平直、各部尺寸准确。
b．各支架间的距离应尽量相等，各种管子所用支架的距离如下：a．无缝钢管、不锈钢管、焊接钢管等水平敷设时，1～1.5米；垂直敷设时，1.5～2米。b．铜管、铝管、塑料管缆等：水平敷设时，0.5～0.7米；垂直敷设时，0.7～1米。c．需保温的管道，应适当
1缩小支架间的距离，以保证在保温后支架牢固。
c．支架埋入深度不小于100毫米。
d．一般不应将支架焊接在工艺管道或设备上（在高压、防腐衬里、有色金属、深冷或经常拆卸的设备和管道上，严禁焊接支架）。
⑨仪表管道敷设之前，其内外表面应清洗干净。
⑩不论何种方式，根据疏水和排水的要求，所有管线均应朝某个方向倾斜，例如：a．在测量气体的流量时，向节流装置下倾；b．在测量液体或蒸汽的流量时，向差压计下倾；
c．在测量气体压力、真空或取气样时，向取压点或取样点方向下倾。d．在测量液体和蒸汽的压力、真空、液位时，朝仪表方向下倾。
当不能遵守上述要求时，必须在气体管的最低点装冷凝液排除器，而在液体管的最高点装气体收集器，定期地进行排液或放空。4.9.5控制系统投入运行
调节系统的投运，是调节系统投入生产，实现生产过程自动化的最后一步。无论哪一种仪表或调节系统投入运行都有如下的步骤。
（1）准备工作
熟悉工艺过程、主要设备功能、控制指标及各工艺参数之间的联系，熟悉控制方案，全面掌握设计意图，熟悉各个调节方案的构成；对测量元件和调节阀的安装位置、管线走向，被调参数、调节参数、介质性质等都做到心中有数；熟悉自动化装置的工作原理和结构，掌握调校技术，并根据经验初步整定好调节器参数；对测量元件、变送器、调节器、调节阀和其它仪表的安装及电源、气源、管路和线路进行全面检查，尤其气压信号管路的试漏；仪表虽在安装前已核验合格，投运前仍应在现场核验一次。
（2）系统投运
以液位调节系统（如图4-9-1所示）为例，说明系统投运步骤。
记录仪P差压变送器P调节器遥控板阀门定位器调节阀图4-9-1液位调节系统
1）投运测量仪表，观察显示仪表的指示值是否反映当时的工况，及变化情况。2）手动自动切换
①现场手动操作控制室手动遥控操作
参看图4-9-2。关闭切断阀1和2。手动操作旁路阀4，从显示单元观看生产工况，稳定后，可由现场手动操作转为控制室内手动遥控操作。办法是：将调节器（在控制室内）的切换开关置于手动位置，调好给定值。参看图4-9-1。操纵手动拨盘控制手动输出信号到阀门定位器和调节阀。同时，打开图4-9-2的切断阀1和2，手动遥控信号，将调节阀3逐渐打开，逐渐关闭分路阀4，实现控制室内手动遥控，待到被调参数稳定（一般稳定到规定值）后，即可转入自动控制。
11324图4-9-2调节阀旁路管路图1、2-切断阀；3-调节阀；4-旁路阀
②手动自动切换预先调好调节器参数、TI、TD，把调节器切换开关由手动切换到自动，调节系统即投入自动运行。因切换是在无平衡无扰动中进行的，即不因切换而使被调参数发生变化。对于不具备无平衡无扰动切换的调节器如QDZ－I型，在进行手动自动切换时，中间有一个调平衡的切换档，使手动输出与自动输出二者相等后，再进行切换。自动运行后，依记录曲线再调整、TI和TD参数值，直到满意为止。系统投入运行完毕。
当运行中需要从自动切换到手动时，一般需要将手动输出调整到自动输出的位置，然后再进行自动切换到手动。才能达到无扰动切换的目的。这一点希望引起注意。4.9.6控制系统的维护
调节系统运行中的问题，可从控制方案、自动装置和工艺几方面寻找，只要工艺人员和控制人员共同配合，认真检查和分析是不难发现。
调节系统出现的问题种类很多，这里仅就调节系统之间的问题和运行中的问题及解决办法作以简单介绍。
（1）调节系统之间的相互影响及处理办法
以上各节讨论的是一个调节系统的问题。这里应指出，虽然是一个系统的问题，也应有全局观念，因为局部不可能脱离整体。而且有时自动调节系统的方案，就其局部、其本身来说是合理的、可行的，但从全局，从整体来看，则又可能是不可取的。尤其随着生产的发展，调节对象的时间常数变小了，调节系统的过渡过程加快了，系统之间的相互影响加剧了。
在处理相互关联的调节问题时，若相关的性质是降低调节品质，一般总希望通过各种途径改进方案，避免或消除彼此关联。其中包括工艺的改进或通过整定调节器参数，缩小相互的影响，及从方案上采取去关联（解耦）校正环节，取得隔绝的效果。有时出现的关联性质有助于调节品质的提高，那么就要利用这一关联为提高调节品质服务。
在造纸生产中最多见的是压力和流量调节系统的相互关联。如图4-9-3所示。在泵的出口管路上，有压力和流量两个调节系统相串联。当有干扰压力升高时，两个系统都使阀门关小，这种相关性质被称为相加。这相加不难理解会产生过调现象，又要反调，结果使两个系统不停地振荡。要使系统工作正常就要消弱两个系统的动态联系。具体办法是：通过调整调节器参数达到。若以压力系统为主，则将流量调节系统的比例度和积分时间适当增加。当系统受到干扰时，压力调节器立即动作，把压力系统调回到规定值，而流量调节系统慢慢调节，经过一段时间流量系统才回到规定值。这样就消弱了流量对压力的影响。
再有，是在并联运行设备之间的关联问题。如图4-9-4所示。这是造纸生产中的蒸汽分配系统：主管道与三个支管道是连通的，各支路上均有调节阀门。一旦其中一个支路的流量有了波动，就会影响其它支路的压力和流量，总管道越细，影响越大，这是因为动态
1联系密切，对象特性一样，工作频率接近，受到干扰容易发生共振，甚至过渡过程呈现发散振荡，无法投入运行。解决的办法是：加粗总管道，减小管道阻力，以削弱各支路调节系统间的相关性，使各系统成为独立的调节系统。
536412图4-9-3压力流量调节系统关联图1、2-调节阀3-压力变送器4-流量变送器
5-压力调节器6-流量调节器
图4-9-4负荷分配系统图
（2）运行中调节系统常见问题
顺利开车后，说明调节方案设计合理，系统之间关联问题处理妥当，仪表等自动装置工作正常，管线畅通，工艺生产过程正常。但是，长期运行，还会出现一些问题。现从控制方面举几个情况作为分析问题的启发。
假如运行中过渡过程指标变坏了，可以分析对象特性有无变化，如换热对象的管壁有无结垢而增大热阻、降低传热系数，若分析结果确实是对象特性已有变化，则可重新整定调节器参数，一般仍可获得较好的过渡过程指标，因为调节器参数是依对象特性而定的。
假如运行中被调参数指示值变化不大，但从考虑仪表或其它参数判断出被调参数测量不准。测量元件被纸浆包住，差压计导管中不是单相介质，热电偶或热电阻断开等都会造成测量仪表指示值不准。为了避免测量出故障，除应随时检查外，一般用两套测量仪表，以便互相对照检查。
调节阀在使用中的问题也不少。特别是造纸生产中，多用于有腐蚀性的介质，会使阀芯、阀座变形，特性变坏，这样会使调节系统工作不稳定。这时应关闭切断阀，更换调节阀。又如气压信号管路漏气、阀门塔堵塞等也是常见故障，可按规程处理。
调节器出故障时，可转入气动或电动手操遥控。待换上备用表后，即可投入运行。仪表、调节器等都必须有适量备品、备件。
工艺操作的不正常，会给调节系统带来很大影响，情况严重时，只能转入手动遥控。例如调节系统原来设计在中负荷条件下运行，而工作在很大或很小负荷条件下，调节系统就不适应了。如果原来设计时选用的直线流量特性的调节阀，现在的工况，调节质量一定变坏。这时可考虑用对数流量特性的调节阀，情况会有好转。
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