含控制点的化工流程图设计课件

含控制点的化工流程图设计欢迎参加含控制点的化工流程图设计课程本课程将系统讲解化工流程图的设计原则、控制点的配置方法以及实际应用案例通过本课程，您将掌握如何设计既符合行业标准又能确保生产安全与效率的流程图流程图是化工生产的蓝图，而控制点则是确保生产安全、稳定、高效的神经中枢二者的结合，构成了现代化工生产的基础保障体系目录流程图基础了解工艺流程图的基本概念、标准符号和绘制规范控制点设计原理掌握控制点的类型、功能及配置原则工艺示例解析分析典型化工生产流程中的控制点布置常见配置与设计优化学习控制点的优化与故障排除技巧总结与提升把握设计要点和未来发展趋势化工流程图概述工艺流程图（）管道仪表流程图（）PFD PID工艺流程图是表示整个生产过程的简化图形，主要显示主要设管道仪表流程图是在基础上的详细展开，包含了所有管道、PFD备、物料流向和基本工艺参数它是理解整个工艺过程的基础文阀门、仪表和控制系统的详细信息是工程设计、施工和PID件，通常不包含详细的控制系统信息运行维护的重要依据主要用于工艺设计初期，帮助工程师了解整体流程，确定主详细描述了控制点的位置、类型和连接方式，是自动化设PFD PID要设备规格和工艺条件计和安全系统配置的关键文件流程图的作用工艺理解基础部门沟通桥梁流程图是理解复杂化工工艺的流程图是工艺、设备、自动首要工具，它以图形化方式展化、安全等不同专业领域之间示物料如何从原料转化为产品的通用语言它确保了从设的全过程新员工培训、工艺计到运行各阶段的信息一致优化分析以及故障排查都离不性，减少了误解和错误开流程图的指导运维与安全依据设备维护、操作规程制定、应急预案编制都以流程图为基础特别是含控制点的流程图，为生产安全提供了多层保障，是安全管理的核心文件之一常见化工流程类型连续式流程间歇式流程物料连续不断地进入和流出系统，生生产分批次进行，每批次完成一个完产过程不间断运行，如炼油、氨合整的生产周期，如精细化工、医药中成、乙烯生产等大型基础化工生产装间体等小批量、多品种生产置特点灵活性高，控制点配置需要考特点高度自动化，控制点配置密虑工序切换，通常需要较多人工干预集，强调稳定性和安全性，通常运行点，适合小规模多品种生产周期长，产能高半连续流程结合连续和间歇工艺的特点，部分环节连续运行，部分环节批次操作，如某些聚合物生产工艺特点控制点配置复杂，需要处理连续与间歇衔接的问题，要求自动化系统具有较高的柔性流程图基础符号化工流程图使用标准化的符号表示各种设备和部件主要设备符号包括反应器（搅拌、固定床、流化床等）、各类泵（离心泵、隔膜泵、计量泵）、塔器（精馏塔、吸收塔）等管线符号区分物料种类（原料、产品、蒸汽、冷却水等），阀门符号则根据功能和结构有所不同仪表符号通常由圆圈加字母组成，如TI（温度指示）、FIC（流量指示控制）、PI（压力指示）等熟练掌握这些符号是读懂和设计流程图的基础流程图绘制标准标准编号适用范围主要内容国际通用流程图符号与绘制基本ISO10628规范中国国内化工工艺流程图绘制规GB/T18146定仪表与控制系统仪表和控制系统图形符ISA S

5.1号工程设计文件工程图纸编号规则GB/T50034流程图绘制必须遵循严格的标准规范图纸尺寸通常采用国际标准系列（A A0-），图框内应包含项目名称、图纸编号、版本、设计审核人员等信息区在实际工A4/作中，应特别注意符号的一致性和图例说明的完整性现代流程图设计多采用专业软件如、等，这些软件内CAD AutoCADPID SmartPlant置了标准符号库和设计规则检查功能，有助于提高设计效率和准确性与的区别PFD PID工艺流程图管道仪表流程图PFD PID简化表示主要设备和物料流向详细表示所有设备和管道系统••包含基本工艺参数和物料平衡包含全部阀门、仪表和控制点••不显示详细的阀门和小型设备显示安全设施和联锁系统••控制系统仅作概念性表达详细的控制系统连接和信号流••主要用于工艺概念设计阶段工程设计和运行维护的基础••突出工艺路线和基本原理用于详细工程设计和施工••和在设计阶段的侧重点不同更关注工艺流程的整体构思，帮助工程师了解物料走向和主要工艺单元；而则关注工PFD PIDPFD PID程实现的细节，是设备采购、安装和控制系统配置的直接依据典型流程图结构主工艺线主工艺线是流程图的核心部分，表示从原料到产品的主要转化路径它通常包括原料预处理、主反应、分离纯化等关键工序主工艺线上的控制点密度通常较高，因为这些环节直接影响产品质量和产量回收与循环系统回收系统用于回收未反应物料或副产品，提高原料利用率典型的回收系统包括溶剂回收、催化剂再生、废热利用等这些系统通常与主工艺线并行设置，有自己独立的控制点配置辅助系统辅助系统为主工艺提供必要的支持，如冷却水系统、蒸汽供应、氮气保护等这些系统虽然不直接参与化学反应，但对工艺稳定性和安全性至关重要，需要配置适当的控制点确保可靠运行废物处理单元废物处理单元负责处理生产过程中产生的废水、废气和固体废物这些系统通常配置有环保监测控制点，确保排放符合环保要求现代化工厂越来越重视这部分的设计和监控流程图常见错误信息缺失矛盾标注最常见的错误是关键信息缺失，如同一流程的不同部分出现相互矛盾设备规格不明确、管道规格未标的标注，例如前后工序的物料平衡注、控制点缺少功能描述等这类不一致、控制点设定值冲突等这错误会导致后续设计和施工困难，类错误往往是由于设计修改过程中甚至造成安全隐患例如，一个脱未能全面更新所致某石油化工项硫装置的流程图中若未标明脱硫剂目中，因进料泵流量与反应器设计用量和再生条件，可能会影响实际处理量不匹配，导致装置无法达到运行效果设计产能控制逻辑混乱控制点之间的逻辑关系不清晰，如联锁条件模糊、控制回路重叠或冲突等这类错误会导致自动化系统难以实现或运行不稳定在一套聚合物生产线中，因压力和温度控制逻辑不协调，导致频繁出现紧急停车事件控制点定义及意义控制点的基本概念工艺操作安全保障控制点是指在化工流程中，对工艺参数（如温度、压力、流量、控制点是实现工艺安全的第一道防线通过实时监测关键参数，液位等）进行监测、控制或调节的位置每个控制点通常由测量可以及时发现异常并采取调整措施，防止工艺偏离安全范围在元件、控制器和执行机构组成，形成一个完整的控制回路危险工艺中，控制点还与联锁系统和紧急停车系统相连，形成多层次的安全防护体系控制点是连接工艺流程和自动化系统的桥梁，是实现工艺稳定运历史上许多重大化工事故的根本原因都与控制点设计不合理或失行和安全生产的关键环节合理配置的控制点可以使工艺在最佳效有关因此，控制点的正确设计和可靠运行对化工生产至关重状态下运行，提高产品质量和生产效率要控制点的类型监控点采样点仅进行参数监测和显示，不执行控制动用于工艺分析和质量控制的取样位置作如温度指示计、压力指示计通常配备专用取样阀和冷却装置，确保TI PI等适用于需要操作人员了解但不需要取样安全和代表性多设置在关键工艺自动调节的工艺参数节点和产品出口处调节点反馈与前馈控制点具有自动调节功能的控制点，通过测反馈控制基于测量结果调整，而前馈控量、比较和调节三个环节实现闭环控制则基于入口条件预测调整两者结合制如温度控制器、流量控制器TC使用可提高控制性能和抗干扰能力等是最常见的控制点类型FC控制点与自动化现场级测量与执行各类传感器和执行机构组成控制点的物理层DCS/PLC控制系统负责数据采集、算法处理和控制输出操作员站提供人机交互界面实现监控和干预现代化工厂的控制点已经发展成为分布式控制系统或可编程逻辑控制器的重要组成部分控制点通过标准化接口将现场数据传输到DCS PLC控制系统，经过处理后生成控制指令，实现工艺的自动调节控制系统的编程逻辑基于流程图中定义的控制点配置，将工艺要求转化为具体的控制策略在软件实现中，每个控制点对应一个或多个功能块，这些功能块按照预设逻辑相互连接，构成完整的控制网络通过这种方式，抽象的工艺流程变成了可执行的自动化系统控制点配置的原则优化运行确保工艺在最佳条件下运行资源利用提高能源和原料的使用效率稳定控制维持工艺参数在理想范围内安全优先防止危险状态的出现和扩散控制点配置应遵循安全第

一、稳定可靠、经济高效的原则安全相关的控制点必须有足够的响应速度和可靠性，通常采用冗余设计和独立供电控制点的灵敏度应与工艺要求相匹配，过于灵敏可能导致频繁调整和系统不稳定，而反应过慢则无法及时纠正偏差在确定控制点时，应考虑工艺特性、设备特点、操作条件和潜在风险，确保控制点能够有效应对各种工况，包括启动、停车和紧急情况实际工程中，应在技术可行和经济合理的基础上，尽可能选择最简单、最直接的控制方案控制点与工艺流程的关系关键路径识别首先需识别工艺流程中的关键路径，这些路径通常包括主反应器、关键分离设备、精制环节等对产品质量和安全有决定性影响的环节这些位置通常是控制点配置的重点区域关键参数确定对每个关键工艺节点，确定需要控制的关键参数，如反应温度、压力、停留时间、催化剂活性等这些参数直接关系到反应效率、产品选择性和工艺安全性控制策略选择根据工艺特性和参数特点，选择适当的控制策略快速变化的参数可能需要高频率采样和快速响应的控制系统，而缓慢变化的参数则可采用相对简单的控制方式控制点的分布策略应考虑工艺的整体性和各单元间的相互影响在连续流程中，上游工序的波动会传递到下游，因此可能需要设置前馈控制点来提前应对变化对于循环系统，应在循环入口和出口均设置控制点，形成闭环控制流程图中的控制点标识在PID流程图中，控制点通常用一个带字母的圆圈表示字母代码遵循国际标准ISA S

5.1，第一个字母表示测量参数（T-温度，P-压力，F-流量，L-液位，A-分析量等），后续字母表示功能（I-指示，C-控制，R-记录，S-开关等）例如，TIC表示温度指示控制，PIC表示压力指示控制控制回路通常用虚线连接测量点、控制器和执行机构为了区分不同类型的信号，电气信号、气动信号和软件连接通常使用不同的线型或颜色多回路控制、联锁控制和顺序控制则有特殊的表示方法，通常在图中附加说明或参照控制逻辑图控制回路基础测量元件如温度传感器，将物理量转换为电信号控制器比较测量值与设定值，计算输出信号执行机构如调节阀，根据控制信号改变工艺条件反馈环节测量输出变量，完成闭环控制简单控制回路是所有复杂控制系统的基础以温度控制为例，温度传感器测量工艺温度并转换为标准信号（如4-20mA），控制器将此信号与设定值比较，根据偏差计算控制输出，通过调节加热功率或冷却介质流量来调整温度随着温度变化，传感器感知新值并反馈给控制器，形成连续的闭环控制多变量控制点配置处理多个相互影响的参数例如，反应器中温度和压力往往相互关联，单独控制任一参数可能导致另一参数偏离多变量控制通过考虑参数间的相互作用，实现协调控制，提高系统稳定性和控制精度典型控制点布局案例热交换控制压力控制液位联锁示例典型的热交换控制回路包括温度测量压力控制是化工生产中最常见的控制回液位联锁是典型的安全控制应用以储点、温度控制器和调节冷却介质流量的路之一典型配置包括压力变送器、压罐为例，设置高高液位开关、高LSHH控制阀在换热器出口设置温度传感力控制器和调节阀压力控制可通过调液位开关、低液位开关和低LSH LSL器，将测量值反馈给控制器，控制器根节进料量、出料量或旁路流量来实现低液位开关，形成多级保护LSLL据偏差调节冷却水流量，实现出口温度在处理可燃易爆介质时，压力控制点还当液位达到高高限时，将自动关闭进料的稳定控制需与安全阀和紧急泄压系统协调配合，阀并停止上游泵；当液位低于低低限对于较大的热交换系统，可能还需要设确保在任何情况下都不会超压时，将自动关闭出料阀并停止下游泵，置多个测温点和分区控制，以应对不均防止设备空转损坏匀传热和负荷变化的情况控制点的冗余与备份冗余设计理念双重控制点布局多源供电系统冗余设计是指在同一控制点安装多套独立双重控制点通常采用关键控制点通常配备不间断电源和2-out-of-UPS的测量和控制装置，当一套系统失效时，表决逻辑，即安装三套独立的测备用电源，确保在主电源失效时控制功能32oo3另一套可以自动接管，保证控制功能不中量装置，当至少两套给出一致的结果时，仍能正常运行对于特别重要的安全联锁断冗余设计主要应用于关键控制点，特系统才执行相应的控制动作这种设计既系统，可能还会使用气动或液压备用系别是那些一旦失效可能导致安全事故或重能防止单点故障导致的误动作，又能避免统，完全独立于电气系统，提供最后一道大经济损失的位置因单个传感器失效而无法响应真实危险的防线情况冗余设计需要平衡可靠性提升和成本增加的关系在实际工程中，通常根据风险评估结果，对不同级别的控制点采用不同程度的冗余设计最关键的安全联锁系统可能采用三重冗余，而一般的工艺控制可能只需要单一系统或简单备份控制点与报警系统正常运行区间参数在理想控制范围内波动提示报警区间提醒操作人员注意参数变化趋势警告报警区间需要干预以恢复到正常区间危险报警区间自动执行保护动作并紧急处理控制点的报警设置应遵循分级原则，合理设置不同等级的报警限值通常，从设定值向不利方向偏离时，先触发低级别报警提醒操作人员，若参数继续恶化则触发高级别报警并可能联动保护措施报警限值设置应考虑工艺波动、测量误差和响应延迟，避免频繁的无效报警报警系统的响应时间是关键指标，特别是对于可能快速发展的危险情况系统设计时应确保从参数超限到报警触发、从报警触发到操作员接收、从操作员接收到采取行动的时间都在可接受范围内对于危急情况，应配置自动保护机制，不完全依赖人工干预控制点调节阀配置调节阀选型阀门安装位置原则调节阀是最常用的控制执行机构，其选型直接影响控制性能主要考虑因素包调节阀的安装位置应遵循以下原则括•尽量靠近被控制的工艺单元•介质特性（腐蚀性、粘度、固体含量等）•避免阀前后管道弯头、三通等引起的流动扰动•流量范围和调节比•确保维修便利性和可达性•压力降和空化风险•考虑重力和液位对阀门性能的影响•密封等级和泄漏要求•关键控制点应设置手动旁路系统•开关特性（线性、等百分比或快开）•防止气体或蒸汽管线中形成冷凝液囊•故障安全状态（断电或断气时开启或关闭）在流程图设计中，应清晰标注调节阀的种类、规格、动作方式和故障安全状态对于关键控制点，还应考虑设置手动操作旁路，以便在自动控制系统故障时能够维持基本生产功能在处理危险介质的场合，控制阀还应配合紧急切断阀ESD使用，形成双重保障控制点校准与维护定期巡检要求典型故障与处理建议控制点的可靠性依赖于定期的校准和维护巡检周期应根据设备控制点常见故障包括测量漂移、控制器参数不当、执行机构卡涩重要性、运行环境和历史可靠性来确定通常，关键控制点每等流程图中应标注关键控制点的正常工作参数范围，便于判断个月进行一次全面检查，包括零点和量程校准、机械部件检故障状态对于复杂控制回路，可在流程图附件中提供控制逻辑3-6查、信号传输验证等说明和故障诊断流程图在流程图设计阶段，应考虑后期维护需求，预留取压点、测试现代化工厂越来越多地采用智能诊断技术，通过分析控制信号波孔、旁路系统等辅助设施，便于在线校准和故障诊断还应注意动、执行机构响应时间等参数，实现控制点健康状态的在线监测在危险区域的控制点配置时，满足防爆和本质安全要求和预测性维护，减少意外停机和维护成本工艺流程乙烯生产流程分析裂解炉段原料经过预热后在高温（800-850℃）下进行热裂解反应，生成乙烯、丙烯等烯烃和副产物关键控制点包括进料温度控制TIC、炉管出口温度监测TI和炉膛压力控制PIC急冷与压缩段热裂解气体经急冷停止反应，随后进入多级压缩主要控制点有急冷出口温度控制TIC、各级压缩机入口温度和压力控制TIC/PIC、级间冷却器的温度控制TIC等净化与分离段压缩气体经酸性气体脱除、干燥和低温精馏分离各组分关键控制点包括脱酸液再生温度控制TIC、分馏塔顶压力控制PIC、回流比控制FFIC和塔底液位控制LIC等产品精制与储存分离出的乙烯产品经过最终纯化，达到聚合级要求后送至储罐主要控制点有产品纯度在线分析AIC、储罐压力控制PIC和温度控制TIC等控制点分布示意图乙烯裂解——乙烯裂解是整个生产工艺的核心环节，控制点布置尤为关键在进料系统中，设置流量控制FIC精确控制原料进量，配合密度分析仪DI实时监测原料性质变化裂解反应区域主要控制温度，通过多点温度测量TI监控炉管温度分布，辅以燃料气流量控制FIC和空气比例控制FFIC调节加热强度裂解气出口急冷段是反应控制的关键点，设置温度控制回路TIC迅速冷却气体至350℃以下，防止继续反应同时，冷却水入口采用流量控制FIC，出口设置温度监测TI，两者联合确保冷却效果对于可能结焦的设备区域，还应设置压差监测PDI，实时评估结焦状况，作为检修决策的依据工艺流程硫酸生产典型流程硫磺燃烧转化反应将硫磺在空气中燃烧生成二氧化硫气体在催化剂作用下将二氧化硫氧化为三氧化硫产品精制吸收工序硫酸浓缩和纯化达到商品规格三氧化硫与水反应生成硫酸硫酸生产是一个典型的放热工艺，温度控制是其关键控制点在硫磺燃烧炉中，需要精确控制空气量和硫磺进料比例，确保适宜的燃烧温度（900-1050℃）和充分燃烧转化器是多层催化床结构，每层之间需要设置温度控制点，通过冷却或加热调节入口气体温度，确保催化反应在最佳温度区间进行吸收塔是另一个控制重点，需要控制吸收液浓度、温度和循环量，确保三氧化硫被充分吸收在整个工艺流程中，还需要密切监控尾气中的二氧化硫和三氧化硫含量，既是生产效率的指标，也是环保排放的控制参数硫酸浓度的在线监测是产品质量控制的关键点硫酸工艺常见控制点原料计量控制反应温度控制硫磺进料采用质量流量计精转化器各层催化床采用多点温度FIC确控制进量，配合熔融槽液位控测量监控温度分布，入口温TI制稳定供料空气进量通过度通过换热器和冷空气混合比例LIC风量控制和氧含量分析控制第一层入口温度控FIC TIC双重控制，确保理论空气制在，后续各层根AIC420-440℃比为这些控制点直接影据反应程度逐步降低温度控制

1.1-

1.2响燃烧效率和二氧化硫浓度的精度直接决定了转化率和催化剂寿命尾气排放监控尾气中和含量通过在线分析仪连续监测，其数据既用于工艺SO2SO3AIC效率评估，也是环保合规的关键指标当检测到超标时，系统会自动调整吸收塔参数或降低产量现代装置通常配备尾气脱硫装置，其效率也是重要的控制参数工艺流程氨合成流程实例原料净化天然气和空气经过脱硫、转化和净化工序，制得合成用氢气和氮气主要控制点包括脱硫床温度控制、转化炉温度控制、转化反应水蒸气比例控制TIC TICCO和脱除液再生温度控制等FFIC CO2TIC氨合成氢气和氮气在高温高压下通过催化剂合成氨气关键控制点有压缩机出口压力控制、合成塔入口温度控制、冷却循环控制和氨含量在线分析PIC TICFIC等合成塔采用多点温度监测，掌握温度分布的变化规律AIC氨分离与储存合成气经冷却后液化分离出氨，未反应气体循环使用主要控制点包括分离器温度控制、液氨产品纯度分析、循环气中惰性气体含量控制TIC AIC和液氨储罐液位与压力控制等AIC LIC/PIC氨合成工艺的特点是高温高压运行，安全控制尤为重要在整个工艺流程中，除常规控制点外，还需配置大量安全联锁和紧急停车点，确保在异常情况下能够迅速安全地停止生产关键阀门与控制点剖析安全联锁阀紧急切断阀XV ESV安全联锁阀是与安全仪表系统相连的自动切断阀，用于在紧急切断阀是应急系统的重要组成部分，用于紧急情况下快速隔SIS危险状况发生时隔离工艺单元或设备这类阀门通常采用故障安离工艺单元或整个装置这类阀门通常有更高的可靠性要求和更全设计，即在控制信号或动力源失效时，阀门会自动移至安全位快的响应速度，常配备备用动力源和多重执行机构置（开启或关闭）在流程图中，应标明切断时间要求（通常秒内完成关ESV5-15在流程图中，安全联锁阀常用表示，并标明联锁条件和动作闭）和可靠性等级重要的常采用双阀串联配置，提XV SILESV方向例如，某反应器的进料安全联锁阀可能标注为反应器温高系统可靠性某些关键位置可能还需配置阀位限位开关度高高或压力高高时关闭，确认阀门实际状态TAHH PAHHZSC/ZSO在设计含控制点的流程图时，应明确区分常规控制阀与安全相关阀门安全相关阀门通常由独立于的安全系统控制，电源和信号DCS线路应物理隔离对于高危工艺，可能需要配置火灾安全阀，能在火灾条件下保持功能完整性一定时间FSV凝液、废气排放控制点实例凝液回收控制系统废气排放控制点凝液回收系统通常设置液位控制LIC、废气排放系统的控制点主要集中在污染温度监测TI和水质分析AIC等控制物浓度监测和处理效率控制上典型配点液位控制确保收集槽不会溢流或干置包括流量测量FI、温度控制TIC、涸，温度监测防止高温凝液对系统造成压力监测PI和多组分分析AIC损害，水质分析则判断凝液是否适合回现代环保要求下，废气排放控制点往往用与环保部门联网，实时传输监测数据对于含有多种污染物的凝液，可能还需系统还需配置报警点和联锁，当污染物设置pH值控制AIC和电导率监测超标时自动采取措施，如增加处理剂用AIC，作为水质判断和处理方式选择的量或降低产量依据紧急放空系统紧急放空系统是安全控制的重要组成部分，主要控制点包括触发条件监测（如压力高高限PSHH）、放空阀开度控制ZIC和火炬温度监测TI等系统设计需确保在最大释放量条件下仍能安全处理气体，控制点配置应考虑极端条件下的可靠性和响应速度控制点优化案例分析分离塔能效优化某石油化工厂的蒸馏塔原采用固定回流比控制，能耗高且产品质量波动大优化后增加塔顶产品组分分析控制回路AIC，与回流比控制形成级联系统当产品组分达标时，自动降低回流比以节能；组分偏离时，则提高回流比保证质量该优化使能耗降低15%，产品质量一致性提高20%反应器转化率提升某合成氨装置的转化率长期低于设计值分析发现主要问题在于催化剂床层温度控制不精确优化措施是增加多点温度测量，并采用模型预测控制MPC替代传统PID控制，同时考虑进料组成、流量变化对温度的影响优化后转化率提高了

3.2个百分点，年增效益超过500万元安全控制系统升级某危险化学品生产装置通过风险评估识别出多个控制点响应速度不足的问题优化方案包括将关键安全控制点从DCS迁移至独立的安全仪表系统SIS；增设冗余传感器采用2oo3表决逻辑；升级紧急切断阀为快速响应型；增加无线备份通信链路升级后系统响应时间从8秒缩短至2秒以内，大幅提高了安全裕度仪表流程图（）实例讲解PIDPID流程图是控制点设计的核心文件，它详细展示了每个测量点、控制器和执行机构的位置和连接关系控制点通常用标准符号表示，如TIC-101表示编号为101的温度指示控制器信号线则根据不同类型使用不同线型电气信号通常用细实线或虚线，气动信号用点划线，软件或逻辑连接用特殊符号线一个典型的控制回路包括测量元件（如温度变送器TT-101）、控制器（如TIC-101）和执行机构（如控制阀TV-101）它们在PID上通过信号线连接，形成完整的控制环路复杂系统可能还包括选择器、计算器、延时器等功能块，以实现更复杂的控制策略控制逻辑通常在流程图的附注中详细说明，或参照单独的控制逻辑图动态控制点布置自适应控制根据工况自动调整控制参数波动预测识别潜在波动并提前调整动态平衡维持关键变量在最佳范围内工况监测实时跟踪工艺状态变化动态控制点布置是针对工艺波动特性设计的先进控制策略与传统固定参数控制不同，动态控制能够根据工艺状态的变化自动调整控制策略和参数，更好地应对负荷波动、原料变化和设备性能衰减等实际工况在临界工况控制中，系统通过监测多个相关参数的变化趋势，识别工艺即将进入不稳定区的征兆，并提前采取调整措施例如，在聚合反应中，通过监测反应热、粘度变化和压力波动，可以预判聚合反应是否即将失控，并自动调整冷却强度或减少单体进料，防止反应偏离安全区域现代化工厂越来越多地采用基于模型和人工智能的预测控制技术，提高工艺稳定性和安全裕度双位与比例调节控制点举例双位控制特点比例调节控制特点双位控制（开关控制）是最简单的控制方式，控制器输出只有比例调节控制可在范围内连续调节输出，实现精确控/0-100%两个状态全开或全关典型应用包括制典型应用包括液位上下限控制（高液位停泵，低液位启泵）流量精确控制（根据偏差大小调节阀门开度）••温度区间控制（超过上限停止加热，低于下限开始加热）温度精确控制（根据温差大小调节加热功率）••压力安全控制（超压开启放空阀，压力正常关闭放空阀）浓度调节控制（根据分析结果调整加药量）••优点是结构简单、可靠性高、成本低；缺点是控制精度有限，可优点是控制精度高，工艺参数波动小；缺点是设备复杂、成本能导致频繁开关和工艺参数波动高、维护难度大在实际应用中，控制方式的选择应基于工艺要求和经济性考虑对于允许参数在一定范围内波动的简单工艺，双位控制可能更经济；而对精度要求高或波动敏感的关键工艺，则必须采用比例调节控制现代控制系统通常结合使用两种方式，例如在正常工况下采用比例调节，在异常情况下切换至双位控制作为最后保障安全仪表系统（）与控制点集成SIS风险评估与SIL定级首先对工艺危险进行系统评估，识别可能的危险情景，并根据风险程度确定安全完整性等级SILSIL等级从1到4，数字越高表示安全要求越严格这个定级决定了后续控制点的可靠性设计标准安全控制点配置根据SIL要求配置安全控制点，包括传感器、逻辑控制器和执行元件高SIL等级通常要求多重冗余设计，如2oo3表决逻辑和多重执行机构安全控制点必须与基本过程控制系统BPCS物理隔离，确保独立性SIS与DCS接口设计虽然SIS和DCS是独立系统，但二者需要适当连接以实现信息共享典型的接口包括SIS状态监测、报警传递和联动响应接口设计必须确保SIS的独立性不受损害，一般采用单向通信和光电隔离技术在流程图设计中，SIS控制点通常用特殊符号标识，明确区分于常规控制点SIS相关的测量元件、控制器和执行机构都应标注其SIL等级和故障安全方向SIS控制逻辑通常在单独的安全逻辑图中详细说明，而流程图仅提供基本功能描述现代安全设计强调分层保护理念，将控制点按功能划分为多个安全层基本控制层、报警与监督层、自动保护层和应急响应层每层均具有独立功能和失效模式，共同构成纵深防御体系，提高整体安全可靠性连续生产流程中的控制点配置物料平衡控制连续流程的核心是维持物料平衡，通常采用进料控制-库存控制-出料控制三位一体的控制策略关键控制点包括进料计量控制FIC、中间缓冲罐液位控制LIC和产品计量控制FIC这些控制点通常级联连接，形成协调控制网络关键工艺参数稳定连续流程要求工艺条件稳定，关键参数如温度、压力、浓度等需要精确控制在窄范围内典型控制点采用先进控制算法如PID级联、前馈补偿或模型预测控制MPC，最大限度减小工艺波动对于相互影响的参数，常采用多变量协调控制策略设备状态监控连续生产中设备长期运行，状态监控至关重要关键设备如压缩机、泵和大型换热器通常配置振动监测VI、温度监测TI、压差监测PDI等多种控制点，实时评估设备健康状况，预防故障发生，避免意外停车生产柔性适应现代连续生产需要具备一定柔性，适应不同产品规格和产量要求控制系统通常预设多种工艺配方，通过切换关键控制点的设定值实现不同产品的生产这类切换点必须设计合理的过渡策略，确保平稳转换间歇工艺控制点特点工序顺序控制间歇工艺的特点是按照预定顺序完成一系列工序控制点配置需要支持顺序化操作，如批次启动点START、工序转换点NEXT、批次结束点END等现代系统通常采用顺序功能图SFC定义工序流程，每个状态对应特定控制策略人工干预点间歇工艺通常需要较多人工操作和干预，如加料确认、质量检验、工序转换决策等这类控制点在流程图中标记为操作员确认点CONFIRM或质量检验点QC，系统会在这些点等待人工输入后继续应明确标注哪些点可自动跳过，哪些点必须人工确认时间序列控制间歇工艺的许多操作基于时间序列，如反应保温时间、沉降时间、干燥时间等这类控制点除了常规工艺参数监测外，还需配置定时器TM和积算器TOT，追踪时间进程和累计量系统通常提供剩余时间显示和进度提示功能批次记录与追溯间歇工艺要求完整的批次记录，每个关键控制点的数据都需要记录并与特定批次关联系统应配置批次识别点BATCH-ID、原料确认点MAT-ID和关键参数记录点REC，支持后续的质量追溯和工艺分析这在制药和食品行业尤为重要关键测量点配置原则代表性原则准确性原则测量点的位置必须具有代表性，能够准确反映被测量精度应与工艺控制要求相匹配，考虑以下因测参数的实际状态例如素•温度测量点应避开局部热点或冷点•测量范围应覆盖工艺正常波动和异常范围•流量测量应在充分发展的流场中进行•精度等级应满足控制精度和安全要求•压力测量点应考虑静压和动压的影响•响应时间应快于工艺变化速率•分析仪取样点应确保样品具有代表性•抗干扰能力应适应现场环境条件可维护性原则测量点的设计应考虑后期维护和校准的便利性•重要测量点应设置旁路或备用测点•在线校准需要提供标准接口或测试点•易损件应便于更换和维修•危险区域的测量点应考虑安全操作空间关键测量点的配置对工艺控制至关重要，应在流程图设计初期就予以充分考虑测量点的选择既要满足技术要求，也要考虑经济性对于高风险或高价值工艺点，可能需要配置多重测量系统；而对于一般参数，则可采用单一测量方案在选择测量技术时，还应考虑防爆和本质安全要求，特别是在易燃易爆环境中温度控制点详细设计测温元件选择安装位置确定控制策略设计温度控制的基础是合适的测温元件选择常温度测点位置直接影响控制效果，应考虑以温度控制常用策略包括用选项包括下因素单回路适用于单一热源的简单系统•PID热电偶适用于高温和快速响应场合确保测量的代表性（避开热量边界层）••级联控制内环控制热源，外环控制工•热电阻适用于中低温精密测量考虑传热时滞（与控制目标的距离）艺温度•••热敏电阻成本低但温度范围有限•安装深度（一般为管径的1/3至1/2）•分区控制对大型设备的不同区域独立控制红外测温适用于非接触测量避开死区和涡流区（如管道弯头内侧）••温度差控制控制入出口温差而非绝对•元件选择应考虑温度范围、需求精度、响应关键设备通常配置多点测温，掌握温度分布温度速度和防腐要求等情况高精度控制可能需要自适应或模型预测算法热敏区域控制点的布置应特别注意温度剃度和传热时滞例如，在管壁反应器中，壁温和流体温度可能存在显著差异，控制系统设计应考虑这种不均匀性对于批处理工艺，温度控制策略可能需要随批次进程动态调整，如反应初期采用缓慢升温，反应高峰期加强冷却控制压力控制点详细设计过程控制常规工艺过程控制（PIC,PC）报警层高低压报警（PAH,PAL）联锁保护超压联锁切断（PSHH,PSLL）机械保护4安全阀和爆破片（PSV,RD）压力控制是化工安全的关键环节，应采用分层保护策略第一层是常规过程控制，通过调节进出料或加热/冷却维持正常压力；第二层是报警系统，当压力偏离正常范围时提醒操作人员；第三层是联锁保护，在压力严重偏离时自动执行保护动作；第四层是机械保护装置，作为最后的安全屏障压力控制点的配置必须考虑介质特性和设备压力等级对易燃易爆介质，通常要求更高的安全裕度和更可靠的控制系统压力变送器的选型应考虑量程、精度、响应时间和防腐要求安装位置应避开脉动源和死区，确保测量准确性对于脉动较大的系统，可能需要安装缓冲装置或脉动阻尼器压力安全阀和爆破片的设置应符合相关安全规范，并在流程图上清晰标注其整定压力和排放能力流量控制点详细设计远传流量测量就地流量测量远传式流量测量将信号传输到集中控制系统，适用于关键流量控制点就地流量测量仅在现场显示流量，不传输至控制系统，适用于辅助检和需要记录、报警的场合常用技术包括查和临时监测常见形式包括差压式如孔板、文丘里管，成本低但精度有限转子流量计直观可视但精度有限••涡轮式适用于洁净液体，响应快但易磨损玻璃转子流量计适用于小流量精确观察••电磁式适用于导电液体，无压损但初投资高机械指针式稳定可靠但精度较低••质量流量计直接测量质量流量，精度高但成本较高视镜观察器简单直观但仅能粗略判断有无流动••选型时需考虑介质特性、管径大小、流量范围、精度要求和维护条就地流量计优点是成本低、安装简单、无需复杂仪表系统，缺点是不件能自动控制和远程监控流量控制点在设计时需特别注意前后直管段的要求不同类型的流量计对上下游直管段长度有不同要求，例如孔板流量计通常需要上游10-、下游的直管段（为管径）安装位置应避开振动源、热源和电磁干扰区域20D5-10D D对于控制精度要求高的场合，流量控制可采用级联结构，内环为阀位控制，外环为流量控制这种结构可以克服阀门的非线性特性和滞后性，提高控制精度对于小流量或易波动的流体，还可考虑配置缓冲罐或脉动阻尼装置，稳定流动状态液位控制点详细设计连续测量技术分段测量应用特殊液位控制需求连续液位测量提供完整的液位信息，适分段测量仅在特定液位点检测液体存在特殊工艺可能需要定制液位控制策略用于精确控制常用技术包括差压式与否，通常用于高低限报警和联锁保例如，界面液位控制需要区分不同液体（适用于封闭加压容器）、浮筒式（结护常用技术有浮球开关（简单可层，可采用差分压力或多点电导探测；构简单但有可动部件）、导波雷达（适靠）、电导式（低成本但仅适用于导电泡沫易发介质则需要防泡沫干扰的测量应性强但初投资高）、超声波（非接触液体）、热导式（适用于危险介质）技术，如导波雷达或核辐射法；高粘度但易受蒸汽干扰）等连续测量的优势等分段测量常配置为多点检测，如或易结晶介质需要无接触或自清洁型测在于可实现比例调节控制，保持液位在（高高液位）、（高液位）、量装置控制策略也应与介质特性匹LSHH LSH最佳工作点，减少波动（低液位）、（低低液位），配，如缓慢响应或分级控制LSL LSLL形成完整的保护体系控制点经济性分析控制点配置常见误区重复配置响应缓慢盲目冗余在相近位置重复配置功能相似的控未考虑工艺特性而导致控制响应时不分重要性地对所有控制点都采用制点，不仅增加成本，还可能导致间不匹配如在热惯性大的设备上高冗余度设计，造成系统复杂化和控制干扰例如，在同一管段上安使用标准PID控制，可能造成调节过成本上升应基于风险评估确定各装多个温度控制回路，各自独立调度和震荡案例某聚合反应器温控制点的重要性，针对性配置冗余节，则易造成控制振荡正确做法度控制采用常规冷却水调节，但由度如关键安全联锁可采用三重冗是进行功能整合，一个位置只保留于反应热释放快、传热滞后大，导余，一般工艺控制可采用单系统或一个主控点，必要时设置备用或确致温度控制不稳定解决方案是采简单备份，辅助监测点甚至可不设认点，并明确优先级关系用预测控制和分层冷却策略，提前冗余响应温度变化趋势忽视人因过度依赖自动化而忽视操作人员的介入需求完全自动化系统在异常情况下可能无法灵活应对，应预留适当的人工干预点同时，界面设计应考虑操作习惯，避免过于复杂的操作逻辑，提供清晰的状态反馈和操作指导控制点选型与风险评估1识别危险场景系统分析可能发生的危险场景和后果，包括工艺偏离、设备故障、操作错误等2确定风险等级根据事件概率和后果严重性评估风险等级，采用风险矩阵方法3设定安全完整性要求根据风险等级确定所需的安全完整性等级SIL和控制点冗余度4验证控制方案通过模拟测试和失效分析确认控制方案是否满足安全要求控制点选型必须基于全面的风险评估，考虑不同失效模式的后果对于可能导致人身伤害、重大财产损失或环境污染的危险场景，应采用高可靠性控制点配置，包括高等级的传感器、控制器和执行机构，以及多重冗余设计和定期测试机制失效后果分析FMEA是控制点风险评估的重要工具，通过系统性分析每个控制点可能的失效模式、原因、后果和检测方法，确定风险优先级并制定相应的控制策略对于高风险控制点，还应进行定量风险分析，计算出可靠性指标如平均故障间隔时间MTBF和安全故障分数SFF，验证其是否满足安全完整性要求新工艺流程图的控制点优化建议智能化趋势传统控制点正向智能控制点发展，集成自诊断、自校准和自适应功能新一代智能传感器可实时评估测量可靠性，在发现异常时自动切换测量策略或发出预警流程图设计应预留智能控制接口和数据通道，便于未来升级模块化设计控制点配置采用功能模块化思路，将复杂系统分解为标准化控制模块，如进料模块、反应控制模块、分离模块等每个模块内部控制逻辑高度集成，模块间通过标准接口连接这种方法提高了设计效率和系统可维护性无线与IoT应用传统有线控制点正逐步被无线技术替代，特别是在临时监测点、难以布线的位置或移动设备上新型物联网IoT传感器组网能力强、部署灵活，可实现更密集的参数监测流程图应适应这一趋势，标注无线测点和网关位置人工智能增强人工智能技术正在改变控制点的功能定位，从单纯的参数监测控制转变为工艺状态分析和决策支持流程图设计应考虑数据集成点，将分散的控制点数据汇集用于AI分析，并预留智能决策输出接口流程图设计与修改流程初步设计工艺工程师根据工艺需求和基本设计规范绘制初版流程图，确定主要设备、物料流向和关键控制点位置初步设计应注重工艺路线的合理性和控制策略的可行性，不必过于关注细节多学科评审由工艺、设备、仪表、电气、安全等多专业工程师组成评审小组，对流程图进行全面审核重点检查工艺路线合理性、设备匹配性、控制策略可行性、安全防护充分性和操作维护便利性等方面各专业应从自身角度提出完善建议设计修改完善根据评审意见修改完善流程图，补充细节信息，完善控制点配置此阶段应注重各系统的协调性和接口匹配，确保不同专业的设计要求得到有效整合，避免冲突和遗漏最终确认与发布设计负责人组织最终确认会议，对修改后的流程图进行最后检查和确认确认无误后，由设计管理部门正式发布流程图，并纳入文档管理系统发布的流程图应标注版本号、审核人和发布日期等管理信息流程图的变更管理同样重要，任何修改都应遵循严格的变更控制程序变更申请需明确说明修改内容、原因和影响范围，经评审批准后方可执行重大变更还需进行安全分析和验证测试，确保变更不会引入新的风险所有变更都应记录在案，保持完整的变更历史，便于追溯和学习流程图与实际运行的闭环管理工程实施流程图设计按流程图进行设备安装和系统集成基于工艺需求的流程与控制点初始设计实际运行生产过程中的实际工况数据收集持续优化基于运行反馈调整流程图设计性能分析对比设计与实际运行的差异流程图不应是一成不变的静态文档，而应与实际生产形成动态闭环管理投产后应定期收集各控制点的实际运行数据，与设计参数进行对比分析，识别潜在问题和优化机会例如，通过分析控制回路的实际性能指标（如波动范围、调节频率、控制偏差等），可以发现控制策略不当或参数设置不合理的问题现代化工厂通常建立数字孪生系统，将流程图与实时运行数据集成，实现虚实结合的可视化监控这不仅便于操作人员理解当前工况，也为工艺优化提供直观分析平台当实际工艺发生变化或识别出优化机会时，应及时更新流程图，保持文档与实际的一致性这种闭环管理确保了流程图始终反映最佳实践，并持续改进控制策略控制点配置最新技术趋势在线监测技术革新智能传感器集成传统采样分析正被先进在线监测技术取新一代智能传感器集成了多功能检测、信代新型光谱分析仪（如近红外、拉曼光号处理、自诊断和通信能力单个传感器谱）可实时监测多组分浓度，无需复杂的可同时测量多个参数（如温度、压力、流取样系统基于AI的图像分析系统可监测量），减少安装点位边缘计算技术使传流体颜色、透明度、气泡、固体悬浮物等感器具备本地数据处理能力，只传输有效视觉特性，为流程控制提供新维度的信信息而非原始数据，减轻网络负担自学息这些技术减少了分析延迟，提高了控习算法使传感器能够适应工况变化，自动制及时性调整测量策略新型执行器技术控制执行机构正向高精度、快响应、低能耗方向发展新型智能电动执行器替代传统气动系统，提供更精确的定位控制和丰富的状态反馈微机电系统MEMS技术使执行器更加小型化、集成化，适用于精密控制场合自适应执行器可根据工况自动调整动作特性，如根据负载变化调整输出力矩或速度这些新技术正在改变控制点的概念和实现方式在流程图设计中，应充分考虑新技术特点，预留适当接口和升级空间例如，为智能传感器网络预留通信节点；为复杂分析仪器规划合适的安装位置和辅助设施；为先进控制算法预留计算资源和数据接口总结优秀流程图与控制点设计的标准可追溯性设计决策有据可查，变更记录完整可维护性控制点便于校准、测试和维修简洁性设计直观明了，避免不必要的复杂性明确性功能定义清晰，标识规范统一优秀的流程图与控制点设计应遵循明确、简洁、可维护、可追溯的原则明确性要求每个控制点的功能、参数范围和操作方式都有清晰定义，避免歧义和误解；简洁性强调设计应尽可能简单直观，避免不必要的复杂性，使操作人员易于理解和执行；可维护性考虑后期运行和维护需求，预留足够的测试点、旁路系统和维修空间；可追溯性则要求完整记录设计依据和变更历史，便于问题排查和经验传承在实际应用中，没有放之四海而皆准的设计模板，最佳实践应该是在遵循基本原则的前提下，根据具体工艺特点和企业需求进行定制化设计持续学习行业最新技术发展，不断吸取运行经验教训，才能设计出既安全可靠又经济高效的控制系统请记住，最好的流程图是能够指导操作人员安全高效完成工作的流程图课件小结与答疑课程要点回顾常见问题解答•流程图是化工生产的基础性文档，对工艺理解和安全运•控制点数量与质量的平衡根据风险等级和工艺重要性行至关重要确定•控制点配置应遵循安全优先、稳定可靠和经济高效的原•老装置流程图更新建议采用分区域渐进式更新策略则•控制策略选择依据考虑工艺特性、响应时间和经济性•不同工艺类型需要不同的控制策略和控制点布置方式•流程图设计是多学科协作的过程，需全面考虑各方面需•新技术应用时机根据成熟度和投资回报周期判断求•不同行业标准差异建议优先遵循行业专用标准•流程图应与实际运行形成闭环管理，持续优化和完善后续学习建议•深入学习特定工艺类型的控制系统设计•掌握先进控制算法与应用场景•了解数字化转型对控制系统的影响•参与实际案例分析和经验交流•持续关注相关标准和技术的更新感谢各位参加本次含控制点的化工流程图设计课程希望通过这次学习，大家对流程图设计有了更深入的理解，特别是控制点配置的原则和方法化工流程设计是一门既需要理论基础，又高度依赖实践经验的学科，建议大家在今后的工作中不断积累和总结，逐步形成自己的设计思路和方法论如有更多问题，欢迎在线上学习平台继续交流讨论后续我们还将开设更多专题培训，包括特定工艺的控制系统设计、安全仪表系统配置、数字孪生技术应用等内容，期待大家的持续参与。