本文將探討過程控制方案中的四個原理：工藝原理、設(shè)備原理、操作原理和控制原理。理解并確保這四個原理的一致性，對于實(shí)現(xiàn)整個控制方案的合理性、有效性、穩(wěn)定性和安全性具有決定性作用。
1、工藝原理是核心
首先，讓我們來明確工藝原理。工藝原理是整個過程的起點(diǎn)和核心，它確定了我們最原初的生產(chǎn)目的。例如，用蒸汽通過再沸器加熱塔底物料，工藝原理就是利用蒸汽熱量釋放，將塔釜物料加熱到所要求的溫度并保持穩(wěn)定。這一目標(biāo)是整個操作的基礎(chǔ)，也是我們后續(xù)設(shè)計(jì)和實(shí)施的指引。
2、設(shè)備原理的關(guān)鍵性
再看設(shè)備原理。設(shè)備原理關(guān)乎設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。對于上述例子中的再沸器，其可能是管式換熱器，通過蒸汽在管內(nèi)流動進(jìn)行換熱；也可能是浸沒式的，依靠換熱面積的改變以及蒸汽的冷凝相變熱來實(shí)現(xiàn)熱量傳遞。不同的結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制決定了設(shè)備的性能特點(diǎn)和適用范圍。只有充分了解設(shè)備原理，我們才能理解并確保其能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。
3、操作原理的重要性
操作原理則聚焦于操作人員如何運(yùn)行設(shè)備以達(dá)成設(shè)備的功能和效率，從而完成工藝的目的要求。在加熱塔底物料的場景中，操作工需要決定是通過改變蒸汽流量閥位來調(diào)節(jié)熱量輸入，還是變動冷凝水閥以改變換熱面積來實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的控制。正確的操作方式不僅能夠保證工藝目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還能延長設(shè)備的使用壽命，降低能耗和維護(hù)成本。
4、控制原理的適配性
最后是控制原理?？刂圃碇荚趯⑷说恼_操作設(shè)備方式，借助DCS或其他自控儀表系統(tǒng)進(jìn)行固化，實(shí)現(xiàn)自動操作，原則上是一個服從工藝目的工具。在我們的例子中，關(guān)鍵是要搞清楚哪個閥或單元對目標(biāo)變量存在單值因果關(guān)系，并將這種關(guān)系嵌入到控制儀表系統(tǒng)中。同時，還需要考慮參數(shù)的配合問題，確保符合閉環(huán)穩(wěn)定性條件，保證因果的單值性以及對不同干擾的適應(yīng)能力。
5、工藝、設(shè)備、操作和控制的一致性
為了更清晰地理解這四個原理的一致性，我們再以一個塔分離不同組分的過程為例。工藝原理確定了我們要實(shí)現(xiàn)不同組分的有效分離；設(shè)備原理則涉及到塔的類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和填料等；操作原理包括如何調(diào)整進(jìn)料量、溫度-壓力、回流比等操作參數(shù)；控制原理則是通過自動化系統(tǒng)精準(zhǔn)控制這些參數(shù)，以應(yīng)對各種干擾，保證分離效果的穩(wěn)定和優(yōu)化。
6、三類問題
常見的問題有三類：
①設(shè)備原理和工藝原理不一致
這一般出現(xiàn)于新工藝裝置開車后才發(fā)現(xiàn)的。比如結(jié)晶器大小和結(jié)構(gòu)不合理，造成產(chǎn)品質(zhì)量出問題。這類問題往往需要做技術(shù)改造。最近幾年在企業(yè)中新材料生產(chǎn)中，特別是很多工藝，在從中試放大到生產(chǎn)規(guī)模化后，質(zhì)量問題大多是這類問題。
②操作原理和設(shè)備原理不一致
這種情況大多出現(xiàn)于缺乏對設(shè)備原理不了解，特別是對設(shè)備優(yōu)化條件沒有進(jìn)行研究和測試，長期處于高能耗運(yùn)行和亞健康運(yùn)行，新裝置加上缺乏有經(jīng)驗(yàn)的操作工和工程師，在新企業(yè)里問題比較嚴(yán)重。也有的老企業(yè)，很少和外界交流，多年都自以為是地運(yùn)行在非優(yōu)化狀態(tài)，也不少見。
③控制策略和操作原理不一致
長期不能投入自控，不懂得從控制方案分析和改正問題，或者把問題歸于儀表和工藝，長期運(yùn)行于手動狀態(tài)，習(xí)以為常。能耗、安全、質(zhì)量問題都是常態(tài)。這類問題很普遍，在老裝置和新裝置都很常見。
7、總結(jié)與展望
綜上所述，工藝原理、設(shè)備原理、操作原理和控制原理相互關(guān)聯(lián)、相互影響，缺一不可。只有當(dāng)這四個原理保持高度的一致性，我們才能設(shè)計(jì)出合理、高效、穩(wěn)定且安全的過程控制方案。在實(shí)際工作中，大家需要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，深入研究每個環(huán)節(jié)，加強(qiáng)同業(yè)技術(shù)交流，互相學(xué)習(xí)。積極學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析方法，大膽嘗試新技術(shù)，以先進(jìn)理念指導(dǎo)精益運(yùn)行，使我們的工藝過程始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。
作者：馮恩波博士
