SCILAB的带搅拌釜式反应器（CSTR）温度控制(3)

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1.2 带搅拌釜式反应器控制方法的研究现状

对2连2续2搅2拌2反2应2釜2系2统2的2控2制2主2要2有控制装置和控制方法两种方式。起初，连续搅拌反应釜的自动2控2制2采2用2位2置2式2控2制2装2置，该装置2由2单2元2组2合2仪2表2构2成。但是由于化学反应过程2具2有2很2强2的2时2滞2性2和2非2线2性，采用这种简单的控2制2方2式2难以取得理想的控制效果和控制精度。接下来PLC控制器的出现在一定程2度2上2改2善2了2控2制2的2效果。但这种控制方式对于较2复2杂2的2控2制2过2程，在管理和通信方面2存2在2不2足。PID的使用2大2大2提2高了控制效果，由于算法简单2且2易2于2实2现，故被广泛采用。传统的PID对具2有2线2性2特2性的过程有较好的控制效果，而连续搅拌反釜2是2具2有2强2非2线2性特征，因此PID控制不能满足控制精度要求，控制2效2果2不2佳。随着控制理论的2发2展2和2研2究深入，更先进2有2效2的2控2制2方2法可应用于连续搅拌反应釜的控制，实现控制性能的提升。

针对连续搅拌反应釜的强2非222线22性22和22复22杂2性，国内外2很2多2学2者2在连续搅拌反应釜系统的建模与控制方面2做2了很多工作。

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

2 被控对象工艺过程及控制要求

2.1 被控对象工艺过程

被控对象为过程工2业2中2常2见2的2带2搅2拌2釜式反应器系统（CSTR），属于2间2歇2反2应过程，反应器2为2标2准2盆2头釜。

间歇反应工艺流程图

图2-1间歇反应工艺流程图

工艺2设2备2包2括：两台高2位2计2量2罐，其中 A 物料计2量2罐2液位 L2，入口V3，出口阀 V4，A 物料泵及2泵2电2机2开2关 S4；B 物料计2量2罐2液位 L3，入口阀 V2，出口阀 V5，B 物料泵及泵2电2机2开2关 S2。C 物料下料流量 F6，C 物料下料阀 V6。带搅拌2器2的2釜2式反应器，反应器内2主2产2物2浓度 A，反应温度 T1，液位 L4，反应物出口流量 F9，出口阀 V9，出口泵及2出2口2泵2开2关 S5（开关）。反应器蛇管2冷2却2水2入2口流量 F7，蛇管冷却水阀 V7；反应器夹2套2冷2却2水2入2口流量 F8，夹套冷却水阀 V8；反应器夹2套2加2热2蒸2汽阀 S6（开关）。反应器放空阀 V5，反应器2搅2拌2电2机2开2关 S8，高压冷却水阀 V10。

连续搅拌反应釜是2由2两2大2组2成2部分组成：搅拌容2器2和2搅拌机。搅拌容2器2包2括2了简体、换热元件、内构件。搅拌机包2括2搅2拌轴及其密封装置、搅拌器和传动装置。

连续搅拌反应釜2的2主2体2是2简体，是一个钢制2的2罐2形2容2器。将反应物料装入罐内就可以在其内2部2发2生2化2学2反应。换热元件的设置是为了调节2对2反2应2釜2内2的2反2应温度。夹套是常用的换热元件，围绕2在2简2体2的2外2部，是通过法兰连接或2焊2接2的2方2式2设2置2的各种不同形状的钢结构。这样使得2容2器2外2壁2与2夹2套2之间构成了密闭的空间。冷却2或2加2热2介质通入此空间，利用夹套2内2壁2进2行2传热，可以用来冷却2或2热2容2器2内2的物料。反应釜使用电磁阀来调节介质的每秒流2量2进2而2控2制2釜2内的反应温度。在化学反应2中2起2到2关2键2作2用的部件是搅拌器。它提供釜内物料适2宜2的2流2动2状2态2和2过程所需的能量。搅拌器可2以2分2为2很多种类型，我们研究的2是2最2普2遍2的2桨2式搅拌器。由于反应过2程2有2可2能2产2生2易爆、易燃、剧毒的物料和气体源!自`优尔+文*论(文`网[www.youerw.com，并且化学反应2过2程2对2反2应2物2料2的2纯度具有一定的要求，因此密封装置对于反应釜2来2说2是2不2可2少的一部分。电动机、连轴器、减速机及机2架2构2成2了传2动装置。搅拌电机的作用是为反应物料的循环流动提供动力，通过驱动搅拌轴带动搅拌器转动来实现[5]。在罐顶和罐底装设的加料口和出料口2的2作2用2是2将2反2应2物2料2加2入罐中并将生成物料取出。反应室内装2有2钢制2的2温2度2计套管。在套管内放2入2温2度2传2感2器2或者温度计，可以对反应釜内的2温2度2进2行测量。连续搅拌反应釜也可以外2接2附2件2装2置2来2满足不同的工艺需要。